Пожар класса «В» - горение жидких веществ. Особенности горения ЛВЖ и ГЖ в резервуарах, сжиженных углеводородных газов Особенности горения лвж и гж конспект

Пожар в резервуаре начинается, в большинстве случаев, со взрыва паровоздушной смеси, находящейся под его крышей.В результате взрыва происходит полный срыв или частичное разрушение крыши резервуара и загорание жидкости на всей свободной поверхности. Сила взрыва, как правило, большая у тех резервуаров, где имеется большое газовое пространство, заполненное смесью паров нефтепродукта с воздухом (низкий уровень жидкости). В зависимости от силы взрыва в вертикальном металлическом резервуаре может наблюдаться следующая обстановка: --- - - крыша срывается полностью, ее отбрасывает в сторону на расстояние 20-30 м; жидкость горит на всей площади резервуара.

Крыша несколько приподнимается, открывается полностью или частично, затем погружается в горящую жидкость.

Крыша деформируется и образует небольшие щели в местах крепления к стенке резервуара, а также в сварных швах самой крыши.

Обстановка на пожаре в результате разгерметизации крыши резервуара.

При пожаре в железобетонных заглубленных (подземных) резервуарах от

взрыва происходит разрушение кровли, в которой образуются отверстия больших размеров, затем в процессе пожара может произойти обрушение покрытия.

Обрушение крыши железобетонного заглубленного (подземного) резервуара.

У цилиндрических горизонтальных резервуаров при взрыве чаще всего происходит разрыв одной из торцевых стенок, что нередко приводит к срыву резервуара с фундамента, его опрокидыванию и разливу жидкости.

Последствия взрыва в горизонтальном цилиндрическом резервуаре.

При горении нефтепродуктов по всей площади зеркала резервуара высота светящейся части пламени составляет 1,5-2 диаметра резервуара и составлять более 40 м.В условиях ветра пламя наклоняется под углом к горизонту, иногда касаясь поверхности земли, и имеет примерно те же размеры.

Выделяющаяся тепловая энергия передается стенкам резервуара,

верхнему слою нефтепродукта, в окружающую среду и вызывает нагрев соседних резервуаров и коммуникаций. В результате этого возможно: образование взрывоопасных концентраций в соседних резервуарах, что может привести к взрыву и его загоранию; факельное горение паров нефтепродуктов у дыхательных клапанов или не плотностях крыши соседних резервуаров; нагрев коммуникаций, их деформация, вытекание и горение жидкости из них

12. Стационарные системы тушения пожаров воздушно-механической пеной. На складах нефти и нефтепродуктов необходимо предусматривать пожаротушение воздушно механической пеной средней и низкой кратнос-ти. Предусматриваются установки: стационарные автоматического тушения пожара, стационарные неавтоматического тушения пожара и передвижные. Здания и помещения СНН, подлежащие оборудованию стационарными установками автоматического пожаротушения, приведены в таблице.

Стационарная установка автоматического тушения пожара состоит из насосной станции, резервуаров для воды, пенообразователя или его раствора, установленных на резервуарах и в зданиях генераторов пены, трубопроводов для подачи раствора пенообразователя (растворопроводов) к генераторам пены и средств автоматизации.

Стационарная установка неавтоматического тушения пожара состоит из тех же элементов, что и стационарная автоматическая, за исключением стационарно установленных генераторов пены и средств автоматизации; на растворопроводах предусматриваются пожарные гидранты или стояки с соединительными головками для присоединения пожарных рукавов и генераторов пены для пожара.

13. АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ ВОЗДУШНО­МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕНОЙ

В состав системы автоматического тушения пожара входит пожарная насосная, автоматика которой должна обеспечивать: автоматический пуск рабочего насоса;

автоматический пуск резервного насоса в случае отказа рабочего насоса в тече­ние установленного времени;

автоматическое включение запорной арматуры с электроприводом; автоматическое переключение цепей управления с рабочего на резервный ис­точник питания электрической энергией (при исчезновении напряжения на рабочем вводе);

автоматический пуск рабочего насоса-дозатора;

автоматический пуск резервного насоса-дозатора в случае отказа рабочего на­соса в течение установленного времени;

формирование командного импульса автоматического отключения вентиляции технологического оборудования;

формирование командного импульса автоматического отключения приемников энергии 3-й и 2-й категории.

В помещении насосной станции должна быть предусмотрена светозвуковая сигнализация:

о наличии напряжения на основном и резервном вводах электроснабжения и за­землении фаз на землю (по вызову);

об отключении автоматического пуска насосов и насоса-дозатора; об аварийном уровне в резервуаре воды и в дренажном приямке.

Параллельно подаются сигналы в помещение пожарного поста или другого по­мещения с круглосуточным пребыванием дежурного персонала:

о возникновении пожара; о пуске насосов;

о начале работы спринклерной и дренчерной установок с указанием направле-нияпо которому подается вода (раствор пенообразователя) ;

об отключении звуковой сигнализации о пожаре;

о неисправности установки (исчезновении напряжения на основном вводе элек­троснабжения);

о падении давления в гидропневматическом баке или в импульсном устройстве;

об аварийном уровне воды в резервуаре и дренажном приямке;

о положении задвижек;

Продолжение 13 АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ ВОЗДУШНО­МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕНОЙ

о повреждении линий управления запорными устройствами, установленными на побудительных трубопроводах узлов управления дренчерных установок и насосов- дозаторов.

Звуковые сигналы о пожаре отличаются тональностью (ревуны, сирены) от зву­ковых сигналов о неисправности (звонок).

Автоматическое включение системы дублируется дистанционным включением от щита станции управления системой, а также с места возможного пожара.

Принцип действия пожарной колонки КПА основан на открывании и закрыва­нии клапана пожарного гидранта, с целью подачи воды из водопровода. Колонка КПА устанавливается на пожарный гидрант таким образом, чтобы квадратный ключ в ниж­ней части колонки, вошел в квадратный торцевой конец штока гидранта. Пожарная колонка навинчивается на гидрант путем вращения ее корпуса по часовой стрелке (торцовый ключ при этом не поворачивается). После этого открывается клапан гид­ранта (при закрытых вентилях колонки), путем вращения против часовой стрелки тор­цового ключа (клапан гидранта полностью открывается при 10-14 оборотах торцового ключа) и вода из водопроводной сети поступает в полость пожарной колонки. После присоединения рукавов к патрубкам пожарной колонки открываются вентили и вода из пожарной колонки поступает в рукавную линию.

