Нормирование электромагнитных излучений. Методы и средства защиты.

 

Нормирование электромагнитных полей

Исследованиями установлено, что биологическое действие одного и того же по частоте электромагнитного поля зависит от напряженности его составляющих (электрической и магнитной) или плотности потока мощности для диапазона более 300 МГц. Это является критерием для определения биологической активности электромагнитных излучений. Для этого электромагнитные излучения с частотой до 300 МГц разбиты на диапазоны, для которых установлены предельно допустимые уровни напряженности электрической, В/м, и магнитной, А/м, составляющих поля. Для населения еще учитывают их местонахождение в зоне застройки или жилых помещений.

Согласно ГОСТ 12.1.006—84, нормируемыми параметрами в диапазоне частот 60 кГц — 300 МГц являются напряженности Е и Н электромагнитного поля. На рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, профессионально связанного с воздействием электромагнитного поля, предельно допустимая напряженность этого поля в течение всего рабочего дня не должна превышать нормативных значений.

Эффект воздействия электромагнитного поля на биологический объект принято оценивать количеством электромагнитной энергии, поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле. Вт:

где s — плотность потока мощности излучения электромагнитной энергии" Вт/м²; Sэф — эффективная поглощающая поверхность тела человека, м².

В табл. 3 приведены предельно допустимые плотности потока энергии электромагнитных полей (ЭМП) в диа-назоне частот 300 МГц—300000 ГГц и время пребывания на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, профессионально связанного с воздействиемЭМП.

Таблица 3. Нормы облучения УВЧ и СВЧ

Плотность потока мощности энергии а, Вт/м	Допустимое время пребывания в зоне воздействия ЭМП
До 0,1	Рабочий день
0,1-1	Не более 2 ч
1-10	Не более 10 мин

Примечание

В остальное рабочее время плотность потока энергии не должна превышать 0,1 Вт/м²При условии пользования защитными очками. В остальное рабочее время плотность потока энергий не должна превышать 0,1 Вт/м²

В табл. 4 приведено допустимое время пребывания человека в электрическом поле промышленной частоты сверхвысокого напряжения (400 кВ и выше).

Таблица 4. Предельно допустимое время c напряжением 400 кВ и выше

Электрическая напряженность Е, кВ/м	Допустимое время пребывания, мин
<5	Вез ограничений (рабочий день) <180 <90 <10 <5
5—10 10—15	Вез ограничений (рабочий день) <180 <90 <10 <5
15—20 20—25	Вез ограничений (рабочий день) <180 <90 <10 <5

Примечание

Остальное время рабочего дня человек находится в местах, где напряженность электрического поля меньше или равна 5 кВ/м

Ограничение времени пребывания человека в электромагнитном поле представляет собой так называемую "защиту временем".

Если напряженность поля на рабочем месте превышает 25 кВ/м или если требуется большая продолжительность пребывания человека в поле, чем указано в табл. 4, работы должны производиться'^ применением защитных средств — экранирующих устройств или экранирующих костюмов.

Пространство, в котором напряженность электрического поля равна 5 кВ/м и больше, принято называть опасной зоной или зоной влияния. Приближенно можно считать, что эта зона лежит в пределах круга с центром в точке расположения ближайшей токоведущей части, находящейся под напряжением, и радиусом R == 20 м для электроустановок 400—500 кВ и R = 30 м для электроустановок 750 кВ (рио. 18). На пересечениях линий электропередачи сверхвысокого (400—750 кВ) и ультравысокого (1150 кВ) напряжения с железными и автомобильными дорогами устанавливаются специальные знаки безопасности, ограничивающие зоны влияния этих воздушных линий.

Рис. 18. Радиусы опасных зон (зон влияния):

а—источник влияния—открытое распределительное устройство или провода воздушной линии электропередачи; б — источник влияния — токоведущие части аппаратов

Допустимое значение тока, длительно проходящего через человека и обусловленного воздействием электрического поля электроустановок сверхвысокого напряжения, составляет примерно 50—60 мкА, что соответствует напряженности электрического поля на высоте роста человека примерно 5 кВ/м. Если при электрических разрядах, возникающих в момент прикосновения человека к металлической конструкции, имеющей иной, чем человек, потенциал, установившийся ток не превышает 50— 60 мкА, то человек, как правило, не испытывает болевых ощущений. Поэтому это значение тока принято в качестве нормативного (допустимого).

Измерение интенсивности электромагнитных полей

Для определения интенсивности электромагнитных полей, воздействующих на обслуживающий персонал, замеры проводят в зоне нахождения персонала по высоте от уровня пола (земли) до 2 м через 0,5 м. Для определения характера распространения и интенсивности полей в цехе, на участке, в кабине, помещении (лаборатории и др.) должны быть проведены измерения в точках пересечения координатной сетки со стороной в 1 м. Измерения проводят (при максимальной мощности установки) периодически, не реже одного раза в год, а также при приеме в эксплуатацию новых установок, изменениях в конструкции и схеме установки, проведении ремонтов и т. д.

Исследования электромагнитных полей на рабочих ме-? стах должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.002—84, ГОСТ 12.1.006—84 по методике, утвержденной Минздравом СССР.

