Розрахунок НКМП для аерозолей

(2.18)

Прийнято вважати, що горючі пари й гази з нижньою концентраційною межею поширення полум'я до 10% по об'єму повітря й зависі з НКМП до 15 г-м~3 являють особливу вибухонебезпеку.

Приклади концентраційних меж поширення полум'я (в % по об'єму в повітрі): ацетон - 2,6 та 12,8; ацетилен 2,5 та 81,1; водень - 4,1 та 74,2; бутан - 1,9 та 8,5; бензин - 0,96 та 4,96; метан - 5,3 та 14.

ТЕМПЕРАТУРНІ МЕЖІ ПОШИРЕННЯ ПОЛУМ'Я - температури матеріалу (речовини), за яких його (її) насичена пара утворює в окиснювальному середовищі концентрації, що дорівнюють нижній та верхній концентраційним межам поширення полум'я.

Значення температурних меж поширення полум'я використовується під час розробки заходів щодо забезпечення пожежовибухобезпеки об'єктів, при розрахунку пожежовибухобезпечних температурних режимів роботи технологічного устаткування, при оцінці аварійних ситуацій, пов'язаних з розливом горючих рідин, для розрахунку концентраційних меж поширення полум'я, для введення до стандартів, технічних умов на горючі рідини.

Метод визначення температурних меж поширення полум'я полягає в термостатуванні досліджуваної рідини за заданою температурою в закритій реакційній посудині, що вміщує повітря, випробуванні на запалювання пароповітряної суміші й встановленні факту наявності або відсутності поширення полум'я. Змінюючи температуру проведення випробувань, визначають такі її значення (мінімальне та максимальне), за якими насичена пара утворює з повітрям суміш, здатну спалахувати від джерела запалювання та поширювати полум'я в об'ємі реакційної посудини.

Безпечною з точки зору ймовірності самоспалахування газоповітряної суміші прийнято вважати температуру на 10 °С меншу за нижню або на 15 °С вищу за верхню температурну межу поширення полум'я для даної речовини.

Приклади температурних меж поширення полум'я:

дизельне паливо ‑ + 27 та +69 °С; легка нафта - мінус 21 та мінус 8 °С.

ТЕМПЕРАТУРА ТЛІННЯ - температура матеріалу (речовини), за якої відбувається різке збільшення швидкості екзотермічних реакцій окиснення матеріалу (речовини), що призводить до його (її) тління.

Згадаємо, що тління - це безполуменеве горіння твердого матеріалу (речовини) при відносно низьких температурах (400-600 °С), яке часто супроводжується виділенням диму.

Значення температури тління використовують під час експертиз причин пожеж, для вибору вибухозахищеного електроустаткування й розробки заходів щодо забезпечення пожежної безпеки технологічних процесів, а також для оцінки пожежної небезпеки полімерних матеріалів й розробки рецептур матеріалів, не схильних до тління.

Суть методу визначення температури тління полягає в термостатуванні досліджуваного матеріалу (речовини) в реакційній посудині при обдуванні повітрям та візуальній оцінці результатів випробувань. Змінюючи температуру випробувань, знаходять її мінімальне значення, за яким спостерігається ефект тління матеріалу (речовини).

УМОВИ ТЕПЛОВОГО САМОЗАЙМАННЯ - експериментально встановлена сукупність факторів, які визначають залежність між температурою навколишнього середовища, масою матеріалу (речовини) та часом до моменту його (її) самозаймання за встановленими умовами випробування.

Результати оцінки умов теплового самозаймання слід використовувати при виборі безпечних умов зберігання й перероблення самозаймистих речовин і матеріалів.

МІНІМАЛЬНА ЕНЕРГІЯ ЗАПАЛЮВАННЯ - найменше значення енергії джерела запалювання, за якого можливе спалахування суміші горючої речовини в повітрі за встановленими умовами випробування.

Значення мінімальної енергії запалювання використовують при розробці заходів щодо забезпечення пожежовибухобезпечних умов переробки горючих речовин та електростатичної іскробезпеки технологічних процесів.