14. Извещатели пожарные

Пожарные извещатели классифицируются по параметру активации и физиче­скому принципу обнаружения. Для обнаружения возгорания используются следую­щие параметры активации:

Концентрация в воздухе частиц дыма;

Температура окружающей среды;

Излучение открытого пламени.

Можно выделить пожарные извещатели пяти основных типов:

тепловые пожарные извещатели

дымовые извещатели

извещатели пламени

извещатели пожарные ручные

комбинированные пожарные извещатели

Тепловые пожарные извещатели реагируют на изменение температуры окру­жающей среды. Они устанавливаются в следующих случаях:

Когда в контролируемом объеме структура использующихся материалов та­кова, что при горении дает больше жара, чем дыма.

Когда распространение дыма затруднено вследствие либо тесноты [напри­мер, за подвесными потолками], либо внешних условий [низкая температура, боль­шая влажность и пр.]

Когда в воздухе присутствует высокая концентрация каких-либо аэрозольных частиц, не имеющих отношения к процессам горения [например, копоть от работаю­щих машин в гараже или мука на мукомольных производствах]

Простейшие максимальные тепловые пожарные извещате­ли состоят из спаянного контакта двух проводников. Обычно устанавливаемая в них максимальная температура составляет 75 °С.

Более сложные максимальные тепловые пожарные извещатели комплектуются термочувствительным полупроводниковым элементом

Во всех этих случаях необхо­димо использовать тепловые линейные пожарные извещатели.

Открытый факел пламени содержит характерное излучение как в ультрафиоле­товой, так и в инфракрасной частях спектра. Соответственно, существует два типа этих устройств: ультрафиолетовые и инфракрасные извещатели пламени.

Инфракрасныйизвещатель пламени с помощью ИК-чувствительного элемента и оптической фокусирующей системы регистрирует характерные

Предприятия, на которых перерабатываются или используются горючие жидкости, представляют собой большую пожарную опасность. Это объясняется тем, что горючие жидкости легко воспламеняются, интенсивнее горят, образуют взрывоопасные паровоздушные смеси и плохо поддаются тушению водой.
Горение жидкостей происходит только в паровой фазе. Скорость испарения и количество паров жидкости зависят от ее природы и температуры. Количество насыщенных паров над поверхностью жидкости зависит от ее температуры и атмосферного давления. В состоянии насыщения число испаряющихся молекул равно числу конденсирующихся, и концентрация пара остается постоянной. Горение паровоздушных смесей возможно только в определенном диапазоне концентраций, т.е. они характеризуются концентрационными пределами распространения пламени (НКПРП и ВКПРП).
Нижние (верхние) концентрационные пределы распространения пламени – минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.
Концентрационные пределы могут быть выражены через температуру (при атмосферном давлении). Значения температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрационным пределам распространения пламени, называются температурными пределами распространения пламени (воспламенения) (нижним и верхним соответственно – НТПРП и ВТПРП).
Таким образом, процесс воспламенения и горения жидкостей можно представить следующим образом. Для воспламенения необходимо, чтобы жидкость была нагрета до определенной температуры (не меньше нижнего температурного предела распространения пламени). После воспламенения скорость испарения должна быть достаточной для поддержания постоянного горения. Эти особенности горения жидкостей характеризуются температурами вспышки и воспламенения.
В соответствии с ГОСТ 12.1.044 "Пожаровзрывоопасность веществ и материалов ", температурой вспышки называется наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает. Температура вспышки соответствует нижнему температурному пределу воспламенения.
Температуру вспышки используют для оценки воспламеняемости жидкости, а также при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности ведения технологических процессов.
Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, при котором интенсивность испарения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение.
В зависимости от численного значения температуры вспышки жидкости подразделяются на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ).
К легковоспламеняющимся жидкостям относятся жидкости с температурой вспышки не более 61 о С в закрытом тигле или 66 о С в открытом тигле.
Для ЛВЖ температура воспламенения обычно на 1-5 о С выше температуры вспышки, а для горючих жидкостей эта разница может достигать 30-35?С.
В соответствии с ГОСТ 12.1.017-80, в зависимости от температуры вспышки ЛВЖ подразделяются на три разряда.
Особо опасные ЛВЖ – с температурой вспышки от -18 о С и ниже в закрытом тигле или от -13 о С и ниже в открытом тигле. К особо опасным ЛВЖ относятся ацетон, диэтиловый спирт, изопентан и др.
Постоянно опасные ЛВЖ – это горючие жидкости с темпе-ратурой вспышки от -18 о С до +23 о С в закрытом тигле или от -13 о С до +27 о С в открытом тигле. К ним относятся бензил, толуол, этило-вый спирт, этилацетат и др.
Опасные при повышенной температуре ЛВЖ – это горючие жидкости с температурой вспышки от 23 о С до 61 о С в закрытом тигле. К ним относятся хлорбензол, скипидар, уайт-спирит и др.
Температура вспышки жидкостей , принадлежащих к одному классу (жидкие углеводороды, спирты и др.), закономерно изменяется в гомологическом ряду, повышаясь с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности. Температуру вспышки определяют экспериментальным и расчетным путем.
Экспериментально температуру вспышки определяют в при-борах закрытого и открытого типа:
– в закрытом тигле на приборе Мартенса-Пенского по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.044-89, – для нефтепродуктов;
– в открытом тигле на приборе ТВ ВНИИПО по методике, приведенной в ГОСТ 12.1.044-89, – для химических органических продуктов и на приборе Бренкена по методике, изложен-ной в том же ГОСТе, – для нефтепродуктов и масел.

