Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования «Тульский государственный университет»
Кафедра аэрологии, охраны труда и окружающей среды
ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Практическая работа № 1
Определение показателей пожарной опасности
горючих веществ
Вариант № 11
|
Выполнил: |
студент гр. 250261 Тарасов С.Д. |
|
Проверил: |
преподаватель Гейкин Е.К. |
Тула 2011
Цель работы: научиться определять показатели пожарной опасности горючих веществ и устанавливать категорию пожарной опасности производства
Задание
Определить категорию пожарной опасности помещения размером 10х10х10 метров, в котором хранится сероводород массой 1 тонна.
Основные теоретические сведения
1. Пожарная и взрывная опасность веществ и материалов
Горение - сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, характеризующийся самоускоряющимся химическим превращением и сопровождающийся выделением большого количества тепла и света.
Для возникновения и развития горения необходимы: горючее вещество, окислитель и источник воспламенения.
Пожарная и взрывная опасность веществ и материалов определяется показателями (свойствами) характеризующими предельные условия возникновения процесса горения. Набор таких показателей зависит от агрегатного состояния и физико-химических свойств горючих материалов.
1.1 Пожаровзрывоопасность газообразных горючих веществ
В простейшем случае, когда горючим материалом является газообразное вещество, основными показателями являются: концентрационные пределы распространения пламени (КП) или нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения (НКПВ, ВКПВ), скорость распространения пламени , минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК), температура самовоспламенения (ТС), давление взрыва (Р), [2,3,5,6].
1.2 Пожаровзрывоопасность жидких и твердых горючих веществ
При оценке пожароопасности жидкости к вышеперечисленным показателям, характеризующим газообразные горючие вещества, добавляются следующие: температура вспышки (ТВСП), температура воспламенения (ТВ).
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, а также твердые вещества, сгорают в газовой или паровой фазе. Над поверхностью всех жидкостей присутствуют их пары, концентрация которых зависит от температуры жидкости и упругости ее насыщенного пара.
При нагревании горючей жидкости концентрация ее паров в воздухе (над поверхностью испарения) возрастает и при определенной температуре достигает нижнего концентрационного предела, при котором горючая смесь паров жидкости с воздухом может воспламениться, если есть внешний источник зажигания. Такая температура называется температурой вспышки горючей жидкости.
Под вспышкой понимается быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.
Температура вспышки - минимальная температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.
По температуре вспышки горючие жидкости делятся на легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ), для которых Твсп<61°C и горючие жидкости (ГЖ), для которых Твсп>61°C.
Каждая горючая жидкость, кроме температуры вспышки характеризуется температурой воспламенения и самовоспламенения.
Температура воспламенения - минимальная температура горючего вещества, при которой при поднесении источника воспламенения появляется устойчивое горение продолжительностью не менее 5 секунд.
Разница между Твсп и Твоспл для ЛВЖ составляет 1 . . . 5°С, а для ГЖ эта разница может достигать десятков°С.
Самовоспламенение - процесс возникновения горения в результате самопроизвольно ускоряющейся, при определенных условиях, реакции окисления горючего вещества до перехода в реакцию горения.
Температура самовоспламенения - минимальная температура горючего вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции, заканчивающейся возникновением пламенного горения.
Пожарная опасность твердых веществ и материалов характеризуется их склонностью к возгоранию и самовозгоранию, а также их горючестью [2,3,5].
Взрывоопасность аэрозолей характеризуется следующими параметрами: НКП, МВСК, dp/dt, Рмах.
2. Определение категории взрывопожарной опасности производства.
Исходя из свойств веществ и условий их применения или обработки, все производства и склады подразделяются по взрывопожарной опасности на пять категорий [1,2,3],
Качественными показателями категорирования являются агрегатные состояния горючих веществ, способных создавать взрывопожароопасные Среды и температуры вспышки, в случае использования ЛВЖ или ГЖ в технологическом процессе.
В зависимости от категории назначаются нормативные требования по планировке, застройке, этажности, выбору строительных материалов и конструкций, инженерного оборудования и т. п.
Категории помещений: А (взрывопожароопасные); Б (взрывопожароопасные); В (пожароопасные); Г, Д (не пожароопасные).
К категории А относятся производства, связанные с применением горючих газов, легковоспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки паров до 28°С включительно, в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа; веществ и материалов способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
К категории Б относятся производства, связанные с использованием горючих пылей или волокон, легковоспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки паров свыше 28 °С; горючих жидкостей в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пыли или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.
К категории В относятся производства, связанные с применением легковоспламеняющихся, горючих и трудногорючих жидкостей, твердых горючих и трудногорючих веществ и материалов, способных при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются или обращаются, не относятся к категории А и Б.
К категории Г относятся производства, связанные с применением негорючих веществ в горячем, раскаленном или расплавленном виде; твердых, жидких или газообразных веществ, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
К категории Д относятся производства, связанные с применением негорючих веществ в холодном состоянии.
Количественным показателем категорирования является максимально возможное избыточное давление DР, развиваемое при сгорании взрывоопасной смеси, которая может образоваться в помещении.
2.1. Определение избыточного давления
Образование взрывоопасной смеси возможно при неконтролируемом выходе горючих веществ в объем помещения с одновременным выходом из строя вентсистем, или отказом включения аварийной системы вентиляции.