Для измерения интенсивности электромагнитных полей радиочастот используется прибор ИЭМП-1. Этим прибором можно измерить напряженности электрического и магнитного полей вблизи излучающих установок в диапазоне частот 100 кГц—300 МГц для электрического поля и в диапазоне частот 100 кГц — 1,5 МГц — для магнитного поля. С помощью данного прибора можно установить зону, в пределах которой напряженность поля выше допустимой.

Плотность потока мощности в диапазоне УВЧ—СВЧ измеряют прибором ПО-1, с помощью которого можно определить среднее по времени значение о, Вт/м².

Измерения напряженности электрического поля в электроустановках сверхвысокого напряжения производят приборами типа ПЗ-1, ПЗ-1 м и др.

Измеритель напряженности электрического поля-работает следующим образом. В антенне прибора электрическое поле создает э. д. с>, которая усиливается с помощью транзисторного усилителя, выпрямляется полупроводниковыми диодами и измеряется стрелочным микро-амперметром. Антенна представляет собой симметричный диполь, выполненный в виде двух металлических пластин, размещенных одна над другой. Поскольку наведенная в симметричном диполе э. д. с. пропорциональна напряженности электрического поля, шкала м аллиамперметра отградуирована в киловольтах на метр (кВ/м).

Измерение напряженности должно производиться во всей зоне, где может находиться человек в процессе выполнения работы. Наибольшее измеренное значение напряженности является определяющим. При размещении рабочего места на земле наибольшая напряженность обычно бывает на высоте роста человека. Поэтому замеры рекомендуется производить на высоте 1,8 м от уровня земли.

Напряженность электрического поля, кВ/м, для любой точки можно определить из выражения

где t — линейная плотность заряда провода, Кл/м; e0 = 8,85 • 10¹² — электрическая постоянная, Ф/м; т — кратчайшее расстояние от провода до точки, в которой определяется напряженность, м.

Это выражение предусматривает определение напряженности электрического поля уединенного бесконечно длинного прямолинейного проводника, заряженного равномерно по длине. Вводя соответствующие поправки, можно с достаточной точностью определить уровни напряженности электрического поля в заданных точках линии и подстанции сверхвысокого напряжения в реальных условиях.

Методы защиты от электромагнитных полей

Основные меры защиты от воздействия электромагнитных излучений:

уменьшение излучения непосредственно у источника (достигается увеличением расстояния между источником направленного действия и рабочим местом, уменьшением мощности излучения генератора); рациональное размещение СВЧ и УВЧ установок (действующие установки мощностью более 10 Вт следует размещать в помещениях с капитальными стенами и перекрытиями, покрытыми радиопоглощающими материалами — кирпичом, шлакобетоном, а также материалами, обладающими отражающей способностью —-масляными красками и др.); дистанционный контроль и управление передатчиками в экранированном помещении (для визуального наблюдения за передатчиками оборудуются смотровые окна, защищенные металлической сеткой); экранирование источников излучения и рабочих мест (применение отражающих заземленных экранов в виде листа или сетки из металла, обладающего высокой электропроводностью — алюминия, меди, латуни, стали); организационные меры (проведение дозиметрического контроля интенсивности электромагнитных излучений — не реже одного раза в 6 месяцев; медосмотр — не реже одного раза в год; дополнительный отпуск, сокращенный рабочий день, допуск лиц не моложе 18 лет и не имеющих заболеваний центральной нервной системы, сердца, глаз);

применение средств индивидуальной защиты (спецодежда, защитные очки и др.).

У индукционных плавильных печей и нагревательных индукторов (высокие частоты) допускается напряженность поля до 20 В/м. Предел для магнитной составляющей напряженности поля должен быть 5 А/м. Напряженность ультравысокочастотных электромагнитных полей (средние и длинные волны) на рабочих местах не должна превышать 5 В/м.

Каждая промышленная установка снабжается техническим паспортом, в котором указаны электрическая схема, защитные приспособления, место применения, диапазон волн, допустимая мощность и т. д. По каждой установке ведут эксплуатационный журнал, в котором фиксируют состояние установки, режим работы, исправления, замену деталей, изменения напряженности поля. Пребывание персонала в зоне воздействия электромагнитных полей ограничивается минимально необходимым для проведения операций временем.

Новые установки вводят в эксплуатацию после приемки их, при которой устанавливают выполнение требований и норм охраны труда, норм по ограничению полей и радиопомех, а также регистрации их в государственных контролирующих органах..

Генераторы токов высокой частоты устанавливают в отдельных огнестойких помещениях, машинные генераторы — в звуконепроницаемых кабинах. Для установок мощностью до 30 кВт отводят площадь не менее 40 м², большей мощности — не менее 70 м². Расстояние между установками должно быть не менее 2 м, помещения экранируют, в общих помещениях установки размещают в экранированных боксах. Обязательна общая вентиляция помещений, а при наличии вредных выделений — и местная. Помещения высокочастотных установок запрещается загромождать металлическими предметами. Наиболее простым и эффективным методом защиты от электромагнитных полей является "защита расстоянием". Зная характеристики металла, можно рассчитать толщину экрана S, мм, обеспечивающую заданное ослабление электромагнитных полей на данном расстоянии:

где w = 2nf — угловая частота переменного тока, рад/с;

m — магнитная проницаемость металла защитного экрана, Г/м; g — электрическая проводимость металла экрана (Ом • м)'¹; Э_х—эффективность экранирования на рабочем месте, определяемая из выражения

Э_х=Н_х,/ Н_хэ(49)

где Нх и Нхэ — максимальные значения напряженности магнитной составляющей поля на расстоянии х, м от источника соответственно без экрана и с экраном, А/м.

