CC BY
131
6. Телицын Г.П. Зависимость скорости распространения низовых пожаров от условий погоды. // Сб. тр. ДальНИИЛХ. - 1965. Вып. 7. - С. 390-405.
АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ПЫЛЕЙ
А.В. Колтунчик, курсант А.Л. Буякевич, начальник кафедры Гомельский инженерный институт МЧС Республики Беларусь,
г. Гомель
Основным этапом согласно [1] при определении категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности является анализ показателей пожарной опасности применяемых веществ и материалов.
Рассмотрим ниже отдельно показатели пожарной опасности пыли.
Группа горючести - классификационная характеристика способности веществ и материалов к горению [1]. По горючести пыли подразделяют на три группы: негорючие (пыли, не способные к горению в воздухе), трудногорючие (способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления), горючие (способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления).
На горючесть веществ и материалов влияет их физическое состояние. Так, многие металлы (алюминий, магний и др.), относятся по [2] к негорючим веществам в компактном состоянии. При переводе их в мелкодисперсное состояние, переходят в разряд горючих материалов, т.к. начинают гореть со скоростью взрыва.
При этом необходимо отметить, что [2] не рассматривает экспериментальный метод отнесения пыли к группе негорючих материалов. А метод экспериментального определения группы трудногорючих и горючих пылей применим только для оценки горючести неметаллических материалов, содержащих в своем составе более 3% массы органических веществ (т.е. для порошков металлов и дисперсных неорганических материалов неприменим).
А.Я. Корольченко [3] отметил, что горючесть аэрозолей оценивается по результатам измерения нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), т.е. при наличии НКПР аэрозоль относят к горючим, при отсутствии - к негорючим. Что противоречит [4], т.к. в соответствии с [4] горючесть определяется только для гелей.
Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет
горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение [2].
Согласно [4] показатель «температура воспламенения» применим для пылей, находящихся в осевшем состоянии.
Температура самовоспламенения - наименьшая температура окружающей среды, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение вещества [2].
Согласно [4] показатель «температура самовоспламенения» применим для пылей, находящихся в осевшем состоянии.
В.Т. Монахов [5] дает другое определение «Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества (или его оптимальной смеси с воздухом), при нагревании до которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению пламенного горения. То есть данный параметр применим не только к аэрогелям, но и к аэровзвесям (при этом, методика определения температуры самовоспламенения по [2] применима только для аэрогелей). С.И. Таубкин и И.С. Таубкин [6] отметили, что температура самовоспламенения взвешенной и осевшей пыли различны, и первая значительно выше второй.
Нижний (верхний) концентрационный предел 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 [2].
В соответствии с [4] данный показатель применим для оценки пожарной опасности аэровзвеси.
Температура тления - температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления [1].
Тление - беспламенное горение твердого вещества (материала) при сравнительно низких температурах (400-600°С), часто сопровождающееся выделением дыма.
Условия теплового самовозгорания - экспериментально выявленная зависимость между температурой окружающей среды, количествам вещества (материала) и временем до момента его самовозгорания [2].
Самовозгорание - резкое увеличение скорости экзотермических процессов в веществе, приводящее к возникновению очага горения.
Минимальная энергия зажигания - наименьшая энергия электрического разряда, способная воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь горючего вещества с воздухом [2].
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами - это качественный показатель, характеризующий особую пожарную опасность некоторых веществ [2].
Это качественный показатель, характеризующий особую пожарную опасность некоторых веществ.
Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) - такая концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей из горючего вещества, воздуха и флегматизатора, меньше которой распространение пламени в смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.
МВСК характеризует минимальное взрывоопасное содержание кислорода в смеси воздуха только с определенным флегматизатором, например азотом, диоксидом углерода или водяным паром [5]. Вне этой смеси МВСК не имеет смысла. Так для ацетилена, разбавляемого смесью воздуха и азота, МВСК равно 6,7%. Между тем известно, что ацетилен способен взрываться вообще в чистом виде, то есть его «истинное МВСК» равно нулю.
Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора -наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислителя [2]. Монахов В.Т. определяет данный параметр как минимальную огнетушащую концентрацию при объемном тушении -наименьшая концентрация тушащего газа или пара в воздухе, которая обеспечивает практически мгновенное (в условиях опыта) тушение диффузионного пламени вещества [5].