Пожары класса В

• Материалы, загорание которых может привести к пожарам класса В, подразделяют на три группы:
• воспламеняющиеся и горючие жидкости,
• краски и лаки,
• воспламеняющиеся газы.
• Рассмотрим каждую группу отдельно.

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости

Легковоспла-меняющиеся жидкости — это жидкости с температурой вспышки до 60°С и ниже. Горючие жидкости - это жидкости, температура вспышки которых превышает 60°С. К горючим жидкостям относятся кислоты, растительные и смазочные масла, температура вспышки которых превышает 60°С.

Характеристики горючести:

Горят и взрываются при сме-шивании с воздухом и воспламенении не сами легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, а их пары. При соприкосновении с воздухом начинается испарение этих жидкостей, скорость которого увели-чивается при нагревании жидкостей. Для снижения опасности пожара их следует хранить в закрытых емкостях. При использовании жидкостей надо следить, чтобы воздействие воздуха на них было по возможности минимальным.

Взрывы воспламеняющихся паров наиболее часто происходят в отграниченном пространстве, таком, как контейнер, танк. Сила взрыва зависит от концентрации и природы пара, количества паровоздушной смеси и типа емкости, в которой находится смесь.

Температура вспышки - это общепринятый и наиболее важный, но не единственный фактор, определяющий опасность, которую представляет легковоспламеняющаяся или горючая жидкость. Степень опасности жидкости определяется также температурой воспламенения, диапазоном воспламеняемости, скоростью испарения, химической активностью при загрязнении или под воздействием теплоты, плотностью и скоростью диффузии паров. Однако при горении легковоспламеняющейся или горючей жидкости в течение небольшого промежутка времени эти факторы оказывают незначительное влияние на характеристики горючести.

Скорости горения и распространения пламени различных легковоспламеняющихся жидкостей несколько отличаются друг от друга. Скорость выгорания бензина составляет 15,2 - 30,5 см, керосина - 12,7 - 20,3 см толщины слоя в час. Например, слой бензина толщиной 1,27 см выгорит через 2,5 - 5 мин.

Продукты сгорания

При сгорании легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, кроме обычных продуктов сгорания, образуются некоторые специфические, свойственные именно этим жидкостям продукты сгорания. Жидкие углеводороды горят обычно оранжевым пламенем и выделяют густые облака черного дыма. Спирты горят чистым голубым пламенем, выделяя небольшое количество дыма. Горение некоторых терпенов и эфиров сопровождается бурным кипением на поверхности жидкости, тушение их представляет значительную трудность. При горении нефтепродуктов, жиров, масел и многих других веществ образуется акролеин - сильно раздражающий токсичный газ.

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости всех типов перевозятся танкерами в качестве наливного груза, а также в переносных емкостях, в том числе с размещением их в контейнерах.

На каждом судне имеется большое количество горючих жидкостей в виде мазута и дизельного топлива, которые используются для обеспечения движения судна и выработки электроэнергии. Мазут и дизельное топливо становятся особенно опасными, если перед подачей к форсункам производится их подогрев. При наличии в трубопроводах трещин эти жидкости вытекают и оказываются под воздействием источников воспламенения. Значительное растекание этих жидкостей приводит к очень сильному пожару.

К числу других мест, где имеются легковоспламеняющиеся жидкости, относятся камбузы, различные мастерские и помещения, в которых используются или хранятся смазочные масла. В машинном отделении мазут и дизельное топливо в виде остатков и пленок могут находиться на оборудовании и под ним.

Тушение

При возникновении пожара следует быстро перекрыть источник легковоспламеняю-щейся или горючей жидкости. Тем самым будет приостановлено поступление горючего вещества к огню, а люди, занятые борьбой с огнем, смогут воспользоваться одним из нижеперечисленных способов тушения пожара. Для этой цели используют слой пены, закрывающий горящую жидкость и препятствующий поступлению кислорода к огню. Кроме того, к районам, где происходит горение, может подаваться пар или углекислый газ. Посредством отключения вентиляции можно уменьшить поступление кислорода к пожару.

Охлаждение. Необходимо охлаждать емкости и районы, находящиеся под воздействием пожара, с помощью распыленной или компактной струи воды из водопожарной магистрали.

Замедление распространения пламени. Для этого на поверхность горения нужно подавать огнетушащий порошок.

В связи с тем, что одинаковых пожаров не бывает, трудно установить единую методику их тушения. Однако при тушении пожаров, связанных с горением легковоспламеняющихся жидкостей, необходимо руководствоваться следующим.

1. При небольшом растекании горящей жидкости следует ис-пользовать порошковые или пенные огнетушители либо распыленную струю воды.

2. При значительном растекании горящей жидкости надо применять порошковые огнетушители при поддержке пожарных рукавов для подачи пены или распыленной струи. Защиту оборудования, находящегося под воздействием огня, следует осуществлять с помощью струи воды

3. При растекании горящей жидкости по поверхности воды необходимо прежде всего ограничить растекание. Если это сделать удалось, нужно создать слой пены, покрывающий огонь. Кроме того, можно пользоваться распыленной струей воды большого объема.

4. Для предотвращения выхода продуктов сгорания из смотровых и мерительных лючков необходимо использовать пену, порошок, высокоскоростную или низкоскоростную распыленную струю воды, подаваемую горизонтально поперек отверстия, пока его нельзя будет закрыть.

5. Для борьбы с пожарами в грузовых танках следует применять палубную систему пенотушения и (или) систему углекислотного тушения или систему паротушения, если они имеются. Для тяжелых масел можно использовать водяной туман.

6. Для тушения пожара на камбузе надо употреблять углекислотные или порошковые огнетушители.

7. Если горит оборудование, работающее на жидком топливе, необходимо применять пену или распыленную воду.

Краски и лаки

Хранение и использование большинства красок, лаков и эмалей, кроме тех, которые имеют водяную основу, связано с высокой пожарной опасностью. Масла, содержащиеся в масляных красках, сами по себе не являются легковоспламеняющимися жидкостями (льняное масло, например, имеет температуру вспышки выше 204°С). Но в состав красок обычно входят воспламеняющиеся растворители, температура вспышки которых может составлять всего 32°С. Все остальные компоненты многих красок также являются горючими. То же относится к эмалям и масляным лакам.

