ГЛАВА 5.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ВЗРЫВООПАСНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ.
КЛАССИФИКАЦИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ ПОМЕЩЕНИИ И УСТАНОВОК.
Физические свойства взрывоопасных смесей.
Основными взрывоопасными и пожароопасными веществами при транспорте газа по магистральным газопроводам и при распределении газа по трубопроводам к потребителям являются: природный газ метан СН4; попутные газы — этан С2Н6, пропан С3Н6 и бутан С11Н10; гидраты — бензол и близкие к нему нефтяные фракции, пары которых находятся во взвешенном состоянии в природном газе.
По условиям ограничения опасных по взрыву и воспламенению свойств природного газа и попутных с ним веществ различают температуру самовоспламенения, вспышки и концентрационные пределы взрываемости в смеси с воздухом.
Температура самовоспламенения смеси — минимальная температура нагрева, при которой смесь без внесения в нее открытого пламени может самовоспламениться.
Температура вспышки горючей жидкости — такая степень нагрева, при которой загораются только пары этой жидкости, не воспламеняя ее.
Температура вспышки характеризует степень пожаро- и взрывоопасности попутных при транспорте газа жидких веществ. Горючие газы при любой температуре окружающей среды относятся к взрывоопасным. Все жидкие вещества, имеющие температуру вспышки +45° С и ниже, относятся к взрывоопасным. Горючие жидкости, имеющие температуру вспышки более +45° С, относятся к пожароопасным.
Минимальная концентрация в воздухе, при которой взрывается смесь, называется нижним пределом взрывоопасности. Максимальная концентрация в воздухе, при которой взрывается смесь при внесении в нее открытого пламени, называется верхним пределом взрывоопасности.
Температура самовоспламенения и вспышки и концентрационные пределы взрывоопасности природного газа (метана) и всех попутных с ним при транспорте по газопроводам веществ при температуре окружающей среды +20° С и давлении 760 мм. рт. ст. приведены в табл. 27.
Таблица 27
Концентрационные пределы взрываемости и температура воспламенения
Рассматривая взрывоопасные и пожароопасные концентрации транспортируемых газов и их попутных веществ, необходимо также учитывать мощность источника поджигания, качество его, а также количество кислорода в воздухе. Если к воздуху прибавить некоторые количества негорючих газов или паров жидкостей, существенно смещается верхний концентрационный предел взрывоопасности (табл. 28). Это необходимо учитывать на газопроводах при производстве различных опасных по взрыву испытаниях во взрывоопасных помещениях, где по условиям непрерывности транспорта газа невозможно остановить процесс компримирования.
Таблица 23
Концентрационные пределы воспламенения газов
Для снижения опасности загорания гидратов (конденсата бензола) при транспорте газа и ремонте оборудования во взрывоопасных помещениях или в наружных установках можно рекомендовать использование примесей негорючих газов, делающих горючие смеси конденсата с воздухом невоспламеняющимися.
Например, при добавлении к воздуху 30,8% азота смесь бензола (конденсата) с воздухом не будет воспламеняться. Можно снизить также температуру воздуха, а следовательно, и конденсата до такого предела, при котором смесь не воспламенится.
Рассмотрим электрический разряд как одни из основных источников поджигания. Электрический разряд, являющийся искрой при коммутации электрического тока, может в качестве источника поджигания взрывоопасной смеси действовать следующим образом.
При длительном воздействии устойчивого разряда (электрической дуги) при температуре до +300° С электрическая аппаратура разогревается до температуры самовоспламенения взрывоопасной концентрации смеси природного газа (или других веществ, связанных с транспортом газа).
Искра воспламеняет взрывоопасную или пожароопасную смесь природного газа или горючей жидкости — конденсата.
