Взрывоопасная среда — смесь с воздухом при атмосферных условиях горючих веществ в виде газа, пара, тумана, пыли, волокон или летучих частиц, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени. Это определение закреплено в ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» и является нормативным для целей технического регулирования на территории ЕАЭС. Ключевое условие: среда становится взрывоопасной не при любой концентрации горючего вещества, а только в диапазоне между нижним и верхним концентрационными пределами распространения пламени (НКПР и ВКПР).
Практическое значение понятия взрывоопасной среды определяется тем, что именно её наличие или вероятность её образования является основанием для применения специального взрывозащищённого оборудования, классификации зон объекта и разработки мер по предотвращению взрыва. Предприятия нефтехимии, газодобычи, деревообработки, мукомольного производства, лакокрасочной промышленности — везде, где в технологическом процессе присутствуют горючие вещества в дисперсном состоянии, необходимо оценить условия образования взрывоопасной среды и выбрать оборудование соответствующего класса защиты.
Условия образования взрывоопасной среды
Взрывоопасная среда образуется при одновременном выполнении трёх условий: присутствие горючего вещества в диспергированном состоянии (газ, пар, туман, пыль, волокна), наличие окислителя — как правило, кислорода воздуха при атмосферных условиях, и концентрация горючего вещества в диапазоне между НКПР и ВКПР. При концентрации ниже НКПР смесь слишком бедна для воспламенения, при концентрации выше ВКПР — слишком богата. Взрыв происходит только в диапазоне между этими пределами.
Для газовых и паровых сред концентрационные пределы выражаются в объёмных процентах или ppm. Для пылевых сред — в граммах на кубический метр. У разных веществ диапазон взрывоопасных концентраций существенно различается: у водорода он очень широк (4–75% об.), у метана — умеренный (5–15% об.), у пропана — узкий (2,1–9,5% об.). Пылевые среды, как правило, имеют нижний концентрационный предел в диапазоне 20–100 г/м³ в зависимости от природы вещества и дисперсности частиц.
Помимо концентрации, на взрывоопасность среды влияют температура и давление: повышение температуры расширяет диапазон взрывоопасных концентраций, повышение давления — как правило, снижает НКПР и расширяет диапазон в сторону богатых смесей. Именно поэтому классификация взрывоопасных зон всегда привязана к конкретным условиям объекта, а не является универсальной.
Газовые и пылевые взрывоопасные среды
По природе горючего компонента взрывоопасные среды разделяются на газовые и пылевые. Это разделение принципиально: для каждого типа среды установлена своя система классификации зон, свои подгруппы оборудования и свои виды взрывозащиты.
Взрывоопасная газовая среда
Смесь с воздухом горючих веществ в виде газа, пара или тумана. К типичным источникам газовых взрывоопасных сред относятся: природный газ и продукты его переработки, пары нефтепродуктов, растворителей и лакокрасочных материалов, водород, аммиак, оксид углерода и многие другие вещества. Газовые среды классифицируются по подгруппам в зависимости от минимального воспламеняющего тока и безопасного экспериментального максимального зазора оболочки:
- подгруппа IIA (наименее опасная, типичный представитель — пропан),
- IIB (средняя опасность, типичный представитель — этилен),
- IIC (наиболее опасная, типичные представители — водород и ацетилен).
Взрывоопасная пылевая среда
Смесь с воздухом горючей пыли, волокон или летучих частиц. Взрывоопасные пылевые среды характерны для мукомольных и комбикормовых предприятий, деревообрабатывающих производств, предприятий по переработке угля, сахара, крахмала, металлических порошков. Пылевые среды также классифицируются по подгруппам:
- IIIA — горючие волокна и летучие частицы (например, древесная пыль),
- IIIB — непроводящие пыли (мучная пыль, сахарная пыль),
- IIIC — проводящие пыли (алюминиевая пыль, угольная пыль). Чем выше номер подгруппы, тем строже требования к оборудованию.
Отнесение конкретной среды к подгруппе IIA, IIB или IIC — а для пылевых сред к IIIA, IIIB или IIIC — требует данных о физико-химических характеристиках горючего вещества: минимальном воспламеняющем токе, безопасном экспериментальном максимальном зазоре, температуре самовоспламенения. Если таких данных нет в открытых источниках или вещество нетипичное, специалисты ПромТехСтандарт помогут определить подгруппу и выбрать оборудование с нужными параметрами.
