Таблица 1

Категория взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом

Таблица 2

Группы взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом по температуре самовоспламенения

     Индекс взрывоопасности (K_st) - косвенная характеристика скорости распространения пламени по пылевоздушной смеси. Численно определяется соотношением K_st = (dP/dt)_max V^1/3, где (dP/dt)_max - максимальная скорость нарастания давления взрыва пылевоздушной смеси в герметичном сосуде (МПа/с), V - объем сосуда (м³). Работами группы В.Барткнехта в 1970-1980 установлено, что величина индекса взрывоопасности не зависит от объема взрывной камеры в диапазоне 0,02 - 250 м³.
     Различают четыре класса пылевоздушных смесей (St0, St1, St2, St3) в зависимости от величины индекса взрывоопасности.

     В соответствии с действующими в индустриально развитых странах нормами класс пылевоздушной смеси определяет требования к В. оборудования и производственных помещений, где возможно образование аэровзвесей, методом разгерметизации.
     Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) - содержание кислорода в смеси горючее (газ, пар или пыль) - воздух - газообразный флегматизатор, ниже которого смесь не распространяет горение при любой концентрации горючего.
     Для горючих органического происхождения типичные значения МВСК при разбавлении смеси азотом или двуокисью углерода находятся в диапазоне 10 - 14 % об. Вместе с тем имеются исключения, к которым, в частности, следует отнести пылевидный параформальдегид, газообразные водород и окись углерода, значения МВСК для которых при разбавлении азотом составляют соответственно 6, 5 и 5,6 % об.
     Для пылей металлов величина МВСК может снижаться до 2% об. (алюминий, торий). При выборе газа флегматизатора следует учитывать возможность горения некоторых металлов в атмосфере азота (алюмо-магниевый сплав, цирконий) и углекислого газа (магний, титан).
     Максимальная скорость нарастания давления взрыва (МСНДВ) - максимальное значение производной (dP/dt) зависимости давления продуктов горения P взрывоопасной смеси от времени t при зажигании в герметичной камере. Хотя МСНДВ может оцениваться для смеси любых горючих (газа, пара или пыли) с газообразным окислителем, наибольшее практическое использование параметра связано с пылевоздушными смесями. Последнее обусловлено тем, что в отличии от гомогенных смесей динамику движения пламени по аэровзвеси не характеризуют нормальной скоростью распространения пламени. Величина МСНДВ зависит от объема взрывной камеры V. При V>16 л для пылей и при V>1 л для газов МСНДВ ~ V^1/3 (так называемый кубический закон).
     В камере объемом 1 м³ величина МСНДВ для пылей при нормальных начальных значениях параметров (давление - 100 кПА, температура - 20°С) может изменяться в пределах от 0,1 МПа/с (аэровзвесь меламина) до 800 МПа/с (аэровзвесь алюминиевой пудры).
     Максимальное давление взрыва (МДВ) - максимальное значение давления продуктов горения взрывоопасной смеси при зажигании в герметичной камере. Величина МДВ зависит от параметров начального состояния горючей смеси. Величина МДВ растет пропорционально начальному давлению газовой фазы смеси (при постоянной начальной температуре) и уменьшается с увеличением начальной температуры (при постоянном начальном давлении). Величина МДВ слабо зависит от объема взрывной камеры, если последний превышает 16 л для пылей и 1 л для газов.
     Для камеры объемом 1 м³ величина МДВ пылей при нормальных начальных значениях параметров (давление - 100 кПА, температура - 20°С) может изменяться в пределах от 0,1 МПа (аэровзвесь меламина) до 1,7 МПа (аэровзвесь алюминиевой пудры). Типичные значения параметра для аэровзвесей находятся в диапазоне 0,8 - 0,9 МПа.
     3. Взрывозащита (Вз)- снижение разрушительных последствий взрыва горючих смесей, обращающихся внутри технологического оборудования или помещений, специальными методами. Различают несколько методов Вз.