Метод визначення мінімальної енергії запалювання полягає в запалюванні із заданою ймовірністю газо-, паро- або пилоповітряної суміші різної концентрації електричним розрядом різної енергії й виявленні мінімального значення енергії запалювання після оброблення експериментальних даних.

КИСНЄВИЙ ІНДЕКС - мінімальний вміст кисню в киснево-азотній суміші, за якого можливе полуменеве горіння матеріалу (речовини) за встановленими умовами випробування.

Суть методу визначення кисневого індексу полягає у визначенні мінімальної концентрації кисню в потоці киснево-азотної суміші, за якої спостерігається самостійне горіння вертикально розташованого зразка, який запалюють зверху.

Даний показник використовується при розробці полімерних композицій зниженої горючості й контролі горючості полімерних матеріалів, тканин, целюлозно-паперових виробів та інших матеріалів. Кисневий індекс вводять до стандартів або технічних умов на тверді матеріали (речовини).

КИСЕНЬ - безбарвний газ, що не має запаху. У вигляді рідини являє злегка блакитну рідину. Сильний окисник. Кисень негорючий, однак є основним газом, що підтримує горіння речовин. В атмосфері, збагаченій киснем, звичайні горючі речовини становляться більш пожежонебезпечними: легше загоряються, мають нижчу температуру самоспалахування, ширшу зону спалахування пари як результат значного зростання верхньої концентраційної межі поширення полум'я, велику швидкість вигоряння й повноту згоряння.

Багато негорючих речовин у кисні стають горючими. Джерелом кисню може бути ряд рідинних та твердих окисників, наприклад, переоксиди водню натрію та барію, хлорати, перхлорати, хлорна кислота, марганцевокислий калій, персульфати, хромати та біхромати, селітри тощо.

Кисень сильніше окиснює в стисненому вигляді. Масла й жири в атмосфері стисненого кисню самозаймаються. При попаданні масла всередину вентиля або редуктора балона зі стисненим киснем, як правило, відбувається вибух. Рідинний кисень надзвичайно небезпечний при контакті з органічними речовинами, оскільки утворює з ними вибухові суміші.

ЗДАТНІСТЬ ВИБУХАТИ Й ГОРІТИ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ З ВОДОЮ, КИСНЕМ ПОВІТРЯ Й ІНШИМИ РЕЧОВИНАМИ (взаємний контакт речовин) - це якісний показник, що характеризує високу пожежну небезпеку деяких речовин.

Дані про здатність речовин вибухати й горіти при взаємному контакті включаються до стандартів, технічних умов на речовини, крім того, цей показник використовується при визначенні категорій приміщень за вибухопожежною та пожежною небезпекою, при виборі безпечних умов проведення технологічних процесів, умов сумісного зберігання й транспортування речовин і матеріалів, при виборі або призначенні засобів пожежогасіння.

Метод визначення здатності вибухати й горіти при взаємному контакті речовин полягає в механічному змішуванні досліджуваних речовин у заданій пропорції й оцінці результатів випробувань.

НОРМАЛЬНА ШВИДКІСТЬ ПОШИРЕННЯ ПОЛУМ'Я - швидкість переміщення фронту полум'я відносно незгорілого газу в напрямку, перпендикулярному до його поверхні.

Значення нормальної швидкості поширення полум'я слід використовувати у розрахунках швидкості зростання тиску вибуху газо- та пароповітряних сумішей в закритому, негерметичному устаткуванні й приміщеннях, критичного (гасячого) діаметра при розробці й створенні вогнеперешкоджувачів, площі легкоскиданих конструкцій, запобіжних мембран та інших подібних пристроїв; при розробці заходів щодо забезпечення пожежовибухобезпеки технологічних процесів.

