ВЗРЫВОПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТЬ НА ПРОИЗВОДСТВЕ

Общие сведения

Использование мер противопожарной защиты на объекте зависит от его особенностей (характер и особенности объекта, его местоположение и размеры, материальные ценности и вид оборудования) и от требований действующих норм. Все применяемые меры противопожарной защиты можно условно разделить на пассивные и активные.

К активным мерам защиты относят:

- системы автоматического пожаротушения;

- аппараты пожаротушения;

- первичные средства пожаротушения;

- автономные системы пожаротушения;

- средства формирований Государственной противопожарной службы;

- специальные средства подавления пожаров и взрывов промышленных объектов.

Системы автоматического пожаротушения предназначены для предотвращения, ограничения развития, тушения пожара, а также защиты от пожара людей и материальных ценностей. Такие системы приводятся в действие пожарной автоматикой по объективным показаниям и обеспечивают оперативное тушение очага возгорания без участия человека.

Конструктивно автоматические установки пожаротушения состоят из резервуаров или других источников, наполненных необходимым количеством огнетушащего состава, устройств управления и контроля, системы трубопроводов и насадок-распылителей. Подразделяются системы автоматического пожаротушения, прежде всего, по используемому огнетушащему веществу:

- газовые системы пожаротушения; газовое пожаротушение (СО₂,аргон, азот, хладоны);

- системы тонкодисперсной воды (системы тонкораспыленной воды);

- водяные системы пожаротушения; водяное пожаротушение (вода);

- пенное пожаротушение и водо-пенное пожаротушение (вода с пенообразователями);

- порошковые системы пожаротушения, порошковое пожаротушение (порошки специального химического состава);

- аэрозольные системы пожаротушения (подобны порошкам, но частицы на порядок меньше по размерам).

Аппараты пожаротушения подразделяют на передвижные (пожарные автомашины) и стационарные установки, огнетушители (ручные до 10 л и передвижные и стационарные объемом выше 25 л).

Передвижные аппараты пожаротушения (пожарные автомашины) делят на пожарные подъемники, автоцистерны, доставляющие на пожар воду и раствор пенообразователя и оборудованные стволами для подачи воды или воздушно-механической пены различной кратности, и специальные, предназначенные для других огнетушащих средств или для определенных объектов.

Для ликвидации пожаров в начальной стадии используются первичные и подручные средства пожаротушения. К первичным средствам пожаротушения относятся огнетушители, ведра, емкости с водой, ящики с песком, ломы, топоры, лопаты, кошма и т. д. Подручные средства – это вещества и предметы, заранее не подготовленные для тушения пожаров. К ним относится вода, песок, земля, различные предметы, набрасываемые на очаг горения.

Огнетушители – переносные, передвижные или стационарные технические устройства, предназначенные для тушения пожаров в начальной стадии их возникновения за счет выброса запасенного в нем огнетушащего вещества. По объему делятся на ручные (до 10 л), передвижные и стационарные (объемом свыше 25 л).

Одним из основных способов защиты людей от взрывов являются защитные сооружения, предназначенные для хранения и использования взрывчатых веществ в технологических целях. Другим видом защиты являются убежища и укрытия, предназначенные для защиты людей от негативного воздействия взрывов и пожаров.

Взрывозащита систем технологического оборудования достигается

- организационно-техническими мероприятиями;

- разработкой инструктивных материалов, регламентов, норм и правил ведения технологических процессов;

- организацией обучения и инструктажа обслуживающего персонала;

- осуществлением контроля и надзора за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безопасности, пожарной безопасности и т. п.

Оборудование повышенного давления должно быть оснащено системами взрывозащиты, которые предполагают:

- применение гидрозатворов, огнепреградителей, инертных газов или паровых завес;

- защиту аппаратов от разрушения при взрыве с помощью устройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапаны, быстродействующие задвижки, обратные клапаны и т. д.).

Достаточно надежным и одним из наиболее распространенных способов взрывозащиты технологического оборудования и зданий является применениеустройств сброса давления взрыва: предохранительных мембран; взрывных клапанов; вышибных проемов; легкосбрасываемой кровли.

