- Почему взрывается кислородный баллон
- Взрывоопасная зона и класс взрывоопасной зоны
- Действующие температурные классы взрывоопасных смесей
- Категория взрывоопасной смеси
- Кислород
- Краткие сведения о кислороде, пропан-бутане и ацетилене — газресурс
- Литература
- Наиболее частая причина — человеческий фактор
- Общая характеристика взрывоопасных газов
- Температура самовоспламенения и пределы воспламеняемости газов
Почему взрывается кислородный баллон
Существует несколько причин взрыва кислородного баллона.
- Высокая окислительная активность кислорода. Многие горючие вещества и материалы становятся взрывоопасными при контакте с кислородом. В результате может произойти взрыв и возникнуть пожар.
- Опасность взрыва может возникнуть из-за высокого давления внутри баллона, нагрева, повышения содержания кислорода в объеме воздуха.
- Взрыв может быть вызван искрой, возникшей при работе металлическим инструментом, например, гаечным ключом.
- Резиновые уплотнители, укрепляющие и герметизирующие выходной вентиль баллона, могут загореться при высоком давлении.
- Пористые органические вещества (угольная мелочь, сажа, торф, ткани из шерсти и хлопка и т.п.), пропитанные жидким кислородом, могут стать причиной воспламенения и сильного взрыва.
- Контакт кислорода с маслом или другими смазочными материалами может закончиться возгоранием и привести к взрыву.
Взрывоопасная зона и класс взрывоопасной зоны
Выбор оборудования производственного назначения осуществляется, исходя их норм, установленных действующими ГОСТами. Технологи и инженеры определяют выбор электрооборудования, исходя из класса взрывоопасной зоны. Это среда, где функционирует техническая или энергетическая установка, при несоблюдении правил управления которой в воздухе может образоваться избыток взрывоопасного газа.
- Зона 0 или территория, где ВЗОС присутствует на протяжении длительного промежутка времени.
- Зона 1. Характеризуется вероятностью образования в ней повышенного содержания взрывоопасных газов и соединений при соблюдении всех правил техники безопасности.
- Зона 2. Территории с низкой вероятность формирования ВЗОС и газов.
Существует также иная классификация ВЗОС, которая связана с характеристикой образования паров опасных соединений. Усиленная вентиляция в производственном сооружении может стать причиной ухудшения взрывоопасной ситуации. Так, выделяется:
Статью прислал: FlowerPower
Действующие температурные классы взрывоопасных смесей
Каждая смесь, которая обладает способностью к воспламенению, имеет индивидуальные показатели температурного режима. Рассматриваемые параметры позволяют ограничить уровень нагрева взрывозащищенного оборудования, исключает вероятность их самостоятельного воспламенения, исходя из действующего температурного режима.
Например, для класса Т1 предусмотрено температурное ограничение в более 450 градусов по Цельсию. Температурный класс Т2 характеризуется диапазоном теплового воздействия в промежутке от 300 до 450 градусов. Оставшиеся 4 группы имеют следующее содержание:
Категория взрывоопасной смеси
Свойства газов, а также смесей, которые потенциально опасны для человека, регламентируются действующими ГОСТами. Существует 2 большие подгруппы:
- Газ метан, который активно выделяется при проведении работ на шахтах, а также при добыче полезных ископаемых при работе на горных массивах.
- Иные пары, которые не образуются в результате проведения манипуляций в земной коре.
Метан, который образуется при деятельности в шахтах, включает в себя рудничный газ, где высока удельная доля гомологов метана, водорода и иных горючих соединений. Существует также классификация электрооборудования, исходя из допустимых показателей БЭМЗ и МТВ. Она включает в себя следующие подгруппы:
- II А – это техническое оборудование, где безопасный зазор между фланцами оболочек составляет 0,9 мм, а расчетная величина МТВ превышает 0,8 мм.
- II B – категория взрывоопасной смеси, которая устанавливает требования к электрическим машинам, где показатель БЭМЗ составляет менее 0,5 мм, а МТВ – не более 0,45 мм.
- II С – электрооборудование с допустимой величиной безопасного зазора до 0,5 мм, МТВ – до 0,45 мм.
