Безпека при експлуатації установок кріогенної техніки
Кріогенні продукти – це речовини або суміш речовин, що знаходяться при кріогенних температурах 0 – 120 К. До основних кріогенних продуктів належать продукти низькотемпературного поділу повітря: азот, кисень, аргон, криптон, ксенон, озон, фтор, метан, водень, гелій.
При робопі з киснем існує небезпека займання та вибухів конструкційних, ізоляційних та інших матеріалів устаткування та приміщень, які можуть контактувати з чистим киснем або збагаченим киснем середовищем. Вдихання чистого кисню при нормальному тиску протягом 5 годин призводить до отруєння. При тиску 0,5 МПа отруєння настає через кілька хвилин.
При вдиханні чистого азоту людина миттєво втрачає свідомість. У технічному азоті міститься до 4% кисню. Якщо випаровується 95 – 98 % вихідної кількості азоту, то концентрація кисню в ньому становить 60 – 70 %. При такому високому вмісті кисню багато речовин та матеріалів можуть утворити вибухо- та пожежонебезпечні суміші.
Озон є дуже сильним окисником і при концентрації вище ніж 0,1 мг/м3 шкідливо впливає на здоров’я людини. Озон у твердому стані здатний до вибухового розкладу з виділенням значної кількості тепла.
При роботі з воднем існує небезпека пожежі та вибуху. В суміші з киснем або повітрям водень утворює детонуючи та горючі системи.
Метан та природній газ утворюють з киснем та повітрям пожежо- та вибухонебезпечні суміші.
Вдихання гелію, аргону, неону викликає миттєву втрату свідомості.
Криптон та ксенон – інертні гази. В процесі вилучення з повітря криптону та ксенону чи їх суміші відбувається одночасне вилучення й родону, який належить до радіоактивних елементів.
При роботі з кріогенними продуктами можливі наступні небезпеки:
опіки відкритих ділянок тіла та очей внаслідок доторкання до предметів, що знаходяться при низьких кріогенних температурах і при потраплянні низько температурної пари кріогенних продуктів у легені;
обмороження в наслідок глибокого охолодження ділянок тіла при контакті з кріогенними продуктами;
руйнування устаткування внаслідок термічних деформацій та холоднокрихкості матеріалів;
витік кріогенних продуктів внаслідок розгерметизації устаткування із-за неодна-кових термічних деформацій його частин;
вибухове руйнування устаткування внаслідок підвищення тиску із-за закипання та випаровування кріогенних рідин у замкнутих об’ємах при зміні режимів роботи або внаслідок природних теплопотоків.
Захист від опіків та обмороження. При роботі з кріогенними продуктами необхідно вжити заходів щодо недопущення контакту обслуговуючого персоналу з кріогенними продуктами та поверхнями, що низьку температуру. З цією метою застосовують герметизацію, теплоізоляцію, огородження устаткування, попереджувальні написи тощо.
Відкрите переливання, зливання кріогенних продуктів, при якому можливе розбрискування рідини необхідно проводити в заправлених під рукави захистних рукавицях та захистних окулярах з боковими щитками. Верхній одяг повинен бути повністю закритим, а штани – прикривати взуття.
При переливанні рідких кріогенних продуктів із посудини Д’юара необхідно користуватись підставкою, що нахиляється. При переливанні в посудини з вузькою горловиною необхідно користуватись лійкою, яка забезпечує вихід газу із посудини, що заповнюється рідиною.
Захист від дії термічних деформацій. Термічні деформації в устаткуванні для кріогенних продуктів можна зменшити шляхом застосування компенсаційних елементів та матеріалів з однаковими коефіцієнтами лінійного розширення. Особливо небезпечні різкі нагрівання та охолодження, коли виникають значні нерівномірності температурного поля в матеріалі.
Захист від перевищення тиску при випаровуванні та нагріванні кріогенних продуктів. В наслідок закипання та випаровування кріогенних рідин при зміні режимів роботи чи із-за природних теплопотоків у замкнутих об’ємах можливе підвищення тиску. Для запобігання руйнування устаткування внаслідок значного підвищення тиску на посудинах та трубопроводах з кріогенними рідинами встановлюються запобіжні пристрої (клапани, мембрани тощо).
Вимоги до приміщень. Приміщення, в яких використовуються чи зберігаються кріогенні продукти повинні бути обладнані припливно-витяжною вентиляцією, причому приплив здійснюється зверху, а витяжка – знизу. Вентиляція повинна автоматично вмикатись при перевищенні допустимої концентрації кріогенного продукту в приміщені. Для стікання пролитих кріогенних продуктів необхідно вздовж стін приміщення чи під підлогою встановити канали з нахилом 1:100 або 1:500 в сторону забірного пристрою аварійної вентиляції.
