40. Горючие свойства смесей паров и газов с воздухом. Понятие о концентрационных и температурных пределах взрыва.

Горючие вещества могут быть в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Большинство горючих веществ независимо от агрегатного состояния при нагревании образует газообразные продукты, которые при смешении с воздухом, содержащим определенное количество кислорода, образуют горючую среду. Горючая среда может образоваться при тонкодисперсном распылении твердых и жидких веществ.

Из горючих газов и пыли образуются горючие смеси при любой температуре, в то время как твердые вещества и жидкости могут образовать горючие смеси только при определенных температурах.

В производственных условиях может иметь место образование смесей горючих газов или паров в любых количественных соотношениях. Однако взрывоопасными эти смеси могут быть только тогда, когда концентрация горючего газа или пара находится между границами воспламеняемых концентраций.

Минимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе, при которой они способны загораться и распространять пламя, называющееся нижним концентрационным пределом воспламенения.

Максимальная концентрация горючих газов и паров, при которой еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом воспламенения.

Указанные пределы зависят от температуры газов и паров: при увеличении температуры на 100 0С величины нижних пределов воспламенения уменьшаются на 8-10 %, верхних - увеличиваются на 12-15 %.

Пожарная опасность вещества тем больше, чем ниже нижний и выше верхний пределы воспламенения и чем ниже температура самовоспламенения.

Пыли горючих и некоторых не горючих веществ (например, алюминий, цинк) могут в смеси с воздухом образовать горючие концентрации.

Наибольшую опасность по взрыву представляет взвешенная в воздухе пыль. Однако и осевшая на конструкциях пыль представляет опасность не только с точки зрения возникновения пожара, но и вторичного взрыва, вызываемого в результате взвихривания пыли при первичном взрыве.

Минимальная концентрация пыли в воздухе, при которой происходит ее загорание, называется нижним пределом воспламенения пыли.

Поскольку достижение очень больших концентраций пыли во взвешенном состоянии практически нереально, термин "верхний предел воспламенения" к пылям не применяется.

Воспламенение жидкости может произойти только в том случае, если над ее поверхностью имеется смесь паров с воздухом в определенном количественном соотношении, соответствующим нижнему температурному пределу воспламенения.

41. Горение и взрывы пылевоздушных смесей.

Пылевые смеси образуются при очистке деталей производственной санитарии и двигателей косточковым крошевом в ангарах, в столярных мастерских и т.п. Пыль горючих веществ представляет собой опасность не только для зажигания, но и для взрыва.

По своему состоянию пыль различают как зависший в воздухе - аэрозоль и как осевший на стенах, потолках, поверхностях станков и других механизмов – аэрогель. Опасность пыли тем больше, чем меньше размер пилинок. Наибольшую опасность для взрыва создают аэрозоль.

Температура самовоспламенения угольной пыли в состоянии аэрогеля —260°С, в состоянии аэрозоля —969°С. Опасность пылей характеризуется нижним концентрационным пределом их воспламенения. Пыли, у которых этот предел составляет 65 г/м3 и менее, относят к взрывоопасным, а у которых он выше 65 г/м3 — к пожароопасным. Для предотвращения развития взрыва пылевоздушных смесей и уменьшения разрешающего действия такого взрыва на пылепроводах и аппаратах (дюкерах, мельницах, сепараторах) устанавливают разрывные мембраны, быстродействующие отсекающие задвижки, а также устройства для подачи в пылепроводы инертных газов (двуокиси углерода или водяного пара). Опасность взрыва аэровзвесей определяется нижним пределом воспламенения, периодом индукции и температурой самовоспламенения; способностью к самовозгоранию. Категории взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом, а также группы взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом по температуре самовоспламенения изложены в ГОСТ "Смеси взрывоопасные".

Существует такая классификация пыли с опасностью взрыва и зажигания в помещениях:

- взрывоопасная пыль в состоянии аэрозолей:

I класс - наиболее взрывоопасная пыль с нижним концентрационным пределом взрыва до 0,015 кг/м3 (пыль нафталина, серы, эбонита, антрацита, канифоли и т.п.);

II класс - взрывоопасная пыль с нижним концентрационным пределом взрыва 0,016-0,065 кг/м3 (пыль ряда красителей, древесной муки, торфа и т.п.);

- пожароопасная пыль в состоянии аэрогеля:

III класс - наиболее пожароопасная пыль с температурой самовоспламенения до 250 ° С (пыль древесного угля, хлопковая пыль и т.д.);

IV класс - пожароопасная пыль с температурой самовоспламенения 250 ° С и более (пыль угля с зольностью 32-36%, пыль древесных опилок и др.)

Многие металлы, например, алюминий, цинк и многие другие в компактном состоянии не способны гореть Если же они находятся в воздухе в виде пыли, то горят со скоростью взрыва.

Порошки железа и свинца, приготовленные методом прокаливания соответствующих оксалатов, самовозгораются в состоянии аэрозоля. Алюминий, преобразованый в пудру, приобретает способность самовозгораться в состоянии аэрогеля. Пыль опасна еще и тем, что в процессе ее перемещения по трубопроводам, воздуховодах и т.д. способна их наэлектризовывать до тысяч вольт (статическое электричество) При горении аэрозоля наблюдаются те же закономерности, что и при горении твердых и газообразных горючих веществ. Влага, содержащаяся в пыли, затрудняет его зажигание и распространение в нем пламени.

Объясняется это тем, что в процессе нагрева пыли большое количество теплоты расходуется на испарение влаги. Примесь негорючих газов и паров в пылевой смеси также снижает интенсивность ее горения, поскольку введение негорючих газов и паров снижает процент кислорода в смеси.