Кислород
Кислород — газообразное вещество, содержащееся в воздухе в количестве 21% и обладающее окислительными свойствами. Является одним из обязательных компонентов горючей среды при пожаре и образовании взрывоопасных паро-, газо- и пылевоздушных смесей.
С увеличением концентрации кислорода в горючей среде скорость горения веществ и материалов увеличивается. Пожаротушение в таких средах затрудняется.
Предельную концентрацию кислорода в горючей среде, при которой прекращается распространение пламени, называют МВСК. Для большинства веществ и материалов минимальная взрывоопасная концентрация кислорода составляет 12 (об.), а для водорода,ацетилена, металлов и некоторых других веществ до 4 об. В обогащенных кислородом средах (свыше 21 об.) флегматизирующая концентрация ингибиторов существенно повышается, диапазон концентраций между НКПР и ВКВР расширяется, температура самовоспламенения и МЭЗ материала снижается.
Кислород хранят и транспортируют в сжатом состоянии в стальных баллонах или в сжиженном состоянии в изотермических ёмкостях отдельно от других веществ и материалов. Недопустимо попадание масла на арматуру баллона с кислородом из-за опасности взрыва. Жидкий кислород, смачивая пористыегорючие материалы (хлопок, целлюлоз ткани), образует пожаро- иливзрывоопасные смеси.
Лит.: Баратов А.Н. Горение – Пожар – Взрыв – Безопасность. М, 2003; Мальцев В.М., Мальцев В.И., Кашпроров Л.Я. Основные характеристики горения. М., 1977.
Краткие сведения о кислороде, пропан-бутане и ацетилене — газресурс
Кислород — это газ без вкуса, запаха и цвета, не горючий, но активно поддерживает горение, немного тяжелее воздуха. При нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба) при температуре 0° С масса 1 м куб. кислорода равна 1.43 кг, а при нормальном атмосферном давлении и температуре 20° С, масса 1 м куб. кислорода равна 1.33 кг, масса 1 м куб воздуха равна 1.29 кг.
Кислород — это газ без вкуса, запаха и цвета, не горючий, но активно поддерживает горение, немного тяжелее воздуха. При нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба) при температуре 0° С масса 1 м куб. кислорода равна 1.43 кг, а при нормальном атмосферном давлении и температуре 20° С, масса 1 м куб. кислорода равна 1.33 кг, масса 1 м куб воздуха равна 1.29 кг.
В промышленности кислород получают из атмосферного воздуха методом глубокого охлаждения и ректификации.
Технический кислород для газопламенных работ получают в специальных установках из атмосферного воздуха в жидком состоянии. Жидкий кислород — это легко подвижная, голубоватая жидкость. Температура кипения (начало испарения) жидкого кислорода минус 183° С.
При нормальных условиях и температуре минус 183° С. легко испаряется, превращаясь в газообразное состояние. При повышении температуры интенсивность испарении увеличивается. Из 1 литра жидкого кислорода, образуется около 860 литров газообразного.
Кислород обладает большой химической активностью. Реакция соединения его с маслами, жирами, угольной пылью, ворсинками ткани и т.д., приводит их к мгновенному окислению, самовоспламенению и взрыву при обычных температурах.
Кислород в смеси с горючими газами и парами горючих жидкостей образует в широких пределах взрывчатые смеси.
«Кислород газообразный технический» согласно ГОСТ 5583- 78 выпускается для сварки и резки трех сортов: 1-й — чистотой не менее 99,7%, 2-й — не менее 99,5%, 3-й — не менее 99,2% по объёму. Чем меньше в кислороде газовых примесей, тем выше скорость реза, чище кромки и меньше расход кислорода. На предприятие поставляется в газообразном состоянии, в стальных кислородных баллонах «голубого» цвета ёмкостью 40 дм. куб. и давлением 150 кгс/см2. Сжатый кислород хранят и транспортируют в баллонах по ГОСТ 949-73.