Даже после высыхания большинство красок и лаков продолжают оставаться горючими, хотя воспламеняемость их значительно снижа-ется при испарении растворителей. Воспламеняемость сухой краски фактически зависит от воспламеняемости ее основы.

Характеристики горючести и продукты сгорания

Жидкая краска горит очень интенсивно, при этом выделяется много густого черного дыма. Горящая краска может растекаться, так что пожар, связанный с горением красок, напоминает горение масел. В связи с образованием плотного дыма и выделением токсичных паров при тушении горящей краски в закрытом помещении следует пользоваться дыхательными аппаратами.

Пожары красок часто сопровождаются взрывами. Поскольку краски обычно хранятся в плотно закрытых банках или барабанах вместимостью до 150 - 190 л, пожар в районе их хранения может легко вызвать нагревание барабанов, в результате чего эти емкости способны разорваться. Краски, содержащиеся в барабанах, мгновенно воспла-меняются и при воздействии воздуха взрываются.

Обычное местонахождение на судне

Краски, лаки и эмали хранятся в малярных, расположенных в носовой или кормовой части судна под главной палубой. Малярные должны быть изготовлены из стали или полностью обшиты металлом. Эти помещения могут обслуживаться стационарной системой углекислого тушения или другой одобренной системой.

Тушение

Поскольку жидкие краски содержат растворители с низкой температурой вспышки, для тушения горящих красок вода непригодна. Для тушения пожара, связанного с горением большого количества краски, необходимо применять пену. Воду можно исполь-зовать, чтобы охладить окружающие поверхности. При возгорании небольших количеств краски или лака можно употреблять углекислотные или порошковые огнетушители. Для тушения сухой краски можно пользоваться водой.

Воспламеняющиеся газы. В газах молекулы не связаны друг с другом, а находятся в свободном движении. Вследствие этого газообразное вещество не имеет собственной формы, а принимает форму той емкости, в которую оно заключено. Большинстве- твердых веществ и жидкостей, если температура их достаточно повысится, может быть превращено в газ. Этот термин «газ» означает газообразное состояние вещества в условиях так называемых нормальных температур (21°С) и давления (101,4 кПа).

Любой газ, который горит при нормальном содержании кислорода в воздухе; называется воспламеняющимся газом. Как и другие газы и пары, воспламеняющиеся газы горят только тогда, когда их концентрация в воздухе находится в пределах диапазона горючести и смесь подогревается до температуры воспламенения. Как правило, воспламеняющиеся газы хранят и перевозят на судах в одном из следующих трех состояний: сжатом, сжиженном и криогенном. Сжатый газ - это газ, который при нормальной температуре полностью находится в газообразном состоянии в емкости под давлением. Сжиженный газ - это газ, который при нормальных температурах частично находится в жидком, а частично в газообразном состоянии в емкости под давлением. Криогенный газ - это газ, который сжижен в емкости при температуре значительно ниже нормальной при низких и средних давлениях.

Основные опасности

Опасности, которые представляет газ, находящийся в емкости, отличаются от тех, которые возникают при выходе его из емкости. Рассмотрим каждую из них в отдельности, хотя они могут существовать одновременно.

Опасности ограниченного объема. При нагревании газа в ограниченном объеме его давление возрастает. При наличии большого количества теплоты давление может повыситься настолько, что станет причиной утечки газа или разрыва емкости. Кроме того, при соприкосновении с огнем может произойти уменьшение прочности материала емкости, что также способствует ее разрыву.

Для предотвращения взрывов сжатых газов на танках и баллонах устанавливают предохранительные клапаны и плавкие вставки. При расширении в емкости газ вызывает открывание предохранительного клапана, в результате чего снижается внутреннее давление. Нагруженное пружиной устройство вновь закроет клапан, когда давление снизится до безопасного уровня. Может использоваться также вставка из плавящегося металла, которая при определенной температуре будет расплавляться. Вставка заглушает отверстие, обычно находящееся в верхней части корпуса емкости. Теплота, образующаяся при пожаре, угрожает емкости, содержащей сжатый газ, вызывает расплавление вставки и дает возможность газу выходить через отверстие, тем самым предупреждая образование в ней давления, которое приводит к взрыву. Но поскольку такое отверстие нельзя закрыть, газ будет выходить до тех пор, пока емкость не окажется пустой.

Взрыв может произойти при отсутствии предохранительных устройств или в случае, если они не сработают. Причиной взрыва также может быть быстрое повышение давления в емкости, когда предохранительный клапан не в состоянии обеспечить снижение давления с такой скоростью, которая предотвратила бы создание давления, способного вызвать взрыв. Танки и баллоны могут, кроме того, взрываться при снижении их прочности в результате соприкосновения пламени с их поверхностью. Воздействие пламени на стенки емкости, находящиеся выше уровня жидкости, опаснее, чем соприкосновение с той поверхностью, которая контактирует с жидкостью. В первом случае теплота, излучаемая пламенем, поглощается самим металлом. Во втором случае большая часть теплоты поглощается жидкостью, но при этом также создается опасное положение, так как поглощение теплоты жидкостью может вызвать опасное, хотя и не столь быстрое повышение давления. Орошение поверхности емкости водой позволяет предупредить бурный рост давления, но не гарантирует предотвращения взрыва, особенно если пламя воздействует и на стенки емкости.

Разрыв емкости. Сжатый или сжиженный газ обладает большим запасом энергии, сдерживаемой емкостью, в которой он находится. При разрыве емкости эта энергия освобождается обычно очень быстро и бурно. Газ выходит, а емкость или ее элементы разлетаются.

Разрывы емкостей, содержащих сжиженные воспламеняющиеся газы, под воздействием пожаров нередки. Этот тип разрушения называется взрывом расширяющихся паров кипящей жидкости. При этом, как правило, разрушается верхняя часть емкости, в том месте где она соприкасается с газом. Металл растягивается, истончается и рвется по длине.

