Взрыв газа на производстве: причины и меры предотвращения

Утечка горючего газа становится особенно опасной, когда вещество смешивается с воздухом в определённой концентрации и появляется источник воспламенения. Им может стать открытый огонь, электрическая искра, статический разряд или нагретая поверхность.

Такой сценарий возможен в котельных, на объектах газового хозяйства, химических и нефтегазовых предприятиях, в резервуарных парках, шахтах и технологических помещениях. Риск повышается в закрытых пространствах, где газ способен накапливаться при недостаточном воздухообмене.

Почему возникает взрывоопасная ситуация

Чтобы образовались условия для воспламенения газовоздушной смеси, одновременно должны присутствовать три фактора:

• горючий газ поступает в рабочую зону;
• его содержание находится во взрывоопасном диапазоне;
• присутствует источник зажигания.

Границы такого диапазона характеризуют нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени. Ниже НКПР горючего вещества недостаточно, чтобы пламя распространялось по смеси. Выше ВКПР содержание газа слишком велико относительно количества воздуха. Опасной считается область концентраций между этими пределами.

Предотвращение образования горючей смеси и устранение возможных источников зажигания снижают вероятность воспламенения. При этом отсутствие огня ещё не означает безопасность. Некоторые газы токсичны, а недостаток кислорода также создаёт угрозу людям.

Особого внимания требуют ёмкости, колодцы, приямки, тоннели и другие плохо проветриваемые пространства. Возможные зоны скопления определяют с учётом свойств вещества, планировки объекта, расположения оборудования и движения воздушных потоков.

Эти же параметры учитывают при установке стационарных газоанализаторов. Прибор размещают там, где изменение концентрации можно обнаружить на ранней стадии, а не просто в удобной точке помещения.

Основные причины утечки и накопления газа

Аварийный сценарий нередко начинается с нарушения герметичности или отклонения технологического процесса. Причиной могут стать:

• повреждение трубопроводов и соединений;
• неисправность запорной арматуры;
• износ прокладок и уплотнений;
• нарушение технологического режима;
• ошибки при ремонте и техническом обслуживании;
• механическое повреждение оборудования.

Отдельно оценивают возможные источники зажигания. К ним относятся сварочные и огневые работы, искрение контактов, статическое электричество, нагретые поверхности и электрооборудование, не соответствующее условиям эксплуатации.

Как предотвратить накопление опасной концентрации

Защита начинается с технического состояния оборудования. Трубопроводы, клапаны, соединения и технологические установки осматривают и обслуживают в установленные сроки, чтобы обнаружить износ до серьёзной разгерметизации.

Не менее важна вентиляция. Она должна обеспечивать требуемый воздухообмен с учётом помещения и технологического процесса. При этом вентиляционная система не заменяет измерения атмосферы: локальный выброс может возникнуть быстрее, чем загрязнённый воздух будет удалён.

Основные меры удобно разделить по задаче:

Если определённую зону необходимо наблюдать непрерывно, применяют стационарные газоанализаторы. Например, HardGas  FX-01, FX-02 и FX-03. В зависимости от установленного сенсора оборудование может определять концентрацию различных газов, а измерительные данные передаются в систему сбора информации.

Серия FX поддерживает аналоговые и цифровые интерфейсы, включая 4–20 мА, HART и RS-485 Modbus. Это позволяет использовать стационарные газоанализаторы как часть системы газового контроля. Сигналы от приборов можно передавать на контроллер HardGas FC. Он принимает данные от внешних газоанализаторов, отображает текущую концентрацию, информацию о срабатывании порогов и сообщения о неисправностях.

Переносные модели решают другую задачу. Их используют при обходах, обследовании оборудования, ремонте, подготовке участка к работам и в ситуациях, когда точка измерения меняется.

Как подобрать газоанализатор под задачу

Сначала определяют, какие вещества могут присутствовать на объекте и сколько компонентов требуется измерять одновременно. Затем учитывают условия эксплуатации, способ отбора пробы и необходимое исполнение корпуса.

Если достаточно наблюдать за одним компонентом, можно использовать одноканальный  газоанализатор, например HardGas S1. В зависимости от установленного сенсора прибор измеряет концентрацию одного выбранного газа и подаёт сигнал при достижении заданного порога.

Когда необходимо одновременно отслеживать несколько показателей, используют многоканальные газоанализаторы, например HardGas S4. В зависимости от конфигурации он измеряет от одного до четырёх компонентов. Например, одна система может учитывать горючий газ, кислород, CO и H₂S.

При подборе оборудования оценивают:

• Перечень определяемых веществ.
• Диапазоны измерения.
• Количество каналов.
• Тип сенсоров.
• Способ пробоотбора.
• Наличие звуковой, световой и вибрационной сигнализации.
• Рабочую температуру.
• Степень защиты корпуса.
• Время автономной работы.
• Маркировку взрывозащиты.

Количество измеряемых компонентов не должно быть единственным критерием. В шахтах и на объектах, где предъявляются специальные требования к взрывозащищённому исполнению, отдельно проверяют маркировку оборудования. Например, HardGas X1 контролирует один компонент, а HardGas X4 может измерять от одного до четырёх. Обе модели имеют шахтную взрывозащиту PO Ex ia I Ma X и степень защиты IP68. У HardGas S1 и S4 приведена маркировка 0 Ex ia IIC T4 Ga X, степень защиты оболочки составляет IP65.