Количество энергии, выделяемой при электрическом разряде воспламеняющей взрывоопасные смеси, зависит от двух факторов:
от физико-химической характеристики смеси газа с воздухом, которое можно определить по формуле
где
— минимальная энергия искры; λг — теплопроводность продуктов сгорания смеси; Тн — начальная температура смеси; Тг— температура продуктов сгорания; uн — нормальная скорость распространения фронта пламени; Ср, рн — соответственно теплоемкость и плотность смеси;
от силы тока, напряжения и расстояния между электродами (контактами): чем больше сила тока, напряжение и меньше расстояние между электродами, тем больше εmin.
Таким образом, взрывоопасность или пожароопасность смесей природного газа и других в основном характеризуют следующие физические параметры: температура вспышки, воспламенения, нижний концентрационный предел смеси, воспламеняющие ток и напряжение электрической сети.
Самовоспламеняющиеся пирjфорные соединения — смесь углеродных соединений, сероводорода с окисью железа, способных самовоспламеняться при контакте с воздухом, образуются в сосудах, через которые проходит природный газ, имеющий примеси конденсата. Пирофорная масса образуется в пылеуловителях, газгольдерах, колоннах по очистке и осушке природного газа, в различных газовых сепараторах и установках по одоризации газа.
Характеристика взрывоопасных помещений компрессорных станций и линейных сооружений.
Взрывоопасными называются установки (в помещениях и наружные), в которых по условиям технологического процесса могут образовываться взрывоопасные смеси: горючих газов или паров с воздухом или кислородом, горючих пылей ИЛИ волокон с воздухом при переходе их во взвешенное состояние.
Помещения и наружные установки, в которых сжигают топливо, технологический процесс которых связан с применением открытого огня или раскаленных частей (например, камера сгорания газовых турбин, котельные на газовом топливе, электростанции с газовыми двигателями), относятся к невзрывоопасным.
Помещения и наружные установки, в которых применяется электрооборудование ПУЭ, разделяются в отношении их опасности к взрыву на следующие классы:
класса В-I — по технологическому процессу выделяются горючие газы или пары в таком количестве, что могут образовать с воздухом (или другими окислителями) взрывоопасные смеси при нормальном и недлительном режиме работы;
класса В-Iа — при нормальном технологическом процессе взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом (или другими окислителями) не образуются, а возможны только в результате аварии или неисправности;
класса В-Iб — аналогичные помещениям класса Β-Ia, но отличающиеся от них одной из следующих особенностей: 1) горючие газы или пары обладают высоким нижним концентрационным пределом взрываемости (15% и более) и резким запахом при предельно допустимой санитарной норме концентрации; 2) образование в аварийных случаях общей взрывоопасной концентрации в помещении исключается, а возможна лишь местная взрывоопасная концентрация; 3) горючие газы и легковоспламеняющиеся жидкости не создают общей взрывоопасной концентрации в помещении, в котором не применяется открытый огонь;
класса В-II — выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна, которые могу образовывать с воздухом или с другими окислителями взрывоопасные смеси при нормальном недлительном технологическом процессе.
класса В-IIа — взрывоопасные концентрации горючих пылей в смеси с окислителем возникают лишь в аварийном режиме или при неисправностях.
Наружные установки, на которых имеется действующее электрооборудование, относятся к классу В-Iг (установки, содержащие взрывоопасные газы или пары, легковоспламеняющиеся жидкости, например, пылеуловители с электрозадвижками, емкости для хранения конденсата, сливо-наливные эстакады для слива метанола в подземные емкости).
Для установок класса В-Iг опасными по взрыву считаются зоны вокруг них в пределах следующих расстояний; до 3 м по горизонтали и вертикали от взрывоопасного закрытого технологического аппарата и 5 м по горизонтали и вертикали от вытяжных и предохранительных клапанов; до 20 м по горизонтали и вертикали от места открытого слива или налива — для эстакад — наружные открытые эстакады и переходы газопроводов с трубопроводами для горючих газов и легковоспламеняющихся жидкостей не считаются взрывоопасными сооружениями.
