6.7.2. Источники взрывов и пожаров в промышленном производстве

За исключением собственно взрывчатых веществ одним из возможных источников взрыва является образование и накопление нестабильных конденсированных соединений, которые могут привести к крупномасштабным авариям.

К числу опасных в этом плане технологических процессов относятся окисление, нитрование, хлорирование, а также тепломассообменные и некоторые другие гидродинамические процессы.

К числу нестабильных соединений относятся пероксидные соединения, которые могут образовываться при самопроизвольном окислении промышленных растворителей, ряда мономеров и некоторых органических веществ. Многие химические процессы (окисление, конденсация и уплотнение в присутствии следов кислорода) могут сопровождаться образованием и непредусмотренным накоплением в реакционных аппаратах пероксидных

соединений вместе с продуктами окисления.

К числу нестабильных химических соединений относится большая группа полупродуктов производства диазокрасителей сложного химического строения. При неблагоприятных условиях (температуре и давлении) они способны к скоротечным химическим превращениям с образованием большого количества газообразных продуктов. Пыли диазосоединений имеют нижний концентрационный предел взрываемости 18,5 г/м и способны к самовоспламенению при 156 С.

Серьезную опасность с точки зрения возможного взрыва представляют паро-, газовые смеси горючих веществ с окислителями, роль которых может выполнять кислород воздуха.

Подобные взрывы возможны как в замкнутых технологических аппаратах, так и вне их.

Взрывоопасные свойства этих смесей могут быть оценены по формуле:

,

где - концентрация горючего вещества;

а - концентрация окислителя.

При Ф > 1 - смесь содержит избыток горючего - это «богатая» смесь. При Ф < 1 - избыток окислителя - «бедная» смесь. При Ф = 1 - наблюдаются максимальные температуры пламени и скорости горения; для таких смесей характерна минимальная температура самовоспламенения.

Для взрывоопасных газовых смесей имеет место область их воспламенения (и соответственно взрываемости), ограниченная двумя пределами: нижним концентрационным пределом воспламенения НКПВ («бедная» по горючему смесь) и верхним концентрационным пределом воспламенения ВКПВ («богатая» по горючему смесь). В случае паровоздушных смесей эти пределы выражаются в температурных критериях (НТПВ и ВТПВ), т. е. определяются теми температурами, при которых создается соответствующая концентрация.

Концентрация (или температура) горючего компонента, как правило, лежит выше НКПВ (НТПВ), т. е. во взрывоопасной области, что, естественно, приводит к повышенным требованиям.

Реальные производственные процессы, как правило, ведутся вне области воспламенения и чаще ниже НКПВ (НТПВ) по содержанию горючего компонента. В то же время в результате различных неполадок и аварийных ситуаций могут возникнуть условия, способствующие образованию горючих (взрывоопасных) паровоздушных смесей как в замкнутых технологических аппаратах, так и в неорганизованных паровых облаках больших масс.

В производственно процессе иногда приходится иметь дело с перегретыми жидкостями, т. е. такими жидкостями (нейтральными или горючими), давление паров которых превышает атмосферное. Уровень перегрева жидкости характеризуется разностью между температурой, при которой жидкость находится в технологической системе, и температурой её кипения при атмосферном давлении. При внезапном разрушении емкости (аппарата) с перегретой жидкостью происходит её крайне быстрое испарение с образованием паровой фазы и созданием воздушных ударных волн.

Взрыв негорючей перегретой жидкости может не сопровождаться пожаром; в то же время в случае горячей жидкости возникновение пожара практически неизбежно.

В химической и ряде других отраслей промышленности часто преднамеренно вынуждены сжимать как инертные, так и горючие газы, затрачивая при этом значительную энергию.

Сжатый газ находится в различных по форме и объему герметичных аппаратах.

В то же время сжатие газов (паров) в технологических производственных системах может происходить случайно в результате превышения регламентированной скорости нагрева жидкости внешним теплоносителем или в результате неуправляемой экзотермической реакции в жидкой фазе, а также как следствие других химических превращений с интенсивным газообразованием, но без взрывных процессов.

Разрыв любого сосуда, находящегося под давлением, приводит к образованию воздушных ударных волн и значительного количества осколков от разорвавшегося резервуара.

Серьезную опасность представляют взрывы пылевоздушных смесей. Из ряда источников известно, что из 1120 взрывов пылевоздушных смесей 540 произошли при работах с зерном, мукой, сахаром и некоторыми другими продуктами; 80 – при работе с металлами; 63 – с угольной пылью; 61 – в химической и нефтеперерабатывающей промышленности; 33 - с серой.

Взрыв пыли происходит при мгновенном соединении горючей части пыли с кислородом воздуха. При этом происходит выделение большого количества тепла, образование газообразных продуктов, которые, расширяясь, создают воздушную ударную волну.

Скорость образования взрывоопасной пылевоздушной смеси возрастает по мере увеличения поверхности контакта воздуха твердых пылевых частичек, т. е. опасность взрыва зависит от дисперсности пыли и содержания кислорода в воздушной среде.

Число твердых веществ, из которых могут в ходе производственного процесса образовываться опасные пылевоздушные смеси, чрезвычайно велико.

Взрывоопасные аэродисперсные системы могут возникнуть при встряхивании отложений пыли в технологическом аппарате.

Уровень опасности пылевоздушных смесей, так же как газовоздушных, определяется концентрационными пределами воспламенения (взрываемости) в кг/м .