Тема 1. Пожарная безопасность
Учебные цели: Рассмотреть основные положения по обеспечению безопасности на пожаровзрывоопасных производствах.
Учебные вопросы:
1. Пожарная опасность производственных объектов.
2. Безопасность на взрывоопасных объектах.
Пожарная обстановка в РФ в производственной, административно-хозяйственной и социальной сферах уже много лет остаётся неблагоприятной. Именно поэтому в одном из докладов комиссии по ЧС Правительства РФ говорилось, что "Россия имеет самый высокий в мире уровень гибели и травматизма людей, а также материальных потерь на пожарах, более чем в 3 раза превышающий средний уровень развитых зарубежных стран."
Самый большой по материальным потерям в российской промышленности пожар произошёл на заводе дизельных двигателей АО "КАМАЗ» в апреле 1993 г. Тогда полностью сгорел завод дизельных двигателей, поставлявший свою продукцию не только для собственного производства, но и для многих предприятий в России и за рубежом.
|
|
Наиболее тяжёлыми по людским потерям явились пожары в здании ГУ ВД в Самаре в марте 1999 г., когда погибли более 50 человек, а также - в зданиях пансионатов для престарелых и инвалидов (2008 и 2009 гг), в которых погибли и пострадали несколько десятков человек.
В Москве в последние годы произошло несколько крупных пожаров, в том числе: на Московском шинном заводе; на Московском нефтеперерабатывающем заводе; пожары в административных зданиях Министерства морского флота и РАО ЕЭС (в обоих случаях сгорели вычислительные центры); на Останкинской телебашне в 2000 г. (погибло 3 человека, сократилась зона уверенного приёма телесигнала, полное восстановление функций ожидается в 2009 г.); в общежитии РУДН (погибло и пострадало несколько десятков студентов); в марте 2009 г. сгорело здание факультета МАИ.
Причинами роста такого рода негативных явлений являются, как общемировые факторы, так и внутренние особенности развития страны в последний период, такие как:
- рост числа пожароопасных и взрывоопасных веществ в промышленности (более 6000);
- рост урбанизации жизни без адекватного увеличения возможностей противопожарных сил;
- низкая мобильность пожарных сил (особенно в сельской местности);
- недостаточная медицинская помощь пострадавшим;
-низкая требовательность к противопожарной безопасности;
-сформировавшаяся в период плановой экономики практика учета потерь по показателю прямого ущерба на основе остаточной балансовой стоимости;
-экономические причины.
вопрос. Пожарная опасность производственных объектов
Физико-химические основы горения. Горение - сложный физико-химический процесс превращения горючих веществ и материалов в продукты сгорания, сопровождаемый интенсивным выделением тепла и световым излучением.
|
|
В большинстве случаев в основе горения лежат быстротекущие химические экзотермические реакции окисления кислородом воздуха (О2) углерода с образованием углекислого и угарного газов (СО и СО2) и водорода с образованием паров воды (Н2О), а также некоторых металлов с образованием их окислов.
Поддержание и самораспространение процесса горения происходит за счет энергии реагирующих слоев вещества, передаваемой другим слоям путем теплопередачи. Теплопередача при горении осуществляется тремя физическими процессами:
-теплопроводностью;
-конвекцией;
-световым излучением.
Все они имеют разные скорости передачи энергии и разную интенсивность подготовки реагирующих слоев вещества к горению. Однако, интенсивность горения определяется не скоростью протекания реакции окисления и не видом теплопередачи, а скоростью поступления кислорода в зону горения.
Виды горения. По агрегатному состоянию участвующие в горении вещества подразделяются на газообразные, жидкие в твердые, которые определяют два основных вида горения: гомогенное и гетерогенное.
При гомогенном горении окислитель и горючее находятся в газовой фазе, поэтому гомогенное горение имеет место при сгорании горючего газа. Кроме того, все горючие жидкости перед воспламенением испаряются, образуя газовую среду. Также и большинство твердых веществ в процессе нагрева плавятся, разлагаются и испаряются, выделяя газообразные фракции. Основной отличительной особенностью гомогенного горения является наличие пламени.
