Анализ производственных источников зажигания. Меры пожарной безопасности

Тепловое проявление механической энергии:

• искры удара и трения, их опасность в различных горючих средах;

• меры пожарной безопасности от теплового проявления механической энергии.

Введение

Мы уже говорили с вами, что одновременное появление в пространстве трех факторов – горючего вещества, окислителя и источника зажигания – может привести при определенных количественных соотношениях к возникновению и развитию пожара.

Устранение хотя бы одного из этих составляющих приведет к предотвращению возникновения пожара.

Именно на этом и основан основной принцип предотвращения пожара.

На многих производствах, где обращаются горючие вещества в атмосфере окислителя (воздуха), горючая среда присутствует постоянно, и именно, пожароопасный источник тепла является тем единственным фактором, который может и должен быть устранен.

Источники тепла в технологическом производстве очень разнообразны.

И наша с вами задача состоит в том, чтобы узнать, что в производственном процессе может явиться источником зажигания и как исключить возможность возникновения и развития пожара.

Вопрос 1. Понятие источника зажигания.

Под производственными источниками зажигания следует понимать такие источники, существование которых или появление которых связано с осуществлением технологических процессов производств.

Итак, в условиях производства существует большое количество различных источников зажигания.

Ведь технологический процесс представляет собой целый цикл различных небольших производств, объединенных в одно целое большое производство, где происходят различные процессы: тепловые (теплообменная аппаратура), химические (реакторы, ректификационные колонны, конденсаторы), имеются подающие и отводящие агрегаты (насосы и компрессоры) и т.д.

Здесь налицо и высокая или, наоборот, низкая температура, высокое или низкое давление, или процесс происходит под вакуумом. Здесь и электрическая энергия.

Так что же все-таки может явиться источником зажигания в технологическом процессе при таком количестве горючей загрузки и таких условиях проведения технологического процесса?

Источником зажигания может явиться такое нагретое тело (например, нагретое тело в виде искры – точечный источник зажигания), или такой экзотермический процесс, которые способны нагреть некоторый объем горючей смеси до определенной температуры, при условии, что скорость тепловыделения равна или превышает скорость теплоотвода из зоны реакции.

Причем мощность и длительность теплового действия источника должны обеспечивать поддержание критических условий в течение времени, необходимого для развития реакции с формированием фронта пламени, способного к дальнейшему самопроизвольному распространению.

Если говорить о точечном источнике тепла, то здесь поджигающая способность оценивается упрощенно – путем сравнения температуры, теплосодержания и времени его теплового действия с соответствующими характеристиками горючей смеси.

При этом считают, что источник тепла опасен как источник зажигания, если температура источника Т_и превышает температуру самовоспламенения горючей среды Т_смв; если теплосодержание источника q_и превышает минимальную энергию зажигания горючей среды q_мин; если время теплового воздействия τ_и превышает период индукции горючей среды τ_инд.

Первые два параметра, температура источника Т_и и его теплосодержание q_и, могут быть определены путем измерения или расчета. В определении третьего параметра, времени теплового воздействия τ_и, есть трудности, связанные с экспериментом, максимально приближенным к условиям производства.

Но хотя бы для приближенной оценки пожарной опасности точечных источников тепла целесообразно учитывать и использовать теоретические разработки.

Область проявления неподвижного точечного источника ограничена. Такой источник может быть получен, например, в стационарном искровом промежутке при неподвижной горючей смеси.

На практике в большинстве случаев искра является подвижной относительно среды. Так, например, достоверно установлено, что при ударах с трением поджигание происходит искрами во время их полета, причем во время их полета свечение искры усиливается за счет экзотермической реакции окисления искры в воздухе. Подвижными являются искры и в продуктах сгорания.

Если движение смеси относительно частицы (или наоборот) является ламинарным, условия поджигания подвижной и неподвижной искрой можно считать одинаковыми.

Из физических представлений следует, что количество тепла, необходимое для прогрева критического объема горючей смеси до температуры горения, - это и есть так называемая минимальная энергия зажигания конкретной горючей смеси.

Классификация минимальной энергии зажигания по ГОСТ 12.1.044-89:

2.9. Минимальная энергия зажигания

2.9.1. Минимальная энергия зажигания—наименьшая энергия электрического разряда, способная воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь горючего вещества с воздухом.

2.9.2. Значение минимальной энергии зажигания следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасных условий переработки горючих веществ и обеспечения электростатической искробезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004, ГОСТ 12.1.010 и ГОСТ 12.1.018.

2.9.3. Сущность метода определения минимальной энергии зажигания заключается в зажигании с заданной вероятностью газо-, паро- или пылевоздушной смеси различной концентрации электрическим разрядом различной энергии и выявлении минимального значения энергии зажигания после обработки экспериментальных данных.

Таким образом, источник зажигания будет обладать зажигающей способностью только в том случае, если будут соблюдаться следующие условия:

1. температура точечного источника зажигания (искры) Т_и больше или равна температуре самовоспламенения горючей среды Т_смв, в контакте с которой находится искра:

Т_и≥ Т_смв ;

2. количество тепла, заключенное в искре, q_и больше или равно минимальной энергии зажигания горючей среды q_мин:

q_и ≥ q_мин; (критическое условие зажигания искрой)

3. время действия искры τ_и (определяется при охлаждении искры до Т_смв) больше периода индукции горючей среды τ_инд :

τ_и ≥ τ_инд.

Если хотя бы одно из названных условий не выполняется, то точечный источник (искра) не обладает воспламеняющей способностью и, следовательно, она не может быть отнесена к источнику зажигания.

Итак, как уже было сказано, параметры предполагаемого источника зажигания можно определить расчетным или опытным путем, а горючей среды – по справочной литературе.