CC BY
27
УДК 614.833.4
Р. Е. Васьков, В. В. Богач
О НЕКОТОРЫХ ВОПРОСАХ ПЛАНИРОВАНИЯ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЛОКАЛИЗАЦИИ И ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙ
Ключевые слова: взрывоопасная зона, предельно-допустимая концентрация, газоанализатор.
В статье рассмотрены проблемы правильного подбора, настройки и интерпретации показаний газоанализаторов. Приведены значения предельно-допустимой концентрации в рабочей зоне для некоторых веществ. Показано, что при определении содержания горючих паров и газов при помощи газоанализаторов на термохимических (каталитических) датчиках, необходимо учитывать: селективность, чувствительность, калибровка по определенному газу.
Key works: Hazardous area, the maximum allowable concentration, gas analyzer.
The article deals with the problem of correct selection, setting and interpretation of readings of gas analyzers. Gives the values of maximum permissible concentration in the working area for some substances. It is shown that in determining the content of combustible gases and vapours using gas analyzers for thermo chemical (catalytic) sensors must be considered: selectivity, sensitivity and calibration specific gas.
В соответствии с требованиями [1] организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты, должны планировать мероприятия по локализации и ликвидации последствий аварий, включая действия профессиональных и нештатных аварийно-спасательных формирований, численность которых может определяться с учетом факторов, изложенных в [2, 3]. Одной из задач проведения аварийно-спасательных работ в условиях возможного образования смесей горючих паров и газов с воздухом является определение и контроль границ взрывоопасных зон и превышения ПДК. В целях выполнения данной функции аварийно-спасательные формирования оснащаются переносными портативными газоанализаторами и газосигнализаторами. Анализ действий спасателей в рамках проведения учебно-тренировочных занятий и учебных тревог при аттестации аварийно-спасательных формирований показывает, что в настоящее время существуют проблемы правильного подбора, настройки и интерпретации показаний газоанализаторов. Значительные ошибки в определении размеров опасных зон могут иметь весьма существенные последствия, включая возможность взрыва, токсического поражения, увеличения материальных затрат на ликвидацию аварии.
Определение границ зоны превышения ПДК требуется для определения мест включения в средства индивидуальной защиты, размещения пункта управления, оказания первой помощи пострадавшим, сосредоточения резервов и ресурсов для выполнения работ по локализации и ликвидации аварии. Определение границ взрывоопасной зоны по НКПР осуществляется в целях обеспечения безопасности при использовании электрического и неэлектрического оборудования [4]. Взрывобезопас-ной, как правило, считают зону, в пределах которой концентрация горючих газов или паров не превышает 20-50 % от НКПР. На практике газоанализаторы, используемые для определения концентрации горючих газов, чаще всего настраиваются по величинеот 0 до 100 % НКПР и калибруются по метану, что может быть причиной значительных ошибок при опре-
делении границ превышения ПДК. Величина ПДК, как правило, в сотни и тысячи раз ниже значения НКПР (НПВ) для того же вещества, например, ПДК метана составляет 7000 мг/м3 [5], что эквивалентно 0,98 % об, и составляет, примерно, 22,3 % от величины НКПР. В таблице 1 в качестве примера приведены аналогичные соотношения для некоторых других веществ.
Таблица 1 - Примеры значений максимальной разовой ПДК в рабочей зоне, НКПР и их соотношения для некоторых веществ [5-7]
Наименование вещества со S S « п с ПДК, об % НКПР, % об ПДК/НКПР,%
метан 7000 0,98 4,40 22,3
бензин 300 6,8 10-3 1 0,68
нефть сырая 10 9 10-5 1,2 7,5 10-3
ацетилен 200 0,017 2,3 0,75
Пропан-2-он (ацетон) 800 0,031 2,5 1,24
формальдегид 0,5 3,73 10-5 7 5,3 10-4
этанол 2000 0,097 3,1 3,14
гексан 900 0,023 1 2,34
Как видно из таблицы 1, размеры взрывоопасной зоны в большинстве случаев будут значительно отличаться от размеров зоны превышения ПДК. При этом для некоторых веществ, например, нефти, формальдегида, ацетилена, определить одновременно одним прибором зоны ПДК и НКПР практически невозможно из-за существенной разницы порядков величин, разрядности и погрешности измерения. Таким образом, в таких случаях применения одного газоанализатора, настроенного только в диапазоне 0 - 100 % НКПР недостаточно.