При гетерогенном горении горючее находится в твердом состоянии, а окислитель в газообразном, и реакция окисления происходит в твердой фазе. Твердые вещества, превращенные в пыль (угольную, металлическую, текстильную) при перемешивании с воздухом образуют пожаровзрывоопасные пылевоздушные смеси.
Классификация веществ по горючести. Классификация веществ и материалов по пожарной опасности осно-пывается на их свойствах и способности к образованию опасных факторов пожара.
По горючести вещества и материалы подразделяются на следующие группы:
негорючие - вещества и материалы, неспособные гореть в воздухе.
Негорючие вещества могут быть пожаровзрывоопасными (например, окислители или вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);
трудногорючие - вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но неспособные самостоятельно гореть после его удаления;
горючие - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться под воздействием источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.
Из горючих веществ выделяется группа легковоспламеняющихся веществ (материалов), способных воспламенятся от кратковременного (до 30 секунд) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, сигарета).
Из горючих жидкостей выделяют группы легковоспламеняющихся и особо опасных легковоспламеняющихся жидкостей, воспламенение паров которых происходит с температурой вспышки не выше 61° С (в закрытом тигле) или 66° С (в открытом).
Физические характеристики процесса воспламенения. Температура вспышки - самая низкая температура вещества, при которой оно выделяет пары и газы, способные вспыхнуть от источника зажигания, но скорость их образования недостаточна для устойчивого горения.
Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой оно выделяет пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.
|
|
Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества при которой происходит резкое увеличение экзотермических реакций, заканчивающиеся пламенным горением.
Классификации и виды пожаров. По ГОСТу пожар - неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. В то же время, производственный пожар может быть охарактеризован, как горение на производстве, не обусловленное технологическим процессом.
Пожар является сложным физико-химическим процессом, развивающимся во времени и пространстве и включающим помимо горения также массо-- и теплообмен.
Пожары могут сопровождаться взрывами, деформациями и обрушением конструкций, вскипанием и выбросами различных опасных жидкостей (например, горючих, легковоспламеняющихся жидкостей, или химически опасных веществ).
Пожары приводят к гибели и травматизму людей, а также к большим материальным потерям.
Классификация пожаров. Пожары классифицируются по следующим признакам.
Классификация по масштабу;
-отдельный пожар - горит одно здание или сооружение;
-сплошной пожар - одновременное горение преобладающего числа зданий (сооружений) на одном участке;
- массовый пожар - совокупность отдельных и сплошных пожаров. При слабом ветре он может перейти в огненный шторм (бурю) с образованием единого турбулентного факела и радиального притока воздуха со всех сторон со скоростью до 15 м/с.
Классификация по виду горящих веществ:
-пожары твердых горючих веществ и материалов (А);
-пожары горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ и материалов (В);
-пожары газов (С);
-пожары металлов (О);
-пожары горючих веществ и материалов электроустановок, находящихся под напряжением (Е);
-пожары ядерных материалов, радиоактивных отходов и радиоактивных веществ (F).
Классификация по признаку изменения площади горения:
- распространяющиеся,
- не распространяющиеся.
Причинами распространения пожара являются:
-самораспространение пламени по горючему материалу (в основном за счет теплопроводности вещества);
|
|
- передача теплоты на расстояние излучением;
- перемещение горящих фрагментов за счет конвективных потоков (вверх, в стороны) и отекание горящих фрагментов вниз.
Классификация по условиям массо- и теплообмена с окружающей средой различают пожары:
-на открытом пространстве (открытые пожары);
- в ограждениях (внутренние пожары).
Классификация по условиям массо- и теплообмена с окружающей средой определяет виды пожаров.
Зоны пожара. Пространство, в котором развивается пожар, условно делят на 3 зоны:
-зона горения - часть пространства, в котором происходит подготовка горючих веществ к горению (подогрев, испарение, разложение) и их горение;
- зона теплового воздействия - часть пространства, примыкающая к зоне горения, в которой тепловые воздействия приводит к заметному изменению состояния материалов и конструкций и делает невозможным пребывание в ней людей без специальной тепловой защиты (теплозащитных костюмов, отражательных экранов, водяных завес и т.п.);
-зона задымления - часть пространства, примыкающая к зоне горения и наполненная дымовыми газами в концентрациях, создающих угрозу жизни и здоровью людей или затрудняющих действия пожарных.
