20 | 11 | 2019

Книга Пожежна Безпека Рожков частина 2

Самоспалахування та самозаймання речовин при контакті з повітрям та водою

Речовини, що знаходяться в апаратах за умов технологічного процесу, можуть бути нагріті до температури, що перевищує температуру їх самозаймання. Так, наприклад, піролізний газ при виробництві етилену з нафтопродуктів має температуру самозаймання 530–550 °С, а виходить з печей піролізу, маючи температуру 850 °С. Температура самозаймання мазуту 380–420 °С, а в устаткуванні термічного крекінгу його нагрівання може сягати 500 °С. Цілком природно, що при появі нещільностей в апаратах і трубопроводах та стикуванні з повітрям продукту, що виходить назовні і має температуру, яка перевищує температуру самозаймання, виникає його загоряння. Трапляються випадки, коли речовини, що використовуються в технологічному процесі, мають дуже низьку температуру самозаймання, навіть нижчу, ніж температура навколишнього середовища. Наприклад, триетилалюміній має температуру самозаймання мінус 68 °С, рідкий та білий фосфор має температуру самозаймання нижче кімнатної температури. Багато речовин, стикаючись з повітрям, здатні до самозаймання, яке може початись навіть при температурі навколишнього середовища або після попереднього (досить незначного) їх підігрівання. До таких речовин слід віднести олії та тваринні жири, кам’яне та деревне вугілля, деякі види сажі, оліфу, сірчані з’єднання заліза, скипидар, силос, порошкоподібні алюміній, цинк, титан, магній та ін.

Хімічні речовини, що здатні самозайматися, мають контакт з повітрям, як правило, у випадках:

Пошкодження тари;

Розфасування речовин;

Розливу рідин;

Сушіння;

Відкритого зберігання твердих подрібнених, волокнистих, листових та рулонних матеріалів;

Розкриття апаратів з метою огляду та ремонту;

Відкачування рідин з резервуарів, коли усередині резервуарів знаходяться відкладення, що самозаймаються.

Для виробничої апаратури найбільш специфічними є випадки самозаймання відкладень сірчистих сполук заліза та термополімерів. Сірчисті сполуки заліза виникають внаслідок хімічної взаємодії сірководню чи вільної сірки із стінками сталевих апаратів. Такий процес можна спостерігати під час переробки та зберігання сірчистих нафт та нафтопродуктів; при зберіганні, очищенні та переробці природного та супутнього нафтового газу; одержанні та очищенні генераторних газів, водню, коксового газу та ін.

Найбільш схильним до самозаймання є закисний сульфід заліза. Окиснення сірчистих сполук заліза починається з підсихання поверхні та стикування її з киснем повітря. При цьому температура поступово підвищується, з’являється блакитний дим, а вже потім і невеликі язички полум’я. Відкладення сірчистих сполук можуть розігріватися до температури 700°С.

Якщо виробничий процес пов’язаний з використанням речовин, схильних до полімеризації, виникає можливість утворення так званих термополімерів. Вони являють собою пухку губчасту речовину із значною кількістю невикористаних у процесі полімеризації зв’язків. Наявність цих зв’язків та розвинена поверхня термополімеру визначають його здатність до окиснення та самозаймання на повітрі.

У виробництві використовується значна кількість речовин, які займаються при взаємодії з водою. Теплова енергія, що при цьому виділяється, може викликати займання горючих речовин, які утворюються чи межують із зоною реакції. До таких речовин слід віднести лужні метали, карбід кальцію, карбіди лужних металів, негашене вапно, фосфористий кальцій, фосфористий натрій, сірчистий натрій, гідросульфіт натрію. Багато з цих речовин (лужні метали, карбіди) при взаємодії з водою утворюють горючі гази, які займаються від теплоти реакції:

(3.5)

При взаємодії невеликої кількості калію чи натрію (4–5 г) з водою температура може піднятись вище 650 °С. Коли взаємодіють більш великі шматки, трапляються вибухи з розбризкуванням розплавленого металу.

Гідриди лужних та лужноземельних металів (літію, натрію, калію, рубідію, кальцію, цезію, барію, стронцію) при взаємодії з водою утворюють водень та гідроксид відповідного металу, наприклад:

(3.6)

Гідриди таких металів у присутності навіть незначної кількості води (у вологому повітрі) самозаймаються.

