Источники воспламенения взрывоопасной среды

Для возникновения взрыва недостаточно наличия горючего вещества и окислителя. Необходимым условием также является источник воспламенения, способный передать взрывоопасной смеси достаточное количество энергии для начала процесса горения.

На промышленных объектах источники воспламенения могут возникать как в результате нормальной работы оборудования, так и при аварийных режимах эксплуатации. Именно поэтому при проектировании, выборе и эксплуатации оборудования для взрывоопасных зон особое внимание уделяется исключению или контролю потенциальных источников зажигания.

Согласно требованиям ТР ТС 012/2011, оборудование для работы во взрывоопасных средах должно быть спроектировано таким образом, чтобы исключить возможность воспламенения окружающей среды при предусмотренных условиях эксплуатации.

Что считается источником воспламенения

Источником воспламенения является любой объект, процесс или явление, способное передать взрывоопасной смеси энергию, достаточную для её воспламенения.

В качестве такой энергии могут выступать:

• тепловое воздействие;
• электрический разряд;
• механическое воздействие;
• электромагнитное излучение;
• химическая реакция;
• ударная волна или сжатие газа.

Даже кратковременное воздействие может стать причиной воспламенения, если его энергия превышает минимальную энергию воспламенения конкретной среды.

Открытое пламя и горячие поверхности

Одним из наиболее очевидных источников воспламенения является открытое пламя.

К таким источникам относятся:

• сварочные и газорезательные работы;
• спички и зажигалки;
• курительные изделия;
• факельные установки;
• технологические горелки.

Опасность также представляют нагретые поверхности оборудования, температура которых может превысить температуру самовоспламенения окружающей среды.

Именно поэтому для взрывозащищенного оборудования устанавливаются температурные классы, ограничивающие максимально допустимую температуру поверхности.

Электрические искры и электрическая дуга

Электрические искры являются одной из наиболее распространенных причин воспламенения взрывоопасных смесей.

Они могут возникать при:

• коммутации электрических цепей;
• коротких замыканиях;
• повреждении изоляции;
• нарушении контактов;
• аварийных режимах работы электрооборудования.

Особую опасность представляет электрическая дуга, обладающая высокой температурой и значительным запасом энергии.

Для предотвращения воспламенения применяются различные виды взрывозащиты, включая искробезопасные цепи, взрывонепроницаемые оболочки и повышенную надежность против взрыва.

Электростатические разряды

В процессе движения жидкостей, газов, порошков и сыпучих материалов возможно накопление зарядов статического электричества.

При достижении критического значения заряд может разрядиться в виде искры и стать причиной воспламенения взрывоопасной смеси.

Источниками электростатических зарядов могут быть:

• транспортировка нефтепродуктов;
• пневмотранспорт сыпучих материалов;
• движение ременных передач;
• перемещение синтетических материалов;
• работа фильтров и циклонов.

Для снижения риска применяется заземление оборудования и использование антистатических материалов.

Блуждающие токи и токи утечки

Блуждающие токи и токи утечки способны вызывать:

• локальный перегрев оборудования;
• искрообразование;
• разрушение металлических конструкций вследствие электрохимической коррозии.

В определенных условиях такие явления могут стать причиной воспламенения взрывоопасной среды.

Механические искры, трение и удары

При соприкосновении твердых материалов возможно образование механических искр.

Они возникают при:

• ударах металлических деталей;
• трении вращающихся частей;
• попадании посторонних предметов в механизмы;
• аварийном разрушении оборудования.

Дополнительную опасность представляет локальный нагрев поверхностей вследствие трения.

Поэтому при проектировании оборудования учитывается возможность возникновения механических источников воспламенения даже при отказах отдельных узлов.

Компрессия и ударные волны

В некоторых технологических процессах возможно быстрое сжатие газов.

Адиабатическое сжатие приводит к резкому повышению температуры среды и может вызвать воспламенение без внешнего источника зажигания.

Подобные явления могут возникать:

• в компрессорных установках;
• трубопроводных системах;
• пневматическом оборудовании;
• арматуре высокого давления.

Источником воспламенения также могут стать ударные волны, возникающие при быстром изменении давления.

Электромагнитное и оптическое излучение

Определенные виды электромагнитного излучения способны передавать энергию, достаточную для воспламенения горючей среды.

К потенциально опасным источникам относятся:

• лазерное излучение;
• инфракрасное излучение;
• микроволновое излучение;
• мощные радиочастотные источники.

В отдельных случаях даже локальный нагрев поверхности может привести к воспламенению взрывоопасной смеси.

Удары молнии

Разряд молнии сопровождается огромным количеством энергии и способен вызвать воспламенение практически любой горючей среды.

Особенно высок риск для:

• резервуарных парков;
• нефтебаз;
• газораспределительных объектов;
• наружных технологических установок.

Для защиты применяются системы молниезащиты и заземления.

Экзотермические реакции и самовоспламенение

Некоторые химические вещества способны выделять значительное количество тепла в результате химических реакций.

Если тепло не отводится в окружающую среду, температура вещества может повыситься до температуры самовоспламенения.

К таким процессам относятся:

• окисление веществ;
• полимеризация;
• разложение химических соединений;
• самонагревание органических материалов;
• самовоспламенение пыли.

Особую опасность представляют пылевые отложения, которые способны длительное время накапливать тепло и воспламеняться без внешнего воздействия.

Почему важно учитывать источники воспламенения

Анализ потенциальных источников воспламенения является одним из основных этапов обеспечения взрывобезопасности объекта.

Выявление и контроль таких источников позволяют:

• снизить вероятность возникновения взрыва;
• правильно выбрать взрывозащищенное оборудование;
• определить необходимые меры защиты;
• обеспечить соответствие требованиям ТР ТС 012/2011;
• повысить уровень промышленной безопасности предприятия.

Даже при наличии взрывоопасной среды риск возникновения аварии может быть существенно снижен, если исключены или надежно контролируются возможные источники воспламенения.