Пропан — технический, бесцветный газ с резким запахом, состоящий из пропана С3Н8 или из пропана и пропилена С3Н6, суммарное содержание которых должно быть не менее 93%. Получают пропан при переработке нефтепродуктов. Пропанобутановая смесь – это смесь газов главным образом технического пропана и бутана. Эти газы относятся к группе тяжёлых углеводородов. Сырьём для их получения являются природные нефтяные газы, отходящие газы нефтеперерабатывающих заводов. Эти газы в чистом виде или в виде смесей при нормальной температуре и на большом повышении давления могут быть переведены из газообразного состояния в жидкое состояние.Хранится и транспортируется пропанобутановая смесь в жидком состоянии, а используется в газообразном.
Газообразная пропанобутановая смесь — это горючий газ без вкуса, запаха и цвета, тяжелее воздуха в 2 раза, поэтому при утечке газа он не рассеивается в атмосфере, а опускается вниз и заполняет углубления пола или местности.
При содержании газа пропан-бутана в воздухе или кислороде до нижнего предела взрываемости и внесении открытого огня происходит горение газа вокруг источника открытого огня.
При содержании газа пропан-бутана в воздухе или кислороде свыше нижнего предела взрываемости и внесении открытого огня или искры происходит пожар, т.е. интенсивное горение газа.
Газообразная пропанобутановая смесь при атмосферном давлении не обладает токсичным (отравляющим) воздействием на организм человека, так как мало растворяется в крови. Но, попадая в воздух, смешивается с ним, вытесняет и уменьшает содержание кислорода в воздухе. Человек, находящийся, а такой атмосфере испытывает кислородное голодание, а при значительных концентрациях газа в воздухе может погибнуть от удушья.
Предельно допустимая концентрация пропан-бутана в воздухе рабочей зоны должна быть не более 300 мг/м3(в пересчёте на углерод).При попадании жидкого пропан-бутана на кожные покровы тела, нормальная температура которого 36,6 град. С, происходит быстрое его испарение и интенсивный отбор тепла с поверхности тела, затем наступает обморожение.
По ГОСТ 20448-80 промышленность выпускает пропанобутановую смесь 3 марок:
- пропан технический, с содержанием пропана более 93%, бутана — менее 3 процентов;
- бутан технический, с содержанием бутана менее 93%, пропана не более 4 процентов;
- пропанобутановая смесь, 2-х типов: зимняя и летняя.
На предприятия для газопламенной обработки металлов поставляется пропанобутановая смесь в стальных баллонах зимняя и летняя.
Зимняя пропанобутановая смесь содержит 15% пропана, 25% бутана и прочих компонентов.
Летняя пропанобутановая смесь содержит 60% бутана, 40% пропана и прочих компонентов.
Для сжигания I куб. м газообразной пропано-бутановой смеси требуется 25-27 куб. м воздуха или 3,58 — 3,63 кг кислорода.
Температура воспламенения с воздухом:
- пропана — 510 град. С;
- бутана — 540 град. С
Температура воспламенения пропанобутановой смеси:
- с воздухом 490-510 град. С;
- с кислородом — 465-480 град. С.
Температура пламени пропанобутановой смеси с кислородом зависит от её состава и равна 2200-2680 град. С. При окислительном пламени (избыток кислорода) температура повышается.
Теплотворная способность пропанобутановой смеси равна 93000 Дж/м куб. (22000 ккал/м куб.).
Скорость горения пропанобутановой смеси:
- при обычном горении 0,8 – 1,5 м/сек.;
- при дистанционном (со взрывом) 1,5 — 3,5 км/сек.
Пределы взрывоопасности пропан-бутана при нормальном давлении составляют:
- нижний – 1,5%;
- верхний – 9,5%.нижний – 2%;
- верхний – 46%.
Пропанобутановые смеси в жидком виде разрушают резину, поэтому необходимо тщательно следить за резиновыми изделиями, применяемыми в газопламенной аппаратуре, и в случае необходимости производить их своевременную замену.
Наибольшая опасность разрушения резины существует зимой, вследствие большей вероятности попадания жидкой фазы пропанобутановой смеси в рукава.