Принцип действия систем активного подавления взрыва заключается в обнаружении его начальной стадии высокочувствительными датчиками и быстром введении в защищаемый аппарат ингибитора (взрывоподавляющего состава), приостанавливающего дальнейший процесс развития взрыва. Используя такие системы, можно подавлять взрыв настолько эффективно, что в защищаемом аппарате практически не произойдет сколько-нибудь заметного повышения давления. Это очень важно для обеспечения взрывозащитымалопрочных аппаратов. Другим, не менее важным преимуществом активного взрывоподавления, по сравнению, например, со сбросом давления взрыва, является отсутствие выбросов в атмосферу токсичных и пожаровзрывоопасных продуктов, горячих газов и открытого огня.

 

Методические указания

Нижний концентрационный предел распространения пламени газообразных органических веществ в воздухе рассчитывается по приближенной формуле

, (6.1)

причем

, (6.2)

(6.3)

где b – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции сгорания горючего вещества; n_с, n_н, n_о, n_х – число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего.

Объем взрывоопасной смеси горючего вещества с воздухом с концентрацией, равной нижнему пределу распространения пламени, определяется по формуле

, м³ (6.4)

где V_г - объем выделившихся в помещении взрывоопасных газов, м³.

Процент заполнения свободного объема производственного помещения взрывоопасной смесью рассчитывается по формуле

, % (6.5)

где V_св – свободный от технологического оборудования объем производственного помещения, м³.

Утечки взрывоопасных паров и газов через неплотности соединений технологического оборудования, работающего под давлением, рассчитываются по формуле (эмпирической)

, м³/ч (6.6)

где К_з – безразмерный коэффициент запаса, учитывающий степень износа и состояние оборудования (принимается К=1...2); a – безразмерный коэффициент, величина которого зависит от давления в оборудовании ( при ориентировочных расчетах может приниматься: при давлении Р£ 0,4 МПа a=0,15; Р£ 1,7 МПа a=0,18; Р£ 40 МПа a=0,28); V_об – внутренний объем оборудования и присоединенных к нему трубопроводов (до закрытых заглушающих устройств), м³; r – плотность паров или газов, истекающих через неплотности соединений, кг/м³; М – молекулярная масса паров или газов; Т – температура внутри оборудования, К.

Количество взрывоопасного газа (паров), поступившее в помещение при аварии (разгерметизации) оборудования, работающего под давлением, рассчитывается по формуле

, м³ (6.7)

где Р – давление газа (паров) внутри оборудования до аварии, МПа.

Концентрация вещества в воздухе производственного помещения при условии равномерного распределения по объему помещения и без учета работы вентиляции рассчитывается по следующим формулам:

в % по объему для газа (пара)

, % (6.8)

в мг/м³ соответственно для газа (пара) и пыли

; ; (6.9)

где V – объем производственного помещения, м³; r - плотность газа (пара), кг/м³; m_п – масса поступившей в помещение пыли, кг; V_п – запыленный объем помещения, м³.

Суммарная площадь ЛСК зависит от свободного объема помещения. 1 м³V_св защищают минимально 0,03 м² площади ЛСК. Для стекла толщиной 4 мм площадь одного листа минимум 1 м².

Запас воды для трехчасового внутреннего и внешнего тушения пожара рассчитыва­ется по формуле:

, м³ (6.10)

где n_в – нормативный расход воды для внутреннего (n₁) и внешнего (n₂) тушения пожара, дм³/с.

Нормативный расход воды n₁ = 5дм³/с, а n₂ принимается по таблице в зависимости от степени огнестойкости здания и категории производства по пожарной опасности.

 

Таблица6.1 – Нормативный расход воды

Степень огнестой­кости	Категория производства по пожарной опасности	Расход воды (дм3/с) на 1 пожар при объеме здания, тыс.м3
до 3	3...5	5...20	20...50	50...200
I, II	Г, Д
I, II	А, Б, В
III	Г, Д
III	В
IV, V	Г, Д
IV, V	В

 

Глубина емкости для пожарного водоснабжения определяется по фор­муле:

Н_ф = 1,2×Н_р , м, (6.11)

где Н_р – рассчитанная глубина, м; 1,2 – коэффициент запаса емкости.

