Пожарная безопасность

Общие сведения о пожарной безопасности

Системы пожаротушения

Пожарные извещатели

Термокабель Protectowire

Техника безопасности

Виды опасностей при работе с кислородом

Водород как универсальный энергоноситель и техника безопасности при работе с водородом

Безопасность работы с криогенными жидкостями

Опасности при работе с азотом и аргоном

Свойства аммиака и фреона, опасности при работе с холодильными агентами

Система безопасности при производстве жидкого гелия

Общие вопросы обеспечения безопасной эксплуатации криогенных систем

Вопросы безопасности криогенных систем, связанные с химическими свойствами азота

Вопросы безопасности криогенных систем, связанные с химическими свойствами кислорода

Криогенные системы: безопасность и вероятность загорания

Вопросы безопасности криогенных систем, связанные с химическими свойствами водорода и метана

Вопросы безопасности криогенных систем, связанные с химическими свойствами азота

Филин Н.В., Буланов А.В.
Жидкостные криогенные системы.
По изданию - Л.: Машиностроение, 1985.

Опыт эксплуатации криогенных систем показывает, что основные причины и последствия аварий связаны в первую очередь с химическими свойствами рабочих продуктов. Рассмотрим основные вопросы, обеспечения техники безопасности систем, работающих на жидких метане, кислороде, азоте и водороде, т.е. на наиболее широко используемых продуктах.

Азот

Азот – нейтральное вещество; в связи с этим проблема обеспечения техники безопасности азотных систем решается сравнительно просто. Важное практическое значение для обеспечения безопасной эксплуатации азотных систем имеют следующие два момента. Первый из них, который является общим для всех нетоксичных криогенных продуктов, таких как азот, аргон, неон, гелий, обусловлен снижением концентрации кислорода в воздухе вблизи мест дренажа значительных утечек продуктов. В связи с этим в процессе эксплуатации азотных систем, при внутреннем осмотре и ремонте крупногабаритного оборудования принимаются меры, исключающие попадание персонала в зоны с пониженной концентрацией кислорода. Количество жидкого азота, с которым можно работать в помещениях с естественной циркуляцией, ограничивается в пределах V_ж/V7×10^-3, где V_ж – объем жидкого азота; V – объем помещения.

Данное соотношение объемов гарантирует понижение концентрации кислорода в воздухе не ниже 15% даже при мгновенном испарении азота. Дренаж жидкого и газообразного азота производится только через специальные коммуникации с выводами их на площадки дренажа или в дренажные сосуды. Помещения, в которых возможна утечка жидкого или газообразного азота, оборудуются датчиками концентрации кислорода и сигнализаторами нижнего допустимого предела содержания кислорода, составляющего 19% объемных долей; при необходимости предусматривается аварийная приточно-вытяжная вентиляция, которая включается при понижении концентрации кислорода ниже допустимого предела. При внутреннем осмотре и ремонте оборудование должно быть отогрето до комнатных температур и концентрация кислорода внутри объемов поднята не менее чем до 19% посредством продувки воздухом, в противном случае необходимо использовать автономный дыхательный аппарат.

Второй специфический момент, определяющий безопасность обращения с жидким азотом, обусловлен потенциальной возможностью повышения в жидкости концентрации кислорода, что превращает инертный продукт в взрыво- и пожароопасный. Дело в том, что технические сорта жидкого азота содержат до четырех процентов кислорода, с которым образует раствор в любых соотношениях компонентов. При подводе тепла быстрее испаряется более летучая фракция – азот и раствор постепенно обогащается кислородом. Степень обогащения кислородом зависит от начальной концентрации кислорода и количества испарившегося продукта. Изменение содержания в азотно-кислородной смеси с начальным содержанием объемных долей кислорода c₀=4% в зависимости от относительной доли испарившегося продукта представлено на рис. 1, из которого видно, что концентрация кислорода в жидкости может возрасти к концу испарения от 4% до 50% по объему и более. В результате создаются благоприятные условия для загорания и даже детонации ряда материалов.

Рис. 1. Изменение концентрации кислорода в жидком азоте в зависимости от относительной доли испарившейся жидкости при c₀=4%.

Повышение концентрации кислорода представляет большую опасность, потому что она не всегда учитывается из-за инертных свойств исходного продукта. Такая ситуация может возникать при использовании жидкого азота для охлаждения металлолома, удаления приливов с резинотехнических изделий, закалке деталей и в других случаях, поскольку к чистоте обрабатываемых изделий не предъявляется никаких требований относительно присутствия масел, жиров и других органических материалов (ввиду инертности жидкого азота). В связи с этим в системах, где технологический процесс связан с испарением значительных объемов азота, следует контролировать содержание в нем кислорода; при увеличении концентрации кислорода до 30% жидкость должна быть слита. В противном случае поверхности деталей и оборудования должны быть обезжирены.

Материал подготовлен в сотрудничестве с Кафедрой низких температур МЭИ

Следующая страница: Вопросы безопасности криогенных систем, связанные с химическими свойствами кислорода