Возможные источники зажигания на промышленных предприятиях

Несмотря на снижение количества пожаров в производственных зданиях в 2022 году, практически ежедневно от МЧС России поступает информация о ходе тушения пожара в производственном здании предприятия.

Несмотря на снижение количества пожаров в производственных зданиях в 2022 году, практически ежедневно от МЧС России поступает информация о ходе тушения пожара в производственном здании предприятия. Потому что пожары на промышленных предприятиях происходят по самым разным причинам (табл.) [1].

Таблица

Пожаров в производственных зданиях в 2018-2022 гг.

И условием, способствующим возникновению пожаров в производственных зданиях промышленных предприятий, является как раз наличие источников зажигания.

Разберёмся, что же выступает в роли источников зажигания на производственных предприятиях.

В соответствии с Федеральным законом от 22.07.2008г. № 123-ФЗ под источником зажигания понимается средство энергетического воздействия, инициирующее возникновение горения [2]. Поэтому в первую очередь источники зажигания на предприятиях характеризуются своей воспламеняющей способностью.

Источником зажигания в производственных условиях может послужить такое нагретое тело или экзотермический процесс, которые способны нагреть горючую среду до такой температуры, когда скорость выделения тепла будет равна или превышает скорость теплоотвода из зоны реакции. Причём длительность теплового действия источника зажигания должна обеспечивать поддержание критических условий с течением времени, необходимого для развития реакции с формированием фронта пламени, способного к дальнейшему самопроизвольному распространению [3].

То есть все источники зажигания должны удовлетворять основным трём условиям:

1. Температура искры Т_и больше (или равна) температуре самовоспламенения горючей среды Т_св, в контакте с которой находится искра (Т_и ≥Т_св).
2. Количество тепла, заключенное в искре, Q_и больше (или равно) минимальной энергии зажигания горючей среды Q_min (Q_и≥ Q_min).
3. Время действия искры τ_и больше (или равно) периоду индукции горючей среды τ_инд (τ_и ≥ τ_инд).

Если хотя бы одно из названых условий не выпол­няется, то это свидетельствует о том, что источник энергии не обладает достаточной воспламеняющейся способ­ностью и не может стать источником зажигания [4].

Значения параметров предполагаемых источников зажигания, которые будут безопасны для того или иного технологического процесса определяются обычно с помощью расчётов или опытов на основании показателей пожарной опасности, обращающихся в производственном процессе веществ и материалов, а параметры горючей среды определяются, как правило, по справочной литературе.

На производственных предприятиях существует достаточно много источников зажигания, нахождение или появление которых обусловлено тем или иным технологическим процессом.

По времени действия различают:

• постоянно действующие источники зажигания, которые присутствуют при нормальном режиме работы оборудования и предусмотрены технологическим регламентом (термические процессы в печах);
• периодически возникающие (газоэлектросварочные работы, курение);
• потенциально возможные источники зажигания, появление которых обусловлено нарушениями технологического процесса (аварии на оборудовании, разряды статического электричества).

По природе проявления условно источники зажигания можно разделить на следующие группы [4]:

1. Открытый огонь и раскалённые продукты сгорания. Открытый огонь может быть либо частью технологического процесса (например, плавка алюминия в печах, кузнечные работы, газовые сушилки и т. п.), либо может использоваться при проведении огневых, ремонтных работ (газоэлектросварка, газорезка, ремонт кровли с помощью газовых горелок и т.п.), либо при сжигании выбрасываемых в атмосферу паров и газов на факельных установках. Кроме того, к источникам открытого огня можно отнести курение в не отведённых и не согласованных местах промышленных предприятий.

К раскаленным продуктам сгорания относятся продукты, которые образуются при сжигании топлива в топках и двигателях внутреннего сгорания, а также сами искры топок и двигателей при неполном сгорании твердого, жидкого или газообразного топлива.

2. Тепловое проявление механической энергии. Возникает в результате взаимного трения тел – из-за чего происходит их тепловой нагрев до температуры, достаточной для воспламенения обращающихся в производственном процессе горючих веществ и материалов (например, перегревы подшипников, транспортных лент и приводных ремней); удары твердых тел с образованием искр (работы с молотками, зубилами и т. п.); поверхностное трение тел; сжатие газов). А также тепловое проявление механической энергии может возникнуть в результате ударов при работе с инструментом ударного действия или при попадании примесей металла и камней в машины с вращающимися механизмами (аппараты с мешалками, вентиляторы, газодувки и т. п.), а также при ударах подвижных механизмов машины о неподвижные (молотковые мельницы, вентиляторы, аппараты с откидными крышками, люками и т. п.).

Сущность нагревания газов при сжатии в компрессорах заключается в том, что в результате изменения (уменьшения) первоначального объема газообразных тел затрачивается механическая энергия на преодоление межмолекулярных сил трения (на нарушение динамического равновесия между силами гравитационного и электромагнитного полей). Вследствие этого выделяется тепло, которое расходуется на нагревание сжимаемого газа и самого компрессора.

3. Тепловое проявление химических реакций. Многие вещества и материалы при определенных условиях могут вступать в химическое взаимодействие с выделением теплоты при контакте с воздухом, водой или друг с другом, а также могут разлагаться при нагревании или механических воздействиях. Выделяющегося в результате таких процессов тепла может быть достаточно для нагрева веществ и материалов до температуры их самовоспламенения.

Самовозгорание (тепловое, химическое и микробиологическое) представляет собой процесс низкотемпературного окисления дисперсных материалов, заканчивающийся тлением или пламенным горением.