Сила взрыва зависит главным образом от количества испаряющейся жидкости при разрушении емкости и массы ее элементов. Большинство взрывов происходит, когда емкость заполнена жидкостью от 1/2 до примерно 3/4 ее высоты. Небольшая емкость, не имеющая изоляции, может взорваться через несколько минут, а очень большая емкость, даже если она не охлаждается водой, - лишь через несколько часов. Неизолированные емкости, в которых находится сжиженный газ, можно защитить от взрыва, подавая на них воду. В верхней части емкости, где находятся пары, должна поддерживаться водяная пленка.

Опасности, связанные с выходом газа из ограниченного объема. Эти опасности зависят от свойств газа и места их выхода из емкости. Все газы, кроме кислорода и воздуха, представляют опасность, если они вытесняют требуемый для дыхания воздух. Особенно это касается газов, не имеющих запаха и цвета, таких как азот и гелий, поскольку нет никаких признаков их появления.

Токсичные или ядовитые газы опасны для жизни. Если они выходят наружу вблизи пожара, то преграждают доступ к огню людям, которые ведут с ним борьбу, или вынуждают их пользоваться дыхательными аппаратами.

Кислород и другие газы-окислители являются невоспламеняющимися, но они могут вызывать воспламенение горючих веществ при температуре ниже обычной.

Попадание газа на кожу вызывает обморожение, которое может иметь серьезные последствия при длительном воздействии. Кроме того, при воздействии низких температур многие материалы, такие как углеродистая сталь и пластмассы, становятся хрупкими и разрушаются.

Выходящие из емкости воспламеняющиеся газы представляют опасность взрыва и пожара или того и другого одновременно. Выходящий газ при скоплении и смешивании с воздухом в ограниченном пространстве взрывается. Газ будет гореть, не взрываясь при скоплении газовоздушной смеси в количестве, недостаточном для взрыва, или при очень быстром воспламенении, или если он находится в неограниченном пространстве и может рассеиваться. Таким образом, при вытекании воспламеняющегося газа на открытую палубу, как правило, возникает пожар. Но при вытекании очень большого количества газа окружающий воздух или судовая надстройка могут настолько ограничить его рассеивание, что произойдет взрыв, называемый взрывом на открытом воздухе. Так взрываются сжиженные некриогенные газы, водород и этилен.

Свойства некоторых газов.

Далее рассмотрены наиболее важные свойства некоторых воспламеняющихся газов. Этими свойствами объясняется различная степень тех опасностей, которые возникают в случае скопления газов в ограниченном объеме или при их растекании.

Ацетилен. Этот газ перевозится и хранится, как правило, в баллонах. В целях безопасности внутри баллонов с ацетиленом помещают пористый заполнитель - обычно диатомовую землю, имеющую очень небольшие поры или ячейки. Кроме того, заполнитель пропитывается ацетоном - воспламеняющимся материалом, который легко растворяет ацетилен. Таким образом, баллоны с ацетиленом содержат значительно меньше газа, чем это кажется. В верхней и нижней частях баллонов установлено по несколько плавких вставок, через которые газ выходит в атмосферу в случае, если в баллоне температура или давление повышаются до опасного уровня.

Выход ацетилена из баллона может сопровождаться взрывом или пожаром. Ацетилен возгорается легче, чем большинство воспламе-няющихся газов, и горит более быстро. Это способствует усилению взрывов и создает трудности для вентиляции, позволяющей предотвратить взрыв. Ацетилен лишь немного легче воздуха, поэтому при выходе из баллона он легко перемешивается с воздухом.

Безводный аммиак. Состоит из азота и водорода и используется в основном для производства удобрений, в качестве холодильного агента и источника водорода, необходимого при термической обработке металлов. Это довольно токсичный газ, но присущие ему резкий запах и раздражающее действие служат хорошим предупреждением о его появлении. Сильные утечки этого газа стали причиной быстрой гибели многих людей до того, как они смогли покинуть район его появления.

Безводный аммиак перевозится в грузовых автомобилях, желез-нодорожных вагонах-цистернах и баржах. Он хранится в баллонах, цистернах и в криогенном состоянии в изолированных емкостях. Взрывы расширяющихся паров кипящей жидкости в неизолированных баллонах, содержащих безводный аммиак, редки, что объясняется ограниченной воспламеняемостью газа. Если такие взрывы все же происходят, то обычно они бывают связаны с пожарами других горючих веществ.

При выходе из баллона безводный аммиак может взрываться и гореть, но его высокий нижний предел взрываемости и низкая теплота сгорания значительно снижают эту опасность. Выход большого количества газа при использовании его в системах охлаждения, а также хранение при необычайно высоком давлении могут привести к взрыву.

Этилен. Представляет собой газ, состоящий из углерода и водорода. Обычно он применяется в химической промышленности, например, при изготовлении полиэтилена; в меньших количествах используется для дозревания фруктов. Этилен имеет широкий диапазон воспламеняемости и быстро горит. Будучи нетоксичным, он является анестезирующим и удушающим средством.

Этилен перевозится в сжатом виде в баллонах и в криогенном состоянии в теплоизолированных грузовых автомобилях и желе-знодорожных вагонах-цистернах. Большинство баллонов с этиленом защищено от избыточного давления разрывными диафрагмами. Баллоны с этиленом, применяемые в медицине, могут иметь плавкие вставки или комбинированные предохранительные устройства. Для защиты цистерн применяют предохранительные клапаны. Баллоны могут разрушаться под воздействием пожара, но не расширяющихся паров кипящей жидкости, поскольку жидкости в них нет.

При выходе этилена из баллона возможны взрыв и пожар. Этому способствуют широкий диапазон воспламеняемости и высокая скорость горения этилена. В раде случаев, связанных с выходом в атмосферу большого количества газа, происходят взрывы.

Сжиженный природный газ. Представляет собой смесь веществ, состоящих из углерода и водорода, основным компонентом которых является метан. Кроме того, в нем содержатся этан, пропан и бутан. Сжиженный природный газ, используемый в качестве топлива, нетоксичен, но является удушающим веществом.

Сжиженный природный газ перевозится в криогенном состоянии на судах-газовозах. Хранится в изолированных емкостях, защищенных от избыточного давления предохранительными клапанами.

