Физико-химические основы пожаров.

1
ИСТОЧНИК: “Защита
в чрезвычайных ситуациях и гражданская оборона: в 2 частях,/
Ефимов В.Ф., Рябиков А.А., Титоренко Л.П., Чебыкин А.Д., под ред. Л.П. Титоренко Учебное
пособие, часть 1, М.: Изд. ООО «Ториус 77», 2009 г.
Лекция 9. Аварии на пожароопасных опасных объектах
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЖАРАХ.
Количество пожаров на производственных объектах составило 2,2%, на
производственных складах – 0,9%, на транспортных средствах – 14,7%.
Рост числа погибших отсечен в
Действует «Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г.
N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности"
Физико-химические основы пожаров.
ПОЖАР - это неконтролируемый процесс ГОРЕНИЯ вне специального
очага, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и
создающий опасность для жизни людей.
Горение представляет собой сложный физико-химический процесс превращения горючих
веществ и материалов в продукты сгорания ( в основном это ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ
ОКИСЛЕНИЯ), сопровождаемый интенсивным выделением БОЛЬШОГО КОЛИЧЕСТВА тепла,
продуктов сгорания, световым излучением.
В основе горения в подавляющем большинстве лежат быстротекущие химические реакции окисления сгораемых материалов кислородом воздуха, в первую очередь углерода с образованием СО2, и водорода с образованием Н2О.
При пожарах со свободным притоком воздуха состав воздуха условно можно считать
постоянным:
по объему - 21% кислорода и 79% азота , или
по весу
- 23% кислорода и 77% азота.
2
Для возникновения горения необходимо наличие
* горючего вещества - это обычно углеводородосодержащие вещества:
бензин, керосин, спирт и т.п.;
*окислителя - это кислород воздуха, хлор, фтор, бром, иод, окислы азота и др.;
*источника зажигания - нагретые поверхности, открытый огонь, искры....
Для всех пожаров характерны:
-горение - с выделением тепла и продуктов сгорания;
-газообмен, - осуществляемый по механизму конвективных газовых потоков, обеспечивающий приток кислорода воздуха в зону горения и
отвод продуктов сгорания из нее;
-передача тепла из зоны горения в окружающее пространство,
в том числе горючим материалам, без чего невозможен непрерывный процесс горения.
Основной механизм распространения горения при пожаре - теплопередача.
Это сравнительно медленный процесс, поскольку теплопроводность
распространенных сгораемых веществ невысока. Ограничена и лучевая и
конвективная теплопередача.
Виды горения при пожарах.
Под воздействием тепла, выделяемого источником зажигания, газы,
жидкости, твердые вещества и пыли ведут себя по-разному.
При пожарах различают два основных вида горения:
- гомогенное (горение газов и парообразных горючих веществ в газообразном окислителе) и
- гетерогенное (быстрый физико-химический процесс в жидких и твердых веществах с выделением
большого количества тепла в виде огня)
При гомогенном горении окислитель и горючее находятся в газовой фазе.
Помимо того, что гомогенное горение имеет место при сгорании горючего
газа, все горючие жидкости перед воспламенением испаряются, образуя
газообразную среду. Большинство твердых веществ в процессе нагрева при
пожаре плавятся, разлагаются и испаряются, выделяя газообразные фракции.
Полученная любым из этих превращений газообразная среда смешивается с
воздухом и горит.
При гетерогенном горении горючее находится в твердом состоянии, а
окислитель в газообразном, и реакция окисления горючего происходит в
твердой фазе. Твердые вещества, превращенные в пыль (угольную, металлическую, текстильную), при перемешивании с воздухом образуют пожаровзрывоопасные пылевоздушные смеси.
3
Поскольку при горении на пожарах роль окислителя чаще всего выполняет
кислород воздуха, окружающего зону протекания химических реакций,
интенсивность горения определяется не скоростью протекания этих реакций,
а скоростью поступления кислорода из окружающей среды в зону горения.
Зоны пожара.
В пространстве, в котором развивается пожар, условно рассматривают
3 зоны: горения, теплового воздействия и задымления.
Зоной горения называется часть пространства, в которой происходит
подготовка горючих веществ к горению (подогрев, испарение, разложение) и
их горение.
Зоной теплового воздействия называется часть пространства примыкающая
к зоне горения, в которой тепловое воздействие приводит к заметному
изменению состояния материалов и конструкций и делает невозможным
пребывание в ней людей без специальной защиты. Внешняя граница этой
зоны соответствует температуре 60-70оС.
Зоной задымления называется часть пространства в которой от дыма
создается угроза жизни и здоровью людей (статистика показывает, что
большая часть людей на пожаре гибнет от удушья).
Участвующие в горении вещества и характеризующие их параметры.
По агрегатному состоянию участвующие в горении вещества подразделяют
на газообразные, жидкие и твердые.