Ацетилен — это горючий газ, без цвета, вкуса, с резким специфическим чесночным запахом, он легче воздуха. Его плотность по отношению к воздуху 0,9.
При нормальном атмосферном давлении (760 мм ртутного столба) и температуре плюс 20 град. С 1 м куб. имеет массу 1,09 кг, воздух 1,20 кг.
При нормальном атмосферном давлении и температуре от — 82,4 градуса до — 84 градусов С ацетилен переходит из газообразного в жидкое состояние, а при температуре минус 85 град. С затвердевает.
Ацетилен — единственный широко применяемый в промышленности газ, горение и взрыв которого возможны в отсутствии кислорода или других окислителей.
При газопламенной обработке металлов ацетилен используют либо в газообразном состоянии, получая его в передвижных или стационарных ацетиленовых генераторах, либо растворённым в ацетиленовых баллонах. Растворенный ацетилен по ГОСТ 5457-75 представляет собой раствор газообразного ацетилена в ацетоне, распределённый в пористом наполнителе под давлением до 1,9 МПА (19 кгс/см2). В качестве пористых наполнителей используются насыпные – берёзовый активированный уголь (БАЦ) и литые пористые массы.
Основным сырьём для получения ацетилена является карбид кальция. Это твёрдое вещество тёмно-серого или коричневатого цвета. Ацетилен получается в результате разложения (гидролиза) кусков, карбида кальция водой. Выход ацетилена на 1 кг карбида кальция составляет 250 дм куб. Для разложения 1 кг карбида кальция требуется от 5 до 20 дм куб. воды. Карбид кальция транспортируется в герметически закрытых барабанах. Масса карбида в одном барабане от 50 до 130 кг.
При нормальном атмосферном давлении ацетилен с воздухом и кислородом образуют взрывоопасные смеси. Пределы взрывоопасности ацетилена с воздухом:
- нижний – 2,2%;
- верхний – 81%.
Пределы взрывоопасности ацетилена с кислородом:
- нижний – 2,3%;
- верхний – 93%.
Наиболее взрывоопасные концентрации ацетилена с воздухом и кислородом составляют:
- нижний – 7%;
- верхний – 13%.
Литература
1. Сборник нормативных документов в кислородной промышленности: спр-е изд-е / Сост. В.П. Чижиченко. — К.: Охрана труда, 2001. — 519 с.
2. ДНА ОП 0.00-1.07-94. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (с изменениями и дополнениями). — К.: Госнадзорохрантруда Украины, 1994. — 79с.
3. Типовая инструкция по охране труда при наполнении кислородом баллонов и обращении с ними у потребителей. — М.: ОАО «Гипрокислород», 1991.
4. ПБПРВ-88. Правила безопасности при производстве и потреблении продуктов разделения воздуха. — М.: Металлургия, 1988. — 56 с.
5. Александров Л. К. Правила безопасности при наполнении кислородом баллонов и обращении с ними у потребителей // Технические газы. — 2001. — №3. — С. 58–61.
6. ДСТУ 2448-94. Кислородная резка. Требования безопасности. С изменением № 1 2001г.
Наиболее частая причина — человеческий фактор
Согласно статистике чаще всего причиной трагических аварий является человеческий фактор, в первую очередь — нарушение правил техники безопасности и техники эксплуатации. Порой это происходит по причине незнания, порой по причине небрежности и безответственности.
Чтобы избежать этого, на предприятии должны регулярно проводиться инструктажи и с последующей проверкой уровня подготовки персонала к работе с газовыми баллонами и другими устройствами. Должно быть выделено и специально оборудовано помещение, предназначенное для работы с газовым оборудованием. Кроме того, для транспортировки и хранения баллонов должны иметься специальные приспособления.
Все это существенно снижает риск возгорания и взрыва баллона с кислородом, но, к сожалению, не исключает его полностью.
Общая характеристика взрывоопасных газов
При работе на большой глубине возможно образование избыточного количества опасных соединений, содержащихся в воздухе. Среди особо следует отметить следующие взрывоопасные газы:
- Метан. Представляет собой бесцветный газ, который является результатом разложения растительности, расположенной в толще почвы, а также угля и останков животного происхождения. Это соединение не имеет запаха, однако сам факт её наличия в воздухе существенно уменьшает уровень максимального количества кислорода. Если концентрация достигает значения в 5-10%, то создается угроза взрывоопасной ситуации.
