Факторы взрыва

ФАКТОРЫ ВЗРЫВА

 

Кислород

Количество кислорода, имеющегося в воздухе, может окислить/сжечь только определенное количество горючего материала. Это соотношение можно определить теоретически, оно называется стехиометрической смесью. Когда количество горючего материала и доступного атмосферного кислорода близки к правильному соотношению, эффект взрыва - повышение температуры и давления - наиболее сильный. Если количество горючего материала слишком мало, горение будет распространяться с трудом или прекратится совсем. Аналогичная ситуация возникает, когда количество горючего материала слишком велико для количества кислорода, имеющегося в воздухе.

Все горючие материалы имеют свой диапазон взрываемости, который также зависит от имеющейся энергии активации. Обычно это определяется путем поджигания смеси электрической искрой. Диапазон взрываемости ограничен нижним и верхним пределами взрываемости. Это означает, что ниже и выше этих пределов взрывы не происходят. Этот факт можно использовать путем достаточного разбавления горючих веществ воздухом или путем предотвращения попадания воздуха/кислорода в части оборудования. Последний вариант, однако, не возможен или возможен только с ограничениями в среде, где регулярно работают люди, и поэтому должен быть зарезервирован для технологического оборудования.

Легковоспламеняющийся материал

Воспламеняющийся материал может быть газообразным, жидким или твердым. Для общего обсуждения, относящегося к рабочим местам, рассматривается их реактивность с атмосферным кислородом.

Воспламеняющиеся газы

Воспламеняющийся газ может быть элементом, таким как водород, который можно заставить реагировать с кислородом с очень небольшим количеством дополнительной энергии.
Воспламеняющиеся газы часто являются соединениями углерода и водорода. Эти горючие газы и пары требуют лишь небольшого количества энергии для реакции с атмосферным кислородом.
Пар - это часть жидкости, если речь идет о взрывозащите горючих жидкостей, которая испарилась в окружающий воздух в результате давления пара над поверхностью жидкости, вокруг струи этой жидкости или вокруг капель жидкости.      Туман - это особый вид, который из-за своего взрывоопасного поведения может быть включен вместе с парами для целей выполнения соображений безопасности. 

Легковоспламеняющиеся жидкости (пары)

Легковоспламеняющиеся жидкости часто представляют собой углеводородные соединения, такие как эфир, ацетон или нефтяной спирт. Даже при комнатной температуре их достаточное количество может перейти в паровую фазу так, что у их поверхности образуется взрывоопасная атмосфера. Другие жидкости образуют такую атмосферу у своей поверхности только при повышенной температуре. В атмосферных условиях на этот процесс сильно влияет температура жидкости.
По этой причине температура вспышки, а точнее температура вспышки, является важным фактором при работе с легковоспламеняющимися жидкостями. Температура вспышки относится к самой низкой температуре, при которой легковоспламеняющаяся жидкость, при определенных условиях испытания, образует на своей поверхности достаточное количество пара, чтобы эффективный источник зажигания мог воспламенить паровоздушную смесь.
Температура вспышки важна для классификации потенциально взрывоопасных атмосфер. Легковоспламеняющиеся жидкости с высокой температурой вспышки менее опасны, чем те, температура вспышки которых находится при комнатной температуре или ниже.
При распылении горючей жидкости может образоваться туман, состоящий из очень мелких капель с очень большой общей площадью поверхности, как это хорошо известно из баллончиков или с автомобильных распылительных станций. Такой туман может взорваться. В этом случае температура вспышки имеет меньшее значение. Для тонкого тумана - из легковоспламеняющейся жидкости - поведение, имеющее отношение к безопасности, можно приблизительно определить на основе известного поведения паров.

Легковоспламеняющиеся твердые вещества (пыль)

Легковоспламеняющиеся твердые вещества в виде пыли или летучих частиц могут вступать в реакцию с атмосферным кислородом и производить катастрофические взрывы. Обычно для активации взрыва в воздухе требуется больше энергии, чем в случае с газами и парами. Однако, как только начинается горение, энергия, высвобождаемая в результате реакции, создает высокие температуры и давление. Помимо химических свойств самого твердого тела, важную роль играют тонкость частиц и общая площадь поверхности, которая увеличивается с ростом тонкости. Свойства - это процессы, которые происходят непосредственно на поверхности твердого тела. Зажигание и тушение парафиновой свечи позволяет продемонстрировать ряд процессов, происходящих в твердом материале за короткий промежуток времени, которые нелегко представить в упрощенной форме.
Эксперимент показывает, что при поджигании фитиля свечи парафин плавится, затем испаряется, и этот пар питает пламя. После того как свеча потушена, пары парафина все еще ощущаются, расплавленный парафин застывает, а пары парафина рассеиваются. Теперь парафиновая свеча снова становится безвредным предметом.
Пыль реагирует совершенно по-разному, в зависимости от того, находится ли она в слое осажденной пыли или во взвешенном пылевом облаке. Слои пыли могут начать тлеть на горячих поверхностях, в то время как облако пыли, воспламенившееся локально или при контакте с горячей поверхностью, может немедленно взорваться. Взрывы пыли часто являются следствием тлеющих слоев пыли, которые вздымаются и уже несут в себе инициативу воспламенения. Если такой слой взбудоражен, например, механическими методами очистки при транспортировке или неумелыми попытками тушения, это может привести к взрыву пыли.
Взрыв газа или пара/воздуха также может взбудоражить пыль, что впоследствии часто приводит к тому, что первый газовый взрыв превращается во второй пылевой взрыв. В глубоких угольных шахтах взрывы метана/пламени часто вызывали взрывы угольной пыли, последствия которых были более серьезными, чем последствия первоначального взрыва пламени.

