4.7. Факторы взрывоопасности. Взрыв как причина пожара

Взрывоопасность среды характеризуют следующие основные параметры:

температура вспышки и температура самовоспламенения;

область воспламенения (температурные и концентрационные пределы взрываемости);

нормальная скорость распространения пламени;

минимальное взрывоопасное содержание кислорода (окислителя),

минимальная энергия зажигания;

склонность к взрыву и детонации;

чувствительность к механическому воздействию - удару и трению.

Основными параметрами, характеризующими опасность взрыва являются:

давление на фронте ударной волны;

максимальное давление взрыва;

средняя и максимальная скорость нарастания давления при взрыве;

дробящие или фугасные свойства взрывоопасной среды.

Опасными и вредными факторами, воздействующими на людей в результате взрыва, являются:

ударная волна, на фронте которой давление превышает допустимое значение;

пламя и пожар (кроме взрыва на производстве категории Е по пожарной опасности);

обрушение оборудования, коммуникаций, конструкций, зданий и сооружений и разлетание их осколков;

образование при взрыве или выход из поврежденных взрывом аппаратов содержащихся в них вредных веществ и содержание этих веществ в воздухе в количествах, превышающих предельно допустимые их концентрации.

Взрывоопасные свойства газов определяются концентрационными пределами воспламенения в воздухе, энергией зажигания, температурой горения и скоростыо распространения пламени. Наиболее взрывоопасных из числа горючих газов являются метан, ацетилен, водород, сероводород. Минимальная концентрация паров в воздухе в процентах к объему воздуха, при которой происходит взрыв горючей системы, называется нижним концентрационным пределом взрыва. Верхним концентрационным пределом взрыва называемся концентрация паров в воздухе, выше которой паровоздушная смесь перестает быть взрывоопасной ввиду недостатка кислорода воздуха и перенасыщения системы взрывоопасным веществом.

Верхний и нижний концентрационные пределы взрыва паров горю­чей жидкости или газа зависят от температуры горючей смеси, давле­ния, наличия примесей и других факторов и определяются опытным путем.

Минимальная энергия зажигания - это наименьшая величина энер­гии искры электрического разряда, которая достаточна для воспламе­нения наиболее легко воспламеняемой смеси данного газа, пара ила пыли с воздухом. Область, ограниченная верхним и нижним пределами взрыва, называется концентрационной областью взрываемосити.

Выделяющаяся при производственных процессах пыль может явиться причиной взрыва и пожара. Осевшая из воздуха пыль минералов (аэрогель) не способна взрываться, она может образовывать тлеющие или горящие смеси. Пыль, взвешенная в воздухе (аэрозоль) способна образовывать взрывоопасные смеси. Практика свидетельствует, что во взрывопожарном отношении пыль во много раз опасней продукта, из которого она получена.

Пыль, как и смеси горючих газов и паров с воздухом, способна взрываться, если ее концентрация в воздухе находится в области воспламенения смеси. Обычно в производственных помещениях фабрик образуется концентрация пылей, близкая к нижнему концентрационному пределу взрыва, тогда как, концентрация, соответствующая верхнему пределу взрыва, образуется в измельчительных машинах и аппаратах.

Пыли, имеющие нижний концентрационный предел воспламенения до 65 г/м³, называются взрывоопасными, а с большим концентрационным пределом -пожароопасными.

Одной из главных особенностей, отличающих взрыв аэрозолей от взрыва газо- и паровоздушных смесей, является неполнота сгора­ния, что обусловлено сгоранием только газообразных продуктов, а углеродистый остаток при взрыве пыли сгореть не успевает. Принято считать, что взрываться способны только пыли, в которых газообразные примеси составляют более 10 % веса пыли.

Из минеральных пылей взрывоопасными являются угольная, серная и сульфидная пыль.

Серная пыль в виде аэрозоли чрезвычайно взрывоопасна. Температура воспламенения ее 275-340 °С, нижний концентрационный предел взрыва 5 г/м³ для комковой серы и 15 г/м³ для кристалли­ческое серы.

Сульфидная пыль с частицами. крупностью 0,1 мм и мельче способна образовывать пылевое облако, взрывоопасное при плотности 250-1500 г/м³, причем наиболее опасной является концентарция 286 г/м³. Температура воспламенения сульфидной пыли 435-450 ºC. При взрыве серной или сульфидной пыли образуются сер­нистый газ и сероводород, которые могут вызвать отравления персо­нала.

Угольная пыль образуется как при добыче угля, так и при его переработке, хранения и применении. Взрывопасность угольной пыли зависит главным образом от следующих факторов:

от концентрации пыли в воздухе. Аэрозоль, содержащая большое количество летучих веществ, имеет нижний концентрационный предел 16-20 г/м³, верхний концентрационный предел взрыва – 1500-2000 г/м³. Наиболее мощный взрыв возможен при концентрациях угольной пыли в воздухе 300-600 г/м³. Температура воспламенения угольной пыли 750-800ºC.

от содержания в угольной аэрозоли летучих веществ (метана, водорода, окиси углерода, этана, тяжелых углеводородов). Угольная аэрозоль, содержащая более 10 % летучих веществ, относится к категории опасных по взрыву. Наиболее взрывоопасна угольная пыль, содержащая от 17 до 32 % летучих веществ;

от дисперсности пыли. Наиболее взрывоопасна угольная пыль с частицами крупностью 10-75 мкм, однако после возникновения взрыва в нем могут принять участие и более крупные частицы размером 0,75-1,0 мм;

от зольности пыли. Чем выше зольность угольной пыли, тем ниже ее взрывчатые свойства. При содержании в угольной аэрозоли 40 % и более золы угольная пыль перестает быть взрывоопасной.

Причинами взрыва пылей на фабриках являются открытое пламя, взрыв газо- и паровоздушных смесей, взрывные работы; наиболее часто взрыв паров, пыли, газовых смесей возникает от искрения в электрических установках и электрических коммуникациях.