Пожежі класів В та С на свердловинах

Пожежі класів В та С на відкритих просторах – це в-основному пожежі у місцях видобутку нафти та газу або пожежі при зберіганні і транспортуванні нафтопродуктів.

Пожежі у місцях видобутку, тобто пожежі на свердловинах розподіляють на три групи: газові, нафтові і газонафтові. Газовими вважають фонтани із вмістом горючого газу не менше 95% за масою, нафтовими – із вмістом не менше 50% нафти і газонафтовими – решту, тобто коли нафти менше 50% але більше 5%.

За потужністю, газові і газонафтові фонтани розподіляють на слабкі (з дебітом газу до 2 млн. м³ на добу), середні (від 2 до 5 млн. м³ на добу) і потужні (більше 5 млн. м³ на добу).

Горіння газового фонтану є гомогенним і дифузійним. Газ, що виходить із свердловини, перемішується з повітрям, яке дифундує до нього із зовнішнього середовища. У реальних умовах витрати газу на фонтанах досягають швидкості сотень метрів у секунду. Зважаючи ще й на досить великий діаметр свердловини, можна не сумніватися, що критерій Рейнольдса буде більшим 2320, тобто горіння буде турбулентним.

Горіння газових фонтанів дуже стійке, воно може продовжуватися тижнями і місяцями, і не гаситься ні вітром, ні дощем, ні снігом.

Горіння газонафтових фонтанів в-основному підкоряється закономірностям горіння фонтанів газових. Краплини нафти суспендовані в об’ємі газу. Густина рідкої нафти 900-1000 кг/м³, густина газу – не більше 2 кг/м³; до газонафтових відносять суміші з максимум 50% нафти. Це означає, що навіть коли кількість нафти і газу за масою однакова, за об’ємом таке співвідношення дорівнюватиме:

1/2: 1/1000 = 1: 500.

І це ще біля самого виходу з арматури; а далі від неї це співвідношення, за рахунок розведення повітрям, ще змінюється на користь газової фази. Краплини нафти у суміші дуже дрібні і рухаються з тою ж швидкістю, що і основний газовий струмінь. У підручниках такий струмінь розглядають як “вільний затоплений газовий струмінь”. Яку ж структуру має факел горіння у цьому випадку

Горіння рідини у резервуарі відбувається над поверхнею рідини і над верхнім краєм резервуару. Характер, розміри і форма полум’я при такому горінні визначаються видом горючої речовини, діаметром резервуару, початковою температурою рідини і наявністю та силою вітру.

1.3. Пожежі на відкритих просторах класу А

До цих пожеж відносяться пожежі на складах деревини, лісові, торф’яні, степові і пожежі злакових полів. Їх спільною рисою є залежність від погодних умов, насамперед від вологості, температури, наявності та сили вітру і від рельєфу місцевості. У жарку суху погоду вірогідність виникнення таких пожеж значно вища ніж у мокру погоду чи при низьких температурах.

Передача тепла при цих пожежах в-основному здійснюється випромінюванням і нагрітими продуктами згоряння. Вітер сприяє поширенню нагрітих газів і розпечених недопалків і збільшує швидкість поширення пожежі. Вгору по схилу усі такі пожежі поширюються швидше ніж по рівній місцевості і, тим паче, униз.

Особливостями пожеж на складах деревини є висока концентрація горючого матеріалу і його розвинена поверхня. В результаті, іде термічний розклад (піроліз) одночасно великої кількості деревини, що обумовлює великий об’єм зони горіння і великий об’єм продуктів горіння. Ці продукти утворюють разом з нагрітим повітрям потужні турбулентні потоки, які піднімають і розносять на сотні метрів недопалки дощок і інших горючих матеріалів, викликаючи нові осередки пожежі.

Середня швидкість поширення полум’я по складах деревини коливається у широких межах: від 0,1 до 10 м/хв і більше. Залежить ця швидкість від розмірів окремих елементів горючого матеріалу та його вологості.

Горіння деревини починається тоді, коли її поверхня прогрівається до температури, близької до 250^оС, тобто до температури початку піролізу деревини (піролізу геміцелюлоз), яка і є температурою спалахування деревини.

Як залежить горіння від розмірів елементів пожежного навантаження? Зменшення цих розмірів веде до збільшення прогріву деревини і збільшення швидкості поширення полум’я. У літературі наводиться така ілюстрація: швидкість поширення полум’я по штабелях дощок товщиною 25 мм у 2 – 2,5 рази більша швидкості поширення полум’я збільшення по штабелях дощок товщиною 50 мм.

