Взрывоопасность газов, паров и аэрозолей

Смеси воздуха со многими горючими газами, например метаном, этиленом, ацетиленом, бензолом, бензином, водородом, аммиаком и др. – взрывоопасны. Каждая смесь имеет определенную температуру воспламенения или взрыва. Если эта температура будет достигнута хотя бы в одной части смеси, то наступает воспламенение или взрыв всей смеси.

Взрывоопасная смесь – смесь горючих газов, паров, пыли, аэрозолей или волокон с воздухом при нормальных атмосферных условиях (давлении 760 мм рт. ст. и температуре 20°С), у которой при воспламенении горение распространяется на весь объем несгоревшей смеси и развивается давление взрыва, превышающее 5 кПа.

Согласно ПУЭ [36], п. 7.3.19 «Верхний и нижний концентрационные пределы воспламенения – соответственно максимальная и минимальная концентрации горючих газов, паров ЛВЖ, пыли или волокон в воздухе, выше и ниже которых взрыва не произойдёт даже при возникновении источника инициирования взрыва».

Взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом в зависимости от размера БЭМЗ (безопасный экспериментальный максимальный зазор) подразделяются согласно [36] на категории (I, II, IIА, IIB, IIC) и на группы в зависимости от температуры самовоспламенения (Т1 – T6). Распределение взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом по категориям и группам, нижний и верхний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП и ВКПРП) и температура самовоспламенения взрывоопасных газов приведены в [5], пылей – в [36]. Взрывоопасные концентрации некоторых газов приведены в [44, 66, 94, 148 и др.]. В том случае, если в воздух помещения выделяется несколько взрывоопасных веществ, предел взрываемости (НКПРП, ВКПРП) смеси газов с_см определяют по формуле Ле-Шателье:

(1)

где n_i – объемная доля i-го газа в смеси, %; с_i – нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени, мг/м³ (также может быть измерен в объёмных долях – %).

«5.13. Взрывопожаробезопасные концентрации веществ в воздухе помещений следует принимать при параметрах наружного воздуха, установленных для расчета систем вентиляции и кондиционирования» [21].

«7.1.13. В системах местных отсосов концентрация удаляемых горючих газов, паров, аэрозолей и пыли в воздухе не должна превышать 50 % НКПРП при температуре удаляемой смеси» [21]. Согласно п. 7.2.5 концентрация горючих газов, паров или пыли в помещении не должна превышать 10% НКПРП газо-, паро- и пылевоздушных смесей (см. также пособие 13.91 к СНиП 2.04.05-91 п.3 «Системы местных отсосов взрывоопасных смесей»).

Пример 1. Определить нижний и верхний пределы взрываемости и безопасную концентрацию в вытяжном шкафу для паровоздушной смеси, состоящей из 30% бензола и 70% этилового спирта (по объему).

Из ГОСТ [5] находим, что НКПРП по объему составляют: для бензола 1.2%, для этилового спирта – 3.1%, а ВКПРП – соответственно – 8.6 и 19%. В соответствии с п.7.1.13 [21] принимаем безопасную концентрацию в вытяжном шкафу равную 0.3НКПРП.

НКПРП смеси:

ВКПРП смеси:

Безопасная концентрация взрывоопасной смеси в вытяжном шкафу: