Д. В. Зеркалов Охрана труда Методические указания

Вид материалаМетодические указания
Указания к изучению темы
Взрывоопасную среду могут образовать
Источниками инициирования взрыва являются
По природе энергии взрывчатого превращения различают взрывы
Основными причинами взрывов являются
Ударная волна
Для предупреждения взрыва необходимо исключить
По конструктивным особенностям различают следующие виды ПК
При проектировании ПК и выборе их вида учитывают
Взрывозащищенное электрооборудование подразделяют
Подобный материал:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
Тема 17. Взрывобезопасность

Взрывы и причины их возникновения. Классификация взрывов. Поражающие факторы взрывов. Взрывоопасные зоны.

Профилактика взрывов в зданиях и сооружениях. Организационные и организационно-технические мероприятия, обес­печивающие взрывобезопасность технологического процесса. Легкосбрасываемые (предохранительные) конструкции.

Предупреждение взрывов. Взрывозащита.

Указания к изучению темы

Взрыв – это быстрое сгорание взрывоопасной смеси, сопровождаю­щееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных произ­водить работу.

Условиями для возникновения взрыва являются образование взрыво­опасной среды и наличие источника инициирования взрыва.

Взрывоопасную среду могут образовать:

 смеси веществ (газов, паров, пылей) с воздухом и другими окислителя­ми (кислород, озон, хлор, окислы азота и др.);

 вещества, склонные к взрывному превращению (ацетилен, озон, гидра­зин и др.).

Источниками инициирования взрыва являются;

 открытое пламя, горящие и раскаленные тела;

 электрические разряды;

 тепловые проявления химических реакций и механических воздейст­вий;

 искры от удара и трения;

 ударные волны;

 электромагнитные и другие излучения.

По природе энергии взрывчатого превращения различают взрывы:

 химические, т. е. взрывы, связанные с внезапным изменением химиче­ского состояния вещества, сопровождающиеся крайне быстрым выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механиче­скую работу. Атмосферный воздух содержит значительное количество паров, газов, пыли или токсичных веществ, выбрасываемых из клапанов наружных технологических установок, вентиляционных стволов шахт и т. п. Перемеща­ясь под действием ветра от мест образования и выделения, они образуют об­лака газо–, пылевоздушных смесей, которые от малейшей искры, слабого электростатического заряда, открытого пламени могут взорваться;

 физические, т. е. взрывы, связанные с внезапным изменением физиче­ского состояния вещества, сопровождающиеся крайне быстрым выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механиче­скую работу (например взрыв сосуда под давлением);

 комбинированные, т. е. взрывы, сопровождающиеся выделением энер­гии и образованием сжатых газов, в результате последовательного протека­ния физического и химического взрывов (или сначала химического взрыва,

 затем физического), работа которых полностью или частично суммируется (этот взрыв характерен для емкостей под давлением, наполненных легкокипящей жидкостью – чаще всего сжиженным горючим газом, и подвергаемых внешнему нагреву). В процессе нагрева происходит рост внутреннего давле­ния, разрыв емкости, выброс горючего в атмосферу и последующее воспла­менение с образованием «огненного шара».

Основными причинами взрывов являются:

 неисправность электрооборудования 16 %

 плохая подготовка оборудования к ремонту 13 %

 износ и коррозия оборудования 8 %

 конструктивные недостатки оборудования и др. 26 %

 нарушения правил безопасности при проведении

огневых и газоопас­ных работ 37 %.

Основной причине взрывов, как правило, предшествует стадия накоп­ления ошибок в объемно-планировочных решениях, недостатков технологии и отклонений от технологических режимов, дефектов оборудования, наруше­ний противопожарных и санитарных норм, недостаточного контроля за дей­ствиями работников, соблюдением требований взрывобезопасности и др.

К поражающим факторам взрыва относятся ударная волна, пламя и по­жары, обрушение оборудования, коммуникаций, конструкций зданий и со­оружений и их осколки, выход из поврежденных аппаратов, содержащихся в них вредных веществ и присутствие их в воздухе в количествах, превышаю­щих предельно допустимые концентрации.