К газам относятся вещества, абсолютное давление паров которых при
температуре 50оС равно или превышает 300кПа, или критическая температура которых менее 50оС.
К жидкостям - вещества, температура плавления (каплепадения) которых
менее 50оС.
К твердым - вещества с температурой плавления (каплепадения) 50оС и
выше. В твердых веществах особую группу составляют пыли, т.е.
диспергированные вещества с размером частиц менее 850 мкм.
4
По горючести (возможности возгорания) бвещества подразделяют на
(I) негорючие, (II) трудногорючие и (III) горючие.
I. Негорючие (несгораемые) - это вещества и материалы, не способные
гореть на воздухе.
II. Трудногорючие (трудносгораемые) - это вещества и материалы,
способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не
способные самостоятельно гореть после его удаления.
III. Горючие (сгораемые) - это вещества и материалы способные
саовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.
Процес возникновения горения подразделяется на следующие виды:
- 1. вспышка - быстрое сгорание горючей смеси, НЕ сопровоздающееся
образованием СЖАТЫХ ГАЗОВ и не переходящее в стационарное горение.
* Температурой вспышки называется самая низкая температура горючего
вещества (как правила ЖИДКОГО), при которой в условиях специальных
испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные
вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще
недостаточна для возникновения устойчивого горения.
Из группы горючих выделяют легковоспламеняющиеся вещества и материалы, т.е. такие, которые способны воспламеняться от кратковременного
(до 30 секунд) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя
спички, искра, сигарета и т.п.). К легковоспламеняющимся относятся
жидкости с температурой вспышки
не выше 61оС в закрытом тигле или 66оС в открытом тигле.
(ЛВЖ /t всп ≤ 61о С/– ацетон /-18о С/, бензин - /-39 …-17о С/, керосин /+40о С/)
Горючие жидкости /t всп ≥ 61о С/ - масло трансформаторное /+147о С/, мазут,
формалин..
- 2.возгорание - возникновение горения под воздействием источника зажигания.
- 3.воспламенение - возгорание, сопровождающееся появление пламени.
*Температурой воспламенения называется наименьшая температура
горючего вещества (твердого или жидкого), при которой в условиях
специальных испытаний вещество выделяет пары и газы с такой скоростью,
что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.
для ЛВЖ - t восп отличается на 1-5оС от t всп
(как правило, для горючих жидкостей t восп > t всп );
t восп : дерево - 255 о С, стекло - 260 о С, резина - 270 о С.
5
- 4. самовозгорание - явление резкого увеличения скорости
экзотермических (т.е. с выделением тепла) реакций в веществе, приводящее
к возникновению горения вещества при ОТСУТСТВИИ источника
зажигания.
* Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества,
при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение экзотермических реакций, заканчивающееся пламенным горением.
Эта температура, не являясь физико-химической константой, существенно
зависит от формы и объема вещества, а также ряда других факторов.
Поэтому для определения температуры самовоспламенения используется
специальная установка.
Самовозгорающиеся вещества делятся на 3 группы:
- самовозгорающиеся от ВОЗДУХА: растительные масла, животные жиры,
бурые и каменные угли, торф, обтирочные концы, древесные опилки...
- самовозгорающиеся от ВОДЫ: карбид кальция и карбиды щелочных
металлов, металлический калий и натрий, негашенная известь...
- самовозгорающиеся от СМЕШИВАНИЯ ДРУГ С ДРУГОМ:
газообразные, жидкие и твердые окислители - галлоиды (хром, бром...);
ацетилен, водород, метан и этилен в смеси с хлором...
-5.самовоспламенение - самовозгорание, сопровождающееся появлением
ПЛАМЕНИ.
Параметры пожаров.
К основным параметрам пожара относятся: пожарная нагрузка,
массовая скорость выгорания, скорость распространения пожара,
температура пожара,
интенсивность выделения тепла и др.
Пожарная нагрузка характеризует энергетический потенциал сгораемых
материалов, приходящийся на единицу соответствующей площади (пола
или участка земли). Она измеряется в единицах энергии или количества
сгораемых материалов (в пересчете на древесину) на единице площади,
например, Дж/м.кв (при пересчете на энергию, выделяющуюся при горении)
или кг/м.кв (в пересчете на древесину - исходя из того, что при сгорании
одного кг древесины выделяется 18,8 МДж энергии).
6
Пожарная нагрузка помещения состоит из постоянной (все сгораемые
конструкции сооружения) и временной (находящиеся в помещении материалы). В зданиях пожарная нагрузка каждого этажа определяется отдельно и
лимитируется соответствующими нормативами.
Массовая скорость выгорания - потеря массы горящего материала в
единицу времени. Она зависит от отношения площади поверхности горения
веществ к их объему, плотности упаковки, условий газообмена и других
причин. (Например, скорость выгорания мебели 50 кг/м.кв.ч, бревен и
крупных деревянных элементов 25 кг/м.кв.ч; пиломатериалов в штабелях 400
кг/м.кв.ч). Чем больше скорость выгорания, тем выше температура,
развиваемая при пожаре.
