Анализ проявления возможных технологических источников зажигания.

На данном производстве, как и на всех других производствах, использующих ЛВЖ и ГЖ, имеется множество источников зажигания. Источники воспламенения, встречающиеся в условиях производства, весьма разнообразны по причинам появления, по природе и параметрам.

Огневые работы.

Значительную пожарную опасность представляют огневые ремонтные и монтажные работы на промышленных предприятиях, складах и базах. К огневым работам относятся электрогазосварочные, резательные, паяльные, ремонтные и монтажные работы, связанные с нагреванием деталей, оборудования, конструкций и коммуникаций открытым огнем; огневое напыление на поверхности полимерных материалов и т. д. Пожарная опасность огневых работ обусловлена не только открытым пламенем, но и наличием раскаленного и расплавленного металла, искр в виде мелких горящих капель металла, разлетающихся во все стороны, раскаленных огарков электродов и разогретых участ­ков аппарата, трубопровода или других конструктивных элементов, обрабатываемых пламенем. При газовой сварке и рез­ке металлов и бензорезательных работах стремятся получить пламя с максимально высокой температурой, для этого топливо сжигают в чистом кислороде. Температура пламени в этом случае достигает 2000—3000°С. Температура пламени дуги при использовании угольных электродов составляет 3200—3900°С, а при использовании стальных электродов 2400—2600°С.

Наибольшее количество брызг и искр образуется при газовой или воздушно-дуговой резке металлов. В этом случае значительная часть расплавленной массы металла выдувается из прорезаемой канавки воздушной струей на расстояние 10 м и более вокруг места производства работ. При сварке металлов искр и брызг выделяется меньше, но и в этом случае около 10% металла электродов и некоторая часть основного металла расходуется на образование искр и брызг. Капли и искры в виде частично расплавленного металла имеют температуру 1700°С и более. Естественно, что, попадая на горючие материалы, они их воспламеняют.

Очаги загорания часто обнаруживаются спустя несколько часов после окончания огневых работ.

Нередко искры через незащищенные проемы и отверстия попадают в нижележащие или соседние помещения, вызывая в них пожары.

Места проведения огневых работ подразделяются на постоянные и временные. К постоянным местам относятся такие, где огневые работы производятся ежедневно или с небольшими перерывами, причем порядок ведения работ позволяет заранее предусмотреть конкретные меры пожарной безопасности на весь период их проведения и обеспечить необходимое количество средств пожаротушения. К временным огневым местам относят такие, где огневые работы проводятся периодически в связи с аварийно-восстановительным или плановым ремонтом оборудования, резкой, отогреванием и т. п., а также строительно-монтажными работами на строящихся объектах.

При ликвидации аварии огневые работы производят под непосредственным наблюдением начальника цеха или главного инженера без письменного разрешения. Перед началом огневых работ представитель пожарной охраны проверяет правильность подготовки места работы, обеспеченность средствами пожаротушения, знание особенностей пожарной опасности на данном участке производства. При необходимости выставляется пожарный пост с соответствующей техни­кой. Для предотвращения разлета брызг и искр в стороны, а также для защиты сгораемых элементов конструкций и предметов применяют защитные экраны или брезентовые занавеси, сгораемые полы защищают металлическими листами и засыпают влажными опилками. Так как площадь разлета искр возрастает с увеличением высоты места сварки над уровнем пола или площадки, то и место проведения огневых работ очищают от сгораемых материалов в радиусе, величина которого зависит ют высоты места сварки.

После окончания место проведения огневых работ тщательно осматривают. Огневые работы немедленно прекращают, если в процессе их выполнения, несмотря на принятые меры, обнаружено появление газа, пара или горючих жидкостей, а также при дру­гих условиях, вызывающих пожарную опасность данного участка производства.

Высоконагретые продукты горения.

При горении твердых, жидких или газообразных веществ в топках и двигателях внутреннего сгорания образуется большое количество газообразных продуктов горения, имеющих высокую температуру. Температура топочных и выхлопных газов зависит от многих факторов и достигает 800—1200°С и выше. Если даже учесть снижение температуры газов по мере их движения в трубах и каналах (снижение температуры составляет 2—6°С на 1 м кирпичного канала и 15—45°С на 1 м металлической трубы), то температура газов также будет достаточно высокой. При такой температуре топочных газов наружная поверхность стенок может быть нагрета выше температуры самовоспламенения находящихся в производстве веществ. Особенно это отно­сится к металлическим выхлопным трубам. Значительную пожарную опасность представляет выход горячих газов через неисправности кладки топок, дымовых каналов и при повреждении выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания.