Контроль при газоопасных и ремонтных работах

Повышенное внимание требуется при операциях, способных нарушить герметичность оборудования: вскрытии технологических аппаратов, ремонте трубопроводов, работе внутри ёмкостей, а также при проведении газоопасных и огневых работ.

Перед началом таких операций состав атмосферы проверяют по установленному на предприятии порядку с учётом требований, применимых к конкретному объекту. Если обстановка способна меняться во время выполнения задачи, измерения повторяют либо ведут непрерывное наблюдение. HardGas S1, S4, X1 и X4 поддерживают диффузионный пробоотбор. Если измерение требуется выполнить на удалённом или труднодоступном участке, пробу можно отбирать принудительно с помощью внешнего насоса. Такой способ применим, например, при предварительной проверке ёмкости или другого пространства, куда сотруднику нельзя входить до оценки состава атмосферы.

Организационные меры и подготовка персонала

Даже правильно подобранное оборудование не даст нужного результата, если сотрудники не знают, как им пользоваться. Работник должен понимать, когда требуется измерение атмосферы, что означает сигнал прибора и какие действия предусмотрены при достижении установленного порога.

На предприятии предусматривают:

• Инструктаж и обучение сотрудников.
• Допуск подготовленного персонала к опасным операциям.
• Проверку готовности газоанализаторов и сигнализации.
• Установленный порядок газоопасных и огневых работ.
• Обслуживание вентиляционных систем.
• Отработку действий при аварийных ситуациях.

Перед применением переносного прибора проверяют его готовность согласно эксплуатационной документации. Также важно убедиться, что установленная конфигурация сенсоров соответствует веществам, которые могут присутствовать на участке.

Само наличие газоанализатора не обеспечивает безопасность. Результат измерения необходимо правильно оценивать, а сотрудники должны понимать, при каких показаниях продолжать работу нельзя.

Что делать при обнаружении утечки газа

Конкретный порядок зависит от технологического процесса, характера опасности и внутренних документов предприятия. Однако в основе любого алгоритма лежат универсальные шаги, которые должны быть известны каждому сотруднику:

• Немедленно прекратить все технологические операции и работы, не связанные с ликвидацией аварии (ремонт, обслуживание, огневые работы). Остановить оборудование, если это предусмотрено инструкцией и не создаёт дополнительных искр.
• Сообщить об утечке ответственному лицу, диспетчеру или аварийной службе по установленным каналам связи (рация, телефон, сигнализация). Чётко назвать место и характер утечки.
• Исключить любые источники зажигания:
  - не пользоваться открытым огнём, не курить;
  - не включать и не выключать обычное электрооборудование (если только это не предусмотрено аварийной схемой отключения);
  - избегать ударов, искрящего инструмента, статического электричества;
  - при возможности отключить вентиляцию и электроустановки в опасной зоне, если это разрешено и безопасно.
• Принять меры по снижению концентрации газа (если это допустимо по инструкции):
  - включить аварийную вытяжную вентиляцию, если она искробезопасна;
  - открыть проёмы для естественного проветривания (при условии, что это не усилит распространение газа в другие помещения).
• Организовать эвакуацию персонала из загазованной зоны по заранее утверждённым маршрутам. При этом двигаться следует перпендикулярно направлению ветра (при наружной утечке), чтобы избежать попадания в шлейф газа.
• Перекрыть подачу газа на аварийном участке (задвижками, кранами) — только если это безопасно и входит в обязанности обученного персонала, и если операция не требует нахождения в зоне с опасной концентрацией.
  
• Выставить посты охраны или предупредительные знаки, чтобы никто из посторонних не заходил в опасную зону до прибытия специалистов.
• Дождаться прибытия аварийных служб и действовать по их указаниям. Самостоятельно устранять причину утечки разрешается только при полной уверенности в безопасности и согласно утверждённому плану локализации аварий.
• После устранения утечки и проветривания провести повторный анализ воздуха с помощью переносного газоанализатора (или стационарных приборов) во всей рабочей зоне. Возобновлять работы разрешается только после получения подтверждения, что концентрация газа ниже допустимых пределов (ниже НКПР и в пределах ПДК по токсичности).

Заключение

Взрыв газа редко становится следствием только одной причины. Обычно аварийная ситуация развивается как цепочка событий: появляется утечка, газ накапливается, изменение состава воздуха остаётся незамеченным, а затем возникает источник воспламенения.

Поэтому профилактика должна работать сразу на нескольких уровнях. Важно предупреждать разгерметизацию, исключать накопление горючей смеси и обнаруживать изменение концентрации до того, как ситуация станет критической.

Стационарные газоанализаторы постоянно наблюдают за заданными зонами, а переносные помогают обследовать оборудование и проверять атмосферу во время работ с повышенным риском. Конкретное оборудование, места измерений и порядок действий персонала выбирают с учётом свойств газа, технологического процесса и условий объекта.