Ударная волна – это область резкого сжатия окружающей среды, в ко­торой под действием давления частицы среды вовлекаются в движение, на­правленное наружу от источника взрыва, и этот процесс передается от одних частиц к другим – распространяется по среде волны. При ее прохождении частицы среды испытывают деформации сжатия и сдвига. Вблизи от источ­ника взрыва (в зоне сжатия) эти изменения наибольшие и они порождают значительное повышение температуры и давления (если окружающей средой является газ), давления (жидкости), механических напряжений (твердый ма­териал – грунты, горные породы и др.). В последнем случае частицы среды подвергаются механическому разрушению и большими необратимыми де­формациями.

По мере передачи энергии окружающей среде (в зоне разрежения) дав­ление в источнике взрыва падает, переданная среде энергия частиц перено­сится ударной волной и частично поглощается средой из-за протекающих в ней необратимых процессов, тогда как сама волна при удалении от источника взрыва охватывает все большие объема среды, а ее интенсивность уменьша­ется.

Ударная волна при воздействии на объект может сдвинуть, опрокинуть или разрушить объект, а также вызвать ударные инерционные перегрузки малых по размеру предметов. Разрушения зданий и сооружений принято де­лить на полные, сильные, средние, слабые и повреждения.

Полное разрушение характеризуется разрушением или сильной дефор­мацией всех несущих конструкций и элементов зданий, сооружений, образо­ванием сплошного завала. Подземная (подвальная) часть здания может полу­чить значительно меньшие разрушения, чем наземная.

При сильных разрушениях деформации подвергается большая часть несущих конструкций. Однако могут сохраниться наиболее прочные элемен­ты конструкций – каркасы, ядра жесткости, частично стены и перекрытия нижних этажей. Образуется завал.

Средними разрушениями считают такие, при которых большая часть несущих конструкций сохраняется и лишь частично деформируется. Может сохраниться часть ограждающих стен, однако при этом второстепенные и не­сущие конструкции могут быть разрушены полностью.

При слабых разрушениях повреждаются и частично разрушаются пере­городки, крыши, двери, легкие пристройки и др. Основные несущие конст­рукции сохраняются.

Повреждения характеризуются нарушением наиболее слабых элемен­тов зданий, сооружений (карнизов, перегородок, дверей, частей кровли и др.).

При разрушениях наземных зданий и сооружений образуются завалы: на каждые 1000 м3 жилого здания – 300–500 м3 завалов, а для промышленных зданий – 50–200 м3.

Состояние зданий, сооружений, размеры завалов учитывают при анали­зе последствий взрывов в зоне разрушения.

При воздействии ударной волны на незащищенного человека наблюда­ется прямое (непосредственное) и косвенное воздействие. Прямое действие оказывает избыточное давление во фронте ударной волны. В результате мгновенного повышения давления и сжатия человека со всех сторон его ор­ганизм испытывает резкий удар. Прямым действием обладает также и давле­ние скоростного напора, способное отбросить человека и причинить травмы. Косвенное поражающее действие вызывают обломки разрушенных зданий, сооружений, осколки стекол и т. п.

Взрывоопасная зона – это помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образо­ваться взрывоопасные смеси. При определении взрывоопасной зоны прини­мают во внимание следующее:

1) взрывоопасная зона в помещении занимает весь объем помещения, если объем взрывоопасной смеси превышает 5 % свободного объема поме­щения;

2) взрывоопасной считается зона, находящаяся в помещении на рас­стоянии до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого могут выделяться горючие газы или пары ЛВЖ, если объем взрывоопасной смеси равен или менее 5 % свободного объема помещения (поме­щение за пределами взрывоопасной зоны следует считать невзрывоопасным, если нет других факторов, создающих в нем взрывоопасность);

3) взрывоопасная зона наружных взрывоопасных установок ограничена размерами, определяемыми в ПУЭ.

Взрывоопасные зоны подразделяют на следующие классы: В-I, В-Iа, В-Iб, В-Iг, В-II и В-IIа.