Технологические процессы пищевых производств, связанные с дроблением, измельчением и просеиванием продукта, с очисткой и переработкой зерна, транспортированием твердых и жидких продуктов с помощью конвейеров и по трубам сопровождаются электризацией и накоплением зарядов статического электричества. Величина электростатического заряда зависит от электропроводности материалов, их относительной диэлектрической проницаемости, скорости движения, характера контакта между соприкасающимися материалами, электрических свойств окружающей среды, относительной влажности и температуры воздуха.

Степень электризации жидкости в основном зависит от ее диэлектрических свойств и кинематической вязкости, скорости потока, диаметра и длины трубопровода, материала трубопровода, состояния его внутренних стенок и температуры жидкости.

Величину электростатического потенциала U можно определить по формуле

, (6.12)

где q – величина накопленного на поверхности оборудования заряда, Кл; C – электрическая емкость оборудования, Ф.

Если напряженность электростатического поля над поверхностью диэлектрика достигает критической (пробивной) величины, то возникает электрический разряд. Для воздуха пробивное напряжение примерно равно 30 кВ/см.

Энергия разряда (искры) диэлектрика W (Дж) определяется по формуле

W = 0,5С× U2, (6.13)

гдеС – электрическая емкость, разряжаемая искрой, Ф; U – разность потенциалов относительно земли, В.

Разность потенциалов на оборудовании может достигать нескольких десятков тысяч вольт. Искра, возникающая при напряженности электростатического поля 3 кВ, способна воспламенить любую газовоздушную смесь, а при 5 кВ — пылевоздушную смесь органических веществ (пыль муки, сахара, декстрина, крахмала и т. п.).

Основным способом предупреждения возникновения электростатического заряда является постоянный отвод статического электричества от технологического оборудования с помощью заземления. Каждую систему аппаратов и трубопровода заземляют не менее чем в 2 местах. Резиновые шланги обвивают заземленной медной проволокой с шагом 10 см. Предельно допустимое сопротивление заземляющего устройства, используемого только для отвода электростатического заряда, не должно превышать 100 Ом.

 

Условия задач

Задача № 26. Определить время t (мин), достаточное при неблагоприятных условиях (отсутствие вентиляции) для заполнения y = 5% свободного объема производствен­ного помещения взрывоопасной смесью аммиака с нижним концентрационным пределом распространения пламени распространения пламени СНКПР (%), после начала утечки газа через неплотности соедине­ний в технологическом оборудовании. Количество выделяю­щегося через неплотности соединений газа равно Q_г (м³/ч). Оборудование занимает V_тех (%) помещения, объем которого равен V (м³).

 

Пара метры

Варианты исходных данных

V, м3

Vтех, %

Газ

аммиак

ацетилен

аммиак

ацетилен

аммиак

аммиак

ацетилен

аммиак

ацетилен

аммиак

аммиак

ацетилен

аммиак

ацетилен

аммиак

СНКПР,%

Qг, м3/ч

5,5

4,5

2,0

4,8

3,5

4,8

2,3

4,5

3,3

4,5

2,5

4,3

Пара метры

Варианты исходных данных

V, м3

Vтех, %

Газ

аммиак

ацетилен

аммиак

ацетилен

аммиак

аммиак

ацетилен

аммиак

ацетилен

аммиак

аммиак

ацетилен

аммиак

ацетилен

аммиак

СНКПР,%

Qг, м3/ч

3,2

4,5

2,5

5,5

3,6

4,0

2,5

3,5

5,6

4,5

2,5

3,5

 

Задача 27. Рассчитать величину утечки амми­ака Q_г (м³/ч) из системы средней изношенности (К_з = 1,5; a = 0,18) объемом V_об (м³) , находящейся под давлением Р (МПа) при температуре t (°С) и время t (мин), в течение которого будет заполнено y = 5% свободного объема помещения V_св (м³) с концентрацией взрывоопасной смеси, равной 0,2 нижнего предела распространения пламени аммиака (СНКПР=15% по объему). Молекулярная масса аммиака М = 17,03 кг/моль, а плотность r = 0,77 кг/м³.