Реакція карбідів лужних металів (Іл, К, Ма та ін.) з водою відбувається з вибухом. При цьому метали повністю згоряють, а вуглець виділяється у вільному вигляді:

(3.7)

Деякі речовини, наприклад негашене вапно, є негорючими, але теплота їх реакції з водою може нагріти горючі матеріали, що стикуються з зоною реакції, до температури їх самозаймання:

(3.8)

Відомі випадки пожеж на дерев’яних складах, в яких зберігалось негашене вапно. Ці пожежі виникали, як правило, після дощу, під час якого вода потрапляла на негашене вапно через зіпсований дах чи щілини підлоги.

Контакт речовин з водою або вологою повітря виникає найчастіше при пошкодженні апаратів та трубопроводів, при несправності тари, а також у разі відкритого зберігання цих речовин. Але вода може проникнути у приміщення і через відкриті прорізи у стінах, у випадку наявності щілин, отворів у покритті чи підлозі, при пошкодженні водяних комунікацій, при конденсації вологи з повітря тощо.

Вибухи та посилення пожежі, що почалася, можуть мати місце під час спроб гасити подібні речовини водою або піною.

Речовини, здатні до займання та вибуху під час нагрівання або механічної дії

Існує ряд нестійких хімічних речовин, здатних розкладатися з часом під впливом температури, дією тертя, удару та інших факторів. Розкладання таких речовин пов’язане з виділенням більшої чи меншої кількості тепла. Сюди належать і вибухові речовини: ацетилен, ацетиленіди, селітри, перекиси, гідроперекиси тощо.

У разі порушення технологічного регламенту при виробництві, використанні або збереженні таких речовин вплив на них джерел тепла, і особливо можливої пожежі, здатний призвести до їх вибухового розкладу. Такі випадки спостерігались під час здійснення процесів нітрації органічних сполук, отримання перекисів та гідроперекисів ацетилену та схожих речовин.

Схильність до вибухового розкладу під впливом підвищеного тиску та температури має ацетилен.

Азотовмісні речовини, наприклад ціанисті та азоціанисті, під час термічного розкладання виділяють не тільки оксид вуглецю, але й інші токсичні продукти – ціанід водню (синильну кислоту) НСК, диціан Сг тощо.

Продукти термічного розкладу тетрахлорметану в 90 разів токсичніші, ніж первинна речовина.

Неорганічні речовини, залежно від їх складу, під час нагрівання розкладаються з виділенням кисню, діоксиду азоту, діоксиду вуглецю, хлору, хлориду водню тощо.

Слід зазначити, що термічний розклад органічних речовин відбувається з виділенням головним чином летких горючих продуктів, а термічний розклад неорганічних речовин супроводжується утворенням як горючих, так і негорючих продуктів.

Більшість продуктів термічного розкладу речовин токсичні.

Леткі продукти, що виділяються під час розкладу в умовах пожежі, можуть займатися та інтенсифікувати її розвиток або утворювати разом з повітрям пожежовибухонебезпечні суміші, створювати небезпечні токсикологічні умови.

§ 22. Тепловий прояв сонячної, ядерної енергії

та інші джерела запалювання

Крім вищенаведених основних джерел запалювання, існують також й інші джерела, які, хоч рідко, але зустрічаються, що не дає підстави виключати їх під час аналізу пожежної небезпеки.

Трапляються випадки, коли сонячні промені, що концентруються за допомогою оптичних приладів, утворюють досить потужні теплові джерела, здатні викликати займання цілих груп горючих речовин і матеріалів.

До групи інших джерел запалювання слід віднести підпали, які ніде і ніколи не можна виключати і про які красномовно свідчить кримінальна статистика.

§ 23. Основні причини виникнення горючого середовища

Як вже зазначалося, горюче середовище є обов’язковою передумовою виникнення пожежі. Пожежі або вибухи в будівлях та спорудах можуть виникати або через вибух устаткування, що в них знаходиться, або внаслідок пожежі чи вибуху безпосередньо в приміщенні, де використовуються горючі речовини та матеріали. Залежно від агрегатного стану та ступеня подрібненості речовин, горюче середовище може утворюватися твердими речовинами, легкозаймистими та горючими рідинами, горючим пилом та горючими газами.

Тверді горючі речовини, що зберігаються у приміщеннях та на складах, застосовуються у технологічному процесі, утворюють разом із повітрям стійке горюче середовище. Вони, як правило, не ізолюються від кисню повітря і можуть горіти безпосередньо у будівлях, приміщеннях, машинах та апаратах. Прикладами можуть бути паперові та книжкові фабрики, деревообробні комбінати, швацькі підприємства, склади та квартири.

