АГРЕГАТ АГРЕГАТ
Таблиця 2.1 Показники вибухо- та пожежонебезпечності речовин та матеріалів
2.4. Характеристика пилу та волокон
Пил – дисперговані тверді речовини і матеріали з частинками, розмір яких менший за 850 мкм. Частинки розміром більш ніж 850 мкм практично не здатні перебувати у завислому стані і не відносяться до пилу. У завислому стані пил утворює пилоповітряну суміш, яка називається аерозолем, в осілому стані – аерогелем.
Пил має здатність швидко займатись в стані аерозолю. Це зумовлюється розвинутою поверхнею його частинок. На пожежонебезпечні властивості пилу має значний вплив дисперсність. Більш подрібнений пил має високу хімічну активність, низьку температуру самозаймання і велику область займання. Пил таких металів, як алюмінію, магнію, перебуваючи у завислому стані, горить зі швидкістю вибуху. Висока швидкість горіння пояснюється здатністю адсорбувати кисень повітря.
При оцінці вибухопожежонебезпечності горючого пилу необхідно враховувати такі властивості:
група горючості (див. п.2.3);
температура займання (див. п.2.2);
температура самозаймання (див. п.2.1);
нижня концентраційна межа поширення полум’я (Ho ) – мінімальний вміст горючого пилу в суміші «горюча речовина – окисне середовище», у якому можливе поширення полум’я по суміші на будь-яку відстань від джерела запалювання.
Верхня концентраційна межа займання пилу є настільки високою, що практичного значення для оцінки пожежної небезпеки не має. Зокрема, лабораторними дослідженнями було встановлено, що для вибухонебезпечного пилу верхня концентраційна межа займання становить 10000 г/м3 і більше.
Вибухонебезпечні концентрації можуть утворюватись у виробничих приміщеннях, обладнанні, транспортувальних, вентиляційних та інших установках. Здатність пилу утворювати з повітрям вибухонебезпечні суміші залежить від наявності в ньому летких речовин, дисперсності частинок, ступеня вологості пилу і повітря, наявності мінеральних домішок та інших чинників. Не утворює вибухонебезпечні суміші з повітрям тільки такий органічний пил, який при розкладі дає менше 10% (за масою) газоподібних речовин чи має здатність до коагуляції, тобто злипання і швидкого осідання.
Існує наближений поділ промислового пилу за ступенем вибухопожежонебезпеки і пожежонебезпеки:
І клас – найбільш вибухонебезпечний пил з H 15г/м3; ІІ клас – вибухонебезпечний пил з 16г/м3H 65г/м3;
ІІІ клас – найбільш пожежонебезпечний пил з температурою самозаймання не більше 250 оС;
ІV клас – пожежонебезпечний пил з температурою самозаймання понад 250 оС.
Вказана класифікація пилу тривалий час використовувалась у нормативних документах, які регламентують рівень вибухопожежонебезпеки виробництва. Однак, вивчення вибухопожежонебезпеки промислового пилу, показало, що аерозолі речовин із НКМРП, що перевищує 65 г/м3, найчастіше є не менш небезпечними, ніж аерозолі речовин із НКМРП меншою ніж 65 г/м3. Крім цього, було встановлено, що не вся маса горючого пилу (газів, парів), що виходять в об’єм виробничих приміщень, бере участь у вибуху.
Це було відображено в стандарті, який регламентує поділ на категорії – ДСТУ Б В.1.1.38: 2016 «Визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою». Згідно з ним:
вибухопожежонебезпечним (категорія Б) вважається горючий пил або волокна у такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні пилоповітряні суміші, при займанні яких розвивається розрахунковий надлишковий тиск вибуху в приміщенні, що перевищує 5 кПа.
пожежонебезпечним (категорія В) вважається пил або волокна, які здатні при взаємодії з киснем повітря або один з одним тільки горіти.
температурні умови теплового самозаймання (див. п.2.3);
мінімальну енергію запалювання (див. п.2.1);
здатність вибухати та горіти при взаємодії з водою, киснем повітря та іншими речовинами (див. п.2.1);
максимальний тиск при вибуху (див. п.2.1).
Вибухова хвиля (зона ущільненого повітря) створює тиск вибуху. Його величина залежить від нижньої концентраційної межі займання пилу, робочої концентрації та об'єму пилоповітряної суміші.
Залежно від концентрації, тиск вибуху спочатку зростає, а потім зменшується. Теоретично найбільший тиск буде створюватися при стехіометричній концентрації, але через неповноту горіння при дещо більшому її значенні. Максимальний тиск вибуху пилу фіксувався у вугільних штольнях і сягав до 30 атм.
