Сущность процесса горения. Пожаро - и взрывоопасные свойства веществ и материалов. склонность веществ к самовозгоранию основные термины и определения (стр. 6 )

При окислении металлических частиц кислородом воздуха на поверхности частиц образуются оксидные плёнки.

Все металлы можно разделить на две группы.

К первой группе относятся металлы Li, Na, Mg, К и др., у кото­рых отношение объемов оксида и металла меньше единицы.

Ко второй группе относятся Fе, Аl, Тi, Сu и др., у которых от­ношение объемов оксида и металла больше единицы.

Основное влияние на скорость окисления таких частиц оказывает диффузия кислорода внутрь кристаллической решетки оксида.

Рассмотрим разогрев частиц металлов первой группы.

Частицы Mg размером 10 мкм разогреваются за счет реакции окисления до температуры 1381 К. Над поверхностью частицы появляется диффузионное пламя, которое существует до полного сгорания металла.

При трении и соударении частиц металлов второй группы, на­пример пары сталь — сталь, максимальная температура отрываю­щихся частиц определяется температурой плавления железа или его оксидов, что приводит к поверхностному горению до полного сгорания металла.

Растворённые в металлах и образующиеся при горении углерода газы раздувают пузырёк жидкого оксида, в результате чего после выгорания всего металла и охлаждения оксида образуется полый пузырёк.

Схема окисления фрикционных частиц стали приведена на рис. ниже.

Определяющее влияние на разогрев частиц оказывает содержа­ние кислорода в газовой среде. При увеличении содержания кислорода в 3 раза в смеси с азотом  температура фрикционных частиц углеродистых сталей возрастает с 2100 К до 2600 К.

Схемы искрообразующих установок на производстве.

       Исследования процессов искрообразования и поджигания горючих газовоздушных смесей проводят на экспериментальных установках, моделирующих реально существующие условия во взрывоопасных помещениях.

1 — установка копрового типа для испытания материалов;

2 — установка обстрела для ис­пытания материалов, работающих в режиме одиночного соударения при больших скорос­тях относительного перемещения;

3 — маятниковый копер для испытания материалов, ра­ботающих в режиме одиночных скользящих соударений;

4 — установка для испытания ма­териалов, работающих в режиме непрерывного трения;

5 — установка для испытания мате­риалов, работающих в режиме быстрочередующихся ударов.

Исследования процессов искрообразования и поджигания, го­рючих газопаровоздушных смесей проводятся на эксперименталь­ных установках, моделирующих реально существующие условия во взрывоопасных помещениях на рис. установка 5: мон­тируется во взрывной камере, продуваемой горючей смесью. Стол камеры служит для крепления пластин, изготовленных из иссле­дуемых материалов. Включается привод, и механизмом подъема закрепленная на столе пластина прижимается к вращающейся де­тали.

Скорость скольжения (V, м/с) определяется из уравнения:

где d — диаметр вращающегося элемента,

f — частота соударений, с-1.

Число соударений n подсчитывается по формуле:

где S — количество «ударников» на вращающемся элементе;

ф — время работы ме­ханизма, с.

       Вероятность Р воспламенения исследуемой горючей смеси при соударении различных материалов определяется как отношение количества поджиганий к количеству соударений n:

       Испытываемые материалы считаются искробезопасными по отношению к данной горючей газовой смеси, если максимальное значение вероятности зажигания горючей смеси Р не превышает 10-5 для любого состава горючей смеси.

       В целях обеспечения фрикционной искробезопасности техно­логических процессов промышленность выпускает вентиляторы с применением защитных покрытий деталей проточной полости.

       Во время проведения технологических операций и ремонтных работ во взрывоопасных зонах используется искробезопасный инстру­мент, выполненный из материалов, не дающих искр.

Наибольшее распространение получили искробезопасные бериллиевые бронзы. Ударные инструменты, выполненные из таких материалов не образуют искр, так как энергия соударения расходуется на пластическую деформацию материала инструмента.

Разряды статического электричества (СЭ)

Под СЭ принято понимать электрические заряды, находящиеся в состоянии относительного покоя, распределенные на поверхности или в объеме диэлектрика или на поверхности изолированного проводника.

