Концентрационные пределы распространения пламени

Нормативные документы

Рассмотрим основные требования нормативных документов к горючим газам.

Учитывая высокую степень взрывопожарной опасности горючих газов, специалистами исследовательских центров и предприятий, занимающихся добычей, транспортировкой, переработкой и хранением таких веществ, их смесей, подготовлены и утверждены на федеральном уровне немало нормативных документов, направленных на обеспечение безопасности людей, оборудования, строительных объектов, среди которых:

• ТР ТС 012/2011, устанавливающий требования как к электрическому, так и технологическому оборудованию, предназначенному для эксплуатации во взрывоопасных средах.
• Правила безопасного проведения газоопасных, ремонтных, включая земляные и огневых видов работ, что выполняются на опасных промышленных производствах, утвержденные Федеральной службой по технадзору.

Согласно данным правилам, при необходимости выполнения газоопасных видов работ в помещениях, воздушных зонах с возможным выбросом взрывопожароопасных летучих веществ, смесей, нужно использовать:

• Переносные светильники, устройства связи, что соответствуют по заводскому взрывозащищенному исполнению взрывоопасным смесям в рабочих зонах.
• Искробезопасный ручной, механизированный, электрический инструмент, рабочую обувь.
• Устройства защиты дыхательных путей.
• При этом разъемные устройства подключения всего используемого передвижного, переносного взрывозащищенного электрического оборудования, инструмента следует размещать вне пространства взрывоопасных зон, где проводятся работы.

Много требований к горючим газам, способным создавать взрывопожароопасные среды; оборудованию, способному безопасно эксплуатироваться в условиях загазованности, изложены в нескольких национальных стандартах:

ГОСТ 31610.0-2014, об общих требованиях к конструированию, испытаниям, маркированию всех видов электрического, технологического оборудования, что предназначено для эксплуатации во взрывоопасной среде в стандартных атмосферных условиях.

Важно знать: такие условия параметров среды по отношению к возможности взрыва соответствуют температуре от – 20 до 60℃, давлению до 1,1 атмосферы, содержанию кислорода около 21% объема

• ГОСТ Р МЭК 60079-20-1-2011, устанавливающий классификацию, характеристики, методики испытаний взрывопожароопасных газов, паров.
• ГОСТ 30852.9-2002, устанавливающий квалификацию взрывоопасных зон, где существуют возможности воспламенения смесей горючих газов с кислородом воздуха при стандартных условиях эксплуатации оборудования.
• ГОСТ 30319.1-2015, в котором изложены методики расчета свойств природного газа.

Требования к безопасности работ, производственным и складским объектам, связанным с обращением горючих газов, также приведены в «ППР в РФ» – основных правилах ПБ на территории России.

Контрольные вопросы

1. Дать определение понятий: “тление”, “горение”, “взрыв” и указать факторы, их реализующие.2. Что является взрывоопасной смесью, взрывоопасной средой?3. Что является источником зажигания во взрывоопасных зонах?4. Что образует взрывоопасную газовую среду?5. Чем образуется пылевоздушная взрывоопасная среда?6. Дать определение НКПВ и ВКПВ (НПВ и ВПВ).7. Как оценивается опасная ВЗОС по значениям НКПВ и ВКПВ?8. Дать определение горючих газов и их классификацию на легкие, тяжелые и сжиженные.9. Дать определение горючих жидкостей и их классификацию на ЛВЖ и ГЖ.10. Дать определение НТПВ и ВТПВ и их использование для оценки газопаровоздушных ВЗОС.11. Дать определение понятий: “температура вспышки”, “температура воспламенения”.12. Что такое самовоспламенение и тление? Дать определение температуры самовоспламенения и температуры тления.

Виды газов

Способность таких газов длительно поддерживать самостоятельный процесс горения позволила использовать их в качестве бытового и промышленного топлива – от квартирной колонки автономного отопления до котлов и турбин тепловых электростанций.

Другие свойства горючих газов и их смесей сделали возможным применение в качестве агентов для холодильного оборудования, в качестве исходного сырья для синтеза большинства видов пластмасс, пластиков, жидких видов топлива, растворителей и других товарных продуктов химической промышленности.

В список используемых горючих природных и получаемых по технологиям промышленного синтеза, газов входят:

Природный газ, который состоит в различных пропорциях (в зависимости от места добычи) из смеси метана, пропана с бутанами, гексана, этана, диоксида углерода, азота.

Природный газ – это продукт биохимического разложения органических материалов в толще земли. Большинство месторождений располагаются на глубинах меньше 1,5 км. Главный компонент – метан с примесями пропана, бутана.