Скорость распространения пожара определяется скоростью распространения пламени по поверхности горючего материала. Она зависит от многих факторов (вида материала, способности к воспламенению, начальной
температуры, направления газового потока, степени измельчения материала
и др.). Кроме того, она непостоянна во времени. На практике при проведении
расчетов пользуются средними значениями этого параметра:
при горении легковоспламеняющихся горючих жидкостей 0 м/мин,
по штабелям пиломатериалов
4 м/мин,
по деревянным покрытиям
1 м/мин,
по пустотам деревянных конструкций
до 2 м/мин.
Скорость распространения пламени по поверхности материалов варьируется в широких пределах в зависимости от угла наклона этой поверхности к
горизонтали. При угле наклона 90 градусов скорость распространения пламени вниз меньше указанных значений в 2 раза, а вверх - в 8-10 раз больше.
При увеличении температуры скорость увеличивается, а при достижении
температуры самовоспламенения материалов их поверхность охватывается
пламенем почти мгновенно.
Значения скорости распространения пламени в различных газах при
атмосферном давлении и комнатной температуре:
углеводородо-воздушные смеси
0,3 -0,5 м/с
18-30 м/мин
водородо-воздушная смесь
2,8 м/с
168 м/мин
водородо-кислородная смесь
13,8 м/с
828 м/мин
ацителено-кислородная смесь
15,4 м/с
924 м/мин
Под температурой внутреннего пожара понимают среднеобъемную температуру газовой среды помещения, а для открытого пожара - температуру
пламени. Поэтому температура внутренних пожаров, как правило, ниже чем
открытых.
7
На практике при проведении различных оценочных расчетов (например при
оценке огнестойкости конструктивных элементов зданий) широко используется понятие "стандартный пожар". При "стандартном пожаре"
изменение температуры T во времени t описывается эмпирическими
формулами, полученными усреднением натурных измерений:
T(t) ОС= A + 345 lg(8t+1) ,
где А - температура в помещении до начала пожара в ОС,
t - в минутах.
Формула рекомендована международной организацией по стандартизации
ИСО (ISO) для определения T при "стандартном пожаре".
Результат расчетов по этой формуле дает следующие значения:
часы
0
0
0
0
1
минуты
5
15
30
50
00
Т оС
576
738
841
915
945
часы
1
2
3
4
5
минуты
30
00
00
00
00
Т оС
1006
1049
1110
1153
1186
Интенсивность выделения тепла определяется массовой скоростью
выгорания горючих материалов и их теплосодержанием. Она равна
теплу, выделяющемуся при пожаре за единицу времени.
Классификация пожаров.
В зависимости от вида горящего материала различают пожары классов
А,В,С,Д.
При пожарах
класса А
- горят твердые вещества,
класса В
- горят жидкости,
класса С
- горят газы,
класса Д
- горят металлы.
Каждый из рассмотренных классов делится на подклассы
(Классификация ИСО).
По признаку изменения площади пожары делятся на
распространяющиеся и нераспространяющиеся.
По масштабу различают отдельный пожар (горит одно здание или одно
сооружение),сплошной пожар (одновременное горение преобладающего
числа зданий и сооружений на данном участке застройки), массовый
пожар (совокупность отдельных и сплошных пожаров).
При слабом ветре массовый пожар может перейти в огненный шторм
(образование одного гигантского турбулентного факела и радиального
притока воздуха).
8
По условиям массо и теплообмена с окружающей средой различают пожары в ограждениях (внутренние пожары) и на открытой местности (
открытые пожары).
Внутренние пожары.
Общая характеристика внутренних пожаров.
Большинство внутренних пожаров, связанных с горением твердых материалов начинается с возникновения открытого пламенного горения.
Вокруг зоны горения возникает конвективный газовый поток, обеспечивающий необходимый газовый обмен. Постепенно увеличивается температура горючего материала вблизи зоны горения, интенсифицируются физикохимические процессы горения, растет факел пламени, локальное горение
переходит в общее.
При достижении температуры примерно 100оС начинается разрушение
оконных стекол и в связи с этим существенно изменяется газообмен
(считается, что 1/3 проема окна работает на приток воздуха, а 2/3 - на
вытяжку). Горение усиливается, тепло и пламя начинают выходить за пределы помещения, что может явиться причиной загорания соседних сооружений.
Распространение пламени на соседние здания и сооружения возможно за
счет излучения и переброса на значительные расстояния горящих конструктивных элементов (головни) или несгоревших частиц (искры). Известны
случаи, когда головни перебрасывало на расстояние свыше 200 м. На таком
уровне пожар продолжается 20-30 и более минут, а затем интенсивность
пожара постепенно падает. В последней фазе наступает догорание.
Стадии пожара в помещении.