- Пропан, бутан, пропилен и иные соединения углерода и водорода. В минимальных количествах эти газы не представляют угрозы для здоровья человека. Повышение удельного количества пропана до 2.5%, а бутана до 2%, пропилена до 3% существенно повышает вероятность образования взрывоопасной смеси.
- Сероводород. Соединение, которое при контакте со слизистой оболочкой человеческого организма вызывает раздражение и поражение нервной системы. Увеличение содержания газа до 5-35% может стать причиной формирования взрывоопасной смеси.
- Водород. Не обладает вкусом и запахом, однако его высокая концентрация способствует вызову удушающего состояния. Увеличение концентрации до 50-60% рассматривается как формирование ВЗОС.
Температура самовоспламенения и пределы воспламеняемости газов
При смешении газа с воздухом образуется взрывоопасная смесь, при этом концентрация газа зависит от его состава. Пределы воспламеняемости — это то количество газа в смеси, при котором происходит воспламенение и самопроизвольное распространение пламени.
До нижнего предела воспламеняемости (т.е. до минимального количества газа в смеси) не происходит воспламенение и горение. Между нижним и верхним пределами воспламеняемости смесь начинает гореть, в том числе и после удаления источника зажигания.
| Газ | Смесь газа и кислорода | Смесь газа и воздуха | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Содержание, об. % | Содержание, об. % | Максимальное давление взрыва, МПа |
Коэффициент избытка воздуха при пределах воспламенения | ||||||
| При пределах воспламеняемости | При пределах воспламеняемости | При стехиометрическом составе смеси | При составе смеси, дающем максимальное давление взрыва | ||||||
| нижнем | верхнем | нижнем | верхнем | нижнем | верхнем | ||||
| Водород | 4,0 | 94,0 | 4,0 | 75,0 | 29,5 | 32,3 | 0,739 | 9,8 | 0,15 |
| Оксид углерода | 12,5 | 94,0 | 12,5 | 74,0 | 29,5 | – | – | 2,9 | 0,15 |
| Метан | 5,0 | 6,0 | 5,0 | 15,0 | 9,5 | 9,8 | 0,717 | 1,8 | 0,65 |
| Этан | 3,0 | 56,0 | 3,2 | 12,5 | 5,68 | 6,28 | 0,725 | 1,9 | 0,42 |
| Пропан | 2,2 | 55,0 | 2,3 | 9,5 | 4,04 | 4,60 | 0,858 | 1,7 | 0,40 |
| н-Бутан | 1,7 | 49,0 | 1,7 | 8,5 | 3,14 | 3,6 | 0,858 | 1,7 | 0,35 |
| Изобутан | 1,7 | 49,0 | 1,8 | 8,4 | 3,14 | – | – | ~1,8 | 0,35 |
| н-Пентан | — | — | 1,4 | 7,8 | 2,56 | 3,0 | 0,865 | 1,8 | 0,31 |
| Этилен | 3,0 | 80,0 | 3,0 | 16,0 | 6,5 | 8,0 | 0,886 | 2,2 | 0,17 |
| Пропилен | 2,0 | 53,0 | 2,4 | 10,0 | 4,5 | ~5,1 | ~0,89 | 1,9 | 0,37 |
| Бутилен | 1,47 | 50,0 | 1,7 | 9,0 | 3,4 | ~4,0 | ~0,88 | 1,7 | 0,35 |
| Ацетилен | 2,5 | 89,0 | 2,5 | 80,0 | 7,75 | 14,5 | 1,03 | 3,3 | 0,019 |
Температура самовоспламенения — это минимальный показатель температуры, при которой начинается процесс горения без внешнего подвода теплоты. Значения в таблице являются экспериментальными данными, так как фиксированные показатели сложно получить на практике из-за влияния многих факторов: степени однородности газовоздушной смеси, содержания газа, давления, способа нагрева и т.д.
