ВЗРЫВООПАСНАЯ СРЕДА — это смесь воздуха с горючими газами, парами легковоспламеняющихся (ЛВЖ) (см. ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩАЯСЯ ЖИДКОСТЬ) и горючих (ГЖ) (см. ГОРЮЧАЯ ЖИДКОСТЬ) жидкостей, горючими аэрозолями, пылями или волокнами, которая при определенной концентрации горючего способна взрываться (см. ВЗРЫВ) при возникновении источника инициирования взрыва (источника зажигания) (см. ИСТОЧНИК ЗАЖИГАНИЯ) [1].

ВЗРЫВООПАСНАЯ СРЕДА — среда, состоящая из смеси с воздухом, при атмосферных условиях, горючих веществ в виде газа (см. ТОКСИЧНОСТЬ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ), пара, пыли, волокон или летучих частиц, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени [2].

ВЗРЫВООПАСНАЯ ГАЗОВАЯ СРЕДА — среда, состоящая из смеси с воздухом, при атмосферных условиях, горючих веществ в виде газа, пара или аэрозоля, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени [2].

ВЗРЫВООПАСНАЯ ЗОНА — часть замкнутого или открытого пространства, в котором присутствует или может образоваться взрывоопасная газовая смесь в объеме, требующем специальных мер защиты при конструировании, изготовлении и эксплуатации оборудования [2].

ВЗРЫВОБЕЗОПАСНАЯ ЗОНА — часть замкнутого или открытого пространства, в котором отсутствует взрывоопасная среда в объеме, требующем специальных мер защиты при конструировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации оборудования [2].

К взрывоопасной среде относятся также вещества и материалы, способные взрываться и гореть (см. ГОРЕНИЕ) при взаимодействии с водой (см. ОГНЕТУШАЩЕЕ ВЕЩЕСТВО), кислородом или друг с другом.

Основные параметры

Параметрами и свойствами, характеризующими взрывоопасность среды, являются:

· температура вспышки (наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать (см. ВСПЫШКА) в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает) (см. ТЕМПЕРАТУРА; ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ);

· концентрационные пределы распространения (КПР) (минимальное и максимальное содержание горючего в технологической среде, при котором возможно распространение пламени по среде на любое расстояние от источника зажигания);

· температурные пределы распространения пламени (ТПР) (температуры жидкой технологической среды, при которых ее насыщенные пары образуют концентрации с заданным содержанием окислителя, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) и верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени);

· температура самовоспламенения (наименьшая температура окружающей среды, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламение вещества);

· нормальная скорость распространения пламени (НСРП) (скорость перемещения фронта пламени (см. ПОЖАР) относительно несгоревшего газа в направлении, перпендикулярном к его поверхности) [3];

· минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) (см. КИСЛОРОД) (концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей из горючего вещества, воздуха и флегматизатора (разбавителя), ниже которой воспламенение (см. ВОСПЛАМЕНЕНИЕ) и горение смеси становится невозможным при любой концентрации горючего (см. ГОРЮЧАЯ СРЕДА) в смеси, разбавленной данным флегматизатором.);

· минимальная энергия зажигания (МЭЗ) (минимальная энергия, необходимая для инициирования загорания определенной (заданной) горючей среды);

· чувствительность к механическому воздействию (удару и трению).

Определение пожаровзрывоопасных свойств технологических сред состоит в определении комплекса показателей, перечень которых зависит от агрегатного состояния среды, параметров состояния (давления, температуры и т. д.) и особенностей технологического процесса [4].

Классификация взрывоопасных зон

Классификация взрывоопасных зон применяется в целях выбора оборудования, подходящего для использования в данной среде, по уровню его взрывозащиты.

Взрывоопасные зоны классифицируются в соответствии с двумя параметрами:

· типы горючих веществ, которые могут встречаться (пыль или газ);

· частота или продолжительность возникновения взрывоопасной атмосферы.

Таблица 1

Рис. 1. Пример взрывоопасных зон

Взрывоопасные зоны подразделяются на классы, в зависимости от частоты и длительности присутствия в них взрывоопасной газовой среды, а именно:

· зона класса 0 — зона, в которой взрывоопасная газовая среда присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени или часто;

· зона класса 1 — зона, в которой существует вероятность периодического или случайного присутствия взрывоопасной газовой среды в нормальных условиях эксплуатации;

· зона класса 2 — зона, в которой вероятность образования взрывоопасной газовой среды в нормальных условиях эксплуатации маловероятна, а если она возникает, то существует непродолжительное время.