При пожарах в помещении выделяют 3 стадии начальную, основную (развитую), конечную.
Начальная стадия - развитие пожара от небольшого источника зажигания
до момента, когда помещение полностью охвачено пламенем.
Основная стадия - повышение среднеобъемной температуры помещения
до максимальной. На этой стадии сгорает 80-90% объемной массы сгораемых материалов.
Конечная стадия - завершение процесса горения и снижение темперауры.
Критическое время эвакуации.
За пределами помещений, в которых возник пожар, температура продуктов
горения может оказаться неопасной для человека, зато содержание
продуктов неполного сгорания в воздухе может стать опасным для жизни
или здоровья. Это особенно характерно для высоких зданий и зданий коридорной системы.
Опасность для человека наступает через 0,5 - 6 мин после начала
пожара, поэтому при пожаре необходима немедленная эвакуация.
9
Показатель опасности - время, по истечении которого возникают
критические ситуации для жизни людей.
Время эвакуации, при превышении которого могут сложиться такие
ситуации, называется критическим временем эвакуации.
Различают критическое время
-по температуре (это время очень мало, т.к. опасная для человека
температура невелика и составляет 60оС);
-по образованию опасных концентраций вредных веществ
(скорость распространения продуктов сгорания по коридорам 30 м/мин);
-по потере видимости (задымлению).
Основная причина гибели людей при пожарах - удушье. Потери от
удушья составляют 60-70%, от ожогов - 10-15%, от обрушений или
падений конструкций - 3%.
Необходимость срочной эвакуации определяется также тем обстоятельст-вом, что
пожары могут сопровождаться взрывами, деформациями и обру-шением конструкций,
вскипанием и выбросом различных жидкостей, в том числе легковоспламеняющихся и
сильно ядовитых.
Открытые пожары.
Определение
К открытым пожарам относятся пожары газовых и нефтяных фонтанов, складов древесины, пожары на открытых технологических установках, лесные, степные, торфяные пожары, пожары на складах каменного
угля и др.
Общей особенностью всех открытых пожаров является отсутствие накопления тепла в газовом пространстве зоны горения.
Теплообмен происходит с неограниченным окружающим пространством.
Газообмен не ограничивается конструктивными элементами зданий и
сооружений, он более интенсивен. Процессы, протекающие на открытых
пожарах, в значительной степени зависят от интенсивности и направления
ветра.
Зона горения на открытом пожаре в основном определяется распределением горючих веществ в пространстве и формирующими зону горения
конвективными газовыми потоками.
Зона теплового воздействия - в основном лучистым тепловым потоком,
так как конвективные тепловые потоки уходят вверх и мало влияют на
зону теплового воздействия на поверхности земли.
За исключением лесных и торфяных пожаров зона задымления на открытых пожарах не существенно препятствует тушению пожаров.
В среднем, максимальная температура открытого пожара для горючих газов составляет
1200 - 1350oС, для жидкостей 1100-1300oС и для твердых горючих материалов
органического происхождения 1100-1250oС.
10
Особенности пожаров нефтепродуктов.
Особенность пожаров нефтепродуктов состоит в возникновении
таких явлений, как вскипание и выброс.
Под вскипанием понимается переход в пар большого количества
мелких капелек воды, находящейся в нефтепродукте и связанное с этим
образование на поверхности жидкости пены, которая может переливаться
через борт резервуара, распространяя горение на соседние объекты.
Выброс - это мгновенный переход в пар воды, находящейся на дне
резервуара, образование повышенного давления и выбрасывание
горящей жидкости из резервуара.
К выбросу способны, главным образом, темные нефтепродукты - нефть, содержащая
3,8% влаги, и мазут, содержащий до 0,6% влаги. Необходимыми условиями для
выброса являются наличие на дне резервуара водяной подушки и прогрев всей массы
нефтепродукта до его раздела с водой до температуры 100оС. При выбросах
нефтепродуктов может накрываться площадь в несколько гектар.
Классификация ПВОО по подверженности пожарам.
Пожаровзрывоопасные объекты (ПВОО) это такие промышленные объекты и
средства транспорта, на которых производятся, хранятся или транспортируются
продукты, способные к возгоранию и (или) взрыву.
Классификация производственных объектов по взрыво- и пожароопасности.
По СП 12.13130.2009 (с изм.от 09.12.2010) Свод правил
«Определение категорий помещений зданий и наружных установок по
взрывопожарной и пожарной опасности» в соответствии с тем, какие вещества используются, перерабатываются или хранятся в производственных зданиях, все производства
по взрывоопасной и пожарной опасности делят на пять категорий - А,Б,В,Г,Д.
Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
Категория
помещения
Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся)
в помещении
А - повышенная Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой
взрывопожаро- вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовывать
взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении
опасность
которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в
помещении, превышающее 5 кПа, и (или) вещества и материалы,
способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой,
кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что
расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5
кПа.