Напряженность Нц может быть определена из выражения

Н_х = wIa² bm / 4x² (50)

где w и а — число витков и радиус катушки, м; I — сила тока в катушке, А; х —расстояние от источника (катушки) до рабочего места, м; bm — коэффициент, определяемый соотношением х/а (при х/а > 10 bm = 1).

Если регламентируется допустимая электрическая составляющая поля E_д, магнитная составляющая может быть определена из выражения

H_д =1,27Ч10⁵ (E_д /xf) (51)

где f — частота поля, Гц.

Экранирование — наиболее эффективный способ защиты. Электромагнитное поле ослабляется экраном вследствие создания в толще его поля противоположного направления. Степень ослабления электромагнитного поля зависит от глубины проникновения высокочастотного тока в толщу экрана. Чем больше магнитная проницаемость экрана и выше частота экранируемого поля, тем меньше глубина проникновения и необходимая толщина экрана. Экранируют либо источник излучений, либо рабочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие.

Для защиты работающих от электромагнитных излучений применяют заземленные экраны, кожухи, защитные козырьки, устанавливаемые на пути излучения. Средства защиты (экраны, кожухи) из радиопоглощающих материалов выполняют в виде тонких резиновых ковриков, гибких или жестких листов поролона, ферромагнитных пластин.

Для защиты от электрических полей сверхвысокого напряжения (50 Гц) необходимо увеличивать высоту подвеса фазных проводов ЛЭП. Для открытых распределительных устройств рекомендуются заземленные экраны (стационарные или временные) в виде козырьков, навесов и перегородок из металлической сетки возле коммутационных аппаратов, шкафов управления и контроля. К средствам индивидуальной защиты от электромагнитных излучений относят переносные зонты, комбинезоны и халаты из металлизированной ткани, осуществляющие защиту организма человека по принципу заземленного сетчатого экрана.

48) Особенности воздействия лазерного излучения на организм человека. Нормирование. Защита.

 

ЛИ это ЭМИ с длиной волны λ=0,2-1000 мкм. Основным источником ЛИ явл. оптич. квантовый генератор - лазер.

Особенности ЛИ: 1)монохроматичность (строго одной длины волны); 2)острая направленность пучка; 3)когерентность (все источники излучения испускают ЭМ волны в одной фазе).

Воздействие ЛИ на организм чела носит сложный характер и обусловлено как непоср. действием ЛИ на облучаемые ткани, так и вторичными явлениями (изменения, возникающих в организме в результате облучения). Прямое ЛИ опасно для глаз. Возможны изменения в кожном покрове (покраснения, омертвление, злокачественная опухоль), внутренних органов, крови, головном мозге.

ЛИ способны проникать через ткани тела, поражая внутренние органы. Степень поражения в основном определяется интенсивностью и цветом окраски органов (печень – ярко окрашенная – является одним из наиболее уязвимых органов), и длиной волны излучения.

Нормируемые параметр ЛИ - предельно допуст. уровень (ПДУ) ЛИ при λ =0.2-20 мкм и кроме этого регламентируется ПДУ на роговице, сетчатке, коже. ПДУ - отношение энергии излучения, падающей на определенные участки поверхности к площади этого участка [Дж/см2], он зависит от длины волны лазерного излучения [мкм], продолжительности импульса [cек], частоты повторения импульса [Гц] и длительности воздействия [сек].

Меры защиты от ЛИ :

1)экранирование (рабочее место, лазерное излучение);

2)для основного луча каждого лазера в помещении выбирается направление и зона, в которых исключается пребывание людей;

3)работы с ЛУ проводятся в отдельных, специально выделенных помещениях или отгороженных частях помещений, само помещение изнутри, оборудование и др. предметы, находящиеся в нем, не должны иметь зеркально отражающих поверхностей;

4)в помещении д.б. создана высокая освещенность;

5)при эксплуатации импульсных лазеров с высокой энергией излучения применяется дистанционное управление пуска;

6)в качестве СИЗ органа зрения применяются защитные очки из специального стекла;

 

49.Ультрафиолетовое излучение и инфракрасное излучение. Воздействие на организм человека. Нормирование. Защита.

Ультрафиолетовое излучение — это электромагнитные волны с длиной волны от 0,0136 до 0,4 мкм. Различают три участка спектра ультрафиолетового (УФ) излучения, имеющих различную биологическую активность. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 0,4...0,315 мкм имеет слабое биологическое воздействие. УФ-лучи в диапазоне 0,3154...0,28 мкм оказывают сильное воздействие на кожу и обладают противорахитичным действием. УФ-излучения с длиной волны 0,28...0,2 мкм обладают бактерицидным действием.

Избыток и недостаток этого вида излучения представляет опасность для организма человека. Воздействие на кожу больших доз УФ-излучений вызывает кожные заболевания — дерматиты. Пораженный участок имеет отечность, ощущается жжение, зуд. При воздействии повышенных доз УФ-излучения на центральную нервную систему характерны следующие симптомы заболеваний: головная боль, тошнота, головокружение, повышенная температура тела, повышенная утомляемость, нервное возбуждение и т.д.

