5.7. Оценка степени опасности зон и помещений

Важно оценить не только степень взрывопожароопасности веществ и материалов, но и технологическую операцию, оборудование и помещение, где эти вещества используются или хранятся. Для этого вводится понятие зона – это пространство вокруг оборудования, где используются горючие вещества, радиусом 5 м

Взрывопожароопасными (В) считаются зоны вокруг оборудования, где используются взрывопожароопасные вещества и материалы (горючие газы, ЛВЖ и взрывопожароопасные аэрозоли). Зоны вокруг оборудования, где обращаются пожароопасные вещества и материалы (горючие жидкости, аэрозоли с _н  65г/м³ и твердые горючие вещества) относятся к пожароопасным (П). В свою очередь, как взрывопожароопасные, так и пожароопасные зоны подразделяются на классы в зависимости от природы, агрегатного состояния горючего вещества и особенностей проведения технологического процесса. Из взрывопожароопасных зон самые опасные В-I и В-II – это зоны вокруг оборудования, в которых постоянно присутствуют взрывоопасные газо- и паровоздушные смеси (В-I) или аэрозоли (В-II). Менее опасны зоны В-Iа и В-IIа, где такие смеси могут образовываться только в аварийной ситуации. Склады горючих газов (ГГ) и ЛВЖ относятся к зоне В-Iг. К менее опасным относятся пожароопасные зоны: П-I, П-II, П-IIа и П-III. Определение зон см. ПУЭ [23].

По степени взрывопожароопасности помещения и здания делятся на категории. Определение категорий приведено в табл.5.10, взятой из НПБ 105-95 [27].

Таблица 5.10

Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности [27]

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении
А- взрывопожаро-опасная	Горючие газы и пары ЛВЖ с температурой вспышки не более 28оС в таком количестве, что они могут образовывать взрывоопасные газо- и паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б- взрывопожаро-опасная	Пыли и волокна, ЛВЖ с температурой вспышки более 28оС, горючие жидкости (ГЖ) в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные паровоздушные или пылевоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1-В4 – пожароопас-ные	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б
Г- невзрывопо-жароопасная	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Д- непожаро-опасная	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

Пожар легче предупредить, чем его тушить. На этом принципе базируется пожарная профилактика, где заранее предусматриваются мероприятия направленные:

• на устранение источников зажигания, окислителя и т.д.;

• предупреждение возможности возникновения очага пожара (замена горючих веществ на негорючие, понижение степени горючести веществ, работа с безопасными концентрациями, температурами и т.п.);

• предупреждение распространения пожара при его возникновении внутри оборудования и по трубопроводам, по конструктивным элементам зданий, между зданиями и т.д. (огнепреградители, отсекающие клапаны, резервные емкости, противопожарные стены, зоны, обваловки и т.п.);

• безопасная эвакуация людей при пожаре;

• первичные и стационарные средства тушения пожара.

Задания и порядок выполнения работы

Задание № 1. Определение нижнего (_н) и верхнего (_в) концентрационных пределов распространения пламени.

Определить степень взрывопожароопасности смеси горючих газов (по заданию преподавателя) на экспериментальной установке по величине нижнего (_н) и/или верхнего (_в) пределов распространения пламени. Полученные результаты сравнить с расчетными и найти погрешность определения. Определить безопасные концентрации. Установить, к какому классу по ПУЭ относится зона вокруг экспериментальной установки, где установлен баллон с заданной смесью газов, и к какой категории по взрывопожароопасности относится помещение, в котором эта смесь используется: 1) как сырье; 2) как топливо.

Порядок выполнения работы.

1. Познакомиться с экспериментальной установкой и порядком выполнения работы на ней (см. описание к установке).

2. Провести предварительные расчеты нижнего (верхнего) концентрационных пределов распространения пламени сначала для индивидуальных веществ [см. уравнения (5.6) или (5.115.13)] , а затем для смеси газов [см. уравнение (5.15)], указанного в задании состава.

3. Рассчитать объем газовой смеси, необходимой для создания концентрации, соответствующей нижнему (верхнему) пределу по формуле (5.16).

4. Приготовить газовоздушную смесь путем смешения воздуха с рассчитанным объемом газовой смеси в смесительной системе установки.

5. Отобрать часть приготовленной смеси во взрывной цилиндр и поджечь ее искровым разрядом.

6. При наличии взрыва при определении нижнего предела (_н) уменьшить объем, а при определении верхнего (_в) наоборот увеличить объем отбираемого газа на 1 мл.

7. Удалить из смесительной системы и взрывного цилиндра установки продукты сгорания и повторить эксперимент с меньшим (большим) объемом отобранного газа. Эксперимент проводить до тех пор, пока при следующем уменьшении (увеличении) объема газа взрыва не будет.