БВзрывопожароопасность
Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с
температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком
количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные
или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается
расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5
кПа.
11
Категория
помещения
Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся)
в помещении
В1-В4 Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и
пожароопасность трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна),
вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой,
кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что
помещения, в которых они находятся (обращаются), не относятся к
категории А или Б.
Г - умеренная
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или
пожароопасность расплавленном состоянии, процесс обработки которых
сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, и (или)
горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или
утилизируются в качестве топлива.
Д - пониженная Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.
пожароопасность
А - производства, связанные с применением веществ, взрыв и горение которых могут
последовать в результате взаимодействия с водой, кислородом воздуха или друг с другом, и с
температурой вспышки до 28oС (закрытые склады ЛВЖ, склады баллонов с горючим газом и
т.п.).
Б - производства, в которых используются горючие пыли, волокна или воспламеняющиеся
жидкости, способные образовывать взрывоопасные смеси с температурой вспышки 28-61oC
(закрытые склады дизельного топлива, цистерны мазута в помещениях и др.).
В - производства, в которых используются горючие и трудногорючие жидкости и твердые
вещества и материалы, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и
друг с другом (пункты хранения угля и торфа и др.).
Г - производства, в которых используются несгораемые вещества и материалы в горячем или
раскаленном (расплавленном) состоянии (литейные, кузнечные, сварочные производства).
Д - производства, в которых используются несгораемые вещества и материалы в холодном
состоянии (механические производства, компрессорные станции и т.п.).
12
Классификация зданий и сооружений по подверженности пожарам.
Для строительных конструкций вводится понятие ОГНЕСТОЙКОСТИ.
Огнестойкость - это способность строительных конструкций
сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара и
выполнять при этом свои обычные эксплуатационные функции.
Предел огнестойкости - время (в часах или минутах) от начала испытания
конструкции на огнестойкость до момента, при котором она теряет
способность сохранять несущие или ограждающие функции.
Потеря несущей способности определяется обрушением конструкции
или возникновением предельных деформаций - обозначаются R.
Потеря ограждающей функции определяется потерей целостности или
теплоизолирующей способности.
Потеря целостности обусловлена проникновением продуктов сгорани
за изолирующую преграду и обозначается индексом Е.
Потеря теплоизолирующей способности определяется повышением
температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более
чем на 140 оС или в любой точке этой поверхности более чем на 180 оС и
обозначается J.
Степень огнестойкости зданий определяется огнестойкостью его
конструкций в соответствии со СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность
зданий и сооружений".
Огнестойкость строительных конструкций
Степень
Предел огнестойкости строительных конструкций, не менее
огнестойкости Несущие Наружные
Перекрытия
Покрытия
элементы
стены
междуэтажные бесчердачные
здания
здания
I
R 120
RЕ З0
RЕI 60
RЕ 30
RЕI 120
R 60
II
R 45
RЕ 15
RЕI 45
RЕ 15
RЕI 90
R 45
III
R 15
RЕ 15
RЕI 15
RЕ 15
RЕI 45
R З0
IV
(в том числе
чердачные и
над
подвалами)
Лестничные клетки
Внутренние Марши и
стены
площадки
лестниц
Не нормируется
13
В соответствии со СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и
сооружений» здания и сооружения по степени огнестойкости
подразделяются на 5 степеней в зависимости от возможности возгорания их
конструктивных элементов
(см.горючесть веществ (I) негорючие, (II)трудногорючие и (III)горючие ).
1 степень - все конструктивные элементы несгораемые (I) с огнестойкостью более 3 часов,
2 степень - тоже несгораемые (I), но с меньшей огнестойкостью (1,5 – 3
часа),
3 степень - здания у которых основные несущие конструкции
несгораемые (I), а междуэтажные и чердачные перекрытия, перегородки трудносгораемые (II),
4 степени - все конструкции трудносгораемые (II),
5 степень - все конструкции сгораемые (III).
Повышение огнестойкости достигается:
- облицовкой или оштукатуривнием металлических и особенно деревянных конструкций материалами с минимальной массой и минимальным
коэффициентом температуропроводности (гипсовые плиты толщиной 6 см
повышают предел огнестойкости стальной колонны с 0,25 до 3,3 ч);
- специальные краски, вспучивающиеся при пожаре и повышающие свое
термическое сопротивление;
- пропитка древесины антипиренами , предающими ей НЕГОРЮЧЕСТЬ
(напри мер, фосфорнокислым аммонием, сернокислм аммонием);
- использованием облицовок из многослойных полимерных покрытий;
- применением несущих конструкций из труб, внутри которых находится
вода (экзотика и сомнительно) .
14
Пассивные меры пожарной защиты:
ЗОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ , заключающееся в том, что при
генеральной планировке предприятий объекты, родственные по
функциональному назначению и признаку пожарной опасности,
группируются в отдельные комплексы, а сооружения повышенной
пожароопасности располагаются с ПОДветренной стороны.