УФ-лучи с длиной волны менее 0,32 мкм, действуя на глаза, вызывают заболевание, называемое электроофтальмией. Человек уже на начальной стадии этого заболевания ощущает резкую боль и «песок в глазах», ухудшение зрения, головную боль. Заболевание сопровождается обильным слезотечением, а иногда светобоязнью и поражение роговицы. Оно быстро проходит (через 1...2 дня), если не продолжается воздействие УФ-излучения.

 

При нормировании допустимых доз УФ-излучения учитывается необходимость ограничений при воздействии больших интенсивных доз и в то же время обеспечения необходимых доз для предотвращения «ультрафиолетовой недостаточности».

Оценка УФ-облучения производится по величине эритемной дозы. За единицу эритемной дозы принят 1 эр, равный 1 Вт мощности УФ-излучения с длиной волны 0,297 мкм. Для профилактики достаточна приблизительно десятая часть эритемной дозы (60...90 мкэрмин/см2).

Источниками УФ-излучений являются: электрическая дуга, автогенная сварка, плазменная резка и напыление, лазерные установки, газоразрядные лампы, ртутно-кварцевые лампы, радиолампы, ртутные выпрямители и др.

Для защиты от ультрафиолетового излучения применяются коллективные и индивидуальные способы и средства: экранирование источников излучения и рабочих мест; удаление обслуживающего персонала от источников ультрафиолетового излучения (защита расстоянием — дистанционное управление); рациональное размещение рабочих мест; специальная окраска помещений; СИЗ и предохранительные средства (пасты и мази).

Для экранирования рабочих мест применяют ширмы, щитки, или специальные кабины. Стены и ширмы окрашивают в светлые тона (серый, желтый, голубой), применяют цинковые и титановые белила для поглощения ультрафиолетового излучения.

К СИЗ от ультрафиолетовых излучений относятся: термозащитная спецодежда; рукавицы; спецобувь; защитные каски; защитные очки и щитки со светофильтрами.

Измерение интенсивности и спектра УФ-излучений производится с помощью УФ-дозиметров и инфракрасных спектрометров ИКС-10, ИКС-12, ИКС-14.

Для инфракрасного излучения характерны электромагнитные волны с длиной волны в пределах 0,76...420 мкм. Оно генерируется любым нагретым телом, температура которого определяет интенсивность и спектр излучаемой электромагнитной энергии. Нагретые тела, имеющие температуру выше 100 °С, являются источниками коротковолнового инфракрасного излучения (0,7...9 мкм). С уменьшением температуры нагретого тела (50... 100 °С) инфракрасное излучение характеризуется в основном длинноволновым спектром.

Источником инфракрасных излучений в производственных условиях являются: открытое пламя; расплавленный и нагретый металл, материалы; нагретые поверхности стен, оборудования; источники искусственного освещения, различные виды сварки и др.

В зависимости от длины волны изменяется проникающая способность инфракрасного излучения. Наибольшую проникающую способность имеет коротковолновое инфракрасное излучение (0,76... 1,4 мкм); инфракрасные лучи длинноволнового диапазона задерживаются в поверхностных слоях кожи.

Большая проникающая способность коротковолнового излучения вызывает непосредственное воздействие на жизненно важные органы человека (мозговые оболочки, мозговую ткань и др.), поэтому существует опасность его воздействия вплоть до «солнечного удара».

При воздействии на глаза наибольшую опасность представляет коротковолновое излучение. Возможное последствие — появление инфракрасной катаракты.

Потенциальная опасность облучения оценивается по величине плотности потока энергии инфракрасного излучения. Эту же величину используют для нормирования допустимой облученности на рабочих местах, которая не должна превышать 350 Вт/м. При этом ограничивается температура нагретых поверхностей. Если температура источника тепла не превышает 373 К (100°С), то поверхность оборудования должна иметь температуру не более 308 К (35 °С), а при температуре источника выше 373 К (100°С) — не более 318 К (45°С).

Основные мероприятия, направленные на снижение опасности воздействия инфракрасного излучения, состоят в следующем: снижение интенсивности источника, защитное экранирование источника или рабочего места, использование СИЗ, лечебно-профилактические мероприятия.

Снижение интенсивности инфракрасного излучения источника достигается выбором технологического оборудования, обеспечивающего минимальные излучения; заменой устаревших технологических схем современными (например, замена пламенных печей на электрические); рациональной компоновкой оборудования, с помощью которой обеспечивается минимум нагретых поверхностей.

Наиболее распространенные средства защиты от инфракрасного излучения, классифицируемые ГОСТ 12.4.123—83: оградительные, герметизирующие, теплоизолирующие, средства вентиляции, а также средства автоматического контроля и сигнализации.

Примером оградительных устройств являются конструкции, состоящие из одной или нескольких полированных отражающих пластин, охлаждаемых естественным или принудительным способом.

Локализация (герметизация) источников инфракрасного излучения осуществляется с помощью экранов из металлического листа; укрывающего набора труб, по которым под напором движется вода; сварных заслонок, футерованных огнеупорными материалами (асбест, вермикулитовые или перлитовые плиты и др.).

Средства индивидуальной защиты предназначаются для защиты глаз, лица и тела.

Для защиты глаз и лица используются очки со светофильтрами и щитки.