• Газовый конденсат, попутный углеводородный газ с нефтегазовых месторождений, предприятий химико-технологической переработки нефти, отличающийся непостоянным составом, в котором преобладает наличие этана, пропана; а также присутствуют легкие, тяжелые нефтяные углеводородные соединения, включая керосиновые, бензиновые фракции.
• Коксовый газ, состоящий из смеси метана, водорода, окиси углерода.
• Аммиак.
• Водород.
• Сероводород.
• Оксид углерода.
• Метан, часто называемый болотным газом.
• Пропан.
• Бутан.
• Изобутан.
• Бытовая газовая смесь на основе пропана, бутана
• Ацетилен, используемый при производстве работ по газовой резке металлических конструкций, металлолома.
• Этилен, необходимый для производства полиэтилена.
• Пропилен.
• Оксид этилена.
• Бутадиен.
• Гексан.
• Пентан.

Безопасное использование таких газов характерно трубопроводным поступлением в зону горения, что реализовано в варочном и отопительном оборудовании, газовых резаках, а также при плановом горении газовых фонтанов при разведке, на промышленных площадках месторождений.

Вопрос 41.Маркировка взрывозащищенного электрооборудования и приборов, Допусти­мые маркировки для применения на нпс и нефтепроводе

Понятие взрывоопасная зона, пожароопасная зона, взрывоопасная смесь

Нефтепроводный транспорт является опасным производственным объектом (воз­можны аварии, взрывы, пожары и отягощающие их последствия) в том числе и потому, что на этом объекте имеются такие опасные места, как взрывоопасные и пожароопасные зоны.

Взрывоопасными зонаминазываются помещения или ограниченные простран­ства в помещениях или наружных установках, в которых имеются, или могут образоваться взрывоопасные смеси (смеси паров, газов, пыли с воздухом в определенной концентра­ции).

Взрывоопасная смесь– это смесь паров ЛВЖ с воздухом в такой концентрации и с такими свойствами, что она может взорваться при наличии источника инициирования взрыва.

Легко воспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ)– это жидкость, которая способна самостоятельно гореть после удаления источника огня с температурой вспышки менее 61ºС.

При перекачке нефти или нефтепродуктов взрывоопасные смеси образуются па­рами нефти или нефтепродуктов.

Температура вспышки – это наименьшая температура горючего вещества (жид­кости), при которой, при поднесении открытого огня, происходит кратковременная вспышка паров над поверхностью жидкости. Температура вспышки нефти = –11ºС. Тем­пература вспышки бензина = –39ºС

Температура воспламенения– это наименьшая температура горючего вещества, при которой оно воспламеняется от открытого огня и продолжает гореть после его удале­ния. При данной температуре вещество выделяет горючие пары и газы со скоростью дос­таточной для протекания устойчивого горения.

Температура самовоспламенения – это наименьшая температура, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением. При достижении этой температуры воспламенение вещества проис­ходит без открытого огня.

(ПДВК нефти = 2100мг/м3. НКПР нефти = 42 000мг/м3. ВКПР нефти = 195 000мг/м3. ПДВК = 5% от НКПР.)

Так для паров нефти в воздухе взрывоопасной является концентрация от 42 000мг/м3до 195 000 мг/м3.

Пожароопасными зонаминазываются пространства внутри и вне помещений, где находятся горючие вещества, как при нормальном технологическом процессе, так и при его нарушении.

Классификация взрывоопасных зон по пуэ

Классификация взрывоопасных зон по ГОСТ 12.2.020-76*

Как рассчитать КПРП

Если жар увеличивается, область возникновения огня расширяется. При сокращении давления она уменьшается. Влияние на динамику поведения огня оказывают ингибиторы, флегматизаторы либо регулировка мощности источника зажигания.

КПР является одной из главных характеристик при выявлении пожарных свойств различных материалов, веществ. Источники воздействия на пламя имеют значение лишь в области распространения.

Формулы

Чтобы вычислить пределы, используют соответствующие расчетные методы, эксперименты.

Находить КПР можно по аппроксимационной формуле.

Обычно наиболее высокая температура огня, скорость распределения по поверхности образуется у смесей стехиометрического состава. Следовательно, их справедливо считают самыми пожаровзрывоопасными. Кумуляцию вычисляют с помощью уравнения.

