Шахтная пыль

Самовозгорание

Некоторые вещества обладают способностью адсорбировать газы и кислород воздуха, вследствие чего увеличивается скорость окислительных реакций и повышается температура этих веществ. Если при этом создаются условия, когда приход тепла будет больше отдачи в окружающую среду, то в результате непрерывного повышения температуры такие вещества могут гореть. Процесс, при котором горение (веществ происходит в результате самонагревания, называется самовозгоранием. Ясно, что вещества, у которых процесс самовозгорания начинается при низкой температуре, представляют повышенную пожарную опасность.

Вещества, способные к самовозгоранию, разделяют на несколько групп. К I группе относятся вещества растительного происхождения, например влажное зерно, сено, опилки. Причиной повышения температуры для них являются биологические процессы; в дальнейшем повышение температуры происходит вследствие окисления, что приводит к самовозгоранию таких веществ.

Ко II группе относят каменные и бурые углы (кроме тощих углей) и торф. Самовозгоранию торфа способствуют протекающие в нем биологические процессы. Торф самовозгорается при относительно невысокой температуре (120- 140°С).

К III группе относятся масла и жиры, причем повышенную пожарную опасность представляют масла растительного происхождения (льняное масло и др.), так как они содержат непредельные органические соединения, которые могут окисляться и полимеризоваться. Животные и минеральные масла представляют значительно меньшую пожарную опасность.

Опасность самовозгорания резко возрастает в тех случаях, когда масла попадают на обтирочные материалы и на спецодежду. Образующаяся на поверхности этих материалов пленка масла адсорбирует кислород воздуха, вследствие чего происходит повышение температуры, возможно воспламенение материалов. В практике металлургических заводов известны случаи пожаров из-за самовозгорания замасленных обтирочных материалов и спецодежды.

К IV группе относятся химические вещества и некоторые соединения. К этой группе относятся вещества, способные к самовозгоранию при их контакте с воздухом, например фосфористый водород, кремниевый водород, белый фосфор, арсины, пыль алюминия и цинка, свежеприготовленные древесный уголь и сажа, металлоорганические соединения. Сульфиды железа FeS и Fe₂S₃ обладают пирофорными свойствами. При соприкосновении этих сульфидов с воздухом температура их повышается настолько высоко, что является источником воспламенения горючих веществ.

Ряд веществ воспламеняется при соприкосновении с водой, например щелочные металлы, карбиды кальция и щелочных металлов и др. Воспламенение возникает от того, что в результате взаимодействия этих веществ с водой образуются горючие газы, которые воспламеняются вследствие экзотермичности реакций. В сжатом кислороде самовозгораются масла и жиры.

Пожарная опасность жидких горючих веществ

Пожарная опасность горючих жидкостей определяется температурой вспышки паров испаряющейся жидкости при (внесении источника тепла. Температура вспышки представляет собой наименьшую температуру, при которой пары горючего вещества создают над его поверхностью паровоздушную смесь, воспламеняющуюся при внесении источника тепла (например, открытого огня).

За время вспышки поверхность горючей жидкости не прогревается до температуры, достаточной для интенсивного испарения жидкости, и дальнейшее горение прекращается. Если температура жидкости в момент вспышки окажется достаточной для того, чтобы вслед за вспышкой последовало горение, то такую температуру называют температурой воспламенения горючей жидкости.

Чем ниже температура вспышки горючей жидкости, тем больше пожарная опасность По существующей классификации все горючие жидкости разделяются на два класса. К I классу относятся жидкости с температурой вспышки менее 45°С (например, бензин, спирт, эфир, керосин и др.), а ко II классу—жидкости с температурой вспышки более 45С (например, масла, мазуты и др.). Огнеопасные жидкости I класса относят к легковоспламеняющимся жидкостям, а жидкости II класса — к горючим.

Следует отметить, что пожарная опасность ряда твердых веществ (например, нафталин, фосфор, камфора и др., которые испаряются при нормальной температуре) также характеризуется температурой вспышки.

У легковоспламеняющихся жидкостей небольшая (1—2°С) разница между температурой вспышки паров и температурой воспламенения. У горючих жидкостей эта разница достигает 30 С и более.

Пожарная опасность жидкостей увеличивается с понижением температуры вспышки, температуры воспламенения и самовоспламенения, а также с увеличением скорости испарения и уменьшением нижнего предела концентрации взрывоопасной смеси паров жидкости с воздухом.

Взрыв — пылевоздушная смесь

Взрывы пылевоздушных смесей в химической промышленности происходят сравнительно редко. Однако значительные разрушения, вызываемые взрывами пыли, а также большое число пыле-образующих процессов обусловливают необходимость принятия мер, предупреждающих образование пыли взрывоопасной концентрации и аварий в производственных помещениях.
 

Взрывы газопаровоздушных и пылевоздушных смесей образуют класс объемных взрывов. Если взрывы пыли происходят в замкнутых объемах ( помещениях), то взрывы ГПВС могут происходить как в помещениях, так и в неограниченном пространстве.
 