Склады ЛВЖ и резервуары с горючим размещают в более низких местах, чтобы разлившаяся при пожаре жидкость не текла к другим объектам.
Обеспечение подъезда противопожарных автомобилей и техники.
ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ РАЗРЫВЫ , предупреждающие распространение
пожара от здания к зданию.
Разрывы (в м) устанавливаются в зависимости от степени огнестойкости
зданий
I и II III IV и V
I и II
9 м 9 м 12 м
III
9
12
15
IV и V
12 15
18
ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ ПРЕГРАДЫ в виде стен, перегородок,
перекрытий, дверей, ворот, люков, тамбур-шлюзов, окон, выполняемые из
несгораемых материалов.
Огнестойкость специальных противопожарных преград должна быть:
стен - не менее 2,5 ч, дверей, окон, ворот - не менее 1,2 ч,
перекрытий - не менее 1 ч.
ПУТИ ЭВАКУАЦИИ - обеспечивают БЕЗОПАСНУЮ эвакуацию людей
при пожаре.
УДАЛЕНИЕ ИЗ ПОМЕЩЕНИЙ ДЫМА ПРИ ПОЖАРЕ с помощью
специальных дымовых люков легкосбрасываемых конструкций,
устанавливаемых в подвальных помещениях, в складских помещениях;
обеспечивают удаление продуктов горения и позволяют придать пламени
желаемое направление.
Применяют специальную противодымную вентиляцию.
15
Тушение пожаров.
Общие сведения о тушении пожаров.
Основными задачами при тушении пожаров являются защита жизни и
здоровья людей, сохранение материальных ценностей от повреждений и
ликвидация пожара.
Виды пожаров определяют собой целесообразные способы их тушения.
Так тушение большинства пожаров в зданиях и сооружениях
осуществляется с применением огнетушащих средств. В то же время
тушение открытых пожаров на больших площадях (лесных, степных)
осуществляется с широким использованием полос, опашки, а огнетушащие
составы в этих случаях применяются ограниченно.
Принципы прекращения горения.
Прекращение горения осуществляется на основе следующих принципов:
-1) охлаждение реагирующих веществ,
-2)изоляция реагирующих веществ,
-3)разбавление реагирующих веществ до негорючих концентраций,
-4)химическое торможение реакции горения.
1)Охлаждение участвующих в горении веществ ведет к снижению активности процессов, протекающих при горении, а затем и к их прекращению.
В тепловой теории тушения пламени условно принято, что температурой
потухания для большинства углеводородных горючих веществ и
материалов является температура в 1000oС.
2)Изоляция реагирующих веществ при горении основана на создании
между зоной горения и горючим материалом или окислителем
изолирующего слоя, что ведет к прекращению горения.
3)Для прекращения горения разбавлением реагирующих веществ в
парогазовую среду вводят вещества, которые способны разбавлять
горючие пары или газы до негорючих концентраций или снизить
содержание кислорода воздуха до концентраций, не поддерживающих
горение (обычно ниже 14-16%). Наибольшее распространение этот
принцип получил при тушении пожаров в относительно замкнутых
помещениях и установках. При определенной концентрации реагирующих
веществ температура газовой среды в помещении снижается и становится
меньше температуры затухания. Горение прекращается.
4)Огнетушащие вещества химического торможения, подаваемые в горящее
помещение или в зону горения, взаимодействуя с горящей средой образуют с
ней либо негорючие, либо менее химически активные соединения. Наиболее
широкое применение нашли соединения брома и фтора. Однако они часто не
отвечают требованиям нетоксичности.
На практике рассмотренные принципы прекращения горения обычно реализуются комплексно.
16
Периоды тушения пожаров.
В тушении пожара можно условно выделить периоды локализации и
ликвидации пожара.
Пожар считается локализованным, когда нет угрозы людям и
животным, угрозы взрывов и обрушений, развитие пожара ограничено и
обеспечена возможность его ликвидации имеющимися силами и
средствами.
Пожар считается ликвидированным, когда горение прекращено и обеспечено предотвращение возобновления горения.
Огнетушащие вещества.
Классификация.
Огнетушащие вещества разделяются по агрегатному состоянию (жидкие, пенные, порошковые составы, газы) и по реализуемому принципу
прекращения горения ( четыре рассмотренных выше принципа
прекращения горения - охлаждение, изоляция, разбавление, химическое
торможение).
Наиболее широкое применение нашли огнетушащие составы, преобладающими принципами действия которых являются охлаждение горящих
веществ и изоляция реагирующих веществ от зоны горения.
Огнетушащие вещества должны: обладать высокой эффективностью
тушения при малом их расходе, быть доступными, дешевыми и
простыми в применении, не оказывать вредного воздействия на
окружающую среду. Вещества, обладающие указанными свойствами
считаются универсальными.