     Метод упрочнения оболочки предполагает использование таких конструкций корпуса оборудования или ограждений помещения, которые выдерживают давление взрыва без повреждения (пассивные методы защиты). Поскольку давление взрыва (при нормальных начальных условиях) горючих газо-, паро- и пылевоздушных смесей составляет 800 - 1000 кПа, практическое использование данного метода сопряжено с применением материалоемких технологий и, как правило, ограничено оборудованием с относительно малым объемом.
     В подавляющем большинстве случаев стены производственных помещений и корпуса оборудования выдерживают допустимое внутреннее избыточное давление, величина которого не превышает 10 и 50 кПа соответственно. Поэтому более употребимым методом Вз является аварийная разгерметизация. Данный метод предполагает использование на корпусе оборудования или ограждении помещения ослабленных элементов (вышибных проемов, предохранительных клапанов, разрывных мембран и т.п.), которые при взрыве вскрываются или разрушаются, создавая проемы, обеспечивающие достаточно высокие скорости выхода продуктов горения, чтобы ограничить рост давления внутри защищаемого объема допустимыми значениями.      Метод является наиболее распространенным по своей эффективности и стоимости реализации. Оценку избыточного давления взрыва P (ат) при горении пылевоздушной смеси, характеризующейся индексом взрывоопасности K_st·(ат·м/с), в помещении или технологическом аппарате объемом V (м³), имеющем в своей жесткой оболочке открытые участки с общей площадью S (м²) можно произвести по формуле: P = 0,000016·V^0,97·K_st^1,42·S^-1,45. Основной недостаток рассматриваемого метода Вз состоит в следующем. Подавляющее большинство продуктов горения содержит токсические газы, выброс которых в объем производственного помещения запрещается действующим законодательством. В этих случаях необходимо отводить продукты сгорания специальным сбросным газоходом за пределы производственного помещения в атмосферу. Если имеется запрет на загрязнение атмосферы продуктами сгорания, сбросной газоход должен вести к буферной емкости, объем которой значительно превосходит объем исходного аппарата. Обеспечение безопасности тракта газохода и буферной емкости (которые конструируются с учетом возможности проникновения пламени) становится достаточно сложной инженерной задачей.
      Суть метода взрывоподавления состоит в том, что на ранней стадии развития взрыва, которая фиксируется детекторами, автоматически срабатывают устройства, выбрасывающиее в защищаемый объем огнетушащее вещество. Его действие предупреждает дальнейшее горение и рост давления. В настоящее время известны случаи защиты методом взрывоподавления объемов до 1000 м³.
      Метод взрывоподавления относится к активным методам взрывозащиты. Естественно, что решение по обеспечению взрывобезопасности конкретного объекта принимается с учетом всего арсенала средств, как активных, так и пассивных, а также профилактических (флегматизации горючей среды и т.п.).
4. Основные нормативные документы, направленные на обеспечение взрывобезопасности:

Основными нормативными документами, направленными на обеспечение взрывобезопасности, являются:
- ПБ 09-170-97. Общие правила взрывобезопасности на взрыво- и пожароопасных производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Данные правила являются наиболее ценным пособием по выявлению взрывоопасных ситуаций на конкретных объектах и решению вопросов по их предупреждению.
- НПБ 105-03 Категорирование производственных помещений и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.
- ГОСТ 12.03.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования.
В этом документе к теме имеет отношение приложение, посвященное методам расчета параметров мембран для взрыворазряжения.
- ГОСТ 12.1.010-76* Взрывобезопасность. Общие требования.
Отметим, что данный ГОСТ, как и другие из перечисленных документов не распространяется на объекты, связанные с производством и использованием взрывчатых веществ в связи с рядом особенностей последних. В частности, требование обеспечения безопасности с вероятностью инцидента на уровне 10^-6 в год/человека экономически невозможно.
- ПУЭ. Правила устройства электроустановок.
К теме относится не весь документ, а только глава, где рассматриваются взрывоопасные зоны