При проведенні аналізу пожежної небезпеки такого середовища слід враховувати кількість матеріалів, інтенсивність та тривалість можливого горіння.

Легкозаймисті та горючі рідини знаходять застосування у багатьох технологіях. З метою прискорення хімічних реакцій за участю цих рідин можуть штучно створюватися високі температури, підвищений тиск або вакуум, що обов’язково повинно враховуватись під час аналізу пожежної небезпеки. Необхідно детально вивчати причини утворювання горючого середовища такого роду на усіх стадіях технологічного процесу: зливання, наливання, перекачування рідин, а також усередині апаратів, трубопроводів, сховищ.

Виникнення пожежонебезпечного горючого середовища усередині апаратів з легкозаймистими та горючими рідинами можливе за наявності пароповітряного простору та температури у діапазоні температурних меж запалювання.

При обробці ряду твердих речовин (деревини, бавовни, ін.) утворюється горючий пил, який перебуває у зваженому стані в повітрі або осідає на будівельних конструкціях, машинах, устаткуванні. При цьому як у першому, так і в другому випадку пил знаходиться в повітряному середовищі.

Таким чином, у суміші з повітрям горючий пил утворює горюче середовище підвищеної небезпеки, а також може вибухати.

Горюче середовище у приміщеннях виникає в разі виходу пилу через нещільності апаратів та трубопроводів, а всередині апаратів та трубопроводів – коли співвідношення горючого пилу з повітрям складає вибухонебезпечну концентрацію.

Під час аналізу пожежної небезпеки технологій, в яких спостерігається утворення горючого пилу, слід додатково встановлювати його походження (органічний чи неорганічний), розмір частинок (ступінь здрібнення) та умови його займання та горіння (в окремих випадках – і вибуху).

Горючі гази мають здатність проникати через незначні нещільності та тріщини. Тому їх зберігають у герметичних посудинах і апаратах. Але в разі пошкоджень або порушень правил експлуатації останніх, гази можуть виходити у навколишнє середовище і утворювати з повітрям пожежовибухонебез-печні суміші.

Усередині апаратів гази можуть утворювати горюче- та вибухонебезпечне середовище, коли вони досягають вибухонебезпечних концентрацій при певних співвідношеннях з киснем повітря.

Під час аналізу пожежовибухонебезпеки технологічного устаткування необхідно також оцінювати можливість утворення вибухонебезпечного середовища при параметрах стану, відмінного від нормального.

§ 24. Рекомендації щодо методики проведення аналізу

Пожежної небезпеки

У спрощеному вигляді аналіз пожежної небезпеки будівель, приміщень технологічного устаткування об’єкта взагалі має дати відповіді на питання: де, за яких умов і яким чином може виникнути пожежа і як буде проходити її подальший розвиток або від чого, що і як може загорітися і до чого це призведе. Тобто аналіз пожежної небезпеки являє собою прогноз виникнення пожежі та її наслідків. Під час аналізу обґрунтовується економічна доцільність протипожежних заходів. При цьому необхідно пам’ятати, що ЕКОНОМІЯ НА БЕЗПЕЦІ ВЖЕ НЕБЕЗПЕЧНА.

Кінцевою метою аналізу пожежної небезпеки буде максимально можливе виключення потенційних джерел запалювання, зведення до мінімуму горючого середовища, встановлення такого рівня протипожежного режиму, при якому можливість виникнення пожежі та масштаби її наслідків будуть найменші.

ПРОТИПОЖЕЖНИЙ РЕЖИМ – це комплекс встановлених норм поведінки людей, правил виконання робіт та експлуатації об’єкта (виробу), спрямованих на забезпечення його пожежної безпеки. Порушення чи відхилення від такого порядку негайно підвищує ризик виникнення пожежі. Тому виявлення порушень протипожежного режиму є складовою частиною аналізу пожежної небезпеки.

Таким чином, методика аналізу пожежної небезпеки зводиться до виявлення та оцінки:

Потенційних та наявних джерел запалювання;

Умов формування горючого середовища;

Умов виникнення контакту джерел запалювання та горючого середовища;

Умов та причин поширення вогню в разі виникнення пожежі;

Наявності та масштабів імовірної пожежі, загрози життю і здоров’ю людей, навколишньому середовищу, матеріальним цінностям;

Рівня працездатності систем протипожежного захисту та протипожежної стійкості кожної ділянки та об’єкта в цілому;