Защита поверхности тела от переоблучения инфракрасными электромагнитными волнами осуществляется с помощью спецодежды, вид которой зависит от специфики выполняемых работ (для сварщика при высокой температуре окружающего воздуха — из полульняной пропитанной парусины; при нормальных метеоусловиях или пониженной температуре окружающей среды — из льняной пропитанной парусины).

Лечебно-профилактические мероприятия предусматривают организацию рационального режима труда и отдыха и организацию регулярных периодических медосмотров.

Длительность и частота перерывов определяется с учетом интенсивности излучения и тяжести работ. Отдых происходит в специально оборудованных местах, где обеспечиваются благоприятные метеорологические условия. Регламентируется также длительность разового облучения.

Как уже сказано, при осуществлении сварочных работ, газовой и плазменной резке, в процессе работы у металлургических, стекловаренных и нагревательных печей, у прокатных станов, ковочных прессов, а также в условиях интенсивной солнечной радиации необходимо использовать средства защиты глаз.

В качестве экранов используются стеклянные светофильтры: круглые и прямоугольные — для защитных очков, прямоугольные — для щитков. Светофильтры изготавливают из темного (ТС) и синего (СС) стекла.

Тип светофильтра, который необходимо применять в конкретных условиях работы, определяется в зависимости от свойств пропускания и оптической плотности светофильтра для различных участков спектра электромагнитных волн. Учитывая, что практически оценка фактических условий облучения электромагнитными волнами является трудоемким процессом, рекомендуется выбор марки светофильтра производить на основе оценки косвенных показателей (например, силы тока, расхода ацетилена, кислорода и др.).

Для электрогазосварочных и вспомогательных работ рекомендуется использование светофильтров из темного стекла, марка которого определяется в зависимости от условий работ. Так, для работ на открытых площадках при интенсивной солнечной радиации рекомендованы светофильтры В-1. Эти светофильтры и светофильтры В-2 необходимо использовать при вспомогательных электросварочных работах в помещении. Светофильтры В-3 и Г-1 необходимо применять при газовой сварке и для вспомогательных работ на открытых площадках при электросварке. Для газосварщиков рекомендованы светофильтры Г-2 и Г-3, которые используются соответственно при сварке и резке средней и большой мощности.

Светофильтры Э-1, Э-2, Э-3, Э-4, Э-5 должны использоваться электросварщиками при силе тока 30...75 А, 75...200 А, 200...400 А, 400...500 А и свыше 500 А соответственно.

Дуговые методы электросварки также характеризуются различными спектром и интенсивностью электромагнитного излучения, зависящими от используемых материалов и режима сварки.

В работе рекомендуются для различных условий дуговой сварки светофильтры С-1, С-2,Е, С-13.

Для производства работ с помощью газовой сварки и кислородной резки рекомендуются светофильтры из темного стекла, марка которых будет зависеть от расхода ацетилена и кислорода. Например, при расходе ацетилена или кислорода, соответственно 70...200 л/ч и 900...2000 л/ч рекомендуется светофильтр С-2. В других случаях применяются светофильтры марок С-1, С-3, С-4.

Для прокатных, плавильных и других подобных работ рекомендуются следующие светофильтры из темного и синего стекла: СМ, М — для работ у плавильных печей при температуре наблюдаемой поверхности 1500°С и 1500...1800°С соответственно; НКП, Д-1 — для работ у нагревательных печей, кузнечных горнов, прокатных станов; П-1, П-2, П-3 — для работ у плавильных печей (кроме доменных) при температуре наблюдаемых поверхностей до 1200°С, 1200...1500°С соответственно.

Работа у доменных печей должна производиться с использованием светофильтров Д-2 и Д-3.

 

50.Пожаробезопасность. Основные определения. Виды горения.

Под горением понимают экзотермические реакции с кислоро­дом, протекающие выше определенной температуры (температу­ра воспламенения) без подвода тепла извне.

Возможность возникновения и развития горения определяется наличием условии, обеспечивающих протекание процесса со скоростью, дающей пре­вышение количества тепла, выделяющегося в процессе горения_т над рассеивающимся в окружающем пространстве. К таким усло­виям относятся определенное соотношение между количеством кислорода воздуха и горючим, участвующим в процессе горения свойства горючего и начальная температура компонентов реакции

Гореть могут и такие вещества, которые принято считать не горючими. В отличие от горения веществ в обычном воздухе значительно интенсивнее протекает реакция горения в чистом кис­лороде, так как в этом случае не расходуется тепло на нагрева­ние инертных газов, которые входят в состав воздуха.

В результате горения топлива образуется, в зависимости от условий проведения процесса, то или иное количество продук­тов горения, состав которых либо приближается к теоретиче­скому составу продуктов полного горения, содержащих СО₂, Н₂0 и N₂, либо характеризуется большим количеством несгоревшего СО, Н2, СН₄. Полное горение характеризуется выделением максимальных количеств тепла непосредственно в зоне горения при подводе воздуха в количествах, обеспечивающих полное окисле­ние всех горючих материалов.

Различают следующие виды горения: самовоспламенение, самовозгорание, вспышка, воспламенение, взрыв.

Самовоспламенение — горение, возникающее от внешнего нагревания вещества до определенной температуры без не посредственного соприкосновения горючего вещества с пламе­нем внешнего источника горения.