А як впливає вологість деревини? Збільшення вмісту вологи знижує швидкість прогріву поверхні. По-перше, волога потребує витрат енергії на підігрів і випаровування; по-друге, збільшується теплопровідність матеріалу, тобто збільшується швидкість охолодження поверхні за рахунок відводу тепла усередину матеріалу. Вважається, що збільшення вмісту вологи з 10 до 30% веде до зниження швидкості поширення полум’я у 3,5 - 4 рази.

Переважний напрям поширення полум’я на складах деревини залежить від напряму вітру. За вітром полум’я поширюється з більшою швидкістю ніж проти нього. Розрахувати з якою саме швидкістю поширюється полум’я за напрямом вітру можна за емпіричною формулою:

Vп = Vп_о[1 + 0,14 ], де

Vп - швидкість поширення полум’я за

напрямом вітру, м/с;

Vп₀ - швидкість поширення полум’я по

деревині у відсутності вітру, м/с;

V_в - швидкість вітру, м/с.

З практики відомо, що при збільшенні швидкості вітру з “0” до 20 м/с швидкість поширення полум’я за напрямом вітру збільшується удвічі.

А взагалі, велике пожежне навантаження і великий коефіцієнт поверхні (відношення поверхні горіння до площі пожежі) приводять до великих швидкостей вигоряння штабелів деревини. Приведена масова швидкість вигоряння може досягати десятків кілограмів з 1 квадратного метру за хвилину.

Лісові пожежі виникають переважно у суху та жарку погоду і вдень. Вночі і температура нижча і вологість більша. Розрізняють низову та верхову лісову пожежу. При низовій згоряє те, що лежить на землі: сухе листя, хвоя, відламані гілки і т.д. За рахунок тепла, що виділяють при горіння ці матеріали. Згоряють і живі рослини: мох, кущі, трава. Усі вони містять якусь кількість вологи, тому швидкість поширення полум’я низової пожежі відносно невисока, до 70 – 80 м/хв. Висота полум’я не перевищує 2 – 2,5 м. Верхові пожежі – більш небезпечні. Їх роздмухує вітер; конвективні потоки підхоплюють і підкидають на висоту до 1 км обвуглені тліючі недопалки. Шматки розпеченої обвугленої деревини розкидаються на значні відстані і підпалюють нові дільниці лісу. У суху погоду швидкість верхової пожеж досягає 350 – 400 м/хв. Розподіл на низову та верхову пожежі до деякої міри умовний. Так як низова легко переходить у верхову, а верхова захоплює і низові ділянки.

Торф’яні пожежі спостерігаються найчастіше у місцях розробки торф’яних полів. Перед розробкою ці поля дренують (осушують). Крім того, сама розробка, особливо фрезерна, дає велику кількість торф’яного пороху, а подрібнений твердий матеріал горить набагато краще; до того ж пил торфу легко розноситься вітром, у тому числі і той пил, що горить. Швидкість поширення торф’яної пожежі досягає 20 – 25 м/хв. У суху жарку погоду, хоч і рідко, торф’яна пожежа може виникнути і у природничих умовах.

Особливостями структури торф’яних полів є пориста структура, висока порожнистість. У порожнинах знаходиться повітря, тому торф може горіти і у масі, наприклад під поверхнею. В результаті, під верхнім шаром можуть створюватися великі порожнини; свого роду вовчі ями, але з тліючими розпеченими стінками і сподом. Падіння у такі ями є дуже небезпечним.

Степові пожежі і пожежі злакових культур поширюються по дуже подрібненому матеріалу – це тонкостінні трубки стебел. Горять вони з великою кількістю іскор і пожежа поширюється зі швидкістю до 700 м/хв. Вітер розносить іскри і викликає перекидання пожежі на ліси, торф’яні масиви і населені пункти. Висока швидкість вигоряння сприяє утворенню вогняних смерчів, які здатні перекидатися через перепони шириною до 12 м, через невеликі річки, дороги і т.п.

По даних оглядової інформації УкрНДІПБ за рік в Україні на відкритих територіях відбувається біля 1800 пожеж, з них

У лісових масивах 350-360

У лісопарках, лісосмугах 340-350

На торфополях 300-320

На пустощах більше 700