Условия, определящи концентрацията на горими пари в контейнери и прахово-експлозивни смеси във въздуха
Условия, определящи концентрацията на горими пари в контейнери и прахово-експлозивни смеси във въздуха
Смес от пари на петролни продукти с въздух при определени условия е способна на химическа реакция, т.е. взаимодействие на молекули на петролни продукти с молекули на кислород във въздуха.
Химичните реакции, протичащи със скорост над хиляда метра в секунда, придружени с отделяне на голямо количество топлина и газообразни продукти, се наричат експлозивни.
Експлозията се различава от горенето по моментната скорост на реакцията. Смес от газове и пари с въздух избухва в присъствието на източник на огън и само при определено количествено съотношение (обемна концентрация) от тях.
Парите от петролни продукти могат да горят само над товарни танкове и други контейнери, в които се натрупват.
Свръхнаситена паровъздушна смес вътре в резервоарите няма да се запали, тъй като във въздуха няма достатъчно кислород, за да я изгори. Гори само във въздуха или с допълнителен приток на последния в резервоара.
При директен контакт на пламък от огън или искра с потоци пари от петролни продукти, излизащи от товарния резервоар, не възникват експлозивни концентрации, те се запалват и горят пламенно.
Естеството на горенето на газовете и парите зависи от това дали са смесени с въздух преди запалване или по време на горене. При предварително смесване с въздух се получава изгаряне под формата на експлозия, при смесване в процеса на горене се наблюдава бавно горене.
Смес от горими пари и газове с въздух има добре дефинирани, присъщи на тази течност, концентрационни граници на запалимост или експлозивност (Таблица 1). Тези граници обикновено се даватпроценти, по-рядко в милиграми въздух.
Степента на опасност от пожар на течност в затворен контейнер също се определя от температурните граници на експлозивността на наситените пари. Познавайки температурните граници на дадена течност, е възможно да се установи степента на опасност от пожар или да се предвиди появата му при промяна на температурата.
Например, температурните граници на експлозия на бензен (Таблица 1) са от -14 до +12 ° C. Това означава, че в посочения температурен диапазон са възможни експлозии на неговите пари над повърхността на течността в затворен съд (резервоар, резервоар, цистерна и др.), Ако има източник на запалване (искра, нагрято тяло, открит пламък, разряд на статично електричество или мълния).
Защитата на затворени контейнери с течни горими вещества и експлозии се свежда до създаването на такива условия
вътре в тях, което дори при произволни източници на запалване би изключило запалването на горими пари.
Това зависи не само от вида на нефтения продукт, но и от нивото на неговото пълнене, т.е. съотношението на обема на резервоара, зает от нефтения продукт, и обема на резервоара, който не е напълнен с него, от температурата на околната среда, степента на херметичност на резервоара и други условия.
В процеса на товарене и разтоварване на нефтопродукти съотношението на обемите на запълненото и свободното пространство в товарните резервоари се променя. В този случай концентрацията на пари в свободното пространство на контейнера се отдалечава от границите на експлозивност или се доближава до тях. Графика на зависимостта на концентрацията на пари от различни петролни продукти в свободното пространство на резервоара от нивото на тяхното пълнене е показана на фиг. 3.
При нормално пълнене на резервоари с нефтопродукти, когато само малко пространство под палубата е свободно от товар, рискът от експлозия е изключен,тъй като концентрацията на маслени пари в него значително надвишава експлозивните граници.
Ако в товарните танкове остане малко масло, концентрацията на парите му е експлозивна, особено при ниски външни температури.
На фиг. Фигура 4 показва експериментално установената промяна в процентното съдържание на горими пари от суровия нефт Zolnensky и Tuymazinsky в подпалубното пространство в зависимост от температурните промени в диапазона от +40 до -10°C.
По време на съхранение и транспортиране трябва да се има предвид, че допустимото смесване на петролни продукти от различни класове също значително променя интензивността на тяхното изпарение и следователно концентрацията на пари в свободното пространство на резервоара. Смес от течен мазут с остатъци от суров нефт и други продукти от 1-ви клас е експлозивен.
Концентрацията на парите на сместа във въздушното пространство под палубата при нормално пълнене на товарните резервоари на кораба при смесване на мазут със суров нефт или други продукти от 1-ви клас е в зоната на експлозивни граници.
В кофердамите и сухите отделения на натоварени кораби изпаренията на петролни продукти могат да достигнат експлозивни концентрации през лятото. Нефтопродукти като тракторен керосин клас 1, горива Т-1, Т-4 образуват експлозивни концентрации в подпалубното пространство на натоварените кораби както през лятото, така и през пролетта и есента.
За да се изключи възможността от експлозия дори при експлозивна концентрация на пари, във въздушното пространство се въвеждат охладени димни газове, съдържащи най-малко 7,5% въглероден диоксид и не повече от 4,0-5,0% кислород. До това се прибягва в речния транспорт само при превоз на тъмни нефтопродукти. При транспортиране на леки нефтопродукти (бензин и др.) димгазове от подпалубното пространство на нефтените танкери не се произвеждат, тъй като примесите, съдържащи се в състава на димните газове, драстично намаляват качеството на петролния продукт.
Взривозащитена среда VNIIPO взема предвид концентрацията на газ или пара във въздуха вътре в технологичния апарат, която не надвишава 50% от стойността на долната граница на запалимост.
Осигуряването на експлозивна безопасност на околната среда вътре в оборудването при нормални технологични условия, след включване на VNIIPO, все още не означава, че това оборудване е взривобезопасно. Максимално допустимата взривобезопасна концентрация на пари и газове при работа с инструменти за пожар и искри VNIIPO счита концентрация, която не надвишава
5% от долната граница на запалимост на дадена пара или газ във въздуха.
Температурата на експлозия за повечето газове е в диапазона 1500-3000°C; налягане при нормална експлозия на газове и
парата не надвишава 11 kgf / cm 2. С увеличаване на концентрацията
кислород (над 21%), налягането по време на експлозията се увеличава рязко и може да достигне 20 kgf / cm²
Скорост на разпространение на пламъка при нормално изгаряне на газово-въздушни смеси в тръба за повечето газове
равна на 30-270 см / сек. При изгаряне на смеси газ-въздух
(водород, метан) в сравнително малки съдове
(до 1 m²) е 650 1000 cm / s и повече. пламък при
Експлозия от газове и пари може да се разпространи със скорост, равна на десетки и стотици метри в секунда.