Поэтому при эксплуатации топок и двигателей следят за состоянием кладки дымовых каналов и боровов, не допуская неплотностей и прогара выхлопных труб, а также загрязнения их поверхности горючей пылью или наличия вблизи нагретых поверхностей каких-либо горючих веществ. Высоконагретые поверхности металлических труб защищают теплоизоляцией из несгораемых материалов или продуваемыми кожухами. Предельно допустимая температура поверхности неизолированных металлических труб не должна превышать 80% температуры самовоспламенения находящихся в помещении веществ (за исключением тех случаев, когда горючие вещества способны к тепловому самовозгоранию).

Нередко продукты горения используют в качестве теплоносителя при сушке древесины, щепы, волокнистых и сыпучих органических материалов. Перед подачей теплоносителя в сушильную камеру его разбавляют в смесительных камерах холодным воздухом до требуемой температуры. При уменьшении или прекращении подачи холодного воздуха в смесители, а также при отсутствии температурного контроля чрезмерно горячие продукты горения будут попадать в сушильную камеру и могут вызвать пожар. Во избежание этого в механизированных сушил­ках применяют системы автоматического регулирования температуры или контроля за температурой теплоносителя, подаваемого в сушильную камеру, а при остановке вентилятора также автоматически перекрывается линия подачи газа в сушильную камеру и продукты горения выбрасываются наружу через открывающуюся или постоянно открытую растопочную трубу.

Тепловое проявление механической энергии.

При превращении механической энергии в тепловую тела, совершающие работу, нагреваются. Температура, которая при этом достигается, зависит от мно­гих факторов. Анализ такого разогрева затруднен тем, что процессы нагрева в этом случае протекают чаще всего в условиях нестационарного режима. В общем виде температура тел, нагревающихся от теплоты трения, будет зависеть от коэффициентов трения, массы соприкасающихся тел, удельной теплоемкости материала, коэффициентов теплопроводности, коэффициентов теплообмена с воздухом, температуры окружающей среды и т. д.

В условиях производства опасное в пожарном отношении изменение температуры тела в результате совершения механической работы наблюдается при ударах твердых тел (иногда сопровождающихся образованием искр), поверхностном трении тел во время взаимного перемещения их относительно друг друга, механической обработке твердых горючих веществ режущими инструментами и т. д. Повышение температуры происходит также при адиабатическом сжатии газов и прессовании пластических масс.

Искры, образующиеся при ударах твёрдых тел.

При достаточно сильном ударе некоторых твердых тел друг о друга высекаются искры (искры удара и трения). Искра в этом случае представляет собой раскаленную до свечения частичку металла или камня. Размеры искр удара и трения зависят от хрупкости материала соударяющихся тел, силы удара и обычно не превышают 0,1—0,5 мм. При ударе и истирании металлов в атмосфере, не содержащей кислорода, видимых искр не образуется. Следовательно, высокая температура искр трения определяется не только качеством металла и силой удара, но и окислением его кислородом воздуха. Температура искр нелегированных малоуглеродистых сталей, как показали опыты, находится в пределах температуры плавления металла, т. е. около 1550°С. Температура несколько возрастает с увеличением в стали содержания углерода и значительно уменьшается с увеличением легирующих добавок, особенно вольфрама.

Хотя длительность существования искры как источника воспламенения составляет сравнительно небольшой период (0,5 сек), этилено-воздушная смесь может воспламениться, так как ее период индукции исчисляется сотыми долями секунды и температура искры значительно выше температуры самовоспламенения этилена.

Искры удара и трения способны воспламенить только такие смеси, которые характерны для небольших значений минимальной энергии воспламенения и небольших периодов индукции. Это подтверждается практикой эксплуатации промышленных предприятий и многочисленными исследованиями. Наиболее чувствительными к воздействию искр удара и трения являются ацетилен, этилен, водород, окись углерода и сероуглерод.

Более опасными являются не летающие, а неподвижные искры, т. е. такие, которые после высечения попали на какую-либо поверхность (препятствие). При этом искра медленнее охлаждается и будет отдавать свое тепло одному и тому же объему окружающей ее горючей среды; таким образом, условия для воспламенения будут более благоприятными.

Летящая искра не воспламеняет пылевоздушные смеси, но попав на осевшую пыль или на волокнистые вещества, вызывает появление очагов тления.

Этим, видимо, объясняется, что наибольшее количество вспышек и загораний от механических искр возникает в таких машинах, где имеются волокнистые материалы или отложения мелкой горючей пыли.

Воспламеняющая способность искр удара и трения резко падает с уменьшением содержания кислорода в смеси и, наоборот, увеличивается по мере обогащения воздуха кислородом.

Разогрев тел при трении.

Всякое перемещение соприкасающихся друг с другом тел требует затраты энергии на преодоление работы сил трения. Эта энергия превращается в теплоту. Количество выделяющегося тепла зависит от вида трения. Наибольшими по величине будут силы, возникающие при сухом и полусухом трении. Эти виды трения наиболее опасны в отношении возможного разогрева тел.

При прочих равных условиях силы трения скольжения больше, чем при качении, и, следовательно, в этом случае будет выделяться больше тепла.