Зоны класса В-I – зоны, расположенные в помещениях, в которых вы­деляются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свой­ствами, что они могут образовать взрывоопасные смеси при нормальных ре­жимах работы, например, при загрузке или разгрузке технологических аппа­ратов, хранении или переливании ЛВЖ, находящихся в открытых емкостях, и т. п.

Зоны класса В-Iа – зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации не образуются взрывоопасные смеси горючих га­зов (независимо от нижнего концентрированного предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом (образование горючих смесей возможно только в результате аварий или неисправностей).

Зоны класса В-Iб – зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации не образуются взрывоопасные смеси горючих га­зов или паров ЛВЖ с воздухом (образование горючих смесей возможно только в результате аварий).

К классу В-Iб относятся зоны лабораторных и других помещений, в ко­торых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших количествах, недостаточ­ных для создания взрывоопасной смеси в зоне, превышающей 5 % свободно­го объема помещения, и в которых работа с горючими газами и ЛВЖ прово­дится без применения открытого пламени. Эти зоны не относятся к взрыво­опасным, если работа с горючими газами и ЛВЖ проводится в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами.

Зоны класса В-Iг – пространства у наружных технологических устано­вок, содержащих горючие газы или ЛВЖ (за исключением наружных амми­ачных компрессорных установок, для которых электрооборудование выби­рают согласно ПУЭ);

 наземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газ­гольдеры);

 эстакад для слива и налива ЛВЖ;

 открытых нефтеловушек, прудов–отстойников с плавающей нефтяной пленкой и др.

К зонам класса В-Iг также относятся: пространства у проемов за на­ружными ограждающими конструкциями помещений с взрывоопасными зо­нами В-I, В-Iа и В-II (исключение составляют проемы окон с заполнением стеклоблоками);

 пространства у наружных ограждающих конструкций, если на них рас­положены устройства для выброса воздуха из систем вытяжной вентиляции помещений с взрывоопасными зонами любого класса или если они находятся в пределах наружной взрывоопасной зоны;

 пространства у предохранительных и дыхательных клапанов емкостей и технологических аппаратов с горючими газами и ЛВЖ.

Для наружных взрывоопасных установок взрывоопасная зона класса В-Iг считается в пределах:

1) до 0,5 м по горизонтали и вертикали от проемов за наружными огра­ждающими конструкциями помещений с взрывоопасными зонами классов В-I, В-Iа, В-II;

2) до 3 м по горизонтали и вертикали от закрытого технологического аппарата, содержащего горючие газы или ЛВЖ, а также от вытяжного венти­лятора, установленного снаружи (на улице) и обслуживающего помещения с взрывоопасной зоной любого класса;

3) до 5 м по горизонтали и вертикали от устройств для выброса из пре­дохранительных и дыхательных клапанов емкостей и технологических аппа­ратов с горючими газами и ЛВЖ, от расположенных на ограждающих конст­рукциях зданий устройств для выброса воздуха из систем вытяжной вентиля­ции помещений с взрывоопасными зонами любого класса;

4) до 8 м по горизонтали и вертикали от резервуаров с ЛВЖ или горю­чими газами (газгольдеры), а также при наличии обвалования – в пределах всей площади внутри обвалования;

5) до 20 м по горизонтали и вертикали от места открытого слива и на­лива для эстакад с открытым сливом и наливом ЛВЖ.

Эстакады с закрытыми сливоналивными устройствами, эстакады и опоры под трубопроводы для горючих газов и ЛВЖ не относятся к взрыво­опасным, за исключением зон в пределах до 3 м по горизонтали и вертикали от запорной арматуры и фланцевых соединений трубопроводов, в пределах которых электрооборудование должно быть взрывозащищенным для соот­ветствующих категорий и группы взрывоопасной смеси.

Зоны класса В-II – зоны, расположенные в помещениях, в которых вы­деляются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, при которых они способны обра­зовать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы (например при загрузке и разгрузке технологических аппаратов).