Нормальну швидкість поширення полум'я визначають за допомогою методу, суть якого полягає в приготуванні горючої суміші певного складу всередині реакційної посудини, запалюванні суміші в центрі точковий джерелом, реєстрації зміни тиску за часом в посудині й обробці експериментальної залежності «тиск-час» з використанням математичної моделі процесу горіння газу в замкненій посудині й процедури оптимізації. Математична модель дозволяє отримати залежність «тиск-час», оптимізація якої за аналогічною експериментальною залежністю дає в результаті зміну нормальної швидкості в процесі розвитку вибуху для конкретного випробування.

ШВИДКІСТЬ ВИГОРЯННЯ - кількість рідини, що згоряє в одиницю часу з одиниці площі. Швидкість вигоряння характеризує інтенсивність горіння рідини.

Значення даного показника використовують при розрахунках визначення тривалості горіння рідини в резервуарах, інтенсивності тепловиділення й температурного режиму пожежі, інтенсивності подачі вогнегасних речовин.

Метод визначення швидкості вигоряння полягає в запалюванні зразка рідини в реакційній посудині, фіксуванні втрати маси зразка за певний проміжок часу й математичній обробці експериментальних даних.

КОЕФІЦІЄНТ ДИМОУТВОРЕННЯ - показник, що характеризує оптичну густину диму, який утворюється під час горіння певної кількості матеріалу (речовини) за встановленими умовами випробування.

Цей коефіцієнт використовується для класифікації матеріалів за димотворною здатністю. Розрізняють три групи матеріалів за цим показником (табл. 2.4).

Таблиця 2.4 ‑ Групи матеріалів за димотворною здатністю

Групи матеріалів за димотворною здатністю	Коефіцієнт димоутворення, м^2•кг^-^1
Мала	до 50 включно
Помірна	понад 50 до 500 включно
Висока	понад 500

Суть методу визначення коефіцієнта димоутворення полягає у визначенні оптичної густини диму, що утворюється при горінні або тлінні певної кількості випробуваного матеріалу (речовини), розподіленого в заданому об'ємі (рис. 2.17).

Рис. 2.17. Схема установки для визначення коефіцієнта димоутворення матеріалів:

1 - димова камера; 2 - продувний вентилятор; 3 -освітлювальний пристрій; 4 - вентилятор перемішування; 5 - камера спалювання зразка; 6 - електронагрівальна панель; 7 - тримач зразка; 8 - фотоелемент; 9 - люксометр-потенціометр

ОПТИЧНА ГУСТИНА ДИМУ - десятковий логарифм відношення світлового потоку, що падає до світлового потоку, який пройшов крізь дим, віднесений до шляху проходження світла.

ІНДЕКС ПОШИРЕННЯ ПОЛУМ'Я - показник, що характеризує здатність матеріалів (речовин) спалахувати, поширювати полум'я по поверхні та виділяти тепло за встановленими умовами випробування.

Значення індексу поширення полум'я слід використовувати для класифікації матеріалів (табл. 2.5).

Таблиця 2.5 ‑ Класифікація матеріалів за індексом поширення полум'я

Групи матеріалів	Значення індексу поширення полум'я
Не поширює полум'я по поверхні
Помірно поширює полум'я по поверхні	Вище 0 до 20 включно
Швидко поширює полум'я по поверхні	Вище 20

Метод визначення індексу поширення полум'я полягає в оцінці здатності матеріалу спалахувати, виділяти тепло й поширювати полум'я по поверхні під впливом зовнішнього теплового потоку.

ПОКАЗНИК ТОКСИЧНОСТІ ПРОДУКТІВ ГОРІННЯ - відношення кількості матеріалу (речовини) до одиниці об'єму замкненого простору, в якому газоподібні продукти горіння матеріалу (речовини) спричиняють до загибелі 50% піддослідних тварин.

Даний показник використовується для порівняльної оцінки полімерних матеріалів, а також вводиться до технічних умов й стандартів на облицювальні й теплоізоляційні матеріали.

Класифікація матеріалів за значенням показника токсичності продуктів горіння наведена в табл. 2.6.