Самовозгорание — горение твердых веществ, возни­кающее от нагревания их под влиянием процессов, происходящих внутри самого вещества. Происходящие физические или химические процессы внутри вещества связаны с образованием тёпла, которое ускоряет процесс окисления, переходящий в горение открытым огнем.

Вспышка — быстрое, но, сравнительно со взрывом, кратко временное сгорание смеси паров горючего вещества с воздухом или кислородом, возникающее от местного повышения темпера туры, которое может быть вызвано электрической искрой или

прикосновением к смеси пламени или накаленного тела. Темпера­тура, при которой происходит вспышка, называется температурой вспышки. Явление вспышки схоже с явлением взрыва, но, в от­личие от последнего, оно происходит без сильного звука и не ока­зывает разрушительного действия.

Воспламенение — стойкое возгорание смеси паров и га­зов горючего вещества от местного повышения температуры, ко­торое может быть вызвано прикосновением пламени или нака­ленного тела. Воспламенение может длиться до тех пор, пока не сгорит весь запас горючего вещества, причем парообразова­ние при этом происходит за счет тепла, выделяющегося при сго­рании.

Воспламенение отличается от вспышки своей продолжитель­ностью. Кроме того, при вспышке тепловыделение в каждом участке достаточно для поджигания смежного участка уже готовой горючей смеси, но недостаточно для пополнения ее путем испарения новых количеств горючего; поэтому, истратив запас горючих паров, пламя гаснет и вспышка на этом кончается, пока снова не накопятся горючие пары и не получат местного пере­грева. При воспламенении же парообразующее вещество бывает доведено до такой температуры, что теплоты сгорания накопившихся паров оказывается достаточно для восстановления запаса горючей смеси.

Взрыв — мгновенное сгорание или разложение вещества, со­провождающееся выделением огромного количества газов, которые мгновенно расширяются и вызывают резкое повышение дав­ления в окружающей среде. При соприкосновении с воздухом: газообразные продукты разложения некоторых веществ обладают' способностью воспламеняться, что не только приводит к разру­шениям от действия взрывной волны, но и вызывает большие пожары.

Нижний предел взрываемости — наименьшее количество го­рючих пыли, паров или газов, образующее при соединении с воз духом взрывчатую смесь. Верхний предел взрываемости пап большее количество горючих пыли, паров или газов, образующее при соединении с воздухом взрывчатую смесь. В интервале между нижним и верхним пределами возможность взрыва смеси сохра­няется. Пределы взрываемости выражаются в объемных процен­тах содержания горючего газа в объеме воздуха.

Возможность горения того или другого типа зависит прежде всего от химического состава горючей смеси, т.е. химической природы горючих паров, от содержания кислорода в смеси, от содержания инертных примесей (азот, водяные пары; углекисло­та) , и от содержания примесей, активно противодействующих реакции горения, например отрицательных катализаторов, глу­шителей и т.д.

51.Виды процесса возникновения горения.

Горение – одно из интереснейших и жизненно необходимых для людей явлений природы. Горение является полезным для человека до тех пор, пока оно не выходит из подчинения его разумной воле. В противном случае оно может привести к пожару. Пожар - это неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства. Для предотвращения пожара и его ликвидации необходимы знания о процессе горения.

Горение – это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением тепла. Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания.

Горючее вещество – это всякое твёрдое, жидкое или газообразное вещество, способное окисляться с выделением тепла.

Окислителями могут быть хлор, фтор, бром, йод, окислы азота и другие вещества. В большинстве случаев при пожаре окисление горючих веществ происходит кислородом воздуха.

Источник зажигания обеспечивает энергетическое воздействие на горючее вещество и окислитель, приводящее к возникновению горения. Источники зажигания принято делить на открытые (светящиеся) – молния, пламя, искры, накалённые предметы, световое излучение; и скрытые (несветящиеся) – тепло химических реакций, микробиологические процессы, адиабатическое сжатие, трение, удары и т. п. Они имеют различную температуру пламени и нагрева. Всякий источник зажигания должен иметь достаточный запас теплоты или энергии, передаваемой реагирующим веществам. Поэтому на процесс возникновения горения влияет и продолжительность воздействия источника зажигания. После начала процесса горения оно поддерживается тепловым излучением из его зоны.

Горючее вещество и окислитель образуют горючую систему, которая может быть химически неоднородной или однородной. В химически неоднородной системе горючее вещество и окислитель не перемешаны и имеют поверхность раздела (твёрдые и жидкие горючие вещества, струи горючих газов и паров, поступающих в воздух). При горении таких систем кислород воздуха непрерывно диффундирует сквозь продукты горения к горючему веществу и затем вступает в химическую реакцию. Такое горение называется диффузионным. Скорость диффузионного горения невелика, так как она замедляется процессом диффузии. Если горючее вещество в газообразном, парообразном или пылеобразном состоянии уже перемешано с воздухом (до поджигания его), то такая горючая система является однородной и процесс её горения зависит только от скорости химической реакции. В этом случае горение протекает быстро и называется кинетическим.

Горение может быть полным и неполным. Полное горение происходит в том случае, когда кислород поступает в зону горения в достаточном количестве. Если кислорода недостаточно для окисления всех продуктов, участвующих в реакции, происходит неполное горение. К продуктам полного горения относятся углекислый и сернистый газы, пары воды, азот, которые не способны к дальнейшему окислению и горению. Продукты неполного горения – окись углерода, сажа и продукты разложения вещества под действием тепла. В большинстве случаев горение сопровождается возникновением интенсивного светового излучения – пламенем.