Выход сжиженного природного газа из баллона в закрытое помещение может сопровождаться взрывом и пожаром. Данные испытаний и опыт показывают, что взрывов сжиженного природного газа на открытом воздухе не происходит.

Сжиженный нефтяной газ

Данный газ является смесью веществ, состоящих из углерода и водорода. Промышленный сжиженный нефтяной газ - это, как правило, пропан или нормальный бутан либо их смесь с небольшими количествами других газов. Он нетоксичен, но является удушающим веществом. Используется в основном в качестве топлива в баллонах для бытовых нужд.

Сжиженный нефтяной газ перевозится в виде сжиженного газа в неизолированных баллонах и цистернах на грузовых автомобилях, в железнодорожных вагонах-цистернах и на судах-газовозах. Кроме того, он может перевозиться морем в криогенном состоянии в теплоизолированных емкостях. Хранится в баллонах и теплоизо-лированных цистернах. Для защиты емкостей сжиженного нефтяного газа от избыточного давления обычно используют предохранительные клапаны. В некоторых баллонах устанавливают плавкие вставки, а иногда предохранительные клапаны и плавкие вставки вместе. Большая часть емкостей может разрушаться при взрывах расширяющихся паров кипящей жидкости.

Выход сжиженного нефтяного газа из емкости может сопро-вождаться взрывом и пожаром. Поскольку этот газ используется в основном в помещениях, взрывы происходят чаще, чем пожары. Опасность взрыва усиливается в связи с тем, что из 3,8 л жидкого пропана или бутана получается 75 - 84 м 3 газа. При выходе большого количества сжиженного нефтяного газа в атмосферу может произойти взрыв.

Обычное местонахождение на судне

Сжиженные воспламеняю-щиеся газы, такие как сжиженные нефтяной и природный газы, перевозят наливом на танкерах. На грузовых судах баллоны с воспламеняющимся газом перевозят только на палубе.

Тушение

Пожары, связанные с возгоранием воспламеняющихся газов, можно тушить с помощью огнетушащих порошков. Для некоторых видов газов следует применять углекислый газ и хладоны. При пожарах, вызванных возгоранием воспламеняющихся газов, большую опасность для людей, ведущих борьбу с огнем, представляет высокая температура, а также то обстоятельство, что газ будет продолжать выходить и после тушения пожара, а это может вызвать возобновление пожара и взрыв. Порошок и распыленная струя воды создают надежный тепловой экран, в то время как углекислый газ и хладоны не могут создать барьера для теплового излучения, образующегося при горении газа.

Рекомендуется дать газу возможность гореть до тех пор, пока его поток нельзя будет перекрыть у источника. Не следует делать попыток потушить пожар, если это не приведет к прекращению потока газа. До тех пор, пока поток газа к пожару нельзя остановить, усилия людей, ведущих борьбу с пожаром, следует направить на защиту окружающих горючих материалов от: воспламенения под воздействием пламени или высокой температуры, возникающей во время пожара. В этих целях обычно используют компактные или распыленные струи воды. Как только прекратится поступление газа из емкости, пламя должно погаснуть. Но если пожар был потушен до окончания истечения газа, необходимо следить за предупреждением возгорания выходящего газа.

Пожар, связанный с горением сжиженных воспламеняющихся газов, таких как сжиженные нефтяной и природный газы, может быть взят под контроль и потушен посредством создания плотного слоя пены на поверхности растекшегося горючего вещества.

Различные по химическому составу твёрдые материалы и вещества горят неодинаково. Простые (сажа, древесный уголь, кокс, антрацит), представляющие собой химически чистый углерод, накаляются или тлеют без образования искр, пламени и дыма. Это объясняется тем, что они не нуждаются в разложении перед тем, как вступить в соединение с кислородом воздуха. Такое (беспламенное) горение обычно протекает медленно и называется гетерогенным (или поверхностным) горением. Горение сложных по химическому составу твёрдых горючих материалов (древесина, хлопок, каучук, резина, пластмасса и др.) протекает в две стадии: 1) разложение, процессы которого не сопровождаются пламенем и излучением света; 2) собственно горение, характеризующееся наличием пламени или тления. Таким образом, сложные вещества сами не горят, а горят продукты их разложения. Если они сгорают в газообразной фазе, то такое горение называют гомогенным .

Характерной особенностью горения химически сложных материалов и веществ является образование пламени и дыма. Пламя образуют светящиеся газы, пары и твёрдые вещества, в которых протекают обе стадии горения.

Дым представляет собой сложную смесь продуктов горения, содержащих в себе твёрдые частицы. В зависимости от состава горючих веществ, их полного или неполного сгорания дым имеет определённый цвет и запах.

Большинство пластмасс и искусственных волокон сгораемы. Они горят с образованием разжиженных смол, в значительном количестве выделяют окись углерода, хлористый водород, аммиак, синильную кислоту и другие токсичные вещества.

Сгораемые жидкости более пожароопасны, чем твёрдые горючие вещества, так как они легче воспламеняются, интенсивнее горят, образуют взрывчатые паровоздушные смеси. Сгораемые жидкости сами по себе не горят. Горят их пары, находящиеся над поверхностью жидкости. Количество паров и скорость их образования зависят от состава и температуры жидкости. Горение же паров в воздухе возможно только при определённых их концентрациях, зависящих от температуры жидкости.

Для характеристики степени пожарной опасности сгораемых жидкостей принято использовать температуру вспышки. Чем ниже температура вспышки, тем опаснее жидкость в пожарном отношении. Температура вспышки определяется по специальной методике и используется для классификации сгораемых жидкостей по степени их пожарной опасности.

Горючая жидкость (ГЖ) - это жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки более 61 °С. Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) - это жидкость, имеющая температуру вспышки до 61 °С. Самую низкую температуру вспышки (-50 ?С) имеет сероуглерод, самую высокую – льняное масло (300 ?С). Ацетон имеет температуру вспышки минус 18, этиловый спирт – плюс 13 ?С.

Для ЛВЖ температура воспламенения больше температуры вспышки обычно на несколько градусов, а для ГЖ на - 30…35 ?С.