Избыточное давление DР, образовавшееся при взрыве газовоздушной смеси определяют из выражения:
DР = (Нт*Ро*Z*m) / (Vп*Cp*r*K*Kн*To), где:
Нт - теплота сгорания горючего вещества, кДж; (для сероводорода Нт= 23,38*103 кДж/кг);
Ро - начальное давление, допускается Ро= Рат= 101 кПа;
Z- коэффициент, учитывающий попадание ГГ в зону образования взрывной среды, для ГГ Z=0,5;
m - масса горючего вещества или паров, m = 1000 кг;
Vп - свободный объем помещения, м3 (с учетом оборудования);
Предположим, что газ хранится в баллонах ёмкостью 40 литров. В один баллон размером:
, Н=1430 мм, вмещается 30 кг сероводорода, следовательно, для хранения 1 тонны газа нам потребуется 34 баллона.
Согласно ТОИ Р-218-42-95 «Типовая инструкция по охране труда для рабочих, занятых погрузкой, транспортировкой, разгрузкой и хранением взрывопожароопасных и пожароопасных веществ и материалов» наполненные газом баллоны, имеющие башмаки, должны храниться в вертикальном положении в один ряд по высоте. Для предохранения от падения баллоны следует устанавливать в специально оборудованных гнездах, клетках, шкафах или ограждать барьером. Склады для хранения баллонов с газами должны иметь постоянно работающую принудительную вентиляцию, обеспечивающую безопасные концентрации газов. Использовать склады с неработающей вентиляцией не разрешается.
Для хранения 34 баллонов потребуется шкаф размером 3х0,75х1,5 м.
Свободный объем помещения составит:
Vп = 10*10*10 – 3*0,75*1,5 = 1000 – 3,375 = 996,63 м3 ;
Ср - удельная теплоемкость газовой среды в помещении, кДж/кг(кг*К), Ср = 1,005 кДж/кг ≈ 1 кДж/кг;
r - плотность газовой среды в помещении до взрыва, кг/м3 , допустимо принять равной плотности воздуха при заданной температуре в помещении, при t=20°С, r=1,2кг/м3)
К - коэффициент, учитывающий работу аварийной вентиляции. Определяется по формуле К=А*t+1, где А- кратность воздухообмена в помещении, t- продолжительность аварии или время поступления ГГ в помещение, ч. Возьмём кратность воздухообмена в помещении = 4, продолжительность аварии = 0,5 ч, тогда К = 4*0,5 + 1 = 3;
Kн – коэффициент негерметичности, Kн = 3;
То - температура в помещении,° К, средняя температура в помещении = 20°С, при переводе в Кельвины То= 273+20 = 293°К;
Z - коэффициент, учитывающий попадание ГГ в зону образования взрывной среды, для ГГ Z=0,5.
DР = (23,38*103*101*0,5*103) / (996,63*1*1,2*2*3*293) = 1180,69 / 2,103 = = 546,43 кПа
Вывод: Данное помещение, при хранении в нём 1 т сероводорода является пожаровзрывоопасным и относится к категории А.
Таблица 1
Показатели пожаровзрывоопасности веществ
-
Химические вещества, смеси
Формула
Хар-ка пожаровзрывоопасности
tвсп / tсв ° С
НКВП /ВКПБ об.%
rжидк приТ=293К , р=100кПа
Ткип К
Ацетон
С3Н6О
ЛВЖ
-18 / 540
2.9 /13
791
330
Бензол
С3Н6
ЛВЖ
-11 / 562
1.4 /8
879
353
Бутан
С4Н10
Г Г
-69 / 405
1.8 / 8.5
579
273
Бутил. Спирт
С4Н10О
ЛВЖ
35 / 340
1.8 /10.9
Водород
Н2
Г Г
- / 540
4.1 /75
71
20.3
Глицерин
С3Н8О3
ГЖ
198 / 400
2.6 /11.3
Ксилол
С8Н10
ЛВЖ
29 / 590
1.1 / 6.5
Метан
СН4
Г Г
-181 / 537
5.3 / 14.1
425
112
Пропан
С3Н8
Г Г
- / 470
2.3 / 9.4
582
231
Сероводород
Н2S
Г Г
- / 246
4.3 / 46
960
263
Толуол
С7Н8
ЛВЖ
7 / 536
1.3 / 6.8
866
383
Уксусная. Кислота
СН3СООН
ЛВЖ
40 / 465
4 / 19.9
Этил. Спирт
С2Н5ОН
ЛВЖ
13 / 400
3.62 / 18
Тосол АСмесь
ГЖ
108 / 508
Бензин А70
Смесь
ЛВЖ
-34 / 300
0.8 / 5.2
788
Бензин А95
Смесь
ЛВЖ
-37 / 380
1 / 5.5
777
Диз. Топл.3
Смесь
ЛВЖ
48 / 225
0.6 / -
Диз. Топл. Л
Смесь
ГЖ
65 / 210
0.5 / -
Керосин
Смесь
ЛВЖ
55 / 227
0.6 / -
Лак бакал.
смесь
ЛВЖ
30 / 477
----
Мазут
Смесь
ГЖ
140 / 380
----
Масло И45
Смесь
ГЖ
181 / 355
----
Растворит. Р4
Смесь
ЛВЖ
7 / 550
1.7 / -
Уайт-спирт
Смесь
ЛВЖ
35 / 250
0.7 / 5.6
Эмаль ВЛ515
Смесь
ЛВЖ
7 / 426
----