На реальних пожежах можливі подвійні і навіть потрійні вибухи пилу.
При цьому вибухова хвиля першого вибуху підіймає у повітря осілий пил і він також вибухає. Як правило, такі вибухи мають велику потужність і призводять до значних руйнувань.
швидкість наростання тиску при вибуху (див. п.2.1);
мінімальний вибухонебезпечний вміст кисню (див. п.2.1);
мінімальна флегматизуюча концентрація флегматизатора (див.
п.2.1).
Слід зазначити, що для характеристики горючого пилу, який перебуває у завислому стані в газовому середовищі (аерозоль), використовують такі показники вибухопожежонебезпеки:
нижня концентраційна межа поширення полум’я;
мінімальна енергія запалювання;
максимальний тиск вибуху;
швидкість наростання тиску при вибуху;
мінімальний вибухонебезпечний вміст кисню.
Горючий пил в осілому стані в газовому середовищі (аерогель), характеризується іншими показниками вибухопожежонебезпеки:
температура займання;
температура самозаймання;
температура самонагрівання;
температура тління;
температурними умовами теплового самозагоряння;
мінімальною енергією запалювання;
здатністю вибухати і горіти при взаємодії з водою, киснем повітря та іншим речовинами.
Всі вищевикладені властивості газів, рідин, твердих речовин та пилу визначаються з технологічного регламенту, довідкової літератури або можуть бути визначені експериментально в лабораторних умовах. При цьому необхідно пам’ятати, що властивості речовин можуть змінюватися залежно від температури та тиску, тому для визначення точних властивостей речовин слід з’ясувати параметри технологічного процесу.
Знаючи вибухопожежонебезпечні властивості речовин і матеріалів, які задіяні на виробництві, і визначивши їх кількість, можна встановити (розрахувати) категорію приміщення з вибухопожежної та пожежної небезпеки.
Запитання та завдання для самоконтролю
1. За якими показниками характеризують вибухопожежонебезпеку речовин та матеріалів?
2. Охарактеризуйте агрегатні стани речовин та проведіть їх оцінку з точки зору вибухопожежонебезпеки.
3. Як класифікують горючі гази? Наведіть приклади горючих газів та галузь їх застосування.
4. Що таке температура самозаймання? Яким речовинам вона властива?
5. Сформулюйте визначення нижньої та верхньої концентраційних меж поширення полум’я.
6. Чи відбудеться займання газоповітряних сумішей (водневоповітряної, ацетиленоповітряної, суміші із повітря та оксиду вуглецю(ІІ), суміші із повітря та водяного газу), якщо концентрація газів становить: 3,0%; 89,0%;
21,5%; 62,0%, відповідно?
7. Які параметри характеризують вибух?
8. При яких технологічних процесах у матеріалі відбувається нагромадження статичної електрики?
9. Які гази є токсичними?
10. Які речовини називають флегматизаторами? Дайте визначення мінімальної флегматизуючої концентрації флегматизатора.
11. Яка відмінність між горючою та важкогорючою рідиною?
12. Для якого типу речовин (за агрегатним станом) характерна температура спалаху?
13. Як класифікують тверді горючі матеріали згідно з ДБН В 1.1-7-2016
«Пожежна безпека об’єктів будівництва»? Назвіть методики для визначення горючості.
14. Як класифікують горючі рідини за температурою спалаху?
15. Який пил називають пожежонебезпечним та вибухопожежонебезпечним ? 16. Як називають пил в осілому та у завислому станах?
17. Чи є пилом диспергований твердий матеріал з частинками розміром 950 мкм?
18. За яким показником оцінюють токсичність горючих матеріалів? Як класифікують горючі матеріали за токсичністю продуктів горіння згідно з ДБН В.1.1-7-2016 „Пожежна безпека об’єктів будівництва”?
19. Чому для оцінки вибухопожежонебезпеки пилу користуються лише нижньою концентраційною межею поширення полум’я?
20. Що таке кисневий індекс?
РОЗДІЛ 3
АНАЛІЗ УМОВ УТВОРЕННЯ ГОРЮЧОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЗАХОДИ ДЛЯ ЙОГО ЗАПОБІГАННЯ
Аналізуючи вибухопожежонебезпеку технологічних процесів необхідно встановити можливість утворення горючого середовища як всередині виробничого обладнання, так і при виході з нього з урахуванням властивостей та режиму його роботи, виявити причини пошкоджень і аварій апаратів. Класифікацію умов утворення горючого середовища представлено на схемі рис. 3.1.