Температура самовоспламенения значительно выше температуры воспламенения. Например, ацетон может самовоспламеняться при температуре более 500 ?С, бензин – около 300 ?С.

К другим важным свойствам (в пожарном отношении) сгораемых жидкостей следует отнести высокую плотность паров (тяжелее воздуха); малую плотность жидкостей (легче воды) и нерастворимость большинства из них в воде, что не позволяет применять для тушения воду; способность при движении накапливать статическое электричество; большую теплоту и скорость сгорания.

Горючие газы (ГГ) представляют большую опасность не только потому, что горят, но и потому, что способны образовывать взрывчатые смеси с воздухом или другими газами. Таким образом, все горючие газы являются взрывоопасными. Однако горючий газ способен образовывать взрывчатые смеси с воздухом только при определённой концентрации. Наименьшая концентрация горючего газа в воздухе, при которой уже возможно воспламенение (взрыв), называется нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПВ) . Наибольшая концентрация горючего газа в воздухе, при которой еще возможно воспламенение, называется верхним концентрационным пределом воспламенения (ВКПВ) . Область концентраций, лежащая внутри этих границ, называется областью воспламенения . НКПВ и ВКПВ измеряются в % к объёму горючей смеси. При концентрации горючего газа меньше, чем НКПВ и больше, чем ВКПВ смесь горючего газа с воздухом не воспламеняется. Горючий газ тем опаснее во взрывопожарном отношении, чем больше область воспламенения и ниже НКПВ. Например, область воспламенения аммиака 16…27 %, водорода 4…76 %, метана 5…16 %, ацетилена 2,8…9З %, окиси углерода 12,8…75 %. Таким образом, наибольшей взрывоопасностью обладает ацетилен, имеющий самую большую область воспламенения и самый низкий НКПВ. К другим опасным свойствам горючих газов относятся большая разрушительная сила взрыва и способность к образованию статического электричества при движении по трубам.

Горючие пыли образуются в процессе производства при обработке некоторых твёрдых и волокнистых материалов и представляют значительную пожарную опасность. Твёрдые вещества в сильно раздробленном и взвешенном состоянии в газообразной среде создают дисперсную систему. Когда дисперсной средой является воздух, такая система называется аэрозолью . Осевшую из воздуха пыль называют аэрогелем . Аэрозоли способны образовывать взрывчатые смеси, а аэрогели могут тлеть и гореть.

Пыли по пожарной опасности во много раз превосходят продукт, из которого они получены, так как пыль имеет большую удельную поверхность. Чем мельче частицы пыли, тем больше развита у неё поверхность и тем пыль опаснее в отношении воспламенения и взрыва, так как химическая реакция между газом и твёрдым веществом, как правило, протекает на поверхности последнего и скорость реакции увеличивается по мере увеличения поверхности. Например, 1 кг каменноугольной пыли может сгореть за доли секунды. Алюминий, магний, цинк в монолитном состоянии обычно не способны гореть, но в виде пыли они способны взрываться в воздухе. Алюминиевая пудра может самовозгораться в состоянии аэрогеля.

Наличие большой поверхности у пыли обусловливает её высокие адсорбционные способности. Кроме того, пыль обладает способностью приобретать заряды статического электричества в процессе её движения, из-за трения и ударов частиц одна о другую. При транспортировке пыли по трубопроводам накопленный ею заряд может возрастать и зависит от вещества, концентрации, размеров частиц, скорости движения, влажности среды и других факторов. Наличие электростатических зарядов может привести к образованию искр, воспламенению пылевоздушных смесей.

Однако пожаро- и взрывоопасные свойства пыли определяются главным образом по температуре её самовоспламенения и нижнему концентрационному пределу взрываемости.

В зависимости от состояния любая пыль имеет две температуры самовоспламенения: для аэрогеля и для аэрозоля. Температура самовоспламенения аэрогеля значительно ниже, чем аэрозоля, т.к. высокая концентрация горючего вещества у аэрогеля благоприятствует аккумуляции тепла, а наличие расстояния между пылинками у аэрозоля увеличивает потери тепла в процессе окисления при самовоспламенении. Температура самовоспламенения зависит также от степени измельчённости вещества.

Нижний концентрационный предел взрываемости (НКПВ) - это наименьшее количество пыли (г/м3) в воздухе, при котором происходит взрыв при наличии источника зажигания. Все пыли делят на две группы. К группе А относятся взрывоопасные пыли с НКПВ до 65 г/м3. В группу Б входят пожароопасные пыли, имеющие НКПВ выше 65 г/м3.

В производственных помещениях концентрация пыли обычно значительно ниже нижних пределов взрываемости. Верхние пределы взрываемости пыли настолько велики, что практически недостижимы. Так, концентрация верхнего предела взрыва сахарной пыли 13500, а торфяной - 2200 г/м3.

Воспламенившаяся мелкодисперсная пыль в состоянии аэрозоля может сгорать со скоростью горения газовоздушной смеси. При этом может повышаться давление в связи с образованием газообразных продуктов горения, объём которых в большинстве случаев превышает объем смеси, и вследствие их нагревания до высокой температуры, что тоже вызывает увеличение их объёма. Способность пыли взрываться и величина давления при взрыве во многом зависят от температуры источника воспламенения, влажности пыли и воздуха, зольности, дисперсности пыли, состава воздуха и температуры пылевоздушной смеси. Чем выше температура источника воспламенения, тем при более низкой концентрации пыль может взорваться. Увеличение влагосодержания воздуха и пыли уменьшает интенсивность взрыва.

О пожароопасных свойствах газов, жидкостей и твёрдых веществ можно судить по коэффициенту горючести К , который определяют по формуле (если вещество имеет химическую формулу или её можно вывести из элементарного состава)

K = 4C + 1H + 4S - 2O - 2CI - 3F - 5 Br ,

где С, Н, S, O, Cl, F, Br – количество атомов соответственно углерода, водорода, серы, кислорода, хлора, фтора и брома в химической формуле вещества.