Правильная классификация взрывоопасной зоны определяет требования к оборудованию для работы в ней. Эксперты ПромТехСтандарт помогут с идентификацией зон и подбором оборудования под ТР ТС 012/2011.
Классификация взрывоопасных зон
Взрывоопасная зона — часть замкнутого или открытого пространства, в которой присутствует или может образоваться взрывоопасная среда в объёме, требующем специальных мер защиты. Классификация зон производится в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывоопасной среды и является основой для выбора оборудования по уровню взрывозащиты.
Для газовых взрывоопасных сред установлены три класса зон.
- Зона класса 0 — зона, в которой взрывоопасная газовая среда присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени. Типичные примеры: внутреннее пространство резервуаров с горючими жидкостями, трубопроводов, аппаратов.
- Зона класса 1 — зона, в которой взрывоопасная газовая среда может образоваться при нормальных условиях эксплуатации. Типичные примеры: зоны вблизи технологических аппаратов, насосных и компрессорных станций, мест слива и налива.
- Зона класса 2 — зона, в которой взрывоопасная газовая среда при нормальных условиях эксплуатации не образуется или образуется редко и на короткое время — как правило, только при авариях или нарушениях технологического регламента. Классификация устанавливается проектной документацией объекта.
Для пылевых взрывоопасных сред действует аналогичная трёхступенчатая система.
- Зона класса 20 — взрывоопасная пылевая среда присутствует постоянно или часто (внутри пылевого оборудования — мельниц, сушилок, транспортёров).
- Зона класса 21 — взрывоопасная пылевая среда вероятна при нормальной эксплуатации (зоны загрузки и выгрузки, вблизи пылевого оборудования).
- Зона класса 22 — взрывоопасная пылевая среда маловероятна при нормальной эксплуатации и существует лишь кратковременно.
Классификация зон фиксируется в проектной документации объекта и напрямую определяет, какое оборудование допустимо к применению. Если на вашем объекте зоны уже классифицированы, но возникает вопрос соответствия конкретного оборудования — проверим маркировку взрывозащиты и подтвердим применимость. Если классификация ещё не проводилась — подскажем с чего начать.
Взрывоопасная зона и пожароопасная зона: в чём разница
Взрывоопасная среда и пожароопасная среда — не одно и то же, хотя в разговорной практике их нередко смешивают. Взрывоопасная среда характеризуется возможностью самоподдерживающегося распространения пламени после воспламенения — то есть взрывом. Пожароопасная среда характеризуется возможностью горения, но без взрывного характера распространения пламени. Горючая жидкость с высокой температурой вспышки при нормальных условиях создаёт пожароопасную, а не взрывоопасную среду. Комбинированное понятие «пожаровзрывоопасная среда» используется в ряде нормативных документов для описания сред, которые в зависимости от условий могут представлять как пожарную, так и взрывную опасность.
Для целей технического регулирования по ТР ТС 012/2011 используется понятие именно взрывоопасной среды. Классификация помещений и зданий по категориям пожарной и взрывопожарной опасности (А, Б, В1–В4, Г, Д) — отдельная система, установленная СП 12.13130, и применяется прежде всего для целей противопожарного нормирования строительства, а не для выбора взрывозащищённого оборудования.
Оборудование для работы во взрывоопасных средах требует обязательной сертификации по ТР ТС 012/2011. Специалисты ПТС помогут определить применимые требования и организовать процедуру сертификации.
Оборудование для работы во взрывоопасных средах
Для каждого класса взрывоопасной зоны ТР ТС 012/2011 устанавливает соответствующий уровень взрывозащиты оборудования.
- Для зон класса 0 и 20 — уровень «особовзрывобезопасный» («очень высокий»), обеспечивающий защиту при двух независимых отказах.
- Для зон класса 1 и 21 — уровень «взрывобезопасный» («высокий»), обеспечивающий защиту при одном вероятном повреждении.
- Для зон класса 2 и 22 — уровень «повышенная надёжность против взрыва» («повышенный»), обеспечивающий защиту только в нормальном режиме работы.
