Отравления и взрывы газа

Отравления и взрывы газа являются также характерными видами опасности в черной металлургии, где широко применяются доменный, коксовый, генераторный и природные газы различных месторождений. Ядовитость и взрывоопасность этих газов определяются их химическим составом.

Ниже приводится состав газов, применяемых в черной металлургии, %:

Из приведенных данных видно, что доменный и генераторный газы, содержащие большое количество окиси углерода, весьма ядовиты. Коксовый газ менее ядовит, так как содержит в среднем  7% окиси углерода. Природные газы не имеют в своем составе окиси углерода и поэтому относятся к категории неядовитых газов.

Природный газ почти полностью состоит из метана и поэтому взрывоопасен. Коксовый газ содержит большое количество водорода и метана, что также делает его взрывоопасным.
Опасность отравлений и взрывов зависит от плотности цвета и запаха газов. Плотность доменного и генераторного газов почти не отличается от плотности воздуха, что значительно увеличивает опасность отравления, так как при утечке эти газы смешиваются с воздухом в рабочей зоне. Коксовый газ приблизительно в 3 раза, а природный почти в 2 раза легче воздуха, поэтому они при утечке быстро поднимаются вверх, что, естественно, уменьшает возможность повышения их концентрации в зоне пребывания работающих.

Горячий неочищенный доменный и генераторный газы нетрудно обнаружить в воздухе по запыленности, а также по конденсации паров воды. Коксовый газ можно обнаружить по характерному запаху. Очищенные же доменный и генераторный газы, а также природный газ практически нельзя обнаружить в воздухе, так как они не имеют ни цвета, ни запаха, что значительно повышает их опасность. Природным газам придают характерный запах, вводя в газ некоторые химические вещества, например этилмеркаптан (С₂Н₅SН).

Высокая токсичность окиси углерода объясняются тем, что этот газ интенсивно соединяется с гемоглобином крови, в результате чего кровь перестает снабжать организм кислородом. Уже при содержании 1000 мг/м³ СО в воздухе могут возникать тяжелые и даже смертельные отравления. Предельно допустимая концентрация СО в воздухе по санитарным нормам не должна превышать 30 мг/м³.

Ниже приведены данные (по Н. В Синебрюхову) о случаях тяжелых отравлений в металлургических цехах и в газовом хозяйстве заводов:

Отравления окисью углерода в металлургических цехах происходят в основном из-за несовершенной конструкции или неисправности газовых устройств, а также в результате нарушения техники безопасности при работе в газоопасных местах и недостаточного использования предохранительных средств.

Важнейшими мерами по предупреждению отравлений в черной металлургии являются: герметизация кладки печей и газовых устройств; устранение возможности прорывов газа через водяные затворы, водоотводчики, пылевыпускные люки и другие места газовых устройств; правильное устройство и расположение продувочных свечей газопроводов; ликвидация работ, связанных с пребыванием работающих внутри газовых устройств, а в случае необходимости в проведении подобных работ — обеспечение полной их безопасности.

Основными условиями возникновения взрыва являются: предварительное смешивание газа с воздухом в соотношении, достаточном для взрыва, и наличие источника воспламенения. Пределы взрывной концентрации зависят от состава горючих газов. Доменный газ взрывается при содержании его в воздухе в пределах 45—70%, коксовый — от 6 до 30%, а природный— от 5 до 15%. Температура воспламенения (низшая) газовоздушной смеси для окиси углерода 610—620°С, для метана около 540°С и для водорода около 510—520°С. Температура воспламенения сложных газов увеличивается вместе с увеличением в них балластных негорючих газов (азота, углекислоты). Некоторые катализаторы (например, шамот) значительно понижают температуру воспламенения газовоздушных смесей.

Давление, развиваемое при взрыве газовоздушных смесей, для доменного газа примерно равно 0,5 Мн/м² (5 ат), для коксового 0,65 Мн/м² (6,5 ат) и природного 0,75 Мн/м² (7,5 ат). Однако при взрывах смеси в сосудах, имеющих большую длину, например в газопроводах, давление за счет компрессии смеси во время взрыва может повышаться до нескольких Мн/м2 (десятков атмосфер) в связи с детонацией. Воспламенение газовоздушных смесей может происходить от открытого пламени, электрических искр и сильно нагретых предметов. К числу источников воспламенения смесей относятся также некоторые пирофорные вещества. В черной металлургии такими веществами являются колошниковая пыль и сернистые соединения железа, которые могут образоваться на внутренних стенках газовых устройств.

Ниже приводятся данные о несчастных случаях, происшедших в результате взрывов газов:

Основным мероприятием по устранению взрывов является предупреждение образования газовоздушной смеси в результате засоса воздуха внутрь газовых устройств или недостаточной их продувки перед пуском в них газа. Для этого необходимо обеспечить положительное давление внутри газовых устройств, а также тщательно продуть их перед пуском газа.

