Основи охорони праці - Запорожець О.І. - 14.4. Вибухопопередження і вибухозахист

Вибух -це швидке екзотермічне хімічне перетворення вибухонебезпечного середовища, що супроводжується виділенням енергії та утворенням стиснутих газів, здатних виконувати роботу.

Вибухобезпека - це стан виробничого процесу, при якому виключається можливість вибуху або у разі його виникнення запобігається вплив на людей небезпечних і шкідливих чинників, що викликаються ним, і забезпечується збереження матеріальних цінностей.

При вибуху речовина перетворюється в дуже нагрітий газ, що заповнює об'єм з надзвичайно високим тиском. Вибух можливий тільки при певній концентрації горючої суміші. Межі концентрації горючої суміші, при яких відбувається вибух, називаються концентраційними межами запалення речовини.

Дуже велика швидкість горіння при вибуху призводить до виділення великої кількості теплової енергії за короткий проміжок часу. В області вибуху температура горючих газів сягає 1500-3000 °С. Швидкість поширення вибухової хвилі може становити кілька сотень метрів. Вибухи призводять, як відомо, до виникнення пожеж так само, як і пожежі призводять до виникнення вибухів.

Коли об'єм замкнений, тоді тиск залежить від температури при вибуху, а також від співвідношення кількості молекул до і після вибуху. При вибуху газів і парів тиск, зазвичай, не перевищує 981 кПа. Якщо в суміші концентрація кисню збільшується (вище за 21 %о), то тиск при вибуху може сягати 1962 кПа внаслідок вищої температури продуктів вибуху.

При вибуху горючих сумішей тиск:

Межі запалення (вибуховості) горючих сумішей непостійні і залежать від початкової температури, тиску, наявності інших домішок, характеру джерела запалення. Якщо початкова температура горючої суміші підвищується, то діапазон вибуховості розширюється, причому нижня межа стає меншою, а верхня більшою. Прийнято вважати, що з підвищенням температури суміші на кожні 100 °С нижня межа вибуховості зменшується на 10 % від початкового значення, а верхня зростає на 15 %. Зниження або зростання температури горючої суміші призводить відповідно до зменшення або збільшення швидкості її горіння. Зі збільшенням швидкості горіння суміші зменшується час віддачі горючою сумішшю тепла у довкілля, що веде до підвищення її температури (вона не знижується), і тому розбавлена повітрям горюча суміш, що не вибухає при низькій температурі, стає вибухонебезпечною за більш високої температури.

Відомо, що підвищення тиску горючої суміші практично не змінює діапазону її вибуховості, а його зниження значно змінює межі вибуху. Для кожної горючої суміші будь-якої концентрації при певній температурі існує пороговий тиск, нижче за який вибух стає неможливим. Очевидно, при цьому верхня і нижня межі вибуху збігаються.

Якщо додати в горючу суміш негорючих газів, тоді різко знижується верхня межа вибуху. При цьому його нижня межа майже не змінюється, тому що введення негорючих домішок трохи впливає на концентрацію кисню, яка визначає здатність горючої суміші до вибуху. При певній концентрації негорючих речовин горюча суміш стає невибуховою, тому при гасінні пожеж газів і парів в зону горіння вводять негорючі гази-флегматизатори (азот, вуглекислий газ, аргон та інш.).

Виникнення вибуху (можливість) горючої суміші великою мірою залежить від потужності електричного розряду (іскри). Для кожної горючої суміші за певних умов існує мінімальна енергія запалення. Цю енергію повинен надати горючій суміші електричний розряд або інше джерело тепла.

Коли вищою є потужність іскри, тоді впевненіше відбуваються горіння і вибух, ширшим стає діапазон вибуху. Однак розширення його діапазону зі збільшенням потужності іскри небезмежне. Небезпека вибуху горючої суміші зростає, якщо збільшується тривалість іскрового розряду.

Вибухонебезпечне середовище - це хімічно активне середовище, що знаходиться за таких умов, коли може виникнути вибух.

Вибухонебезпечне середовище на хімічних або медичних виробничих підприємствах можуть утворити:

суміші парів палив, бензинів, ацетону, розчинників, спиртів, ефіру та інших речовин з повітрям або іншими окислювачами - киснем, озоном, оксидами азоту; речовини, схильні до вибухового перетворення, - ацетилен (при зварювальних роботах), озон та інш.

Вибухонебезпека середовища (горючі суміші, гази, пари) характеризується:

- температурою спалаху; концентраційними і температурними межами запалення;

- температурою самозаймання; нормальною швидкістю поширення полум'я;

- мінімальним вибухонебезпечним вмістом кисню (окислювача);

- мінімальною енергією запалювання;

- чутливістю до механічного впливу удару і тертя. Небезпека вибуху характеризується такими основними

чинниками:

- максимальним тиском і температурою вибуху;

- швидкістю наростання тиску при вибуху;

- тиском у фронті ударної хвилі;

- дробними і фугасними властивостями вибухо-небезпечного середовища.

До небезпечних і шкідливих чинників, які можуть впливати на працюючих внаслідок вибуху, належать:

- ударна хвиля, у фронті якої тиск перевищує допустиме значення; полум'я;

- конструкції, що обвалюються, щогл блискавко-приймальників, прокладених на висоті трубопроводів, будівель та їх частин. Вибух ініціюється наступними джерелами:

- відкритим полум'ям;

- розжареними частками, що горять, або вилітають з вихлопних труб двигунів внутрішнього згоряння, незахищених іскрогася-чим пристроєм;

- розрядами статичної та атмосферної електрики;

- іскрою, що виникає при замиканні електричних ланцюгів насосних станцій і освітлювального обладнання;

- електричною дугою при включенні та вимкненні електродвигунів і освітлення;

- тепловими виявами хімічних реакцій і механічних впливів;

- іскрами від ударів і тертя;

- ударною хвилею.

Вибухобезпека виробничих процесів, забезпечується вибухопопередженням і вибухозахистом, організаційними і організаційно-технічними заходами.