Рекомендуемые вещества тушения для различных пожаров приведены в
ГОСТе 27331-87.
Основные огнетушащие вещества.
Вода.
К жидким огнетушащим веществам в первую очередь относится вода и
водные растворы. Вода получила наибольшее распространение в качестве
огнетушащего вещества благодаря части ее свойств.
Вода универсальна, доступна, эффективна. Доминирующим принципом
действия является охлаждение реагирующих веществ.
Некоторые горючие жидкости (спирты, альдегиды и др.) растворимы в воде
и, смешиваясь с ней, образуют менее горючие или негорючие жидкости.
Воду применяют при тушении кроме следующих редких случаев:
водой нельзя тушить
- горючие вещества и материалы, с которыми вода вступает в
интенсивное химическое взаимодействие с выделением тепла и горючих
компонентов (некоторые кислоты и щелочи, ряд металлов, их гидридов);
17
- пожары с температурой выше 1800-2000oС, т.к. при таких температурах
происходит диссоциация воды на водород и кислород, что интенсифицирует
процесс горения. Однако большинство горючих материалов горит при более
низких температурах. По указанной причине недопустимо применять воду
при тушении горящих магния, цинка, алюминия и некоторых других
металлов и сплавов;
- пожары при которых не обеспечивается безопасность пожарных
(например, электроустановки под высоким напряжением);
Воду затруднительно применять при низких температурах, т.к. она
обладает высокой температурой замерзания;
Водой затруднительно тушить горящие жидкости, имеющие меньшую
плотность, чем плотность воды. Ввиду этого вода мало пригодна для тушения нефтепродуктов.
Кроме того, отрицательными свойствами воды являются малая вязкость
и высокое поверхностное натяжение, что приводит к плохой
смачиваемости волокнистых веществ.
Для снижения этих недостатков воды как огнетушащего средства в нее
вводят добавки, например, поверхностно активные вещества.
При тушении пожаров воду используют в виде струи, капель различной
степени дисперсности или пара.
Пены.
В практике пожаротушения широкое применение находят пены. Различают
химические и воздушно-механические пены, у которых газовая фаза
образуется за счет эжекции или принудительной подачи воздуха или
другого газа.
Трудность получения химических пен, их дороговизна и токсичность
ограничивают их применение.
Воздушно-механическая пена получается в результате механического
перемешивания водного раствора пенообразователя с воздухом.
Пена характеризуется дисперсностью, вязкостью, теплопроводностью,
электропроводностью, стойкостью. Отношение объема пены к объему ее
жидкой фазы называется кратностью. Наиболее широко применяются пены
кратности от 70 до 150.
Основное огнетушащее свойство пен - изолирующая способность.
Пенами НЕЛЬЗЯ тушить электроустановки.
18
Порошковые огнетушащие составы.
Порошки - используют для тушения твердых веществ, горючих жидкостей,
газов, металлов(например, очень сложных магниевых пожаров),
ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК под напряжением.
Из порошковых огнетушащих составов (ПОС) в нашей стране наибольшее
распространение получили ПОС на основе бикарбоната натрия и фосфата
аммония.
Механизм прекращения горения с помощью ПОС разнообразен. Доминирующий механизм зависит от вида горючего, режима горения, вида ПОС и
др. причин.
ПОС прежде всего действует простым физическим разбавлением реагентов. При этом нагреваясь ПОС отнимают значительное количество тепла
от реагирующих веществ.
Позволяют тушить небольшие площади и объемы, используются для
зарядки РУЧНЫХ И ПЕРЕНОСНЫХ огнетушителей, рекомендуются для
применения в начальной стадии пожара.
Достоинством ПОС является их высокая огнетушащая эффективность,
недостатком - склонность к увлажнению при хранении, и сложность
подачи в зону горения.
Диоксид углерода.
Для тушения некоторых горючих материалов применяется разновидность
ПОС - твердый диоксид углерода, который при нагревании переходит в газ,
минуя жидкую фазу, что является его основной особенностью,
позволяющей использовать его при тушении материалов, портящихся от
влаги. Механизм тушения заключается в охлаждении горящих материалов и
разбавлении продуктов их разложения диоксидом углерода.
Газы.
Из числа газов при тушении пожаров находят применение диоксид углерода,
азот, водяной пар, реже гелий, аргон. При их применении реализуется
принцип разбавления реагирующих веществ.
Инертные разбавители (азот,углекислый газ, галогеноуглеводороды) для объемного тушения, уменьшают концентрацию кислорода ниже предела
горения.
19
СРЕДСТВА ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ - устройства для подачи
огнетушащих веществ.
*1. первичные средства пожаротушения - огнетушители
( жидкостные типа ОЖ с водой или с добавками; химические пенные типа
ОХВП, воздушнопенные типа ОВП; углекислотные типа ОУ и
углекислотно-бромэтиловые типа ОУБ - для электрооборудования;
порошковые типа ОПС - для небольших очагов возгорания щелочных,
щелочно-земельных металлов, кремнийорганических соединений).