Кроме того, при проведении определения содержания горючих паров и газов при помощи газоанализаторов на термохимических (каталитических)
датчиках, которые отличаются простотой устройства, невысокой стоимостью и получили наибольшее распространение, необходимо учитывать следующие особенности: селективность, чувствительность, калибровка по определенному газу. Принцип работы газоанализаторов, использующих термохимические датчики, основан на измерении повышения температуры нагретой платиновой нити, на поверхности которой происходит каталитическое сгорание горючих компонентов газовой смеси.
СХНУ + (х
— хС^2
Н2О + Q (1)
Таким образом, концентрация определяемого газа пропорциональна количеству выделенного тепла. Универсальность метода позволяет определять одним прибором содержание различных газов, однако при этом необходимо учитывать ряд особенностей. Количество теплоты, выделяемой в реакции сгорании углеводородов, индивидуально, к тому же углеводороды имеют различные концентрационные пределы взрываемости, как видно из таблицы 1. Если принять за 100 % количество теплоты, выделяемой при сгорании смеси с содержанием метана 4,4 % объемных, т.е. соответствующим 100 % НКПР, тогда при сгорании, например, смеси с содержанием гексана 1 % (100 % НКПР) выделяется 107 % теплоты. Таким образом, теоретически, при прочих равных условиях, регистрируя только количество теплоты, мы получим отклонение 7 % в определении содержания гексана при калибровке по метану. В таком случае, показания газоанализатора необходимо умножать на поправочный коэффициент Кх, представляющий отношение теплоты, выделяемой при сгорании метана, к теплоте, выделяемой при сгорании гексана. В общем случае содержание произвольного газа Сх можно определять газоанализатором, калиброванным по метану, по формуле (2):
Сх - CCH4 • Kx
(2)
где ССН4 - содержание метана, Кх = QCH4 / Qx . QCH и Qx - количество теплоты, выделяемой при
сгорании смеси с объемной долей метана и измеряемого газа соответственно, равной НКПР (при определении взрывоопасной зоны) или ПДК (при определении границ ПДК).
На практике термохимические датчики (каталитические элементы) имеют собственную чувствительность и селективность, что вносит изменения в поправочные коэффициенты. Например, датчики газа Ро1увагаЛБТ23-34ХХ компании М8Я-
Екс^отс-вшЬИ имеют следующие коэффициенты относительной чувствительности.
Таблица 2 - Коэффициенты относительной чувствительности датчика газа Ро1уОа^АБТ23-34ХХ компании М8К-Е1ес1гошс-ОшЬН [8]
Вещество коэффициент относительной чувствительности Вещество коэффициент относительной чувствительности
метан 1 Н-пентан 1,82
пропан 1,43 Н-гексан 2
Н-бутан 1,67 Н-гептан 2,22
Следовательно, при планировании мероприятий по локализации и ликвидации аварий и их последствий необходимо заблаговременно для обращающихся углеводородов рассчитать соотношения ПДК и НКПР, определить поправочные коэффициенты по отношению к калибровочной смеси.
Литература
1. Закон РФ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 г., №116-ФЗ
2. Никулин В.В. Определение численности аварийно-спасательного формирования в зависимости от масштабов возможных аварий / В.В. Никулин, В.В. Богач, А.И. Перелыгин, С.И. Поникаров // Вестник Казанского технологического университета. - 2007 г. - вып.6 - С. 6870.
3. Богач В.В. О некоторых критериях определения численности нештатного аварийно-спасательного формирования / В.В. Богач, В.В. Никулин, В.А. Потапкин // Вестник Казанского технологического университета. -2013 г. - вып.17 - С. 240-241.
4 Никулин В.В. О требованиях к взрывозащите оборудования при проведении газоспасательных работ / В. В. Никулин, В.В. Богач, В.А. Потапкин // Научно-методический и информационный журнал «Безопасность в техносфере». - 2013 г. - № 5 (44) - С.31-35.
5 ГН 2.2.5.1313-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».
6 ГОСТ 2084-77 «Бензины автомобильные. Технические условия».
7 ГОСТ Р 52136-2003 «Газоанализаторы и сигнализаторы горючих газов и паров электрические. Часть 1. Общие требования и методы испытаний»
8.Ро1уОагаЛБТ03-34ХХиЛБТ23-34ХХ. Устройство контроля содержания горючих газов, серийный номер ЕТ03-002, руководство пользователя, 2009, 21 с.
© Р. Е. Васьков - эксперт, ЗАО «Центр аварийно-спасательных формирований», [email protected].; В. В. Богач - канд. хим. наук, доцент каф. промышленной безопасности КНИТУ, [email protected].
© R. E. Vas'kov- expert, Closed Joint-Stock Company "Center rescue units", [email protected]; V. V. Bogach- candidate of chemical sciences, associate professor department of industrial safety KNRTU, [email protected].