IV. Пожежна безпека
57. Характеристика процесу горіння.
Основні показники пожежовибухонебезпечності
Пожежа – це неконтрольоване горіння.
Горіння – екзотермічна реакція окислення, що супроводжується полум’ям.
Тління – екзотермічна реакція окислення без супроводження полум’я.
Умови горіння:
Горюча речовина (органічні сполуки, деякі метали – лужні, лужноземельні, в особливих умовах – інші).
Окислювач (кисень, галогени: хлор, фтор, бром, йод та ін., ангідриди кислот: NO3).
Джерело запалення (іскра, підвищені температура, тиск, відкрите полум’я, промінь світла тощо).
Горюча суміш – суміш горючої речовини та окислювача.
Гетерогенна горюча суміш – суміш, у якій горюча речовина та окислювач знаходяться у різних агрегатних станах, гомогенна – в однакових.
Речовини:
Горючі.
Важкогорючі
Негорючі
Основні характеристики (ГОСТ 12.1.044), 40 показників.
Температура спалаху – найнижча температура горючої речовини, при якій над її поверхнею утворюються пари або гази, здатні спалахнути від джерела запалювання без подальшого горіння. Показник характеризує тверді та рідкі речовини. Найбільш важливий цей показник – для рідких речовин.
Класифікація рідин:
Горючі рідини: tсп. > 61°С;
легкозаймисті рідини: tсп.<61°С.
Температура запалення – найнижча температура речовини, при якій вона виділяє горючі пари та гази з такою швидкістю, що після їх спалаху виникає стійке горіння.
tзап. бензину = -9°С;
tзап. керосину = 30-45°С;
tзап. ДП =65-100°С;
tзап. мастил = 150-180°С.
Температура самоспалахування – найнижча температура речовини, при якій відбувається різке збільшення швидкості екзотермічної реакції, що призводить до виникнення горіння з полум’ям.
В залежності від температури самоспалахування всі гази поділяються на 6 класів: Т1-Т6.
Т1: tсамосп. > 450°С;
Т6: tсамосп. < 85°С.
Концентраційна межа запалення. Нижня (мінімальна) та верхня (максимальна) концентраційні межі запалювання (НКМЗ та ВКМЗ відповідно). Це мінімальна чи максимальна концентрація пари, газу чи пилу в суміші з повітрям, при якій можливе займання цієї суміші від зовнішнього джерела запалювання з наступним поширенням реакції по всій суміші.
Небезпечні та шкідливі фактори, пов’язані з пожежею
Токсичні продукти згорання становлять найбільшу небезпеку для життя людини, особливо при пожежах в будівлях. Найчастіше при пожежах відзначається високий вміст в повітрі оксиду вуглецю. Оксид вуглецю – це отруйний газ і вдихання повітря, в якому його вміст становить 0,4% – смертельне.
Вогонь – надзвичайно небезпечний фактор пожежі, однак випадки його безпосередньої дії на людей нечасті. Під час пожежі температура полум’я може досягати 1200–1400°С і у людей, що знаходяться в зоні пожежі, випромінювання полум’я можуть викликати опіки та больові відчуття. Мінімальна відстань в метрах, на якій людина ще може знаходитись від полум’я приблизно складає R=1,6H, де Н – середня висота факелу полум’я в метрах.
Небезпека підвищеної температури полягає в тому, що вдихання розігрітого повітря разом із продуктами згорання може призвести до ураження органів дихання та смерті. В умовах пожежі підвищення температури середовища до 60°С вже є життєво небезпечним для людини.
Дим являє собою велику кількість найдрібніших часточок незгорілих речовин, що знаходяться у повітрі. Викликає інтенсивне подразнення органів дихання та слизових оболонок (сильний кашель, сльозотечу).
Недостатність кисню. Небезпечною для життя людини уже вважається ситуація, коли вміст кисню в повітрі знижується до 14% (норма 21%). При цьому втрачається координація рухів, появляється слабкість, запаморочення, загальмовується свідомість.
Вибухи, витікання небезпечних речовин можуть бути спричинені їх нагріванням під час пожежі, розгерметизацією ємностей та трубопроводів з небезпечними рідинами та газами. Вибухи збільшують площу горіння і можуть призводити до утворення нових вогнищ.
Руйнування будівельних конструкцій відбувається внаслідок втрати ними несучої здатності під впливом високих температур та вибухів. При цьому люди можуть одержати значні механічні травми, опинитися під уламками завалених конструкцій.
Паніка, в основному спричинюється швидкими змінами психічного стану людини, як правило депресивного характеру в умовах екстремальної ситуації (пожежі). При цьому люди втрачають розсудливість, їх дії стають неконтрольованими та неадекватними ситуації, що виникла.