Подгруппа оборудования должна соответствовать подгруппе взрывоопасной среды или быть выше: оборудование подгруппы IIC пригодно для любых газовых сред, оборудование подгруппы IIA — только для сред подгруппы IIA. Температурный класс оборудования определяет максимально допустимую температуру его поверхности и должен быть выбран с учётом температуры самовоспламенения конкретной среды: температура поверхности оборудования не должна превышать температуру самовоспламенения среды, как правило, с коэффициентом запаса.
Правильный выбор оборудования для конкретной взрывоопасной среды требует знания характеристик среды, класса зоны и требований регламента одновременно. На практике ошибки в этой цепочке — одна из наиболее частых причин замечаний при сертификации. Специалисты ПромТехСтандарт помогают подобрать оборудование с нужными параметрами взрывозащиты и проверить его соответствие требованиям ТР ТС 012/2011 до начала сертификации.
Стандарты по взрывоопасным средам
Основная нормативная база по взрывоопасным средам в России и ЕАЭС — серия межгосударственных стандартов ГОСТ 31610, разработанных на основе международных стандартов IEC 60079. Стандарты серии охватывают: общие требования к оборудованию (ГОСТ 31610.0), классификацию зон (ГОСТ 31610.10-1 для газовых и ГОСТ 31610.10-2 для пылевых сред), отдельные виды взрывозащиты — взрывонепроницаемую оболочку (ГОСТ 31610.1), искробезопасность (ГОСТ 31610.11), продувку под давлением (ГОСТ 31610.2) и другие. Перечень стандартов, применение которых обеспечивает соответствие требованиям ТР ТС 012/2011, утверждён Комиссией Таможенного союза.
FAQ
Чем взрывоопасная среда отличается от пожароопасной?
Взрывоопасная среда — это смесь горючего вещества с воздухом, в которой воспламенение вызывает самоподдерживающееся распространение пламени, то есть взрыв. Пожароопасная среда обеспечивает горение, но без взрывного характера. Основное практическое различие: для работы во взрывоопасной среде требуется взрывозащищённое оборудование по ТР ТС 012/2011, для пожароопасной — соблюдение требований пожарной безопасности по иным нормативным документам.
Всегда ли среда с горючим газом является взрывоопасной?
Нет. Среда становится взрывоопасной только при концентрации горючего газа в диапазоне между НКПР и ВКПР. При концентрации ниже НКПР смесь не воспламенится, при концентрации выше ВКПР — не будет поддерживать взрывное распространение пламени. Поэтому оценка взрывоопасности всегда требует анализа реально возможных концентраций горючего вещества на конкретном объекте.
Кто определяет классы взрывоопасных зон на предприятии?
Классификация взрывоопасных зон устанавливается проектной документацией объекта — как правило, в разделе технологических решений или в специальном разделе по взрывопожарной безопасности. Классификация производится на основе стандартов серии ГОСТ 31610.10 с учётом характеристик применяемых веществ, конструкции технологического оборудования и условий эксплуатации.
Может ли одно помещение содержать зоны разных классов?
Да. В одном помещении могут быть выделены зоны разных классов в зависимости от расстояния от источника выделения горючего вещества и условий вентиляции. Например, непосредственно у аппарата может быть зона класса 1, а на удалении от него — зона класса 2. Границы зон определяются расчётным или нормативным способом и фиксируются в проектной документации.
Относится ли воздух внутри топливного бака к взрывоопасной среде?
Паровоздушная смесь над поверхностью топлива внутри бака — классический пример взрывоопасной газовой среды зоны класса 0, если концентрация паров топлива находится в диапазоне НКПР–ВКПР. Именно поэтому все электрические устройства внутри топливных баков и непосредственно у отверстий для вентиляции баков должны быть взрывозащищёнными.
Взрывоопасная среда и сертификация оборудования в системе ПромТехСтандарт
ПромТехСтандарт консультирует по вопросам классификации взрывоопасных зон, выбора оборудования с необходимыми параметрами взрывозащиты и сопровождает сертификацию по ТР ТС 012/2011. Если вы определили класс зоны и характеристики среды на своём объекте, но не уверены в правильности выбора оборудования — опишите задачу, разберём вместе.
Если перед вами стоит задача сертифицировать оборудование для поставки на объект с взрывоопасными зонами — сопроводим процедуру от идентификации применимых требований до получения сертификат ТР ТС 012.