Зоны класса В-IIа – зоны, расположенные в помещениях, в которых опасные состояния не возникают при нормальной эксплуатации, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

В зависимости от класса взрывоопасной среды производят выбор уров­ня и вида взрывозащиты электрооборудования или степени защиты оболоч­ки.

Взрывобезопасность технологического процесса – это такое состояние технологического процесса, при котором исключается опасность взрыва, а в случае его возникновения или даже санкционированного проведения предот­вращаются авария и воздействие на людей опасных факторов взрыва, обес­печивается сохранение материальных ценностей.

Таким образом, взрывобезопасность технологического процесса вклю­чает в себя комплекс организационных и организационно–технических меро­приятий по взрывопредупреждению и взрывозащите.

Организационные и организационно-технические мероприятия по обеспечению взрывобезопасности включают:

 разработку систем инструктивных материалов, средств наглядной аги­тации, регламентов и норм ведения технологических процессов, правил об­ращения со взрывоопасными веществами и материалами;

 организацию обучения, инструктажа и допуска к работе обслуживаю­щего персонала взрывоопасных производственных процессов;

 осуществление контроля за соблюдением норм технологического ре­жима, правил и норм пожарной безопасности, производственной санитарии и др.;

 организацию противоаварийных, газоспасательных и других работ и установление порядка ведения работ в аварийных условиях.

Для предупреждения взрыва необходимо исключить:

 образование взрывоопасной среды;

 возникновения источника инициирования взрыва.

Предотвращение образования взрывоопасной среды и обеспечение в воздухе производственных помещений, горных выработок и т. п. содержания взрывоопасных веществ, не превышающего нижнего концентрационного предела воспламенения, достигают:

 использованием рабочей и аварийной вентиляции;

 отводом, удалением взрывоопасной среды и веществ способных при­вести к ее образованию;

 контролем состава воздушной среды и отложений взрывоопасной пы­ли;

 применением герметичного производственного оборудования, т. е. уст­ранение неплотностей в соединениях, через которые поступают горючие га­зы.

Предотвращение образования взрывоопасной среды внутри технологи­ческого оборудования обеспечивают:

 рациональным подбором взаимодействующих компонентов, исходя из условия максимального снижения или исключения образования взрывопожа–роопасных смесей или продуктов – устанавливает разработчик процесса;

 выбором рациональных режимов дозирования компонентов, предот­вращением возможности отклонения их соотношений от регламентированных значений и образования взрывоопасных концентраций – устанавливает разработчик проекта;

 введением в технологическую среду, при необходимости, исходя из физико-химических условий процесса, дополнительных веществ: инертных разбавителей-флегматизаторов, веществ, приводящих к образованию инерт­ных разбавителей или препятствующих образованию взрывопожароопасных смесей – устанавливает разработчик технологического процесса;

 рациональным выбором гидродинамических характеристик процесса (способов и режима перемещения среды и смешения компонентов, напора и скорости потока) и теплообменных характеристик (теплового напора, коэф­фициента теплопередачи, поверхности теплообмена и т. п.), а также геомет­рических параметров аппаратов и т. п. – устанавливает разработчик техноло­гического процесса и проекта;

 применением компонентов в фазовом состоянии, затрудняющем или исключающем образование взрывоопасной смеси – устанавливает разработ­чик технологического процесса;

 выбором значений параметров состояния технологической среды (со­става, давления, температуры), снижающих ее взрывопожароопасность – ус­танавливает разработчик технологического процесса;

 надежным энергообеспечением – устанавливает разработчик проекта.

Предотвращение возникновения источника инициирования взрыва обеспечивают:

 регламентацией огневых и газоопасных работ;

 предотвращением нагрева оборудования до температуры самовоспла­менения взрывооопасной среды;

 применением средств, понижающих давление во фронте ударной вол­ны;

 применением материалов, не создающих при соударении искр, способ­ных инициировать взрыв взрывоопасной среды;

 применением средств защиты от атмосферного и статического элек­тричества, токов замыкания на землю и т. д.;

 применением взрывозащищенного электрооборудования;

 ограничением мощности электромагнитного и других излучений;

 устранением опасных тепловых проявлений химических реакций и ме­ханических воздействий.