Предотвращение взрывов пылевоздушных смесей с использованием ингибиторов достигается подачей их в аппарат при обнаружении в последнем взрывоопасной концентрации вещества в смеси ( флегматизации горючей смеси) или подачей ингибитора в аппарат уже при начавшемся развитии взрыва — активное подавление взрыва.
 

Сравнительно часты взрывы пылевоздушных смесей не только в системах пневмотранспорта, но и в сборниках, камерах с большим объемом, где создаются условия для образования значительного количества пылевоздушных смесей. Взрывы инициируются случайными источниками огня и другими импульсами.
 

При давлении взрыва пылевоздушной смеси, паров перегретых жидкостей не более 5 КПа принимается пожароопасная зона класса П — П или П-I соответственно.
 

Для предупреждения взрывов пылевоздушной смеси проведены мероприятия по ограничению загрузки мельниц и дополнительному, более эффективному, охлаждению ( исключающие затирание и перегрев материала во время его размола), а также по улучшению герметизации аппаратуры.
 

Для предупреждения взрыва пылевоздушных смесей необходимо выполнять следующие условия: проводить процесс смешения, транспортирования в среде инертного газа, тщательно заземлять металлическое оборудование, использовать взрыво-защищенное оборудование, контролировать с помощью датчиков температуру в зоне наибольшего трения, не допускать попадания в смеситель металлических предметов, для чего загружаемую смесь необходимо пропускать через магнитный сепаратор.
 

Как правило, взрывы пылевоздушной смеси могут возникать от электрической искры из-за неисправности электрооборудования или вследствие разряда статического электричества.
 

С учетом сказанного взрыв пылевоздушной смеси рассматривают как явление, вероятность которого определяется произведением вероятностей образования смеси с пожароопасной концентрацией и появления теплового источника воспламенения.
 

Для исключения опасности взрыва пылевоздушной смеси и загорания сыпучего материала необходимо проводить технологический процесс в среде инертного газа, заземлять металлическое оборудование, использовать взрывозащищенное оборудование, контролировать с помощью датчиков температуру в зонах повышенного трения, не допускать попадания в сыпучий материал металлических предметов, исключать возможность саморазъединения деталей.
 

Практика показывает, что взрывы пылевоздушной смеси учащаются в осенний и весенний периоды, когда переувлажненное и смерзшееся топливо застревает в бункерах и течках на входе в мельницу и нарушает режим сушки и размола топлива.
 

Обширный материал о параметрах взрыва пылевоздушных смесей, полученный в лабораторных установках, и технические трудности проведения экспериментов в кубовой камере заставляют искать условия корреляции между результатами лабораторных и крупномасштабных опытов. Эти исследования, в основном, описаны в гл.
 

Пожарная опасность твердых горючих веществ

Пожарная опасность твердых веществ определяется их составом и в значительной степени зависит от удельной поверхности этих веществ. Так, бумага в рулонах горит очень медленно, между тем как горение развернутой бумаги происходит весьма быстро. .При повышении влажности твердых веществ значительно уменьшается их воспламеняемость и скорость горения.  Скорость горения твердых веществ зависит также от количества летучих продуктов, выделяющихся при разложении веществ во время горения; с увеличением летучих составляющих возрастает и скорость горения.

При горении твердых веществ наблюдаются процессы пламенного и беспламенного горения. При беспламенном горении окисление горючего вещества происходит в поверхностном слое. Одним из основных горючих газов при гашении веществ, содержащих углерод, является окись углерода.

Щелочные металлы начинают гореть после их расплавления (некоторые из них образуют пламя при взаимодействии с водой). Горение алюминия, магния и кальция сопровождается образованием значительного количества белого дыма, состоящего из окислов этих металлов. Процесс горения щелочных металлов значительно интенсифицируется при их измельчении. Так, стружка магния и магниевых сплавов (например, электрон) горит весьма интенсивно. Пыль этих металлов в состоянии аэрогеля (в виде отложений) горит медленно, однако, будучи приведена во взвешенное состояние, она взрывается.

Горение древесины — сложный процесс. При повышении температуры древесины до 110—130 °С выделяется вода, а затем начинается разложение древесины. Продукты разложения в пределах 130—200 °С состоят из паров воды и углекислого газа. При дальнейшем повышении температуры в составе выделяющихся газов появляется окись углерода, водород, метан и другие горючие газы. При 230—250 °С продукты разложения древесины воспламеняются от постороннего источника тепла, после чего древесина продолжает гореть. При 300 °С из древесины выделяется максимальное количество горючих газов.

Фаза пламенного горения древесины постепенно, по мере образования на ее поверхности слоя угля, уменьшается и наступает фаза беспламенного горения этого угля. После выгорания слоя угля вновь интенсивно выделяются горючие газы и появляется пламя. Затем образуется новый слой угля и наступает фаза беспламенного горения и т. д.

По окончании ряда циклов пламенного и беспламенного горения, когда вся древесина разложилась, происходит горение остатков древесного угля без выделения пламени. Следует отметить, что при длительном нагревании древесины в последней возникают процессы разложения и окисления, что может снизить температуру воспламенения древесины до 110—130 °С.