Открытые пожары. К открытым пожарам относятся пожары газовых и нефтяных фонтанов, складов, древесины, каменного угля и торфа, открытых технологических установок, а также лесные, степные и торфяные пожары. Общей особенностью всех открытых пожаров является отсутствие накопления тепла в воздушном пространстве зоны горения, т. к. теплообмен происходит с неограниченным окружающим пространством. В среднем максимальная температура открытого пожара составляет:
-для горючих газов -1200-1500РС;
- для горючих жидкостей -1100-1300° С;
- для твердых углеводородных веществ -1100-1250°С.
Зона горения на открытом пожаре в основном определяется распределением горючих веществ в пространстве и конвективными газовыми потоками.
Зона теплового обмена определяется в основном лучистым тепловым потоком, так как влияние конвективных потоков мало.
Зона задымления в основном возникает при лесных и торфяных пожарах.
Параметры пожара. На динамику развития внутреннего пожара оказывают влияние многие факторы, основными из которых являются:
- удельная пожарная нагрузка;
- массовая скорость выгорания;
- линейные скорости распространения пламени по вертикальным и горизонтальным поверхностям;
- площадь зоны горения;
- площадь поверхности горящих материалов;
- интенсивность выделения тепла;
- температура пламени;
- среднеобъёмная температура среды;
- продолжительность пожара и др...
Некоторые параметры могут быть определены заранее для конкретней объектов: массовая скорость выгорания, пожарная нагрузка, линейные скорости распространение пламени, температура пламени. Другие параметры являются переменными и зависят от конкретных условий развития пожара: площади горения, среднеобъемной температурой среды, продолжительности горения и т.п. Некоторые из основных параметров пожара нуждаются в уточнении.
Удельная пожарная нагрузка - это количество сгораемых материалов (в пересчете на древесину) на единицу площади (кг/м2), либо количество энергии сгораемых материалов на единицу площади (Дж/м2). Пересчет из одной меры в другую исходит из того, что при сжигании 1кг сухой сосновой древесины выделяется 18,8 МДж энергии.
Удельная пожарная нагрузка делится на постоянную (это все сгораемые конструктивные элементы сооружения) и временную (мебель, складированные материалы). Чем больше пожарная нагрузка, тем продолжительнее пожар.
Массовая скорость выгорания - это потеря массы горящего материала в единицу времени может быть определена заранее. Она зависит от отношения площади поверхности горения материалов к их объему, от плотности упаковки, от условий газообмена и др. причин. Обычно она определяется опытным путем или приводится в справочниках. Например, скорость выгорания мебели -50 кг/(м2·ч); пиломатериалов в штабелях – 400 кг/(м2·ч). Чем больше скорость выгорания, тем выше температура, развиваемая при пожаре, и тем короче время горения.
Скорости распространение пожара (линейные по горизонтальным и вертикальным поверхностям) в зависимости от видов материалов приводятся в справочниках. Например, скорость распространение огня по деревянному покрытию 1м/мин; по штабелям пиломатериалов 1-4м/мин; по пустотам деревянных конструкций 2 м/мин.
Среднеобъемная температура - в помещении при пожаре зависит от пожарной нагрузки, площади и продолжительности горения. Она может быть определена в соответствии с ГОСТом по формуле стандартной среднеобъемной температуры, начиная с 5 мин.: Т(t)ст = 345 • lg (8t + 1) + Т0, где
- Т(t)ст - температура окружающей среды в помещении в момент /, в [°С];
- t- время от начала пожара, в [мин];
- Т0 - температура в помещении до пожара, в [°С].
Реальные температуры могут отличаться от стандартной, обычно в меньшую сторону (см. рис. 2.2).
Опасные факторы пожара. К первичным опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:
- пламя и искры;
- тепловой поток;
- повышенная температура окружающей среды;
-повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;
- пониженная концентрация кислорода;
- снижение видимости в дыму.
К вторичным проявлениям опасных факторов пожара относятся:
- осколки или части разрушившихся зданий, сооружений, транспортного и технологического оборудовании и т.п..;
- радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую, среду из разрушенного технологического оборудования;
- вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок и оборудования;
- опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;
- воздействие огнетушащих веществ.