что представляют собой газы по пожарной безопасности

Горючие газы: виды, взрывопожарная опасность, нормы

По определению ГОСТ Р 60050-426-2011 об электрическом взрывозащищенном оборудовании – горючими газами, парами называются те летучие вещества, которые при смешивании с воздухом в определенных соотношениях способны образовывать взрывоопасные газовые среды.

В Федеральном законе от 21.07.1997 N 116-ФЗ “О промышленной безопасности опасных производственных объектов” (с изменениями на на момент публикации) дано несколько иное, но более расширенное толкование горючих газов, относящее их двум группам пожароопасных веществ:

Приводя все к общему определению, можно сказать, что горючие газы – это те, природные или полученные в процессе технологических процессов, в том числе методами органического синтеза, летучие вещества, что способны при нормальных условиях среды, смешиваясь с воздухом, взрываться и/или гореть.

Кроме пожарной опасности, особое отношение к горючим газам формируют такие характеристики, как токсичность и высокая летучесть. Что позволяет им при разгерметизации технологического оборудования, трубопроводных систем и резервуаров хранения, быстро заполнять объемы помещений зданий, сооружений; зоны воздушного пространства на территориях производственных, складских объектов, создавая непригодную для дыхания среду, способную взорваться от малейшей искры.

Горючий газ в газопроводе

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:

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.

Пожарная опасность

Пожарная опасность газовых смесей определяется концентрацией горючих газов, паров или пылей в смеси.

Зависимость давления взрыва Р_взр от концентрации горючего вещества φ_гв в смеси схематически изображена на рисунке.

Давление и концентрация горючего вещества

Давление при взрыве является одним из параметров, характеризующим пожарную опасность веществ и материалов. Так давление взрыва учитывают при пожарной профилактике в строительстве при расчете площади легкосбрасываемых конструкций, или при профилактике в технологии производств при категорировании промышленных объектов.

Для горючих смесей различают нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени.

Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП) — наименьшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который уже возможное стойкое, незатухающее распространение горения. На нижнем концентрационном пределе воспламенения (НКПВ) в смеси небольшое количество горючего и избыток воздуха. По мере повышения концентрации горючего в смеси появляется недостаток воздуха, что приводит к потере способности воспламенения.

Верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПРП) — наибольшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который еще возможное стойкое, незатухающее распространение горения.

Концентрационные пределы распространения пламени (КПРП) — одна из важнейших характеристик взрывоопасности горючих газов и паров. Область концентрации горючего вещества, которая лежит между нижним и верхним КПРП, характеризуется возможностью загорания и устойчивого горения смеси и называется областью взрывоопасных концентраций. Если концентрация горючего вещества выходит за концентрационные пределы, горючая смесь становится взрывобезопасной. Так если концентрация горючего вещества меньшее нижнего КПРП, то горение вообще не возможно. Если концентрация горючего вещества больше ВКПРП, то возможно диффузионное горение такой газовой смеси при выходе ее в окружающее пространство и наличии источника зажигания.

Показатели пожарной опасности веществ

В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) все газо-, паро- и пылевоздушные смеси с НКПВ до 65 г/м3 считаются взрывоопасными.

Учитывая, что концентрационные пределы распространения пламени могут изменяться при изменении внешних условий, для обеспечения пожарной безопасности при работе с горючими веществами определяют не только концентрационные пределы, но и безопасные концентрации φ _нб и φ_вб, ниже или выше которых смесь гарантировано не будет зажигаться. Безопасные концентрации можно рассчитать по формулам:

Источник

Чем определяют пожарную опасность веществ и материалов

Пожарная опасность — это совокупность параметров, описывающих способность различных веществ, материалов к вступлению друг с другом в специфическую реакцию окисления, протекающую с обязательным выделением тепла. Реакция называется горением, ее видимые проявления (лучи света, языки пламени) и есть огонь. Свободно распространяющийся, лишенный контроля огонь называют пожаром.

Пламя, как явление, представляет собой частички легких фракций или испарений тех или иных веществ, стремительно окисляющихся в воздушной или иной газовой смеси. Горение может происходить как с выделением пламени, так и без него.