Ремонтировать газовые установки можно лишь после надежного отключения их от действующей сети и тщательного проветривания до полного удаления газа. На время ремонта затворы газа должны быть заперты на замок.

Для предупреждения взрывов в помещениях, в которых располагаются газовые устройства, необходимо обеспечить герметичность кладки печей и всех газовых установок.

Учитывая большую опасность взрывов в результате выбивания газа через водяные затворы и другие затворы газа, необходимо применять такие конструкции газовых затворов, которые полностью исключали бы возможность выбивания и утечки газа наружу. Помимо этого, все помещения, где размещаются газовые устройства, должны хорошо вентилироваться.

Чтобы избежать взрывы, в топках потребителей газа нужно устранить возможность просачивания газа в топки неработающих агрегатов, применяя надежные газовые затворы и дублируя отключение газа заглушками. В действующих топках необходимо обеспечить непрерывное горение газа. В случае, если газ потухнет, нужно немедленно отключить его.

Для предупреждения взрывов в воздухопроводах, по которым подается необходимый для горения воздух, нужно обеспечить непрерывную подачу воздуха при установленном давлении. На случай аварийной остановки воздуходувных средств воздуховоды следует оборудовать обратными клапанами, препятствующими доступу газа (в подводы воздуха. Кроме того, воздухопроводы нужно оборудовать отключающими устройствами перед потребителями газа и продувочными свечами для продувки воздухопроводов при проникновении в них газа.

Меры борьбы с производственными отравлениями

Ядовитыми (токсическими) называют такие вещества, которые, взаимодействуя с тканями живого организма, оказывают на него вредное влияние.

Воздействие токсических веществ на организм работающих может проявляться в любых агрегатных состояниях веществ. Однако чаще всего яды проникают в организм в виде газов и паров.

Особую опасность представляют производственные токсические вещества, способные постепенно накапливаться в организме (ртуть, свинец), а также яды, обладающие скрытым периодом действия (окислы азота).

Производственные яды подразделяются на следующие группы:

1. Вещества прижигающего действия (кислоты, щелочи, фенолы).
2. Вещества, воздействующие на органы дыхания (хлор, сернистый газ, фтор, аммиак, окислы азота, цианистые соединения).
3. Яды, действующие на кровь (окись углерода, синильная кислота, бензол и его гомологи, мышьяковистый водород).
4. Ядовитые вещества, воздействующие главным образом на нервную систему (бензол, нитробензол, бензин, ацетон, сероводород, метиловый спирт, марганец и его соединения).
5. Ферментные и обменные (протоплазматические) яды (синильная кислота, мышьяковистый и фосфористый водород, сероводород, анилин, свинец, ртуть, радиоактивные изотопы).

Предельно допустимые концентрации ядовитых газов и паров в воздухе рабочей зоны санитарными нормами установлены следующие, мг/м³:

Основными мерами по предупреждению отравлений в произ водственных условиях являются:

• устранение вредных веществ заменой их безвредными или менее вредными;
• рационализация технологических процессов, способствующая уменьшению выделения вредностей и устранению контакта работающих с ядовитыми веществами;
• герметизация аппаратуры и коммуникаций, в которых осуществляются производственные процессы и транспортировка ядовитых веществ;
• применение эффективной вентиляции, обеспечивающей нормальные условия воздушной среды в рабочих помещениях;
• применение защитных средств (газозащитных аппаратов и т. п.);
• организация контроля за содержанием вредностей в воздухе рабочей зоны периодическим отбором проб воздуха для анализа;
• выдача работающим нейтрализирующих средств и специального питания;
• организация периодического медицинского освидетельствования работающих;
• осуществление установленных законодательством по охране труда специальных компенсаций за вредность работы (сокращение рабочего дня, увеличение продолжительности отпусков и т. п.).

В металлургических цехах главную опасность отравления представляет окись углерода, содержащаяся в значительном количестве в доменном газе. Доменный газ особенно опасен еще и потому, что его плотность почти не отличается от плотности воздуха.

Попадая через альвеолы легких в кровь, окись углерода связывается с гемоглобином крови, образуя карбоксигемоглобин. В результате чего кровь, обедненная оксигемоглобином, приносит клеткам организма недостаточное количество кислорода, что ведет к тяжелым последствиям.

При отравлении окисью углерода необходимо вынести пострадавшего на свежий воздух и произвести искусственное дыхание. Одновременно нужно вызвать медицинский персонал.

При работе в газоопасных местах необходимо пользоваться надежно действующими газозащитными аппаратами. Применение фильтрующих противогазов не гарантирует полной безопасности, так как при понижении содержания кислорода в воздухе до 17—16% они становятся непригодными. Поэтому в условиях металлургических цехов следует пользоваться изолирующими кислородными аппаратами, которые дают возможность работать, полностью изолировавшись от окружающей среды. Кислородные изолирующие противогазы имеют небольшой баллон с чистым кислородом, специальный поглотитель для очистки выдыхаемого воздуха и дыхательный мешок. Общий вид такого газозащитного аппарата приведен на рисунке 1.