Все взрывоопасные зоны обязательно должны быть промаркированы заметными и понятными знаками безопасности (см. ЗНАКИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ).

Рис. 2. Предупреждающий знак безопасности «Взрывоопасно»

Определение количества и вероятности возникновения взрывоопасной среды

Возникновение взрывоопасной среды зависит от следующих факторов [5]:

а) наличия горючих веществ;

б) степени дисперсности горючего вещества (например, газов, паров, тумана, пыли);

Газы и пары имеют достаточно высокую степень дисперсности для образования взрывоопасной среды. Вероятность образования взрывоопасной среды туманом или пылью возникает при размере капель в тумане или размере твердых частиц в пыли менее 1 мм.

в) концентрации горючего вещества в воздухе в пределах диапазона воспламенения;

Взрыв может произойти, если концентрация дисперсного горючего вещества в воздухе достигает или превышает нижний концентрационный предел воспламенения. Взрыв не произойдет, если концентрация превышает верхний концентрационный предел воспламенения.

Пределы воспламенения изменяются в зависимости от давления и температуры. Как правило, концентрационные пределы воспламенения расширяются с увеличением давления и температуры. В смесях горючих веществ с кислородом пределы воспламенения значительно превышают такие пределы для горючих веществ в смеси с воздухом.

г) количества взрывоопасной среды, достаточной для нанесения травм или повреждений в результате воспламенения.

При оценке вероятности возникновения опасной взрывоопасной среды необходимо учесть возможное образование взрывоопасной среды в результате химических реакций, пиролиза и биологических процессов.

Если невозможно оценить вероятность возникновения опасной взрывоопасной среды, то необходимо исходить из предположения о постоянном присутствии такой взрывоопасной среды, кроме тех случаев, когда имеется устройство, достоверно контролирующее концентрацию горючего вещества в воздухе.

Основные принципы предотвращения и снижения риска

Одновременное наличие взрывоопасной среды и активных источников воспламенения, а также предполагаемые поражающие факторы взрыва ведут к основным принципам предотвращения взрыва и взрывозащиты:

1)    предотвращение взрыва:

а) предотвращение появления взрывоопасных сред; в значительной степени эта цель может быть достигнута за счет изменения концентрации горючего вещества до значения, выходящего за пределы диапазона воспламенения, или концентрации кислорода до значения ниже предельной концентрации кислорода ПКК;

б) предотвращение появления активных источников воспламенения;

2) защита: снижение поражающих факторов взрыва до приемлемого уровня средствами конструкционной защиты. В отличие от двух вышеуказанных мер по предотвращению взрыва здесь принимается предположение о допустимости взрыва.

Снижение риска может быть достигнуто путем применения одного из приведенных выше принципов предотвращения взрыва или взрывозащиты от поражающих факторов взрыва. Может также применяться сочетание этих принципов.

Предотвращение появления взрывоопасной среды (см. ПОЖАРНО‑ПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ) всегда должно быть приоритетной мерой по предотвращению взрыва.

Чем больше вероятность появления взрывоопасной среды, тем больше должен быть объем мер по предотвращению взрыва, направленных против появления активных источников воспламенения, и наоборот.

Для обеспечения возможности выбора необходимых мер по предотвращению взрыва и защиты должна быть разработана концепция взрывобезопасности применительно к каждому конкретному объекту (см. ОПАСНЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ОБЪЕКТ).

При планировании мер по предотвращению взрыва и защите объектов (см. ОБЪЕКТ ЗАЩИТЫ) следует учитывать нормальный режим эксплуатации, который включает пуск и остановку. Также должны быть учтены возможные технические неисправности, равно как и эксплуатация с прогнозируемыми нарушениями нормальных режимов работы согласно ГОСТ ИСО/ТО 12100-1. Применение мер по предотвращению взрыва и защите требует всесторонних знаний фактов и достаточного опыта [5].

Статью «Показатели, характеризующие пожаровзрывоопасные свойства веществ и материалов» см. по ссылке.

Литература

1. Энциклопедия «Пожарная безопасность», ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2019.

2. ГОСТ IEC 60079-10-1-2013 «Взрывоопасные среды. Часть 10-1. Классификация зон. Взрывоопасные газовые среды».

3. ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84) «Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».

4. НПБ 23-2001 «Пожарная опасность технологических сред. Номенклатура показателей».

5. ГОСТ 31438.1-2011 (EN 1127-1:2007) «Взрывоопасные среды. Взрывозащита и предотвращение взрыва. Часть 1. Основополагающая концепция и методология».