Помещения, граничащие с взрывоопасными помещениями, независимо от того, имеется ли в них действующее электрооборудование или оборудование отсутствует, могут быть также взрывоопасными в зависимости от их расположения по отношению к взрывоопасным помещениям (табл. 29).
Таблица 29
Классификация смежных с взрывоопасными помещениями
Камеры вытяжных вентиляционных взрывоопасных помещений, изолированные от последних, относятся также к взрывоопасным помещениям, но классифицируются на один класс ниже. Исключение составляют камеры аварийной (сбросной) вентиляции, для которых класс основного помещения сохраняется.
Камеры приточных вентиляторов, обслуживающих взрывоопасные помещения, относятся к невзрывоопасным.
Расположение распределительных устройств и подстанций при наличии на промышленных площадках взрывоопасных помещений.
В соответствии с требованиями ПУЭ распределительные устройства и подстанции могут располагаться на промышленных площадках и других сооружениях газопроводов согласно следующим требованиям.
Не разрешается установка трансформаторных подстанций и распределительных устройств на 1000 В и более во взрывоопасных помещениях всех классов. В этих помещениях можно устанавливать лишь аппараты и панели управления электродвигателями во взрывозащищенном исполнении, соответствующем классу взрывоопасности помещения.
Стены между помещениями должны быть несгораемыми, двери между ними — несгораемыми и открываться в сторону менее опасного помещения, а также снабжены самозакрывающимися устройствами (пружинами, пневмоклапанами и т. д.). Тамбуры и коридоры должны иметь размеры, позволяющие открывать каждую дверь при закрытых других дверях.
Аппараты и панели управления электроприводом рекомендуется устанавливать вне взрывоопасного помещения, оставляя в последнем лишь пусковые кнопки.
В исключительных случаях во взрывоопасные помещения классов Β-Ia, B-IIа и В-Iб разрешается встраивать изолированные глухими несгораемыми стенами и перекрытием распределительные устройства напряжением до 1000 В и более. При этом из этих всех распределительных устройств при длине их до 7 м должен быть один выход, а при длине более 7 м — два выхода вне взрывоопасных помещений.
Подстанции и распределительные устройства могут пристраиваться непосредственно к взрывоопасным помещениям всех классов с обязательным соблюдением следующих условий.
Камеры трансформаторов и распределительных устройств не должны иметь никаких проемов (окон, дверей) во взрывоопасное помещение. Отверстия для ввода кабелей должны быть тщательно заделаны. Для помещений класса В-I делать отверстия для ввода во взрывоопасное помещение кабелей не разрешается. Кабели должны вводиться через наружные стены, не соприкасающиеся с подстанцией.
Стены пристраиваемых подстанций должны быть огнестойкими с оштукатуркой с двух сторон.
При пристройке подстанции к помещению класса В-I в нем должно поддерживаться избыточное давление в несколько миллиметров водяного столба.
Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) допускается встраивать в помещения классов Β-Ia, ВIIб и B-IIа, при этом все степы и перекрытия, примыкающие к взрывоопасному помещению, должны быть несгораемыми. Выход из помещения КТП должен быть вне взрывоопасного помещения.
Над помещением, в котором установлено КТП, могут размещаться только невзрывоопасные вспомогательные или бытовые помещения.
Компрессорные станции и другие сооружения, отдельно стоящие или пристроенные к невзрывоопасным помещениям подстанций и распределительных устройств, должны иметь расстояния от взрывоопасных помещений, указанные в табл. 30.
Таблица 30
Минимальные расстояния от взрывоопасных помещений трансформаторов и аппаратов распределительных устройств
Классификация производственных помещений и наружных установок на газопроводах приведена в табл. 31.
Таблица 31.
Классификация производственных и вспомогательных помещении, наружных установок объектов газовой промышленности по их взрыве- и пожароопасности
Продолжение табл. 31