Таблиця 2.6

Клас небезпеки матеріалів	, г·м^-^3, при тривалості експозиції, хв
Надзвичайно небезпечні	До 25	До 17	До 13	До 10
Високонебезпечні	25-70	17-50	13-40	10-30
Помірнонебезпечні	70-210	50-150	40-120	30-90
Малонебезпечні	Понад 210	Понад 150	Понад 120	Понад 90

Суть методу визначення показника токсичності полягає в спалюванні досліджуваного матеріалу в камері згоряння при заданій густині теплового потоку та виявленні залежності летального ефекту газоподібних продуктів горіння від маси матеріалу» віднесеної до одиниці об'єму експозиційної камери (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Схема установки для визначення показника токсичності продуктів горіння матеріалів:

1 - камера згоряння; 2 - тримач зразка; 3 — електронагрівальна панель; 4 - заслінки; 5, 17 - перехідні рукава; 6 — стаціонарна секція експозиційної камери; 7 -рухома секція експозиційної камери; 8, 14 -штуцери; 9 — дверцята передкамери; 10 - клітка для піддослідних тварин; 11 - передкамера; 12 - запобіжна мембрана; 13 - вентилятор; 15 - гумова прокладка; 16 - клапан для продування; 18 - термометр

МІНІМАЛЬНА КОНЦЕНТРАЦІЯ ФЛЕГМАТИЗАТОРА - найменша концентрація флегматизатора в суміші з пальним та окисником, за якої суміш стає нездатною до горіння при будь-якому співвідношенні пального та окисника.

Значення цього показника використовується при розробці заходів щодо забезпечення пожежовибухобезпеки технологічних процесів методом флегматизації.

Визначення мінімальної концентрації флегматизатора здійснюється методом, який полягає у визначенні концентраційних меж поширення полум'я горючої речовини при розбавленні газо-, паро- та пилоповітряної суміші й отриманні «кривої флегматизації». Пік «кривої флегматизації» відповідає значенням мінімальної концентрації флегматизатора.

МІНІМАЛЬНИЙ ВИБУХОНЕБЕЗПЕЧНИЙ ВМІСТ КИСНЮ - така концентрація кисню в горючій суміші, що складається з горючої речовини (матеріалу), повітря і флегматизатора, менше за якої поширення полум'я в суміші стає неможливим за будь-якої концентрації горючого матеріалу (речовини) в суміші, що розбавлена даним флегматизатором.

Даний показник використовується при розробці заходів щодо забезпечення пожежовибухобезпеки технологічних процесів.

Метод визначення мінімального вибухонебезпечного вмісту кисню полягає у випробуванні на займистість газо-, паро- або пилоповітряної суміші різного складу, розбавленої даним флегматизатором, до виявлення мінімальної концентрації кисню та максимальної концентрації флегматизатора, за яких ще можливо поширення полум'я по суміші.

Приклади мінімальних концентрацій кисню, що являє небезпеку з точки зору утворення вибуху, в сумішах пожежонебезпечних речовин з інертними газами (флегматизаторами):

ацетилен з діоксидом вуглецю - 14,9%;

ацетилен з азотом - 11,9%;

метан з діоксидом вуглецю - 15,6%;

метан з азотом - 12,8%;

бензол з діоксидом вуглецю - 14,4%;

бензол з азотом - 11,5%.

МАКСИМАЛЬНИЙ ТИСК ВИБУХУ - найбільший надлишковий тиск, що виникає при дефлаграційному згорянні газо-, паро- або пилоповітряної суміші в замкненій посудині при початковому тиску суміші 101,3 кПа.

Значення максимального тиску вибуху використовується при визначенні категорій приміщень за вибухопожежною та пожежною небезпекою у відповідності з вимогами норм технологічного проектування, при розробці заходів щодо забезпечення пожежовибухобезпеки технологічних процесів.

Максимальний тиск вибуху визначається шляхом запалювання газо-, паро- та пилоповітряної суміші заданого складу в об'ємі реакційної посудини й реєстрації тиску горючої суміші, що досягається при спалахуванні. Змінюючи концентрацію пального в суміші, виявляють максимальне значення тиску вибуху.