Взрывозащита – это комплекс мероприятий, предотвращающих воздей­ствие на людей и окружающую среду опасных и вредных факторов взрыва, а также обеспечивающих сохранение материальных ценностей. К мероприяти­ям взрывозащиты относятся:

 установление минимально необходимого количества взрывоопасных веществ и материалов, применяющихся в данном производственном процес­се;

 обваловка и бункеровка взрывоопасных участков производства или размещение их в защитных кабинах;

 применение огнепреградителей, гидрозатворов, газовых или паровых завес;

 применение взрывозащищенного оборудования;

 защита от разрушения при взрыве с помощью устройств аварийного сброса давления (предохранительные устройства);

 применение быстродействующих отсечных и обратных клапанов;

 использование систем активного подавления взрыва.

Для каждого взрывопожароопасного объекта, с учетом технологи­ческих и других специфических особенностей, на предприятии разрабатыва­ют план локализации аварийных ситуаций, в котором предусматривают меры предупреждению аварий, а в случае их возникновения – действия персонала по локализации и максимальному снижению тяжести последствий, а также технические системы и средства, используемые при этом (например, предо­хранительные конструкции, взрывозащищенное электрооборудование и др.).

Предохранительные конструкции – специальные конструкции в наруж­ном ограждении помещений, относящихся по взрывопожарной опасности к категориям А и Б, используемые для уменьшения разрушений, причиняемых внутренними аварийными взрывами газо–, паро– и пылевоздушных смесей горючих смесей (ГС). Предохранительные конструкции (ПК), вскрываясь, обеспечивают снижение избыточного давления, возникающего во взрывопо–жароопасных помещениях при внутренних аварийных взрывах горючих сме­сей (ГС).

По конструктивным особенностям различают следующие виды ПК:

 разрушающиеся – стекла глухого остекления помещения;

 вращающиеся – открывающиеся створки оконных переплетов, наруж­ные двери и ворота или специальные поворачивающиеся конструкции;

 смещающиеся – легкосбрасываемые стеновые панели и облегченные элементы (плиты) покрытия взрывопожароопасного помещения.

При проектировании ПК и выборе их вида учитывают:

 объем и форму взрывопожароопасного помещения;

 вид ГС, образующейся во взрывопожароопасном помещении и аварий­ных ситуациях, и степень загазованности помещения ГС к моменту ее вос­пламенения;

 загроможденность взрывопожароопасного помещения строительными конструкциями (колонны, стропильные фермы и т. п.) и оборудованием;

 общую площадь и места расположения в наружном ограждении взрывопожароопасного помещения проемов, перекрываемых ПК;

 эффективность вскрытия ПК, зависящую от их вида, геометрических и физических параметров, а также допускаемого избыточного давления и усло­вий взрывного горения ГС во взрывопожароопасном помещении.

На эффективность вскрытия ПК влияет также размещение ПК в наруж­ном ограждении взрывопожароопасного помещения. Так, например, в поме­щениях, линейные размеры которых по длине, ширине и высоте не более чем в три раза отличаются один от другого, ПК размещают равномерно по пло­щади наружных стен помещения, а при необходимости и в его покрытии.

В вытянутых в длину взрывопожароопасных помещениях (при отно­шении длины к ширине и высоте помещения больше 3, но меньше 10) ПК размещают преимущественно в боковых стенах по длине помещения. При необходимости ПК можно также размещать в покрытии помещения и, при соответствующем обосновании, и в его торцовых стенах.

В помещениях категорий А и Б проектируют, как правило, воздушное отопление. Допускается применение других систем отопления по СНиП, за исключением помещений, в которых хранят или приме­няют вещества, образующие при контакте с водой или водяными парами взрывоопасные смеси, или вещества, способные к самовозгоранию или взры­ву при взаимодействии с водой.

Системы вытяжной общеобменной вентиляции с механическим побуж­дением для помещений категорий А и Б предусматривают с одним резерв­ным вентилятором (для каждой системы или для нескольких систем), обес­печивающим расход воздуха, необходимый для поддержания в помещениях концентрации горючих газов, паров или пыли, не превышающей 10 % ниж­него концентрационного предела распространения пламени (НКПРП) газо-, паро- и пылевоздушных смесей.

