ОПАСНЫЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНОГО ГАЗА

Природный газ как топливо имеет ряд неоспоримых достоинств, обеспечивающих широкое применение в энергетике, промышленности и в быту. Высокая степень автоматизации процессов горения, минимальное содержание вредных веществ в продуктах сгорания, высокий коэффициент полезного действия газоиспользующего оборудования — основные преимущества газового топлива. Вместе с тем в связи с наличием у природного газа опасных свойств его транспортировка и сжигание должны вестись с соблюдением необходимых мер безопасности. К основным недостаткам, присущим природному газу, относятся его удушающее действие и взрывопожароопасность.

Удушающее действие

Природный газ не ядовит, но и дышать им тоже нельзя. Удушающее действие выражается в том, что при заполнении замкнутого объема (помещение, колодец, топка котла и др.) природный газ вытесняет воздух, уменьшая содержание кислорода. Аналогичное действие оказывают другие нетоксичные газы, например, азот.

Воздух содержит около 21 % кислорода. Согласно ГОСТ 5542-2014 п. 5.3 «Газы горючие природные промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия» при концентрации природного газа, снижающей объемную долю кислорода во вдыхаемом воздухе до 16 %, возникает удушье. Именно возможное удушье требует обязательного использования при газоопасных работах в замкнутых объемах средств защиты органов дыхания — изолирующих противогазов.

Для того чтобы содержание кислорода уменьшилось до 16 %, содержание другого газа в воздухе должно составить не менее 20 %. Заполнить газифицированное помещение, например, кухню, таким количеством природного газа при небольшой утечке сложно. Поэтому случаи удушья в быту если и происходят, то при попытке суицида. Да и, скорее всего, раньше произойдет взрыв. В газораспределительных организациях удушье природным газом возможно при выполнении работ в газовых колодцах.

Взрывопожароопасность

В сравнении с удушающим действием гораздо большую опасность представляет то обстоятельство, что природный газ взрывопожароопасен в смеси с воздухом. Зажигание газовоздушных смесей и распространение в них пламени происходит в пределах, зависящих от многих факторов, — химических и физических. В воспламеняющейся смеси пламя распространяется неограниченно от источника зажигания, в том числе и после его удаления. Не всякий источник зажигания может поджечь смесь. Существует минимальная мощность, необходимая для воспламенения смеси. Также имеются определенные диапазоны состава газовоздушной смеси, когда происходит воспламенение.

Рис. 1. Опасная и взрывоопасная концентрации природного газа

Пределы воспламенения определяют границы, отделяющие смеси, в которых пламя может распространяться, от смесей, в которых пламя не распространяется. Нижний предел воспламенения — это наименьшая концентрация природного газа в воздухе, при которой происходит распространение пламени. Соответственно, верхний предел — максимальная концентрация газа, обеспечивающая распространение пламени.

На сегодняшний день ГОСТ 5542-2014 определяет пределы воспламенения природного газа при стандартных условиях (20 °С, 760 мм рт. ст.) от 4,4 до 17 % (рис. 1).

Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП) — минимальное содержание горючего газа в смеси, при котором происходит самопроизвольное горение. Для природного газа он составляет 4,4 %. Опасная концентрация горючего газа — это объемная доля газа в воздухе, превышающая 20 % от НКПРП.

Минимальное количество газа в воздухе, при котором происходит процесс самопроизвольного горения, составляет 4,4 %. Максимальное содержание газа в воздухе, выше которого газовоздушная смесь самопроизвольно не горит, составляет 17 %. При повышении температуры газовоздушной смеси пределы воспламенения расширяются: нижний предел уменьшается, а верхний растет. При нагреве газовоздушной смеси выше температуры самовоспламенения горение идет при любых концентрациях до полного выгорания одного из компонентов смеси.

Условия взрыва

Взрыв газа — мгновенное сгорание газовоздушной смеси, сопровождающееся образованием сжатых газов и выделением тепла. Наибольшее внимание привлекают происшествия, происходящие в жилых домах. Такие взрывы часто приводят к жертвам, в отдельных случаях — многочисленным. События широко освещаются в средствах массовой информации и долго остаются в центре внимания.

Рис. 2. Разрушения при взрыве в Магнитогорске 31.12.2018

Источник: https://tass.ru/proisshestviya/5969337?amp.

Наибольшее число жертв за постсоветский период случилось в результате взрыва, произошедшего в Магнитогорске 31 декабря 2018 г. В результате обрушился седьмой подъезд десятиэтажного жилого дома № 164 на проспекте Карла Маркса (рис. 2), погибли 39 человек, 35 квартир были разрушены полностью, еще 10 — частично. Обломки образовали завал высотой до третьего-четвертого этажей.

 

Замкнутый объем Взрывоопасная концентрация Источник воспламенения

Рис. 3. Условия взрыва

Условия взрыва газовоздушной смеси (рис. 3):

• замкнутый объем;

• наличие взрывоопасной концентрации;

• наличие источника воспламенения

Взрыв происходит в замкнутых объемах, в которых природный газ содержится во взрывоопасной концентрации, при наличии источника воспламенения. Замкнутым объемом, в котором возможен взрыв, может быть помещение, топка котла, колодец и др. Источником воспламенения может послужить открытый огонь, искра либо нагретое тело с температурой выше температуры воспламенения. При взрыве внутри помещений происходит разрушение ограждающих строительных конструкций: окон, стен, дверей, перекрытий.

Возможность возгораний и взрывов является самой главной опасностью при газоопасных работах. Для их предупреждения избегают одновременного появления трех условий взрыва. Большинство работ выполняют на отключенных и отглушенных участках газопровода, то есть делают «без газа», тем самым исключая возможность взрывоопасной концентрации. Также для предупреждения взрывов при газоопасных работах стараются обеспечить вентиляцию замкнутых объемов, что уменьшает концентрацию газа в воздухе, и удаляют все источники воспламенения. Исключение составляют сварка и газовая резка. Здесь без огня никак не обойтись.

В то же время ряд работ проводится с выходом газа, что обусловлено большой трудоемкостью отключения и последующего пуска газа потребителям. Например, «под газом» можно делать врезку в газопровод, замену прокладок во фланцах, набивку сальникового уплотнения на запорной арматуре. Конечно же, существуют ограничения по давлению, применяется специальное оборудование. Работы в загазованной среде выполняются, если имеется техническая возможность и экономическая целесообразность. Их не разрешено делать в помещениях, место производства — наружные газопроводы, находящиеся на улице.