Стехиометрическая смесь метана с воздухом будет составлять 1 моль основного вещества, 2 моля кислорода и 2×3,76 молей азота. Кумуляция горючего определяется следующим образом:

CH4 + 2O2 + 2×3,76N2 = CO2 + 2H2O + 2×3,76N2

Следовательно, φстех = (nCH4 × 100)/(nCH4 + nO2 + nN2) = (1 × 100)/(1 + 2 + 2×3,76) = 9,5

КПР веществ, данные которых можно увидеть в различных источниках, определены через эксперименты. Для многих видов сырья, газов, смесей приблизительное значение вычисляется с помощью формулы, причем как для нижнего, так верхнего предела.

φн(в) = 100 / (an + b), где n – количество молей кислорода, которое понадобится для полного сгорания одного моля вещества, определенного с помощью уравнения; a и b – постоянные переменные, которые зависят от значения n, указанных в таблице.

Также применяют формулу Ле-Шателье.

Она выражает правило смешения. Заключается оно в том, что несколько видов смесей, показатель которых на нижнем пределе воспламенения, можно соединить и получить материал, находящийся на том же уровне пожароопасности.

φп =100/[(φ1/φ1п) + (φ2/φ2п) + … + (φn/φnп)] , где φп – означает НКПРП и ВКПРП воспламенения смеси; φ1, φ2 φ3 – концентрации горючих компонентов, % (об.); φ1 + φ2 +φ3 = 100 %; φ2п – пределы каждого вещества в смеси, % (об.).

Примеры

Задача 1: рассчитать КПР бутана в воздухе.

В данном случае расчет проводится с помощью аппроксимационной формулы. Чтобы вычислить КПР, нужно узнать число молей кислорода, при котором сгорает 1 моль бутана.

С4H10 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2O.

С помощью этих данных следует рассчитать НКПР.

φн(в) = 100 / (an + b) = 100 / (8,684×6,5 + 4,679) = 1,64%

Согласно экспериментальным значениям КПРП (1,86 % и 8,41 %), полученным с помощью справочных источников, по итогам расчета можно понять, что расхождения в них небольшие.

Задача 2: вычислить концентрационные пределы воспламенения смеси, если пропана 80 % об., бутана 20 % об.

Расчет производится с помощью формулы Ле-Шателье.

С помощью специальной таблицы необходимо найти НКПВ и ВКПВ пропана и бутана:

• рншУ Фн1=2,1 % об.;
• рн2 = 1,8 % об.;
• рв1 = 9,5 % об.;
• рв2 = 9,1 % об.

Если невозможно найти табличные сведения, вычисление происходит расчетным способом с помощью формулы, приведенной выше.

Далее подставляют найденные значения:

φсмн = 100 / [(80/2,1) + (20/1,8)] = 2%

φсмв = 100 / [(80/9,5) + (20/9,1)] = 9,4%

Получается, что НКПРП смеси пропана с бутаном составляет 2 % об., а ВКПРП – 9,4 % об.

Нормативные документы

Рассмотрим основные требования нормативных документов к горючим газам.

Учитывая высокую степень взрывопожарной опасности горючих газов, специалистами исследовательских центров и предприятий, занимающихся добычей, транспортировкой, переработкой и хранением таких веществ, их смесей, подготовлены и утверждены на федеральном уровне немало нормативных документов, направленных на обеспечение безопасности людей, оборудования, строительных объектов, среди которых:

• ТР ТС 012/2011, устанавливающий требования как к электрическому, так и технологическому оборудованию, предназначенному для эксплуатации во взрывоопасных средах.
• Правила безопасного проведения газоопасных, ремонтных, включая земляные и огневых видов работ, что выполняются на опасных промышленных производствах, утвержденные Федеральной службой по технадзору.

Согласно данным правилам, при необходимости выполнения газоопасных видов работ в помещениях, воздушных зонах с возможным выбросом взрывопожароопасных летучих веществ, смесей, нужно использовать:

• Переносные светильники, устройства связи, что соответствуют по заводскому взрывозащищенному исполнению взрывоопасным смесям в рабочих зонах.
• Искробезопасный ручной, механизированный, электрический инструмент, рабочую обувь.
• Устройства защиты дыхательных путей.
• При этом разъемные устройства подключения всего используемого передвижного, переносного взрывозащищенного электрического оборудования, инструмента следует размещать вне пространства взрывоопасных зон, где проводятся работы.

Много требований к горючим газам, способным создавать взрывопожароопасные среды; оборудованию, способному безопасно эксплуатироваться в условиях загазованности, изложены в нескольких национальных стандартах:

ГОСТ 31610.0-2014, об общих требованиях к конструированию, испытаниям, маркированию всех видов электрического, технологического оборудования, что предназначено для эксплуатации во взрывоопасной среде в стандартных атмосферных условиях.

