Параметры и свойства, характеризующие взрывоопасность среды. Факторы, характеризующие опасность взрыва (гост 12.1.010)

Взрывоопасность среды характеризуетсяследующими основными параметрами.

Температура вспышки- самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытании над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения.

Область воспламенения- температурные и концентрационные пределы воспламенения.

Температура воспламенения- наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.

Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени- минимальное (максимальное) содержание горючего в смеси «горючее вещество»-«окислительная среда», при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. Внутри этих пределов смесь горюча, а вне их - гореть неспособна.

Температурные пределы распространения пламени (воспламенения)- температуры вещества, при которых его насыщенные пары образуют в конкретной окислительной среде концентрации, равные, соответственно, нижнему (нижний температурный предел) и верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени.

Температура самовоспламенения- самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотерических реакций, заканчивающихся горением.

Нормальная скорость распространения пламени- скорость перемещения пламени относительно несгоревшего газа в направлении, перпендикулярном к его поверхности.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (окислителя)- такая его концентрация в горючей смеси, ниже которой воспламенение и горение смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.

Минимальная энергия зажигания(W) - наименьшее значение энергии электрического разряда, способной воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь газа, пара или пыли с воздухом.

Склонность к взрыву и детонации- чувствительность к механическому воздействию (удару или трению).

Взрывоопасной средой являются:

• смеси веществ (газов, паров, пылей) с воздухом и другими окислителями (кислород; озон, хлор, окислы азота и др.), способные к взрывчатому превращению;

• индивидуальные вещества, склонные к взрывному разложению (ацетилен, озон, гидразин, аммиачная селитра и др.).

Основными параметрами, характеризующими опасность взрыва, являются:

• максимальное давление взрыва - наибольшее давление, возникающее при дефлаграционном взрыве газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа;

• средняя и максимальная скорость нарастания давления при взрыве (скорость - производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва газо-, паро-, пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде от времени).

При установлении максимальной скорости используютприращение давления на прямолинейном участке зависимости давления взрыва от времени,а при определении средней скорости- участок между максимальным давлением взрыва и начальным давлением в сосуде до взрыва, а также дробящие или фугасные свойства взрывоопасной среды.

Количественные показатели взрывов, характеризующие масштабность разрушения, тяжесть последствий. Тротиловый эквивалент. Приведенная масса. Энергетический потенциал взрывоопасиости. Баланс разделения энергии взрыва

Важнейшей характеристикой энергии взрыва является суммарное энерговыделение. В официальной нормативно-технической документации этот показатель называетсяэнергетическим потенциаломи входит во все параметры, характеризующие масштабы и последствия взрыва.

Различают общий энергетический потенциал технологического блока взрывоопасности(Е)и относительный(Q_в).

Общий энергетический потенциалЕ- это совокупность энергий адиабатического расширения парогазовой среды, полного сгорания имеющихся и образующихся из жидкости паров (газов) за счет внутренней и внешней (окружающей среды) энергий при аварийном раскрытии технологической системы (блока).

Относительный энергетический потенциалQ_в- это показатель степени и масштабов разрушений взрыва парогазовой среды в технологическом блоке при условии расхода общего энергетического потенциалаЕтехнологического блока непосредственно на формирование ударной волны.

В нормативной документациизначениеQ_виспользуется как важнейший количественный показатель уровня возможных разрушений при взрывах на технологических объектах.По этому показателю, а также по приведенной массеm, т.е. массе горючего вещества, приведенной к единой энергии сгорания 46000 кДж/кг, равной удельной теплоте сгорания большинства углеводородов, технологические объекты разделяются на три категории взрывоопасности:

Категория взрывоопасности	Qв	m, кг
1 2 3	>37 27-37 <27	> 5000 2000-5000 <2000

Для оценки взрывов широко применяется метод адекватности разрушений, вызванных различными взрывчатыми веществами и средами. По этому методу степень разрушения характеризуют тротиловым эквивалентом, то есть определяют массу тротила, которая требуется, чтобы вызвать данный уровень разрушений.

Известные и найденные по характеру разрушений тротиловые эквиваленты позволяют определить энергию взрываЕ различных взрывчатых веществ.

Первоначально вся энергия сосредоточена в источнике в форме потенциальной энергии. В момент взрыва она переходит как в тепловую и кинетическую, так и в энергию излучения. Энергия волны, как движущейся части газовой среды, складывается из тепловой энергии и кинетической.

При взрывах конденсированных ВВна образование воздушной ударной волны расходуется практически вся (>90%) энергия взрыва;

Максимально возможный КПД взрывапарового облака (т.е. отношение энергии воздушной ударной волны к общему энергетическому потенциалу воздушной смеси) составляет примерно 40%. Остальная часть взрыва расходуется на нагрев продуктов реакции и воздуха в ударной волне.

Основные характеристики взрывоопасности химико-технологических процессов. Показатели уровня разрушений промышленных аварий. Основные понятия: химико-технологическая система, технологический блок, среда, объект. Значения параметров: регламентированные, критические, предельно-допустимые, потенциально взрывоопасные технологические процессы

Технологическая система взрывоопасна, если она обладает запасом потенциальной энергии, высвобождающейся с настолько большой скоростью, что может генерировать воздушную ударную волну, способную вызвать разрушения или поражение людей. Количество такой потенциальной энергии для различных энергоносителей определяется соответствующими закономерностями энерговысвобождения.

Энергию взрыва парогазовых средопределяют по теплотам сгорания горючих веществ в смеси с воздухом (окислителем);конденсированных ВВ– по теплоте, выделяющейся при их детонации (реакции разложения);при физических взрывах систем со сжатыми газами и перегретыми жидкостями- по энергиям адиабатического расширения парогазовых сред и перегрева жидкости.

Скорость энерговысвобожденияв общем случае выражается удельной мощностью, т.е. количеством энергии, выделяемой в единицу времени на единицу объема.При химических взрывах скорость энерговыделенияможно определить по скоростям распространения детонации или пламени в газовой среде. Скорость распространения детонации в твердом или жидком ВВ приблизительно соответствует скорости звука в веществе.

Сила взрывов сжатого или сжиженного газа (пара)характеризуется внутренним давлением, а разрушения вызываются ударной волной от расширяющегося газа или осколками разорвавшегося резервуара.

Физические взрывывозникают при смешивании горячей и холодной жидкостей, когда температура одной из них значительно превышает температуру кипения другой.Испарение в этом случае протекает взрывным образомвследствие фрагментации капель расплава, быстрой теплоотдачи от них и перегрева холодной жидкости.Возникающая при этом физическая детонация сопровождается образованием ударной волныс избыточным давлением в жидкой фазе, достигающем в ряде случаев сотен МПа.

Разрушающую способность взрывов характеризуют избыточным давлением, воздействующим на объект. В соответствии с этим различают шесть категорий повреждений:

Категория повреждения	Характеристика повреждения здания	Избыточное давление, кПа
А В С D Е	Полное разрушение здания Тяжелые повреждения, здание подлежит сносу Среднее повреждение, возможно восстановление здания Разбито 90% остекления Разбито 50% остекления Разбито 5% остекления	70 33 25 4 0,2 0,005

Принятые определения

Химико-технологическая система- совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как одно целое аппаратов, в которых осуществляется определенная последовательность технологических операций (подготовка сырья к реакции, собственно химическое превращение и выделение целевых и побочных продуктов).

Технологический блок- аппарат или группа (с минимальным числом) аппаратов, которые в заданное время могут быть отключены (изолированы) от технологической системы без опасных изменений режима в смежной аппаратуре или системе.