*2. автоматические стационарные установки подразделяются на
водяные, пенные, газовые и порошковые.
Установки водяного и пенного тушения в качестве распределительных
устройств используют:
- 2А.спринклерные головки - автоматически открывают выход воды
при повышении температуры внутри помещения.
Датчиком является легкоплавкий замок, расплавляющийся при
определенной температуре и открывающий отверстие в трубопроводе с
подачей воды на очаг.
Система состоит из сети водопроводных питательных и оросительных труб, установленных под перекрытием, на определенном расстоянии ввернуты спринклерные головки, рассчитанные на обслуживание каждой 6-9 м 2 . Срабатывает над очагом пожара.
- 2Б. дренчерные головки - их оросители не имеют легкоплавкого замка
и их отверстия постоянно ОТКРЫТЫ. Включаются вручную или по
автоматически по сигналу автоматического извещателя с помощью
контрольно-пускового узла, размещаемого на магистральном трубопроводе. Образуют водяные завесы - для защиты зданий от возгарания при пожаре в соседнем сооружении, - для предупреждения
распространения огня, для противопожарной защиты в условиях
повышенной пожарной опасности. Орошает ВЕСЬ защищаемый объем.
В обоих системах могут применять и воду, и воздушно-механические
пены.
На предприятиях должна быть обеспечена МОЛНИЕЗАЩИТА от атмосферного статического
электричества особенно для таких объектов, которые содержат ЛВЖ, горючие жидкости и сжиженные газы.
Вопросы пожарной безопасности обеспечивает в государственном
масштабе ГОСПОЖАРНАДЗОР, который
- создает нормативную базу (нормы, правила, стандарты...),
- осуществляет надзор и контроль за состоянием противопожарной безопасности на всех стадиях (проектировантия, строительства, изготовлдения, функционировани предприятий);
- ведет своими частями борьбу с пожарами,
- анализирует причины пожаров, проводит дознание.
20
Дополнение.
Извлечения из ФЗ
Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ
"Технический регламент о требованиях пожарной безопасности"
Статья 5. Обеспечение пожарной безопасности объектов защиты
1. Каждый объект защиты должен иметь систему обеспечения пожарной безопасности.
2. Целью создания системы обеспечения пожарной безопасности объекта защиты
является предотвращение пожара, обеспечение безопасности людей и защита имущества при
пожаре.
3. Система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты включает в себя систему
предотвращения пожара, систему противопожарной защиты, комплекс организационнотехнических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.
4. Система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты в обязательном порядке
должна содержать комплекс мероприятий, исключающих возможность превышения значений
допустимого пожарного риска, установленного настоящим Федеральным законом, и направленных
на предотвращение опасности причинения вреда третьим лицам в результате пожара.
Статья 9. Опасные факторы пожара
1. К опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:
1) пламя и искры;
2) тепловой поток;
3) повышенная температура окружающей среды;
4) повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;
5) пониженная концентрация кислорода;
6) снижение видимости в дыму.
2. К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:
1) осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, транспортных
технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
средств,
2) радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из
разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
3) вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок,
оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
4) опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;
5) воздействие огнетушащих веществ.
21
Статья 93. Нормативные значения пожарного риска для производственных объектов
1. Величина индивидуального пожарного риска в зданиях, сооружениях и на
территориях производственных объектов не должна превышать одну миллионную в год.
(9) индивидуальный пожарный риск - пожарный риск, который может привести к гибели
человека в результате воздействия опасных факторов пожара;
4. Величина индивидуального пожарного риска в результате воздействия опасных
факторов пожара на производственном объекте для людей, находящихся в жилой зоне,
общественно-деловой зоне или зоне рекреационного назначения вблизи объекта, не должна
превышать одну стомиллионную в год.
5. Величина социального пожарного риска воздействия опасных факторов пожара на
производственном объекте для людей, находящихся в жилой зоне, общественно-деловой зоне или
зоне рекреационного назначения вблизи объекта, не должна превышать одну десятимиллионную в
год.
43) социальный пожарный риск - степень опасности, ведущей к гибели группы людей в
результате воздействия опасных факторов пожара;
Статья 94. Последовательность оценки пожарного риска на производственном объекте
1. Оценка пожарного риска на производственном объекте должна предусматривать:
(28) пожарный риск - мера возможности реализации пожарной опасности объекта защиты
и ее последствий для людей и материальных ценностей;
1) анализ пожарной опасности производственного объекта;
2) определение частоты
производственном объекте;
реализации
пожароопасных
аварийных
ситуаций
на
3) построение полей опасных факторов пожара для различных сценариев его развития;
4) оценку последствий воздействия опасных факторов пожара на людей для различных
сценариев его развития;
5) вычисление пожарного риска.