Важно знать: такие условия параметров среды по отношению к возможности взрыва соответствуют температуре от – 20 до 60℃, давлению до 1,1 атмосферы, содержанию кислорода около 21% объема.

• ГОСТ Р МЭК 60079-20-1-2011, устанавливающий классификацию, характеристики, методики испытаний взрывопожароопасных газов, паров.
• ГОСТ 30852.9-2002, устанавливающий квалификацию взрывоопасных зон, где существуют возможности воспламенения смесей горючих газов с кислородом воздуха при стандартных условиях эксплуатации оборудования.
• ГОСТ 30319.1-2015, в котором изложены методики расчета свойств природного газа.

Требования к безопасности работ, производственным и складским объектам, связанным с обращением горючих газов, также приведены в «ППР в РФ» – основных правилах ПБ на территории России.

Концентрационные пределы распространения пламени

С помощью исследовательских опытов в специальных лабораториях определяют характерные особенности риска взрыва некоторых газов, паров. Другими словами, выясняют концентрационные пределы распространения пламени. Они бывают верхние, нижние.

Если виды преодолевают предусмотренные границы, смесь можно считать взрывобезопасной. При реакции больше верхнего уровня существует вероятность, что возникнет диффузионное горение. Если смесь попадает в окружающее пространство, есть источник зажигания.

Нижний

Если концентрация в воздухе горючего вещества минимальная, но при этом возникает стойкий огонь, незатухающий самостоятельно, можно утверждать, что край не перейден. Тогда говорится про нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП).

Верхний

При попадании в воздух большой кумуляции горючего вещества речь идет про иной уровень. Тогда применяется термин «верхний концентрационный предел распространения пламени» (ВКПРП). Граница отмечается в период самостоятельного затухания огня.

Концентрационные пределы распространения пламени

Область воспламенения

При испытаниях показателей различных уровней документируются, на их основании составляется график. Предельные значения считаются областью воспламенения. Горючее вещество с концентрацией в диапазоне от НКПР до ВКПР может вспыхнуть от одной только искры, образованной даже статическим электричеством. Следовательно, чем больше область возгорания, тем более взрывоопасным считается вещество.

Факторы влияния

На показатели верхнего, нижнего предела влияют следующие параметры:

• давление (если повысить его, верхний предел может увеличиться);
• химические/физические свойства объектов, вступивших в реакцию;
• температурный режим (если увеличить, за счет повышения активности энергии область воспламенения станет шире);
• примеси.

Роль последних трудно переоценить, ведь, при добавлении к горючей смеси жидких, твердых или порошкообразных веществ (флегматизаторов), может понизиться чувствительность к таким внешним воздействиям, как удар, трение, статическое электричество.

Значения для компонентов газовых смесей

Закономерности поведения каждой составляющей помогают определить возможную реакцию вещества. В ТС применяются не только идеальные газы, в которых молекулы равны, но и различные топливные вещества, в том числе дизельные, состоящие из нескольких компонентов. Даже воздух является смесью таких природных элементов, как кислород, водород и др.

Идеальные соединения, такие как метан, при смешивании с другими не вступают в реакцию, сохраняя индивидуальность. В технических устройствах используют топливные продукты, состоящие из:

• азота;
• углекислого, сернистого газа;
• испарений воды и кислорода;
• нефтяного сырья и др.

Чтобы определить категорию взрывоопасности смеси, проводят эксперименты. Для воспламенения потребуется источник зажигания. Самостоятельное возгорание происходит только при температуре, влияющей на внешнюю среду или оказывающей действие при нагревании тары, где содержится горючая смесь.

*показатели учитываются как средний уровень для воспламенения в различной среде.

Когда применяется расчет КПРП

Результаты вычислений необходимы при классификации производств по ПБ. Определяется допустимость концентрации смесей горючих паров, газов, в помещениях, где проходят огневые работы, с целью расчета взрывоопасности. Согласно ГОСТ, показатели необходимо применять для определения ПВБ следующих категорий:

• строительные стандарты;
• нормы устройства электроустановок;
• классификации опасных грузов;
• типизация помещений по ПБ согласно установленным нормам;
• контроль над качеством материала, используемого при постройке, ремонте морских судов, военной техники.

Методы выявления в окружающей среде повышенной концентрации горючих смесей крайне важны для создания безопасных условий деятельности человека. Для этого разработаны специальные устройства, называемые газоанализаторами. Они должны быть на каждом промышленном предприятии. С их помощью можно определить НКПРП и ВКПРП, значит, вычислить вероятную площадь воспламенения и риски, связанные с ним.

Также, степень опасности зависит от группы распространения пламени.

Пригласить на тендер

Если у Вас идет тендер и нужны еще участники:

Выберите из списка инересующий вас вид работАудит промышленной безопасностиИдентификация и классификация ОПО, получение лицензии на эксплуатацию ОПОРазработка ПЛА, планов мероприятий, документации, связанной с готовностью предприятий к ГОЧС и пожарной безопасностиОбследование и экспертиза промышленной безопасности зданий и сооруженийРаботы на подъемных сооруженияхРаботы на объектах котлонадзора и энергетического оборудованияРаботы на объектах газового надзораРаботы на объектах химии и нефтехимииРаботы на объектах, связанных с транспортированием опасных веществРаботы на производствах по хранению и переработке растительного сырьяРаботы на металлургических литейных производствахРаботы на горнорудных производствахОценка соответствия лифтов, техническое освидетельствование лифтовРазработка обоснования безопасности опасного производственного объектаРазработка документации системы управления промышленной безопасностьюРазработка деклараций промышленной безопасностиРаботы на объектах Минобороны (ОПО воинских частей) и объектах ФСИН России (ОПО исправительных учреждений)ПроектированиеРемонтно-монтажные работыРемонт автомобильной грузоподъемной техникиЭлектроремонтные и электроизмерительные работыРазработка и производство приборов безопасности для промышленных объектовРазработка и изготовление нестандартных металлоизделий и оборудованияНегосударственная экспертиза проектной документации (инженерных изысканий)Предаттестационная подготовка по правилам и нормам безопасностиПрофессиональное обучение (рабочие профессии)Обучение по охране труда, пожарной безопасности и электробезопасности, теплоэнергетикеСпециальная оценка условий труда (СОУТ) (до 2014г. аттестация рабочих мест)Аккредитация и аттестация в системе экспертизы промышленной безопасностиСертификация оборудования, декларирование соответствияРазработка схем теплоснабжения и водоснабженияДругие работыПовышение квалификации, профессиональная переподготовкаОсвидетельствование стеллажейСкопируйте в это поле ссылку на Ваш тендер, для этого перейдите в браузер, откройте Вашу площадку, выделите и скопируйте строку адреса, затем вставьте в это поле. Если не получится напишите просто номер тендера и название площадки.персональных данных

Виды газов

Способность таких газов длительно поддерживать самостоятельный процесс горения позволила использовать их в качестве бытового и промышленного топлива – от квартирной колонки автономного отопления до котлов и турбин тепловых электростанций.

Другие свойства горючих газов и их смесей сделали возможным применение в качестве агентов для холодильного оборудования, в качестве исходного сырья для синтеза большинства видов пластмасс, пластиков, жидких видов топлива, растворителей и других товарных продуктов химической промышленности.

В список используемых горючих природных и получаемых по технологиям промышленного синтеза, газов входят:

Природный газ, который состоит в различных пропорциях (в зависимости от места добычи) из смеси метана, пропана с бутанами, гексана, этана, диоксида углерода, азота.

Природный газ – это продукт биохимического разложения органических материалов в толще земли. Большинство месторождений располагаются на глубинах меньше 1,5 км. Главный компонент – метан с примесями пропана, бутана.

• Газовый конденсат, попутный углеводородный газ с нефтегазовых месторождений, предприятий химико-технологической переработки нефти, отличающийся непостоянным составом, в котором преобладает наличие этана, пропана; а также присутствуют легкие, тяжелые нефтяные углеводородные соединения, включая керосиновые, бензиновые фракции.
• Коксовый газ, состоящий из смеси метана, водорода, окиси углерода.
• Аммиак.
• Водород.
• Сероводород.
• Оксид углерода.
• Метан, часто называемый болотным газом.
• Пропан.
• Бутан.
• Изобутан.
• Бытовая газовая смесь на основе пропана, бутана
• Ацетилен, используемый при производстве работ по газовой резке металлических конструкций, металлолома.
• Этилен, необходимый для производства полиэтилена.
• Пропилен.
• Оксид этилена.
• Бутадиен.
• Гексан.
• Пентан.

Безопасное использование таких газов характерно трубопроводным поступлением в зону горения, что реализовано в варочном и отопительном оборудовании, газовых резаках, а также при плановом горении газовых фонтанов при разведке, на промышленных площадках месторождений.