Условия горения

Понятие пожарной опасности тесно связано с горючестью веществ, материалов, то есть с их способностью загораться и гореть в течение определенного времени. Чтобы горение произошло, необходимо наличие 3-х факторов:

Без присутствия одного из них реакция невозможна, так как суть горения — самораспространяющийся окислительный процесс. Идеальным окислителем является кислород. Быстрее всего вещество сгорает в чистом кислороде, но если его содержание в газовой смеси падает до 10%, то процесс прекращается. Кроме кислорода, окислителями являются хлор, фтор, бром, йод и некоторые другие элементы таблицы Менделеева.

Полыхать могут вещества, находящиеся в любом физическом состоянии — твердом, жидком или газообразном (четвертый тип, плазма, в этом вопросе не рассматривается). При этом в силу ряда причин наибольшую пожарную опасность представляет воспламенение горючих жидких веществ и газов, которое происходит легче и может иметь характер взрыва.

Дело в том, что большинство твердых веществ, включая бумагу, дерево, некоторые виды пластмассы, в своем исходном состоянии не горят. Воспламеняются пары этих веществ, которые начинают образовываться при нагревании. Горит паровоздушная смесь над твердым телом, хотя зрительно кажется, что воспламенился сам объект. Список твердых веществ, способных гореть де-факто, без плавления и испарения, относительно невелик. Среди них можно назвать кокс и древесный уголь, которые сами по себе являются продуктами распада, происходящего в процессе горения, каменного угля и древесины соответственно.

Таким образом, для возгорания необходимо (в большинстве случаев) образование смеси из горючих продуктов испарения или разложения исходного сырья — и воздуха, в котором должен содержаться кислород — не менее 10%. Чем больше процент кислорода, тем активнее идет реакция.

Как начинается горение

От того, при каких условиях начинается горение, во многом зависит пожарная безопасность. Источник горения — это катализатор, запускающий процесс. В случае с хорошо поддающимися огню веществами источником горения становится сам очаг пожара (система поддерживает сама себя). Некоторые горючие системы веществ и материалов при определенных условиях способны к самовозгоранию. Как правило, их основой являются горючие жидкости.

Величину пожарной опасности любого вещества можно охарактеризовать по температуре вспышки, воспламенения и самовоспламенения. Для жидкостей и газов вводится также такое понятие, как верхний и нижний предел воспламенения.

Таблица. Температуры воспламенения и взрываемости некоторых горючих газов

Источник

Пожар класса «C» — горение газообразных веществ

Разделение пожаров на категории (классы) осуществляется в зависимости от вида горючего вещества или материала и степени сложности их подавления.

Возгорания класса С – это горение газообразных веществ. Воспламеняющимся называют газ, который горит при нормальном содержании кислорода в воздухе. Он горит в том случае, если его концентрация в воздухе находится в границах диапазона горючести и смесь нагревается до температуры воспламенения. Тушение воспламеняющихся газов имеет свои трудности и особенности.

Чем опасны горючие газы

Со школьной скамьи известно, что газ заполняет емкость, принимая его форму, так как молекулы его не связаны друг с другом. Газ, который находится в резервуаре, имеет несколько другие свойства, чем выпущенный наружу.

При хранении или транспортировке газа необходимо соблюдать температурный режим в помещении и не размещать нагревательные приборы рядом с емкостью. Нагревание газа в закрытом пространстве провоцирует увеличение его давления, что может повлечь за собой утечку газа или повреждение баллона. Чтобы избежать таких последствий, на емкостях с газом устанавливают плавкие вставки и предохранительные клапаны.

Пожар нередко приводит и к разрывам баллонов с газами. Сжиженный воспламеняющийся газ обладает немалым запасом энергии, которая высвобождается после разрушения емкости. Сила взрыва зависит в основном от количества испаряющегося сжиженного газа при повреждении баллоне и массы его компонентов.

Еще одной опасностью, связанной с нарушением целостности резервуара и выходом наружу газа, является возможный вред от самого вещества. То есть если в баллоне находится кислород или воздух, то опасность их утечки нулевая. А вот другие газы, вытесняющие кислород, токсичные, вызывающие обморожение и т. д., могут нанести непоправимый вред здоровью человека.

Характеристики некоторых газов

Приведенные ниже газы выбраны исходя из частоты их применения. Это широко используемые вещества, которые нередко транспортируются или долго хранятся.