Величина силы трения зависит не только от вида трения, но и от природы трущихся поверхностей, их физического состояния (загрязненности, шероховатости), давления, размера поверхности и ее начальной температуры. Все эти факторы должны учитываться коэффициентом трения. При нормальном состоянии и правильной эксплуатации трущихся пар выделяющееся тепло своевременно отводится специальной системой охлаждения в окружающую среду, обеспечивая поддержание температуры на заданном уровне.

Нарушение этого равенства, т. е. увеличение количества выделяющегося тепла или уменьшение теплопотерь, приведет к повышению температуры трущихся тел. По этой причине происходят загорания в подшипниках машин и аппаратов, перегревы сильно затянутых сальников, перегревы и воспламенения транспортерных лент и приводных ремней, загорания волокнистых материалов при наматывании их на вращающиеся валы, перегревы при механической обработке твердых горючих материалов.

Нагревание газов при сжатии их в компрессорах.

Изменение объема газообразных тел или формы пластических материалов требует затраты механической энергии, при этом выделяется тепло, которое нагревает вещество, а также конструктивные элементы компрессоров и прессов. Процессы сжатия газов и прессования пластических масс широко используются в народном хозяйстве. Компрессорами создают давления, необходимые для транспортировки газов по трубопроводам и для осуществления производственных процессов.

Почти на всех производственных предприятиях имеются воздушные компрессоры, для получения сжатого воздуха (для передавливания, перемешивания, распыления или пневматической транспортировки веществ, привода в действие тормозных или транспортирующих устройств и т. д.).

Практика эксплуатации компрессоров показала, что при неисправностях и нарушении нормального режима работы могут возникать вспышки, пожары и взрывы не только при сжатии горючих газов, но и при сжатии воздуха. Реальный процесс сжатия газа, при котором одновременно с изменением его объема и давления изменяется температура и часть тепла передается в окружающую среду, является политропическим.

Тепловые проявления химических реакций.

Химические реакции, протекающие на воздухе с выделением значительного количества тепла, таят потенциальную опасность возникновения пожара или взрыва, так как при этом возможен разогрев реагирующих, вновь образующихся или рядом находящихся горючих веществ до температуры их самовоспламенения. В условиях производства и хранения химических веществ встречается большое количество таких соединений, контакт которых с воздухом или водой, а также взаимный контакт веществ друг с другом может быть причиной возникновения пожара.

Вещества, самовоспламеняющиеся и самовозгорающиеся при соприкосновении с воздухом.

Нередко по условиям технологий находящиеся в аппаратах вещества нагреты до температуры, превышающей температуру их самовоспламенения. Так, например, пиролизный газ при по­лучении этилена из нефтепродуктов имеет температуру самовоспламенения в пределах 530—550 °С, а выходит из печей пиролиза с температурой 850°С; мазут — с температурой самовоспламенения 380—420 °С на установках термического крекинга нагревается до 500 °С; бутан и бутилен, имеющие температуру самовоспламенения соответственно 420—439 °С, при получении бутадиена нагреваются до 550—650 °С и т. д. Естественно, что появление неплотностей в аппаратах и трубопроводах и соприкосновение с воздухом выходящего наружу продукта, на­гретого выше, температуры самовоспламенения, сопровождается его загоранием. В некоторых случаях используемые технологии вещества имеют очень низкую температуру самовоспламенения, даже ниже температуры окружающей среды.

Загорания подобных веществ можно избежать только путем обеспечения хорошей герметичности аппаратов с исключением взаимоконтакта этих веществ с воздухом.

Большая группа веществ, соприкасаясь с воздухом, способна к самовозгоранию. Самовозгорание подобных веществ начинается или при температуре окружающей среды, или после некоторого предварительного их подогрева. Причины и условия самовозгорания жидких и твердых веществ подробно рассмотрены во многих монографиях и учебных пособиях. К таким веществам относятся растительные масла и животные жиры, каменный и древесный уголь, сернистые соединения железа, некоторые сорта сажи, порошкообразные вещества (алюминий, цинк, титан, магний, торф, отходы нитроглифталевых лаков и др.), олифа, скипидар, лакоткани, клеенка, гранитоль, сено, силос и т, д. Пожары и взрывы от самовозгорания веществ в процессе хранения, сушки, транспортировки, при остановке аппаратов на чистку и ремонт происходят сравнительно часто.

Продолжительность процесса самовозгорания веществ может исчисляться как несколькими минутами, так и многими часами, поскольку скорость окисления горючих веществ зависит от многих факторов и при прочих равных условиях — от количества материала, начальной температуры процесса и условий отвода в окружающую среду выделяющегося при окислении тепла. Контакт самовозгорающихся химических веществ с воздухом происходит обычно при повреждении тары, розливе жидкости, расфасовке веществ, при откачке жидкостей из резервуаров, когда внутри их имеются самовозгорающиеся отложения, и т. д.