При К? 0 вещество негорючее, при К > 0 – горючее. Например, коэффициент горючести вещества, имеющего формулу С5НО4, будет равен: К = 4·5+1·1-2·4=13.

Используя коэффициент горючести, можно достаточно точно определять нижние концентрационные пределы воспламенения горючих газов ряда углеводородов по формуле НКПВ = 44 / К .

Конспект по безопасности жизнедеятельности

Взрыво- и пожароопасность веществ зависит от их агрегат­ного состояния (газообразные, жидкие, твердые), физико-хими­ческих свойств, условий хранения и применения.

Основными показателями, характеризующими пожарную опасность горючих газов являются концентрационные пределы воспламенения, энергия зажигания, температура горения, нор­мальная скорость распространения пламени и др.

Горение смеси газа с воздухом возможно в определен­ных пределах, называемых концентрационными пределами воспламенения. Минимальные и максимальные концентрации горючих газов в воздухе, способные воспламеняться, называются соответственно нижним и верхним концентрационными предела­ми воспламенения.

Энергия зажигания определяется минимальной энергией искры электрического разряда, воспламеняющей данную газовоз­душную смесь. Величина энергии зажигания зависит от природы газа и концентрации. Энергия зажигания являет­ся одной из основных характеристик взрывоопасных сред при решении вопросов обеспечения взрывобезопасности электрообору­дования и разработке мероприятий по предупреждению образова­ния статического электричества.

Температура горения - это температура продукта химиче­ской реакции при горении смеси без тепловых потерь. Она зави­сит от природы горючего газа и концентрации его смеси. Наи­большая температура горения для большинства горючих газов составляет 1600-2000 °С.

Нормальной скоростью распространения пламени называет­ся скорость, с которой движется граничная поверхность между сгоревшей и несгоревшей частями смеси относительно несгорев­шей. Численно нормальная скорость пламени равна количеству (объему) горючей смеси, выгорающей на единице площади пламе­ни в единицу времени. Нормальная скорость пламени зависит от природы газа и концентрации его смеси. Для большинства горю­чих газов нормальная скорость пламени находится в пределах 0,3-0,8 м/с.

Нормальная скорость пламени является одной из основных физико-химических характеристик, определяющих свойства сме­си, и определяющих скорость сгорания и соответственно время взрыва. Чем больше нормальная скорость пламени, тем меньше время взрыва и тем более жесткие его параметры.

Горение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей происходит только в паровой фазе . Горение паров в воздухе, также как и газов, возможно и в определенном диапазоне концентраций. Так как Максимально возможное содержание пара в воздухе не может быть больше, чем в состоянии насыщения, то концентрационные пределы воспламенения могут быть выражены через температуру. Значения температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрацион­ным пределам воспламенения, называется температурными пре­делами воспламенения (нижним и верхним соответственно).

Таким образом, для воспламенения и горения жидкости не­обходимо, чтобы жидкость была нагрета до температуры, не меньшей, чем нижний температурный предел воспламенения. После воспламенения скорость испарения должна быть достаточной для поддержания постоянного горения. Эти особенности горения жидкостей характеризуются температурами вспышки и воспла­менения.

Температурой вспышки называется наименьшее значение температуры жидкости, при которой над ее поверхностью образу­ется паровоздушная смесь, способная вспыхивать от постороннего источника зажигания. При этом устойчивого горения жидкости не возникает.

По температуре вспышки жидкости делятся на легковос­пламеняющиеся (ЛВЖ),. температура вспышки которых не пре­вышает 45 °С (спирты, ацетон, бензин и др.) и горючие (ГЖ), температура вспышки которых более 45 °С (масла, мазуты, гли­церин и др.).

Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, при которой интенсивность ис­парения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение. Для ЛВЖ темпе­ратура воспламенения обычно на 1-5 °С выше температуры вспышки, а для ГЖ эта разница может достигать 30-35 °С.

Паровоздушные смеси, также как и газовоздушные, явля­ются взрывоопасными. Их взрывоопасность характеризуется па­раметрами, определяющими взрывоопасность газовоздушных сме­сей, - энергией зажигания, температурой горения, нормальной скоростью распространения пламени и др.

Пожарная опасность твердых горючих веществ и материа­лов характеризуется теплотворной способностью 1 кг вещества, температурами горения, самовоспламенения и воспламенения, скоростью выгорания и распространения горения по поверхности материалов.

Пожаро- и взрывоопасные свойства пылей определяются концентрациями пылевоздушной смеси, наличия источника за­жигания с достаточной тепловой энергией, размера пылинок и др.

Мелкие частицы твердых горючих веществ размеров 10~5-10~7 см могут долгое время находиться в воздухе во взвешен­ном состоянии, образуя дисперсную систему - аэровзвесь. Для воспламенения аэровзвеси необходимо, чтобы концентрация пыли в воздухе была не менее нижнего концентрационного предела воспламенения. Верхний концентрационный предел воспламене­ния пылевоздушной смеси в большинстве случаев является очень высоким и трудно достижимым (для торфяной пыли - 2200 г/м3, сахарной пудры - 1350 г/м3).

Тепловая энергия источника зажигания для воспламенения пылевоздушной смеси должна быть порядка нескольких МДж и более.

В зависимости от значения нижнего концентрационного предела воспламенения пыли подразделяются на взрывоопасные и пожароопасные. К взрывоопасным относятся пыли с нижним концентрационным пределом воспламенения до 65 г/м3 (пыль се­ры, сахара, муки), а пожароопасным - пыли с нижним пределом воспламенения выше 65 г/м3 (табачная и древесная пыль).

Пожарную опасность веществ и материалов характеризуют; и такие свойства как склонность некоторых веществ и материалов к электризации и самовозгоранию при соприкосновении с возду­хом (фосфор, сернистые металлы и др.). водой (натрий, калий, карбид кальция и др.) и друг с другом (метан + хлор, азотная ки­слота + древесные опилки и т.д.).

Пожарная опасность негорючих веществ и материалов опре­деляется температурой, при которой они обрабатываются, воз­можностью выделения искр, пламени, лучистого тепла, а также потерей несущей способности и разрушением.