Склонность к самовозгоранию веществ определяется комплексом их физико-химических свойств: теплотой сгорания, теплоемкостью, теплопроводностью, удельной поверхностью, объемной плотностью и условиями теплообмена с внешней средой.

Причиной самовозгорания чаще всего является нарушение технологии при хранении материалов и веществ, предрасположенных к саморазогреванию под действием тепла, света, механических воздействий или попадания влаги.

К веществам, склонным к самовозгоранию, относятся карбид кальция, негашеная известь, натрий и ряд других веществ; материалы растительного происхождения (особенно влажные) – сено, зерно, жмых и др.; древесный уголь; древесная, резиновая и другая горючая пыль во взвешенном состоянии в воздухе; металлы в мелкодисперсном состоянии – особенно пирофорными являются порошки циркония, магния, алюминия, титана и их сплавы [5].

4. Тепловое проявление электрической энергии может быть источником зажигания в результате: несоответствия электрооборудования номинальным токовым нагрузкам или характеру окружающей среды (влажности, температуры, химической активности); перегрузки электрических сетей и электродвигателей – приводов вращающихся узлов и механизмов технологических машин и аппаратов (смесителей и реакторов с перемешивающими устройствами, вращающихся барабанных сушилок, молотковых и шаровых мельниц, подъёмно-транспортных устройств и т. п.); механических повреждений электрооборудования и т. п.

Опасное выделение тепла при действии электрического тока может проявиться в виде: электрических искровых разрядов, образующихся чаще всего в токосъемных щетках электродвигателей и в пускорегулирующей аппаратуре (аппаратах управления); электрической дуги при коротких замыканиях; перегрева при перегрузках электрооборудования; больших переходных сопротивлений в местах электрических контактов; искровых разрядов статического электричества и воздействий атмосферного электричества – прямых ударов и вторичных воздействий молнии (электростатической и электромагнитной индукции); индукционного и диэлектрического нагрева.

Для своевременного обнаружения источников зажигания необходимо:

• проводить визуальный осмотр территории, зданий и помещений предприятия для выявления очевидных источников (открытый огонь, искры, курение в не отведённых для курения местах);
• проводить инструментальное обследование используемого электрооборудования с помощью измерительных приборов (мультиметры, тепловизоры);
• проводить мониторинг параметров взрывопожарноопасной среды при помощи газоанализаторов и датчиков;
• осуществлять тепловой контроль подшипников, электродвигателей и других теплонагруженных частей оборудования;
• периодически проводить испытание электрооборудования повышенным напряжением для выявления скрытых дефектов.

Исключение условий образования источников зажигания на промышленных предприятиях достигается одним или несколькими из способов [1]:

• применение электрооборудования, которое соответствует классу пожароопасной и (или) взрывоопасной зоны, а также категории и группе взрывоопасной смеси;
• применение быстродействующих средств защитного отключения электроустановок или других устройств, исключающих появление источников зажигания;
• применение для оборудования защиты от статического электричества;
• устройство молниезащиты зданий;
• поддержание безопасной температуры нагрева веществ, материалов и поверхностей, контактирующих с горючей средой;
• применение способов, устройств ограничения энергии искрового разряда в горючей среде до безопасных значений;
• применение искробезопасного инструмента при работе с легковоспламеняющимися жидкостями и горючими газами;
• устранение условий, способствующих возникновению самовозгорания обращающихся в процессе производства веществ, материалов и изделий;
• исключение контакта с воздухом пирофорных веществ;
• применение устройств, исключающих возможность распространения пламени из одного помещения в смежное с ним.

Если же предотвратить появление источников зажигания на предприятии не удалось, и пожар всё-таки возник, то для того, чтобы пожар не получил быстрого распространения и не привёл к существенному материального ущербу, необходимо предусматривать [1]:

• устройство противопожарных преград;
• устройство пожарных отсеков и секций, а также ограничение этажности или высоты зданий и сооружений;
• применение устройств аварийного отключения и переключение установок и коммуникаций при пожаре;
• применение средств, предотвращающих или ограничивающих разлив и растекание жидкостей при пожаре;
• применение огнепреграждающих устройств в оборудовании;
• применение установок пожаротушения.

Выводы. Одним из необходимых условий возникновения пожаров на промышленных предприятиях является появление в горючей среде источников зажигания.

Источником зажигания может быть такой энергетический источник, который удовлетворяет сразу трём необходимым условиям. Во-первых, его температура должна быть больше или равна температуре самовоспламенения горючей среды. Во-вторых, фактическое количество тепла, отдаваемое искрой от этого источника в объём горючей смеси, должно быть больше или равным минимальной энергии зажигания. И третье условие – время теплового воздействия источника зажигания должно быть больше или равным периоду индукции горючей среды.

На промышленных предприятиях источников, удовлетворяющих этим требованиям, достаточно много. Поэтому знание классификации основных источников зажигания, их свойств, характеристик и причин появления позволяет оценивать существующие пожарные риски на предприятии и принять необходимые меры для их минимизации, а также разрабатывать противопожарные мероприятия по предотвращению возникновения пожаров.

Для того чтобы своевременно обнаруживать на промышленных предприятиях потенциальные источники зажигания, необходимо применять комплекс основных мероприятий по обнаружению и устранению источников возгорания: проводить осмотр территории, зданий и помещений; обследовать и испытывать электрооборудование; контролировать параметры состояния взрыво- или пожароопасной среды, а также теплонагруженных частей производственного оборудования. Это позволит предотвратить возможные пожары и взрывы на предприятиях.