 

Пара метры	Варианты исходных данных
Vоб, м3
Р, МПа	0,6	0,4	0,5	0,2	0,3	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
Vсв, м3
t, °С
Пара метры	Варианты исходных данных
Vоб, м3
Р, МПа	0,5	0,6	0,7	0,2	0,5	0,3	0,5	0,4	0,2	0,6	0,5	0,6	0,3	0,3	0,7
Vсв, м3
t, °С

Задача № 28. Вследствие разгерметизации системы объемом V_об (м³) при аварии холодильной установки в производственное помещение поступил аммиак под дав­лением Р (МПа). Рассчитать среднюю концентрацию аммиака C_ср (мг/м³) в воздухе при условии равномерного заполнения им всего помещения объемом V (м³) и кратность превышения n предельно допустимой концентрации аммиака в воздухе рабочей зоны. Плотность аммиака r =0,77 кг/м³ , С_пдк = 20 мг/м³.

 

Пара метры	Варианты исходных данных
Vоб, м3	0,6	0,5	0,4	0,8	0,7	0,5	0,4	0,6	0,7	0,8	0,4	0,5	0,7	0,8	0,9
V, м3
Р, МПа	0,1	0,5	0,7	2,0	0,2	0,3	0,4	0,6	1,0	0,3	0,3	0,4	0,5	1,0	0,6
Пара метры	Варианты исходных данных
Vоб, м3	0,5	0,6	0,7	0,9	0,8	0,4	0,5	0,8	0,7	0,6	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
V, м3
Р, МПа	0,3	0,5	0,4	1,0	0,6	0,3	0,4	0,6	3,0	0,7	0,3	0,4	0,5	2,0	0,6

Задача 29. Вследствие нарушения сроков уборки мучной пыли она накопилась на поверхности технологичес­кого оборудования и конструкциях производственного поме­щения объемом V (м³), относящегося к категории "Б" по взрывопожарной опасности. При открывании ворот за счет сдувания в помещении образовалось облако, содержащее m_п (кг) пыли, которое заняло y = 5 % свободного объема помещения. Определить среднюю концентрацию мучной пыли С_ср (мг/м³) в этом облаке при условии, что объем технологического оборудования составляет V_тех (%) объема помещения. Сравнить рассчитанную концентрацию с нижним концентрационным пределом распространения пламени пыли пшеничной муки высшего сорта СНКПР =28,8 г/м³.

 

 

 

Пара метры	Варианты исходных данных
V , м3
Vтех, %
mп, кг	0,42	0,70	0,66	0,88	0,75	0,45	0,50	0,60	0,85	0,70	0,40	0,45	0,55	0,80	0,75
Пара метры	Варианты исходных данных
V , м3
Vтех, %
mп, кг	0,40	0,45	0,50	0,70	0,80	0,40	0,35	0,50	0,70	0,65	0,45	0,40	0,55	0,60	0,65

 

Задача 30. Рассчитать диаметр пожарного водопровода D (мм) при допустимой скорости движения воды в нем w_в (м/с) для предприятия кате­гории "В" по пожароопасности, III степени огнестойкости и с объемом про­изводственных помещений V (м³).

 

Пара метры	Варианты исходных данных
V, м3
wв, м/с	2,6	2,8	2,9	2,0	2,5	2,5	2,4	2,0	2,0	2,5	4,5	2,3	6,0	3,0	5,0
Пара метры	Варианты исходных данных
V, м3
wв, м/с	3,5	2,5	2,0	7,0	6,0	6,2	1,5	5,0	4,0	3,0	5,0	2,1	1,0	4,0	3,0

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Раскройте понятия: пожар, пожарная и взрывная безопасность.

2. Расскажите динамику развития пожара и классификацию пожаров.

3. Раскройте понятие: горение веществ.

4. Классификация технологический сред, зон, зданий и помещений по взрыво- и пожарной безопасности.

5. Огнегасительные вещества.

6. Последовательность действий при тушении электрооборудования, находящегося под напряжением.

7. Первичные средства пожаротушения: порошковые огнетушители, пенные огнетушители.

8. Правила выбора, размещения и использования огнетушителя.

9. Автоматические средства пожаротушения.

10. Системы пожарной сигнализации.

11. Мероприятия, проводимые в организациях для повышения пожарной безопасности.

12. Порядок действий при возникновении пожара.

13. Меры безопасности при тушении пожара.