Системы местных отсосов взрывоопасных смесей предусматривают с одним резервным вентилятором для каждой системы или для двух систем, если при остановке вентилятора не может быть остановлено технологическое оборудование и концентрация горючих газов, паров и пыли превысит 10 % НКПРП. Резервный вентилятор допускается не предусматривать, если сни­жение концентрации горючих веществ в воздухе помещения до 10 % НКПРП может быть обеспечено предусмотренной системой аварийной вентиляции, автоматически включаемой в соответствии со СНиП.

Аварийную вентиляцию для помещений, в которых возможно внезап­ное поступление большого количества вредных или горючих газов, паров или аэрозолей, предусматривают в соответствии с требованиями технологи­ческой части проекта, учитывая несовместимость по времени аварии техно­логического и вентиляционного оборудования.

Аварийную вентиляцию в помещениях категорий А и Б проектируют с механическим побуждением.

Во взрывоопасных зонах допускается к эксплуатации только взрыво­защищенное электрооборудование – электрооборудование (электрические машины, аппараты, приборы, инструменты, светильники и др.), в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого оборудования.

Взрывозащищенное электрооборудование подразделяют:

 по уровням взрывозащиты;

 видам взрывозащиты;

 группам и температурным классам.

Система специальных и конструктивных мер и средств, предотвра­щающих возможность воспламенения взрывоопасной среды характеризует уровень взрывозащиты (2, 1, О) электрооборудования:

2 – электрооборудование повышенной надежности против взрыва;

1 – взрывобезопасное электрооборудование;

О – особовзрывобезопасное электрооборудование;

Электрические сети во взрывоопасных зонах всех классов выполняют изолированными проводами с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией и кабелями с бумажной, резиновой и поливинилхлоридной изоляцией в свин­цовой и поливинилхлоридной оболочках.

С целью обеспечения взрывобезопасности технологического процесса контролируют:

 выполнение требований обеспечения взрывобезопасности согласно ГОСТ 12.1.010-76 и ГОСТ Р 12.3.047-98;

 параметры взрывопожароопасности исходных веществ;

 технологический режим;

 состав атмосферного воздуха производственных помещений;

 технологическое оборудование;

 электрооборудование.

Подлежащие контролю параметры взрывопожароопасности выбирают исходя из условий проведения данного производственного процесса и в соот­ветствии с ГОСТ 12.1.044-84. В том числе определяют:

 концентрационные пределы воспламенения для газов и паров – по ГОСТ 12.1.044-84;

 нижний концентрационный предел воспламенения пылевоздушных смесей – по ГОСТ 12.1.044-84;

 температурные пределы воспламенения для жидкостей и легкоплавких веществ – по ГОСТ 12.1.044-84;

 температуру вспышки – по ГОСТ 6356-75 и ГОСТ 12.1.044-84;

 температуру самовоспламенения для жидкостей и легкоплавких ве­ществ – по ГОСТ 12.1.044-84;

 чувствительность к удару.

Контроль содержания взрывоопасных веществ в воздухе выполняют:

 в производственных помещениях – периодически;

 производственных помещениях, где возможно скопление выбросов, проливов газообразных и жидких взрывоопасных веществ, – непрерывно.

Для того, чтобы не допустить образования в воздухе взрывоопасных концентраций веществ в рабочих помещениях устанавливают газоанализато­ры. Различают газоанализаторы показывающие, самопишущие и сигнализи­рующие. Газоанализаторы при повышении концентрации газов или паров в воздухе в количестве 50 % от НКПВ подают звуковой и световой сигналы о появлении опасности. При этом предусматривается блокировка газоанализа­торов с вентиляционными установками и производственным оборудованием. Блокировка автоматически обеспечивает включение аварийной вентиляции, отключение подачи электроэнергии и проведение других мероприятий в це­лях исключения возникновения пожара, взрыва.