Тушение пожаров класса С

Большинство газов невидимы и не имеют запаха, что затрудняет борьбу с их горением. Тушить сжиженный газ можно только после того выполнения некоторых условий:

После выполнения всех правил можно начинать тушение пожара класса С. Его подавление осуществляют при помощи порошковых устройств. Струю огнетушащего вещества следует направлять сначала в основание газового факела и постепенно перемещать по направлению распространения огня до полного его отрыва и устранения.

Источник

Показатели пожарной опасности веществ и материалов

Статьей 21 Федерального закона от 21.12.1994 № 69-ФЗ «О пожарной безопасности» установлена обязанность изготовителей (поставщиков) веществ, материалов, изделий и оборудования в обязательном порядке указывать в соответствующей технической документации показатели пожарной опасности этих веществ, материалов, изделий и оборудования, а также меры пожарной безопасности при обращении с ними.

Таким образом, действие статьи распространяется на всю производимую продукцию: вещества, материалы, изделия и оборудование и обязывает изготовителя указывать показатели пожарной опасности и меры пожарной безопасности в технической документации на любую продукцию.

При этом в технической документации указываются показатели пожарной опасности, которые определены нормативными документами по пожарной безопасности.

Для веществ и материалов (за исключением строительных материалов) обязательные показатели пожарной опасности определены Статьей 133 Федерального закона «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»:

1) для газов: группа горючести; температура самовоспламенения; концентрационные пределы распространения пламени; максимальное давление взрыва; д) скорость нарастания давления взрыва;

2) для жидкостей: группа горючести; температура вспышки; температура воспламенения; температура самовоспламенения; температурные пределы распространения пламени;

3) для твердых веществ и материалов (за исключением строительных материалов): группа горючести; температура воспламенения; температура самовоспламенения; коэффициент дымообразования; показатель токсичности продуктов горения;

4) для твердых дисперсных веществ: группа горючести; температура самовоспламенения; максимальное давление взрыва; скорость нарастания давления взрыва; индекс взрывоопасности».

Для строительных материалов показатели пожарной опасности указаны в Таблице 27 Приложения к ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

Назначение строительных материалов

Перечень необходимых показателей в зависимости от назначения строительных материалов

группа распространения пламени

группа по дымообразующей способности

группа по токсичности продуктов горения

Материалы для отделки стен и потолков, в том числе покрытия из красок, эмалей, лаков

Материалы для покрытия полов, в том числе ковровые

Источник

Горючие газы

Горючие газы в смеси с кислородом предназначены для газопламенной обработки металлов. Наиболее часто для газовой сварки применяют ацетилен. Для газовой резки сталей, когда температура подогревающего пламени не оказывает решающего влияния на протекание процесса, а лишь увеличивает продолжительность начального подогрева металла перед резкой, рекомендуется использовать газы-заменители ацетилена, у которых температура пламени не менее 1800-2000°C.

В качестве газов-заменителей ацетилена используют:

Содержание

Ацетилен

Ацетилен С₂Н₂ является основным горючим газом для газовой сварки и резки металлов, температура его плавления при сгорании в смеси с технически чистым кислородом достигает 3150°С.

Ацетилен является химическим соединением углерода и водорода. Технический ацетилен при нормальных давлении и температуре представляет собой бесцветный газ с резким специфическим чесночным запахом, обусловленным содержащимися в нем примесями сероводорода, аммиака, фосфористого водорода и др. Длительное вдыхание его вызывает тошноту, головокружение и даже отравление.

Повышение давления существенно снижает температуру самовоспламенения. Присутствие в ацетилене других веществ увеличивает поверхность контакта и тем понижает температуру самовоспламенения.

Зависимость температуры воспламенения ацетилена от давления приведена ниже:

Присутствие окиси меди снижает температуру самовоспламенения ацетилена до 240°С. При определенных условиях ацетилен реагирует с медью, образуя взрывоопасные соединения, вот почему категорически запрещается при изготовлении ацетиленового оборудования применение сплавов, содержащих более 70% меди.