Максимальное давление взрыва - наибольшее избыточное давление, возникающее при дефлаграционном сгорании пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа [2].
Максимальное давление взрыва применяют в расчетах аппаратуры с горючими пылями на взрывоустойчивость, в расчетах предохранительных клапанов и взрывных мембран, а также оболочек взрывонепроницаемого электрооборудования. Также данный параметр следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования [1]. Анализ формулы по определению избыточного давления (1) взрыва согласно [1] установил, что при расчете избыточного давления взрыва величина максимального давления взрыва пыли не учитывается:
АР = т■н ■ Р ■2 .-!, (1)
Ксв ■ рв ■ Ср-Т0 kн
где АР - расчетное избыточное давление взрыва, кПа;
т - расчетная масса взвешенной в объеме помещения горючей пыли, образовавшейся в результате аварийной ситуации, кг;
Нт - теплота сгорания, Дж-кг-1;
Р0 - начальное атмосферное давление, кПа;
Ъ - доля участия взвешенной горючей пыли при сгорании пылевоздушной смеси;
-5
Усв - свободный объем помещения, м ;
Ср - теплоемкость воздуха, Дж-кг-1-К-1;
Т0 - начальная температура воздуха, К;
Кн - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения;
Рв - плотность воздуха до взрыва при начальной температуре Т0,
-3
кг-м .
Данный параметр определяют экспериментальным и расчетным методом. В реальных условиях избыточное давление взрыва может быть значительно выше экспериментального или расчетного давления. В.Т. Монахов объясняет это:
во-первых, возможностью перехода обычного дефлаграционного горения в детонацию, при которой давление в несколько раз выше давления при дефлаграции;
во-вторых, возможностью предварительного поджатия еще несгоревшей смеси при распространении взрыва в узких коммуникациях, например из сосуда в сосуд, поскольку конечное давление при дефлаграции пропорционально начальному давлению смеси.
Скорость нарастания давления взрыва - производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва горючей смеси в замкнутом сосуде от времени [2].
Различают среднюю и максимальную скорости нарастания давления при взрыве. При определении средней скорости в качестве приращения давления принимают разность между максимальным давлением взрыва и начальным давлением в сосуде до взрыва, а при определении максимальной скорости используют максимальное значение тангенса угла наклона касательной к кривой зависимости давления взрыва от времени [5].
Следует учитывать, что скорость нарастания давления при взрыве зависит не только от свойств веществ, но и от размеров и конфигурации сосуда, в котором распространяется взрыв, и места расположения источника зажигания.
Температурой самонагревания называется самая низкая температура, при которой в веществе или материале, находящемся в атмосфере воздуха, возникают практически различимые экзотермические процессы окисления, разложения и т.п. Температура самонагревания является самой низкой температурой вещества, нагревание до которой может потенциально привести к его самовозгоранию.
Низшая теплота сгорания. Данный показатель не рассматривается как показатель пожарной опасности [2]. Но важность его наличия
обусловлена использованием при определении избыточного давления взрыва по формуле (1) согласно [1].
Анализ показателей пожарной опасности пылей выявил ряд несоответствий их применения и испытаний, что указывает на актуальность вопроса их уточнения и проведения исследований для разработки методов их определения.
Список использованной литературы
1. ТКП 474-2013 Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности [Электронный ресурс]. - Полнотекст. информ.-поисковая система «СтройДОКУМЕНТ 5.0» (680 Мб). - Минск: НПП РУП «Стройтехнорм», 2013. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).
2. Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения: ГОСТ 12.1.044-89. - Переизд. с изм. № 1. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2006. - 99 с.
3. Корольченко А.Я. Пожаровзрывоопасность промышленной пыли / А.Я. Корольченко - М.: «Химия», 1986. - 216 с.
4. Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывобезопасность горючих пылей. Общие требования: ГОСТ 12.1.041-83. - Переизд. с изм. №2. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1990. -14 с.
5. Монахов В.Т. Показатели пожарной опасности веществ и материалов. Анализ и предсказание. Газы и жидкости / В.Т. Монахов - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2007. - 248 с.
6. Таубкин С.И. Пожаровзрывоопасность пылевидных материалов и технологических процессов их переработки / С.И. Таубкин И.С. Таубкин -М.: «Химия», 1976. - 264 с.
