Взрывоопасность

ВЗРЫВООПАСНОСТЬ, совокупность факторов, обусловливающих возможность образования взрывоопасной среды (ВС) в объеме, превышающем 5% своб. объема помещения, и ее воспламенения. Такими факторами служат горючее в-во, окислитель и источник воспламенения. Понятие В. относится к объектам, в к-рых возможны образование газо-, паро- или пылевоздушной ВС и взрыв, приводящие к их разрушению.

Расчетные характеристики. Максимальный объем ВС (в м³) для помещений, в к-рых в результате аварии возможно накопление горючих газов, находят по ф-ле:

где с - нижний концентрационный предел воспламенения, г/м³; G_г - масса горючих газов, к-рые могут попасть в помещение при продолжительности истечения газов до 15 мин, г; k - кратность воздухообмена аварийной вентиляции;-время действия вентиляции, ч; z-коэф., учитывающий объемную долю газа в образовании ВС (принимается равным 0,5-0,7).

Для оценки В. помещений, в к-рых ВС создается при испарении аварийно излившихся горючих жидкостей, определяют время достижения объема ВС, равного 5% объема помещения:

где V_п-своб. объем помещения, м³; И - коэф., учитывающий влияние на испарение скорости и т-ры воздушного потока; р - давление насыщ. паров жидкости при заданной т-ре, мм рт. ст.; М - мол. масса жидкости; F - пов-сть разлившейся жидкости, м². Если< 1 ч, помещение взрывоопасно.

Для помещений, в к-рых возможно образование пылевоздушной смеси, объем ВС вычисляют по ф-ле для V^г_вс. Массу пыли, образующей газовзвесь, определяют по ф-ле:

где G - масса пыли, оседающей в помещении за межуборочный период, г;,-коэф., характеризующие соотв. интенсивность пылеосаждения и пов-сть труднодоступных мест; n - число циклов поступления пыли; К_у - коэф. эффективности пылеуборки, составляющий 0,6-0,9; К_г - коэф., характеризующий содержание горючей пыли в отложениях; G_макс - макс. масса пыли, выбрасываемой из аппарата при аварии, г; G' -масса пыли, поступающей до отключения аппарата, г;-время, прошедшее до момента отключения аппарата (до 15 мин); К_п-коэф., характеризующий содержание пыли в газовзвеси (в зависимости от плотности пыли от 0,1 до 0,5).

Наиб. объективно и универсально оценка допустимого объема ВС, основанная на расчете фактич. взрывной нагрузки при сгорании ВС, м. б. произведена по ф-ле:

где G - миним. масса горючего в-ва, образующего ВС, кг; Т_o-начальная т-ра, °С; Q_cг-теплота сгорания, кДж/кг; Р_o-начальное давление, кПа; -допустимый прирост давления (принимаемый равным 25 кПа); K_н - уд. негерметичность помещения, м²/м³; U_н- нормальная скорость распространения пламени при горении в-ва, м/с;-степень расширения в-ва при сгорании.

В соответствии с требованиями спец. стандарта к взрывоопасным относят объекты, в к-рых вероятность воздействия опасных факторов В. (давление ударной волны, обрушение конструкций) на людей превышает 10^-6 в год.

Устройства взрывозащиты. Взрывобезопасность обеспечивается предупреждением образования ВС, исключением источников зажигания и ослаблением действия взрыва. Предупредить образование ВС можно посредством устройств вентиляции или флегматизации. Последняя заключается в добавлении к окислит. среде в-в, благодаря к-рым она не способна поддерживать горение. наиб. эффективны для флегматизации сильные ингибиторы горения - трифторбромметан, дифторхлорбромметан, дибромтетрафторэтан (соотв. хладоны 13В1, 12В1, 114В2). Контроль за созданием ВС осуществляется автоматич. газосигнализаторами. Для устранения источников зажигания во взрывоопасных объектах используют спец. взрывозащищенное электрооборудование.

Действие взрыва ослабляется с помощью предохранительных мембран, взрывных клапанов, легкосбрасываемых ("вышибных") конструкций. Толщину мембран (в м) находят по ф-ле:

где р_д - допустимое давление, Па; d - диаметр мембраны, м; k - коэф., принимаемый равным 0,33-0,38 и 0,15-0,18 соотв. для алюминиевых и медных мембран. Необходимую пропускную способность клапанов (в кг/с) рассчитывают по ф-ле:

где р_в - давление взрыва (принимаемое в зависимости от физ.-хим. св-в горючих в-в в 7-10 раз больше начального), МПа; F-рабочее сечение клапана, м²; Т - т-ра, К. Рабочее сечение клапана определяют по ф-ле:

где d_c - диаметр седла клапана, м; h - высота подъема клапана, м.

Легкосбрасываемые конструкции устанавливают при недостаточной пов-сти остекления зданий. Эффективное ср-во защиты от взрыва - огнепреградители, представляющие собой закрытые цилиндрич. сосуды, устанавливаемые на газопроводах. Они м. б. сухими, орошаемыми и с гидрозатвором. наиб. применение нашли первые. Принцип их действия основан на разделении потока горючих газов или паров на отдельные струйки, движущиеся по узким каналам. Это достигается тем, что в корпус огнепреградителя перпендикулярно оси движения газа засыпают слой насадки из гранулированных или металлокерамич. материалов (стеклянные и фарфоровые шарики, гравий, кольца Рашига и т.п.) либо вставляют стальные пластины или сетки с большим числом отверстий. Охлаждение и гашение пламени в каналах обусловлено теплоотдачей от него к стенкам каналов и определяется гл. обр. их диаметром. Длина и материал стенок каналов существенно не влияют на пламягасящие св-ва огнепреградителей. Расчет их основан на взаимосвязи между нормальной скоростью распространения пламени, давлением и диаметром канала, определяемой ур-нием:

где Ре - критерий Пекле; С_р - теплоемкость продуктов сгорания, Дж/(моль*К); Р - давление, Па; d-диаметр канала, м; R - газовая постоянная, Дж/(моль*К); Т_o - т-ра, К; -теплопроводность горючей смеси, Дж/(м*с*К). При Ре < 65 распространение пламени исключается.

Система подавления взрыва газовых смесей в технол. аппаратах состоит из быстродействующего датчика обнаружения возникновения взрыва, сосуда с взрывоподавительным в-вом (ингибитором горения), напр. хладоном, и быстродействующего устройства для подачи его в очаг взрыва. Последний подавляется в результате быстрого ингибирования хим. р-ций в пламени (см. Огнетушащие составы). При взрыве нек-рых орг. газовзвесей эффективным ср-вом подавления служит распыленная вода. В первые 40-60 мс развития взрыва давление еще не успевает опасно возрасти, и если за это время удается ингибировать процесс, разрушительных последствий его можно избежать.

Лит.: Розловский А. И., Научные основы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами, М., 1972; Монахов В. Т., Методы исследования пожарной опасности веществ, 2 изд., М., 1979, с. 422-23; Баратов А. Н., "Ж. Всес. хим. о-ва им. Д.И.Менделеева", 1982, т. 27, № 1, с. 22-29. А. Н. Баритов.