8. Рассчитать экспериментальную величину нижнего (верхнего) пределов распространения пламени и найти погрешность между рассчитанным и экспериментальным значением. Объяснить различия экспериментальной и расчетной величины.

9. При оценке степени опасности смеси газов с воздухом учитывают, что все газовоздушные смеси, имеющие область воспламенения, ограниченную нижним и верхним концентрационными пределами, взрывопожароопасны, но смеси с _н  10 об.% - особовзрывоопасные, а с _н  10 об.% - взрывоопасные.

10.Установить класс зоны по ПУЭ [23] вокруг баллона с газовой смесью заданного состава.

11.Обосновать категорию помещения, в котором эта газовая смесь используется в качестве: а) сырья; б) топлива.

12. Экспериментальные результаты можно представить в виде табл.5.11:

Таблица 5.11.

Объем газа, мл	Наличие взрыва	Объем газа, необходимый для достижения нижнего (верхнего) пределов.

Задание № 2. Определение температуры вспышки и воспламенения.

Оценить степень взрывопожароопасности жидкости (по заданию преподавателя) по температурам вспышки и воспламенения. Экспериментально установленные температуры сравнить с расчетными и справочными величинами, определить погрешности и в случае расхождения объяснить различия.

Установить класс зоны по ПУЭ и категорию помещения по НПБ105-95, где используется исследуемая жидкость. Предложить методы обеспечения пожарной безопасности.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с установкой закрытого (открытого) типа для определения температуры вспышки (t_всп.) и воспламенения (t_восп.).

2. Рассчитать и/или найти в справочнике [22] температуру вспышки для исследуемой жидкости.

3. Заполнить тигель в установке на 2/3 исследуемой жидкостью, установить термометр необходимого диапазона и включить нагревательное устройство.

4. Зажечь и отрегулировать запальный фитилек с помощью зажима на шланге с газом от газового баллона.

5. За 1015^оС до расчетной величины t_всп. (или взятой из справочника) через каждые 12 градуса подносить запальный фитилек к поверхности жидкости и зафиксировать температуру, при которой впервые пары над жидкостью вспыхнут. Это будет экспериментальная температура вспышки - t_всп^э_.

6. Продолжить нагрев жидкости и поднесение запального фитилька через каждые 12 градуса нагрева к поверхности жидкости. Зафиксировать температуру, при которой пары загорелись и горение продолжалось не менее 1530 с. Это будет экспериментальная температура воспламенения - t_восп^э_.

7. Закрыть емкость с горящей жидкостью крышкой, если измерения проводятся на установке открытого типа, или закрыть задвижку на приборе закрытого типа, чтобы горение прекратилось.

8. Экспериментальные показатели сравнить с расчетными (справочными) и объяснить расхождения в значениях температур.

9. По найденной температуре установить степень опасности жидкости. Наиболее опасными являются ЛВЖ, к которым относятся жидкости с t_всп. 61^оС (на приборе закрытого типа) и  66^оС (на приборе открытого типа). Все ЛВЖ взрывопожароопасны. Если t_всп.  61(66)^оС – это пожароопасная горючая жидкость (ГЖ).

10. По разности между t_восп - t_всп = t установить опасность жидкости при эксплуатации в условиях возможного наличия источника зажигания. Чем меньше t, тем опаснее жидкость.

11. Установить класс зоны по ПУЭ вокруг оборудования, в котором используется исследуемая жидкость.

12. Установить категорию помещения по НПБ105-95 [27], в котором используется оборудование с жидкостью.

13. Предложить методы обеспечения пожарной безопасности при использовании исследуемой жидкости.

14. Экспериментальные результаты можно представить в виде табл.5.12.

Таблица 5.12

Температура жидкости, оС	Наличие		Экспериментальные значения
	вспышки паров	воспламенения паров	tвспэ	tвоспэ
50		
52		
54	+	
55	+	
57	+	+

Задание № 3. Определение температуры самовоспламенения методом капли.

Оценить степень взрывопожароопасности жидкости (по заданию преподавателя) по температуре самовоспламенения (t_св.). Полученные результаты сравнить с расчетными и справочными данными. Найти погрешность и объяснить возможные расхождения в величинах t_св.

Установить группу взрывоопасной смеси и температурный класс взрывозащищенного электрооборудования. Найти безопасную температуру нагрева исследуемой жидкости. Предложить мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при работе с исследуемой жидкостью.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с установкой по определению температуры самовоспламенения методом капли.

2. Рассчитать объем исследуемой жидкости, соответствующей стехиометрическому составу смеси по формуле (5.21).

3. Рассчитать и/или взять из справочника [22] температуру исследуемой жидкости.

4. Включить муфельную печь, отрегулировать потенциометр, показывающий температуру нагрева сосуда и проверить наличие зеркальца над сосудом.

5. Нагреть сосуд до температуры на 3040^оС выше расчетной (справочной) температуры самовоспламенения исследуемой жидкости и отключить печь.