ШВИДКІСТЬ ЗРОСТАННЯ ТИСКУ ВИБУХУ - похідна тиску вибуху за часом на зростаючій ділянці залежності тиску вибуху горючої суміші в замкненій посудині.

Цей показник застосовується також при розробці заходів, спрямованих на забезпечення пожежовибухобезпеки технологічних процесів.

Суть методу визначення швидкості зростання тиску полягає в експериментальному визначенні максимального тиску вибуху горючої суміші в замкненій посудині (рис. 2.19), будуванні графіка зміни тиску від часу та у розрахунку середньої та максимальної швидкостей за відомими формулами.

Методи визначення та розрахунку показників пожежовибухонебезпеки речовин й матеріалів викладені в ГОСТ 12.1.044-89.

Рис. 2.19. Схема приладу для вимірювання максимального тиску вибуху

й швидкості зростання тиску при вибуху газів й пари:

1 - термостатований електронаг-рівач; 2 - вибухова камера; 3 - осцилограф; 4 - датчик тиску; 5 - потенціометр; 6 - термопара; 7 -джерело запалювання; 8 - змішувач; 9, 12 - крани; 10 - джерело живлення; 11 - манометр; 13 - вакуум-насос

§ 16. Умови пожежовибухобезпеки під час використання речовин і матеріалів(лабораторна робота №3)

З метою забезпечення пожежовибухобезпеки процесів виробництва, перероблення, зберігання й транспортування речовин і матеріалів, необхідні дані про показники пожежовибухонебезпеки речовин і матеріалів слід використовувати з коефіцієнтом безпеки, наведеним у табл. 2.7.

Таблиця 2.7

Спосіб запобігання пожежі, вибуху	Параметр, що регламентується	Умови пожежоввбухобезпеки
Попередження утворювання горючого середовища	Фг.без Фф.без Фо2,без	φг.без ≤ 0.9 (φн - 0.7 R) φг.без ≥ 1,1 (φВ + 0,7 R) φф,без ≥ 1,1 (φф + 0,7 R) ≤ 0,9 ( - 0,7 R)
Обмеження спалахуваності й горючості речовин і матеріалів	Горючість речовини (матеріалу)	Горючість речовини (матеріалу) не повинна бути більша регламентованої
	КІд tсп.д	КІд < КІ tсп. д ≤ tсп (з.т) - 35 °С
Попередження утворювання в горючій суміші (або внесення в неї) джерела запалювання	W6eз	W6eз≤ 0,4 Wmin tбез ≤ 0,8 tтл tбез ≤ 0,8 tс

де КІ ‑ кисневий індекс, %об.;

КІ _д ‑ допустимий кисневий індекс за нормальною температурою, % об.;

R ‑ повторюваність методу визначення показника пожежної небезпеки за довірчою ймовірністю 95%;

t_без ‑ безпечна температура, °С;

t_{сп. д} ‑ допустима температура спалаху, °С;

t_{сп (з.т)} ‑ температура спалаху в закритому тиглі, °С;

t_c ‑ мінімальна температура середовища, за якої спостерігається самозаймання зразка, °С;

t_тл ‑ температура тління, °С;

W_6eз ‑ безпечна енергія запалювання, Дж;

W_min ‑ мінімальна енергія запалювання, Дж;

φ_В ‑ верхня концентраційна межа поширення полум'я по суміші горючої речовини з повітрям, %об. (г·м^-3);

φ_г.без ‑ безпечна концентрація горючої речовини, %об. (г·м^-3);

φ_н ‑ нижня концентраційна межа поширення полум'я по суміші горючої речовини з повітрям, %об. (г-м-3);

~ мінімальний вибухонебезпечний вміст кисню в горючій суміші, % об.;

~ безпечна концентрація кисню в горючій суміші, %об.;

φ_ф - мінімальна концентрація флегматизатора, %об.;

φ_ф,без ~ безпечна концентрація флегматизатора, %об.

Дата добавления: 2014-01-04