Различают ряд видов возникновения горения: вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение, взрыв.

Вспышка – это быстрое сгорание горючей смеси без образования повышенного давления газов. Количества тепла, которое образуется при вспышке, недостаточно для продолжения горения.

Возгорание – это возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени. При этом вся остальная масса горючего вещества остаётся относительно холодной.

Самовозгорание – явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций окисления в веществе, приводящее к возникновению его горения при отсутствии внешнего источника зажигания. В зависимости от внутренних причин процессы самовозгорания делятся на химические, микробиологические и тепловые. Химическое самовозгорание происходит от воздействия на вещества кислорода воздуха, воды или от взаимодействия веществ. Самовозгораются промасленные тряпки, спецодежда, вата и даже металлическая стружка. Причиной самовозгорания промасленных волокнистых материалов является распределение жировых веществ тонким слоем на их поверхности и поглощение кислорода из воздуха. Окисление масла сопровождается выделением тепла. Если образуется тепла больше, чем теплопотери в окружающую среду, то возможно возникновение горения без всякого подвода тепла. Некоторые вещества самовозгораются при взаимодействии с водой. К ним относятся калий, натрий, карбид кальция и карбиды щелочных металлов. Кальций загорается при взаимодействии с горячей водой. Окись кальция (негашеная известь) при взаимодействии с небольшим количеством воды сильно разогревается и может воспламенить соприкасающиеся с ней горючие материалы (например, дерево). Некоторые вещества самовозгораются при смешивании с другими. К ним относятся в первую очередь сильные окислители (хлор, бром, фтор, йод), которые, контактируя с некоторыми органическими веществами, вызывают их самовозгорание. Ацетилен, водород, метан, этилен, скипидар под действием хлора самовозгораются на свету. Азотная кислота, также являясь сильным окислителем, может вызывать самовозгорание древесной стружки, соломы, хлопка. Микробиологическое самовозгорание заключается в том, что при соответствующей влажности и температуре в растительных продуктах, торфе интенсифицируется жизнедеятельность микроорганизмов. При этом повышается температура и может возникнуть процесс горения. Тепловое самовозгорание происходит в результате продолжительного действия незначительного источника тепла. При этом вещества разлагаются и в результате усиления окислительных процессов самонагреваются. Полувысыхающие растительные масла (подсолнечное, хлопковое и др.), касторовая олифа, скипидарные лаки, краски и грунтовки, древесина и ДВП, кровельный картон, нитролинолеум и некоторые другие материалы и вещества могут самовозгораться при температуре окружающей среды 80 - 100 ?С.

Самовоспламенение - это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Самовоспламеняться могут твёрдые и жидкие вещества, пары, газы и пыли в смеси с воздухом.

Взрыв (взрывное горение) - это чрезвычайно быстрое горение, которое сопровождается выделением большого количества энергии и образованием сжатых газов, способных производить механические разрушения.

Виды горения характеризуются температурными параметрами, основными из них являются следующие. Температура вспышки – это наименьшая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные кратковременно вспыхнуть в воздухе от источника зажигания. Однако скорость образования паров или газов ещё недостаточна для продолжения горения. Температура воспламенения – это наименьшая температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение. Температура самовоспламенения – это самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся воспламенением. Температура самовоспламенения у исследованных твёрдых горючих материалов и веществ 30 – 670 °С. Самую низкую температуру самовоспламенения имеет белый фосфор, самую высокую - магний. У большинства пород древесины эта температура равна 330 – 470°С.

52.Характеристики пожароопасных веществ.

Деятельность человека направлена на получение энергии, ее накопление и последующее использование. При этом возможны случаи неконтролируемого выхода энергии, которая способна реализоваться в виде взрывов, пожаров и механических воздействий.

Пожаровзрывоопасные объекты (ПВОО)– объекты, на которых производятся, хранятся, транспортируются взрывоопасные продукты или продукты,
приобретающие при определенных условиях способность к возгоранию или взрыву. К ним, прежде всего, относятся производства, где используются взрывчатые и имеющие высокую степень возгораемости горючие вещества (нефтесклады и нефтебазы, склады боеприпасов, склады взрывчатых веществ (ВВ)и т.д.)

Все ПВОО подразделяются на категории:

Категория производства	Наименование производства
А (взрывопожароопасная)	Нефтеперерабатывающие заводы, химические предприятия, трубопроводы, склады нефтепродуктов и пр. (наиболее опасные)
Б (взрывопожароопасная)	Цехи приготовления и транспортировки угольной пыли, древесной муки, сахарной пудры, выбойные и раздельные отделения мельниц и пр.
В1-В4 (пожароопасные)	Лесопильные, деревообрабатывающие, столярные, лесотарные и т.п. производства
Г 1	Производства, процессы которого связаны со сжиганием в качестве топлива ГГ и ЛВЖ
Г 2	Производства получения, хранения и применения несгораемых веществ и материалов в горячем, раскаленном и (или) расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, а также производства, связанные со сжиганием твердого, жидкого и газообразного топлива (металлургические производства, котельные и т.д.)
Д	Производства с негорючими веществами и материалами в холодном состоянии

К наиболее пожароопасным предприятиям относятся предприятия категорий: А, Б, В. Предприятия Г1-Г2, Д относятся к не пожароопасным предприятиям.