Электризацией сопровождаются процессы, протекающие в аппаратах с интенсивным механическим воздействием: смесителях,  дробилках, мельницах, пневмотранспортных системах и т. п.

Электризация отдельных частиц диспергированных материалов происходит при их соударении друг с другом и со стенками технологических аппаратов.

Основная опасность электризации — возможность воспламенения горючей смеси искровыми разрядами СЭ.

Токи электриза­ции, как правило, не превышают десятков микроампер. Они не могут вызвать поражение человека. Однако разряды СЭ между телом человека и заряженным объектом вызывают испуг, сопровож­дающийся непроизвольными некоординированными движениями, что может привести к несчастному случаю.

Искровой разряд СЭ воспламеняет горючую смесь, если выде­ляющаяся в разряде энергия равна или больше минимальной энергии зажигания горючей смеси.

Защита от СЭ должна осуществляться во взрывоопасных зонах, классификация которых приведена в Правилах устройства элект­роустановок (ПУЭ). Вне взрывоопасных зон защита осуществля­ется в случае, если СЭ отрицательно влияет на здоровье человека, технологический процесс или качество продукции.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ

И ПОЖАРООПАСНЫХ ЗОН.

ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ДЛЯ ЭТИХ ЗОН

На предприятиях химической, нефтеперерабатывающей и смежных отраслей промышленности широко используют и по­лучают в больших количествах вещества и материалы, которые с воздухом могут образовать горючие смеси, способные воспламе­ниться от искр замыкания и размыкания электрических цепей и нагретых частей электрооборудования.

Для предотвращения пожара и взрыва от источников электри­ческого происхождения во взрывоопасных зонах устанавливается взрывозащищенное электрооборудование.

В пожароопасных зонах применяется электрооборудование об­щего назначения.

Взрывоопасная зона — помещение или ограниченное простран­ство в помещении или у наружной установки, в котором имеется или может образоваться взрывоопасная смесь в объеме, требую­щем специальных мер защиты при конструировании электрообо­рудования, его монтаже и эксплуатации.

Пожароопасная зона — пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются го­рючие материалы и вещества в условиях нормального технологи­ческого процесса или при его нарушениях.

Взрывоопасная смесь — смесь с воздухом горючих газов, паров ЛВЖ, горючих пыли и волокон с нижним концентрационным пределом распространения пламени не более 65 г/м3 при переходе их во взвешенное состояние, которая при определенной концент­рации способна взорваться при возникновении источника иници­ирования взрыва.

К взрывоопасным относится также смесь горючих газов и паров ЛВЖ с кислородом или другим окислителем (например, хлором).

Легковоспламеняющиеся жидкости, у которых температура вспышки не превышает 61 °С, относятся к взрывоопасным.

Горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 °С отно­сятся к пожароопасным, но нагретые в условиях производства до температуры вспышки и выше, они относятся к взрывоопасным.

Безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) — максимальный зазор между фланцами оболочки, через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе (между НКПР и ВКПР).

Взрывозащищенное электрооборудование (электротехническое ус­тройство) — электрооборудование (электротехническое устрой­ство), в котором предусмотрены специальные конструктивные меры, имеющие целью устранение или снижение возможности воспламенения окружающей взрывоопасной среды вследствие эк­сплуатации этого электрооборудования.

Электрооборудование (электротехническое устройство) общего назначения — электрооборудование, выполненное без учета специ­фических требований, характерных для определенной отрасли хо­зяйства или для определенного назначения.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ И ПОЖАРООПАСНЫХ ЗОН

Класс взрывоопасной зоны, в соответствии с которым произво­дится выбор взрывозащищенного электрооборудования, опреде­ляется технологами совместно с электриками проектной или экс­плуатирующей организации согласно ПУЭ.

При определении взрывоопасных зон принимается:

а)        взрывоопасная зона в помещении занимает весь объем поме­щения, если объем взрывоопасной смеси превышает 5 % свобод­ного объема помещения;

б)        взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ, если объем взрывоопасной смеси равен или менее 5 % свободного объема помещения;

в)        взрывоопасная зона наружных взрывоопасных установок ог­раничена размерами определенная из классификации зон.

Примечание: объемы взрывоопасных газо - и паровоздуш­ной смесей, а также время образования паровоздушной смеси оп­ределяются в соответствии с НПБ 105—03.