Взрываемость ацетилена понижается при растворении его в жидкостях. Особенно хорошо он растворяется в ацетоне. В одном объеме технического ацетона при 20°С и нормальном атмосферном давлении можно растворить до 20 объемов ацетилена. Растворимость в ацетоне увеличивается с увеличением давления и понижением температуры.

Технический ацетилен получают двумя способами:

Ацетилен, полученный из природного газа, называется пиролизным. Получение его из природного газа на 30-40% дешевле, чем из карбида кальция.

К месту сварки ацетилен доставляется в специальных стальных баллонах, заполненных пористой пропитанной ацетоном массой, под давлением 1,9 МПа.

При сварке температура пламени должна примерно в два раза превышать температуру плавления металлов, поэтому газы-заменители, температура пламени которых ниже, чем у ацетилена, необходимо использовать при сварке металлов с более низкой температурой плавления, чем у сталей. При кислородной резке используются горючие газы, которые при сгорании в смеси с кислородом дают пламя с температурой не ниже 2000°С. Выбор горючего газа зависит от его теплотворной способности.

Теплотворная способность количество теплоты в килоджоулях, получаемое при полном сгорании 1 м 3 газа

Чем выше теплотворная способность газа, тем меньше его расход при сварке и резке металлов. Для полного сгорания одинакового объема различных горючих газов требуется различное количество кислорода, от этого зависит эффективная мощность пламени.

Эффективной мощностью пламени называется количество тепла, вводимое в нагреваемый металл в единицу времени

Для расчетов замены ацетилена другим газом-заменителем пользуются коэффициентом замены ацетилена.

Водород

Ниже представлена лишь справочная информация о водороде, для более подробной информации читайте статью плотность, формула, масса, получение и другие характеристики водорода

Водород H₂ в нормальных условиях представляет собой горючий газ без цвета и запаха. Это один из самых легких газов, он в 14,5 раза легче воздуха. Водород способен образовывать в определенных пропорциях взрывоопасные смеси с воздухом и кислородом. Поэтому при сварочных работах необходимо строго соблюдать правила безопасности труда. Получают водород разложением воды электрическим током. К месту сварки водород доставляют в стальных баллонах в газообразном состоянии под давлением 15 МПа. Баллоны для водорода окрашивают в зеленый цвет. Водород, применяемый для сварочных работ, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 3022-80. Водородно-кислородное пламя имеет синюю окраску и не имеет четких очертаний зон пламени, что затрудняет, его регулировку.

Коксовый газ

Городской газ

Пропан

Смесь легко превращается в жидкое состояние, например при температуре 233 К пропан-бутановая смесь сжижается при атмосферном давлении. Сжиженные газы хранят только в закрытых емкостях, так как испарение жидкости происходит даже при 273 К.

Плотность пропан-бутана больше плотности воздуха, поэтому необходимо тщательно следить за герметичностью аппаратуры и коммуникаций во избежание образования взрывоопасной смеси газа с воздухом внизу помещения. Заполнение емкостей пропаном и пропан-бутановой смесью, транспортирование их, а также слив газа должны выполняться в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденными Госгортехнадзором.

Пропан-бутановые смеси широко применяются при резке сталей, сварке и пайке легкоплавких цветных металлов, закалке, газовой сварке пластмасс. К месту сварки смесь поставляют в стальных баллонах под давлением 1,6 МПа или по газопроводам через перепускную рампу. При испарении 1 кг пропана образуется 500 дм 3 газа.

Бензин

Бензин является продуктом переработки нефти. Он представляет собой легко испаряющуюся прозрачную жидкость с резким характерным запахом. Пары бензина при сгорании в кислороде дают температуру пламени 2400-2500°С. Для очистки бензина его фильтруют через войлок. Бензин используется для кислородной резки, а также для сварки и пайки легкоплавких металлов.

Керосин

Керосин также является продуктом переработки нефти и представляет собой бесцветную желтоватую легко испаряющуюся жидкость. Керосин, применяемый для сварки и резки металлов, должен удовлетворять требованиям ТУ 38.71-58-10-90. Керосин применяют также для сварки и пайки легкоплавких цветных металлов.

Итак, мы узнали, что ацетилен является основным горючим газом для газовой сварки, но для газовой резки применяют другие, менее дорогие газы, которые позволяют осуществлять процесс резки без существенной потери производительности и качества.

Источник