Законом РБ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», от 10 января 2000 г. № 363-3, определены две категории опасных производственных объектов (ОПО), на которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся и транспортируются следующие опасные вещества:

1 категория:
а) воспламеняющиеся вещества – газы и ЛВЖ, которые при нормальном давлении и в смеси с воздухом становятся воспламеняющимися и температура кипения которых при нормальном давлении составляет 20 0С или ниже;
б) окисляющие вещества – вещества, поддерживающие горение, вызывающие воспламенения и (или) способствующие воспламенению других веществ в результате окислительно-восстановительной экзотермической реакции;
в) горючие вещества –жидкости, газы, пыли, способные самовозгораться, а также загораться от источников зажигания и самостоятельно гореть после его удаления;
г) взрывчатые вещества –вещества, которые при определенных видах внешнего воздействия способны на очень быстрое самораспространяющееся химическое превращение с выделением тепла и образованием газов;

2 категория:
Представляют объекты, использующие оборудование под давлением более 0,07 МПа (мегапаскаль) или с температурой воды более 1150С. Такими объектами могут быть не только промышленные предприятия, но также транспортные средства с взрывоопасным грузом.

 

53.Основные источники возникновения пожаров на промышленных предприятиях. Оценка пожарной опасности промышленных предприятий.

Использование ЛВЖ, ГГ, твердых горючих материалов, сложное оборудование, разветвленная система трубопроводов, большое количество электроустановок - все это обусловливает опасность возникновения пожара на предприятии.

Основные причины пожаров - это нарушение технологического режима (по статистике это самая частая причина - до 33% случаев), затем: неисправность электрооборудования (короткое замыкание, перегрузки, большие переходные сопротивления) плохая подготовка к ремонту.

Самовозгорание промасленной ветоши и др., несоблюдение графика ремонта, износ оборудования, неисправность запорной арматуры, отсутствие заглушек на ремонтируемых или законсервированных трубопроводах.

Искры при сварочных работах

Конструктивные недостатки

Ремонт по ходу

Реконструкция с отклонением от технологии.

В приборостроении - пожароопасность электрооборудования (ЭО), радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) - применение горючих материалов (резина, пластмасса, лаки, масла). Источники температуры в РЭА - радиодетали. От перегретых радиодеталей могут загореться печатные платы из смолистых, стеклопластика, текстолита, гетинанса.

Технологические процессы, осуществляемые на производстве, отличаются большим разнообразием и сложностью (Это и механическая обработка деталей, и процессы очистки, обслуживания, сушки, окраски - т.е. применяются пожароопасные вещества. Встречаются также операции с применением открытого огня.

Кроме этого - сложная обстановка для пожаротушения (большие размеры, плотная застройка, применение облегченных конструкций из металла и полимеров с низкой огнестойкостью. Поэтому на предприятиях должен разрабатываться комплекс противопожарной защиты. Это:

1) профилактические мероприятия и

2) устройство систем пожаротушения и взрывозащиты.

Особая опасность связана с транспортировкой и хранением сжиженных газов и жидкостей. Она связана с внезапным повышением давления газов или паров до величины, превосходящей прочность резервуара.

 

54.Пожарная профилактика в производственных зданиях.

Пожарная профилактика - комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, на предотвращение пожара, ограничение его распространения, создание условий для его успешного тушения.

Вероятность возникновения пожара в зданиях и распространение огня зависят от:

1) материалов, из которых построено здание пожарной нагрузки (массы горючих веществ на м2, приведенной к теплотворной способности дерева

2) размеров зданий

3) планировки.

Способность конструкции сопротивляться огню во времени при сохранении своих свойств называется огнестойкостью. Она характеризуется пределом во времени.

По огнестойкости - 5 категорий (с возрастанием степени предел огнестойкости уменьшается).

Противопожарные преграды:

а) противопожарные разрывы (определяются степенью огнестойких разделяемых зданий)

б) противопожарные стены (предел огнестойкости ³ 2,5 ч)

в) противопожарные зоны (брандмауэры) (полосы негорючего покрытия ³ 6 м).

г) несгораемые перекрытия

д) шлюзы, тамбуры, люки, водяные завесы и т.п.

Планировка размещения производства

Производства, более опасные ® в одноэтажных зданиях у наружных стен, многоэтажных - на верхних этажах.

Эвакуация из помещений регламентируется СН и П II-2-80 на основе данных о пожаре (время от начала пожара до возникновения опасной для человека ситуации ( t°, О2¯, появление токсичных веществ, задымленность и т.п.) - устанавливают необходимое время эвакуации.

Вентиляция - в зависимости от категорий пожароопасных производств изготовляют из негорючих и трудногорючих материалов.

Противодымовая защита - удаление дыма и газов через оконные проемы, аэрационные фонари, специальные люки.

Кроме того, в пожароопасных помещениях необходима защита от статического электричества (R £ 106W) (применение заземления, повышение поверхности проводимости диэлектриков, уменьшение электризации горючих жидкостей (доб. антистатик), ионизации воздуха, спецобувь с проводящей подошвой).

Предусматривается также молниезащита (в зависимости от назначения и технологических особенностей объекта).

 

---

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1453; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!