ИСТОЧНИКИ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ

При использовании технического оборудования возможно большое количество источников воспламенения. 

Горячие поверхности (5.3.2) 

Горячие поверхности возникают в результате потерь энергии из систем, оборудования и компонентов во время нормальной работы. В случае с нагревателями они являются желаемыми. Обычно эти температуры можно контролировать.
В случае неисправности - например, при перегрузке или тугих подшипниках - потери энергии, а следовательно, и температура, неизбежно возрастают. Техническое оборудование всегда должно оцениваться на предмет того, стабилизируется ли оно, т.е. может ли оно достичь конечной температуры, или возможно недопустимое повышение температуры, которое необходимо предотвратить путем принятия соответствующих мер.
Примеры: катушки, резисторы или лампы, горячие поверхности оборудования, тормоза или перегрев подшипников. 

Пламя и горячие газы

Пламя и горячие газы (включая горячие частицы) (5.3.3) могут возникать внутри двигателей внутреннего сгорания или анализирующих устройств во время нормальной работы и при возникновении неисправности. Здесь требуются защитные меры, способные надолго предотвратить их выход за пределы корпуса.
Примеры: выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания или частицы, которые образуются в результате искрения при переключении силовых выключателей, разъедающего материал контактов выключателя. 

Электрические устройства

Электрические устройства (5.3.5) обычно должны рассматриваться как достаточный источник воспламенения. Только искры очень низкой энергии с энергией всего в микроватт-секунды могут считаться слишком слабыми для начала взрыва. 
По этой причине необходимо принять соответствующие меры для предотвращения таких источников воспламенения. Примеры: искры при коммутации, искры на коллекторах или контактных кольцах. 
Электрические шины и другие заземленные источники напряжения, например, для электрической защиты оборудования от коррозии, могут привести к блуждающим электрическим токам, катодной защите от коррозии (5.3.6), которые затем могут привести к разности потенциалов между различными точками заземления. Поэтому необходимо обеспечить высокопроводящее соединение со всеми электропроводящими частями оборудования, чтобы разность потенциалов была снижена до безопасного уровня. Не имеет значения, является ли электропроводящее оборудование электрическими или неэлектрическими частями установки, поскольку причина тока может находиться вне оборудования.
Уравнивание потенциалов должно быть обеспечено всегда, независимо от того, ожидаются ли такие токи или нет, и известны ли их источники.
Независимо от наличия или отсутствия электрического напряжения, электрические искры могут быть вызваны статическим электричеством (5.3.7). Накопленная энергия может высвобождаться в виде искр и служить источником воспламенения. Поскольку этот источник воспламенения может возникнуть совершенно независимо от подачи электрического напряжения, его также необходимо учитывать при работе с неэлектрическими устройствами и компонентами. Это связано с процессами разделения; поэтому необходимо оценить случаи, когда этот источник воспламенения должен быть принят во внимание.
Трение при нормальной работе может быть причиной электростатического заряда. Например, портативные устройства в силу или подключены к кольцу уравнивания потенциалов. При взаимодействии с одеждой пользователя статический заряд может возникать во время нормальной работы. 
Необходимо предотвратить превращение статического электричества в источник воспламенения путем принятия соответствующих мер. Примеры: Передаточные ремни из пластиковых материалов, корпуса портативных устройств, синтетический материал одежды. Процессы разделения при раскатывании бумаги или пластиковой пленки, системы пластиковых труб.

Молния (5.3.8) и удар молнии могут привести к воспламенению взрывоопасной атмосферы. Молния всегда приводит к воспламенению взрывоопасной атмосферы. Однако существует также возможность воспламенения из-за высокой температуры, достигаемой молнией. 

Большие токи, текущие от места удара молнии, могут вызвать искры в непосредственной близости от места удара.

Радиочастотные (РЧ) электромагнитные волны от 104Гц до 3x1011Гц Среди источников воспламенения, при которых энергия излучения попадает во взрывоопасную смесь, заслуживают упоминания следующие:

• Электромагнитное излучение - радиоволны (5.3.9)
• Электромагнитное излучение - ИК-излучение, видимый свет (5.3.10)
• Ионизирующее излучение - УФ-излучение (5.3.11)
• Ультразвук (5.3.12)

Системы, устройства и компоненты, использующие излучение, могут быть установлены и эксплуатироваться во взрывоопасной зоне, если их параметры ограничены постоянно и надежно, и это оборудование проверено.
Примеры: передающее и принимающее оборудование, мобильные телефоны, фотоэлектрические барьеры и сканеры. 

Наконец, адиабатическое сжатие и ударные волны (5.3.13) внутри трубчатых конструкций, работающих при отрицательном давлении, также могут стать источником воспламенения.
Примеры: разрыв длинной флуоресцентной трубки в атмосфере водорода.