3 nebezpečenstvo výbušnej zmesi

 

Zohľadňujeme miestne a prevádzkové podmienky, ako je množstvo, druh  a výskyt výbušnej zmesi ( v uzavretých nádobách, v miestnosti, vo voľnom priestore).

A či je nebezpečné množstvo výbušnej zmesi, ktoré sa na základe posúdenia pracovných a miestnych podmienok môže vytvoriť?

Pritom využijeme výbuchové parametre: maximálny výbuchový tlak (pmax), maximálna rychlosť narastania výbuchového tlaku (dp/dt)max, možnosť prechodu do detonácie resp. medze detonácie.

 

1.3. 1  Nebezpečné množstvo v uzavretom priestore

 

V uzavretom priestore už 10 litrov výbušnej atmosféry predstavuje nebezpečné množstvo nezávisle na veľkosti priestoru. Nebezpečné môže byť aj menšie množstvo výbušnej atmosféry, a to vtedy, ak nastane  výbuch v bezprostrednej blízkosti osôb. V priestoroch menších ako 100 m3  je nutné považovať za nebezpečné aj množstvo menšie ako 100 litrov.

 

Možno použiť pravidlo:

Výbušná atmosféra musí byť považovaná za nebezpečnú v takých priestoroch, ako tvorí desaťtisícinu objemu uzavretého priestoru, napr. v priestore 100 m3 je nebezpečné množstvo 10 litrov výbušnej atmosféry.

 

Ak sa výbušná koncentrácia vyskytuje v nádobách, ktoré nie sú odolné výbuchovému tlaku, resp. výbuchovému rázu, potom je nutné za nebezpečné množstvo výbušnej zmesi považovať oveľa menšie množstvo, než ako je uvedené vyššie, a to najmä z dôvodov nebezpečenstva roztrhnutia nádoby a ohrozenia okolia odletujúcimi úlomkami.

 

Účinnosť iniciačných zdrojov, t.j. schopnosť zapáliť výbušnú atmosféru, závisí na:

 

Preto  pri posudzovaní nebezpečenstva vzniku výbuchu je nutné vychádzať z toho, že zapálenie vytvorenej výbušnej atmosféry je trvalo možné. Možnosť výbuchu teda nezáleží na tom, či sú prítomné iniciačné zdroje. To znamená, že nebezpečenstvo výbuchu je dané, ak sú splnené látkové predpoklady výbuchu.

 

1.3. 2  Nebezpečné množstvo vo voľnom priestore

 

Pri určitom množstve výbušnej zmesi horľavého plynu,

pary horľavej kvapaliny, jej hmly alebo

horľavom prachu so vzduchom

môže výbuch prejsť do detonácie a v tom prípade je možné takýto výbuch porovnať s účinkami kondenzovaných výbušnín.

Detonujúce plynovzduchové zmesi dosahujú detonačný tlak 2 MPa, kondenzované výbušniny   viac ako 104 MPa. V okolí centra výbuchu je preto deštrukčný účinok kondenzovanýcz výbušnín väčší. Vo väčších vzdialenostiach od centra výbuchu sú však tlakové účinky šíriace sa rázovými vlnami prakticky rovnaké.

Na základe tejto podobnosti je možné pomocou koeficientov vyjadriť účinky detonujúcej zmesi plynu alebo pár so vzduchom porovnaním so štandartnou výbušninou (TNT) pomocou tzv. tritolového ekvivalnetu. Problém je odhadnúť množstvo výbušnej zmesi, ktoré je schopné prejsť do detonácie.

 

Správanie sa oblaku výbušnej zmesi plynu resp. pár so vzduchom:

  1. Oblak sa iba rozplynie, ak nepríde do styku s iniciačným zdrojom (tento optimálny prípad je málo pravdepodobný)
  2. Oblak po iniciácii iniciačným zdrojom iba voľne horí
  3. Oblak začne horieť a toto horenie prejde do detonácii (tento prípad je najmenej priaznivý v dôsledku deštrukčných účinkov rázovej vlny)

 

Kvantitatívny výpočet účinkov výbuchu oblaku je prakticky nemožný. Pri odhade rizika sa vychádza najmä z doterajších skúseností z ktorých vyplýva:

  •  nebezpečenstvo prechodu do detonácie nastáva až pri úniku množstva 2 až 5 ton plynov alebo pár do voľnej atmosféry, s výnimkou vodíka a jeho zmesi s inými horľavými plynmi (CO, CH4) kedy je prechod do detonácie možný nad 100 kg
  •  detonácii predchádza štádium  výbuchového (deflagračného) horenia. Prechod do detonácie nastane, ak bude rýchlosť šírenia plameňa vyššia ako rýchlosť zvuku
  •  konverzia v detonáciu sa pohybuje v rozmedzí 0 až 10 hmot. % pri oblakoch o hmotnosti od 2 až 5 ton
  •  pre výpočet tritolového ekvivalentu TNT v kg je možné použiť porovnanie:

 

1 kg horľavého plynu (pary) = 10  kg TNT, alebo

1 m 3 stechiometrickej zmesi (pri 273 K a 105 Pa) = 1 kg TNT

 

 

1.4 príklady vytvárania nebezpečných koncentrácií

      pri nabiehaní, odstavovaní a pri  bežnej prevádzke zariadení

 

1.4.1 Vznik výbušnej zmesi pri nabiehaní a odstavovaní zariadení

 

pri normálnej prevádzke sa s horľavými plynmi pracuje v uzavretom zariadení obyčajne pri 100 % koncentrácii horľavého plynu. Pri odstavovaní zariadenia, kedy je nutné plyn zo zariadenia odstrániť a dosiahnuť  nulovej koncentrácie horľavého plynu, sa pri postupnom znižovaní koncentrácie dostaneme pod hornú medzu výbušnosti a teda do rozsahu výbušnosti. Pri ďalšom znižovaní koncentrácie až do dolnej medze výbušnosti je vnútorné prostredie zariadenia výbušné. Podobná situácia môže nastať v zariadení pracujúca s horľavými kvapalinami nad hornou medzou výbušnosti.

Pri odstavení zariadenia a následných opravárenských prácach, pri ktorých sa bude pracovať s plameňom (zváranie, rezanie) je nutné dôkladne vykonať nasledujúce operácie:

a) odstrániť zo zariadenia horľavú látku spotrebovaním alebo prečerpaním do iných zásobníkov

b) hermeticky odpojiť zariadenie od prívodového a odvodového potrubia tak, aby nemohlo dôjsť k vniknutiu horľavej látky do zariadenia

c) zariadenie dostatočne prefúknuť inertným plynom a odstrániť tak ostatky horľavej látky zo zariadenia

d) pred vstupom do zariadenia a bezprostredne pred začiatkom opravárenských prác sa presvedčiť o skutočnej koncentrácii vo vnútri zariadenia.

Nedokonalé vykonanie uvedených činností a najmä vynechanie kontrolného merania pred započatím práce bolo príčinou havárií sprevádzaných aj stratami na životoch.

 

1.4.1. 1 Spoľahlivé odpojenie zariadenia

 

Obyčajne k hermetickému odpojeniu nestačí uzavretie ventilu, alebo šúpatka (klapky) na potrubí pretože korózia uzavierajúcich armatúr a nánosy na tesniacich plochách spôsobia, že aj pri dotiahnutí nedosiahneme potrebné tesnosti armatúry.

Príklady spoľahlivého odpojenia zariadenia:

 

 

 

 

Prívod pary medzi ventily