6. За 1015^оС до расчетной (справочной) t_св. через каждые 23 градуса падения температуры вводить в сосуд рассчитанный объем жидкости и через зеркальце фиксировать загорание паров жидкости.

7. С помощью секундомера фиксировать время с момента внесения жидкости в сосуд до воспламенения паров жидкости. Это время по мере остывания сосуда увеличивается.

8. После каждого опыта продукты сгорания удалять из сосуда с помощью специального приспособления.

9. Опыты повторять до тех пор, пока пары внесенной жидкости не будут воспламеняться в течение 35 мин.

10. За экспериментальную температуру самовоспламенения исследуемой жидкости принимается температура, при которой в последний раз было зафиксировано воспламенение паров вносимой в установку жидкости.

11. Сравнить полученную t_св.^э с расчетной (t_св.^р) и справочной (t_св.^сп), объяснить наблюдаемые расхождения и установить погрешность определения.

12. Степень опасности жидкости устанавливают путем нахождения по t_св. группы взрывоопасной смеси. Самой опасной будет жидкость, относящаяся к группе Т6, а наименее опасной к группе Т1. Группы взрывоопасных смесей и температурные классы взрывозащищеного электрооборудования приведены в литературе [23] и в разделе 5.1 (табл. 5.1 и 5.2).

13. Найти безопасную температуру нагрева жидкости, определяемую по формуле (5.2).

14. Предложить мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при работе с исследуемой жидкостью.

15. Экспериментальные результаты могут быть представлены в виде табл. 5.13.

Таблица 5.13.

Температура смеси, оС	Время (индукционный период), сек	Наличие самовоспламенения	Экспериментальная tсв.оС

Задание № 4. Определение безопасного экспериментального максимального зазора (БЭМЗ).

Оценить степень взрывопожароопасности паро-воздушной смеси (по заданию преподавателя) по величине БЭМЗ, определенном на модельной установке. Полученные результаты сравнить с расчетными и/или справочными и объяснить наблюдаемые расхождения. Рассчитать погрешность определения относительно расчетной величины. Предложить меры пожарной безопасности при использовании исследуемой жидкости.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с модельной установкой по определению БЭМЗ.

2. Рассчитать объем жидкости, необходимый для создания паровоздушной смеси стехиометрического состава по формуле (5.20).

3. Рассчитать величину БЭМЗ по формуле (5.16) и установить с помощью шкалы этот зазор на установке. Точность установки зазора 0,05 мм.

4. Включить установку и открыть защитный кожух.

5. Внести в левую и правую камеры рассчитанный объем исследуемой жидкости и закрыть отверстие, через которое вводилась жидкость (калькой).

6. Закрыть кожух и выждать время, необходимое для испарения введенной жидкости и образования паровоздушной смеси стехиометрического состава (время зависит от летучести жидкости и указывается преподавателем).

7. Путем нажатия кнопок на передней панели установки поджечь паро-воздушную смесь с помощью электрической искры сначала в левой камере, а затем в правой.

8. При фиксировании взрывов в обеих камерах отметить отсутствие передачи взрыва из одной камеры в другую.

9. После этого установить зазор на 0,05 мм больше предыдущего.

10. Удалить продукты сгорания с помощью вентиляционной системы,

вмонтированной в установку, путем нажатия педали на передней панели установки. Полнота удаления фиксируется отсутствием запаха исследуемой жидкости из отверстий, через которые происходит удаление загрязненного воздуха.

11.Опыты повторять, меняя зазор, до тех пор, пока при подаче искры в одну из камер будет фиксироваться взрыв, а при подаче искры в другую камеру взрыва не будет. Это указывает на то, что зазор между камерами больше БЭМЗ и при взрыве смеси в одной камере через этот зазор происходит одновременно взрыв в другой камере, следовательно, наблюдается передача взрыва. За экспериментальную величину БЭМЗ принять то значение зазора, при котором в последний раз фиксировали отсутствие передачи взрыва из одной камеры в другую.

12.Сравнить полученную величину БЭМЗ с расчетной и справочной. Рассчитать погрешность определения по отношению к расчетной (справочной) величине. Объяснить возможные расхождения в показателях.

13.Оценка степени взрывопожароопасности жидкости по величине БЭМЗ проводится путем нахождения категории взрывоопасной смеси по ПУЭ. Самая опасная будет смесь, относящаяся к категории IIС и наименее опасная – к категории IIА (см. табл.5.3).

14. Предложить мероприятия по обеспечению пожарной безопасности при работе с исследуемой жидкостью.

15. Экспериментальные результаты могут быть представлены в виде табл.

5.14.

Таблица 5.14.

Величина БЭМЗ, мм	Наличие взрыва		Наличие передачи взрыва	Экспериментальный БЭМЗ, мм
	Левая камера	Правая камера