Пожары на промышленных объектах
Под пожаромпонимают неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей.
Причины возникновения пожаров на промышленных объектах можно разделить на две группы:
· первая − нарушение противопожарного режима или неосторожное обращение с огнем;
· вторая − нарушение мер пожарной безопасности при проектировании и строительстве зданий.
Пожары «Гиперссылка (Глоссарий)» могут быть следствием взрывов в помещениях или производственных аппаратах при утечках и аварийных выбросах пожаровзрывоопасных сред в объемы производственных помещений.
Пожар в конечном счете сводится к химической реакции между горючими веществами и кислородом воздуха (или иным видом окислительной среды).
Для возникновения пожара необходимо наличие трех компонентов: горючего вещества, кислорода (или иного окислителя) и первоначального источника теплоты с энергией, достаточной для начала реакции горения.
Горючее и окислитель должны находиться в определенных соотношениях друг с другом.
Большинство пожаров связано с горением твердых веществ, хотя начальная стадия пожара может быть связана с горением жидких и газообразных горючих веществ, в большом количестве используемых в современном промышленном производстве.
Образование пламени связано с газообразным состоянием вещества, поэтому горение жидких и твердых веществ, сопровождающееся возникновением пламени, предполагает их предварительный переход в газообразную фазу.
В случае горения жидкостей этот процесс обычно заключается в простом кипении с испарением у поверхности, в то время как при горении почти всех твердых веществ образование продуктов, способных улетучиваться с поверхности материала и попадать в область пламени, происходит путем химического разложения или пиролиза.
Известно, что после воспламенения процесс горения твердого горючего материала происходит сравнительно медленно, тепловая энергия выделяется постепенно, причем скорость горения зависит от площади его наружной поверхности, контактирующей с кислородом воздуха.
Тот же горючий материал, но измельченный до порошкообразного состояния и распыленный в воздухе, воспламеняется сразу с выделением большого количества тепловой энергии.
При пожарах существует несколько различных опасных факторов.
Первый из них − это повышенные температуры в зоне горения.
Они могут привести к тепловым ожогам поверхности кожи и внутренних органов людей, а также вызвать потерю несущей способности строительных конструкций зданий и сооружений.
Вторым фактором является поступление в воздух рабочей зоны значительного количества вредных продуктов сгорания, в большинстве случаев приводящее к острым отравлениям людей.
Процесс горения сопровождается выделением большого количества дыма.
Дым уменьшает видимость, тем самым он может задержать эвакуацию людей, находящихся в помещении, что также может привести к воздействию на них продуктов сгорания.
При этих обстоятельствах люди могут быть поражены вредными составляющими дыма, даже находясь в местах, удаленных от очага пожара.
Кроме того, за счет выгорания кислорода в рабочей зоне может понижаться концентрация кислорода в воздухе, что также негативно сказывается на процессах жизнедеятельности людей.
В большинстве случаев пожары возникают в каком − либо одном месте, после чего пламя по горючим материалам и конструкциям зданий распространяется на соседние объекты и помещения.
После образования в помещении первичного очага возгорания процесс развития пожара может пойти по одному из следующих сценариев: загоревшийся предмет сгорит полностью, и пожар прекратится, не распространившись на другие изделия из горючих материалов.
Это имеет место, в частности, при условии, если первый загоревшийся предмет находится в изолированном положении, а теплового потока от зоны горения к соседним предметам недостаточно для их воспламенения.
Процесс горения может также прекратиться или существенным образом замедлиться по мере выгорания кислорода.
Этот сценарий может быть реализован при плохой вентиляции помещения.
При достаточном количестве горючего материала и притока свежего воздуха пожар может вырасти до размеров полного охвата пламенем всего помещения.
Ориентировочно условием охвата пламенем всего помещения можно считать наличие в помещении плотности теплового потока, превышающего 20 кВт/м2.
Причем, источниками лучистого теплового потока могут быть как сам факел горящего материала, так и раскаленные поверхности верхних частей помещения, пламя, охватившие потолок и раскаленные продукты сгорания, скопившиеся под потолком.
Кроме того, на процесс и скорость полного охвата помещения пламенем могут оказывать влияние и другие факторы, например, термопластики могут плавиться и течь, создавая очаги горения жидких продуктов и способствуя распространению пламени на другие предметы. После наступления полного охвата помещения пламенем внешние поверхности возгораемых предметов в помещении, где возник пожар, будут охвачены огнем, интенсивность тепловыделений будет нарастать до максимума.
В этот момент температуры внутри помещения могут достигать температур порядка 1100...1200 °С.
Высокие температуры будут поддерживаться до тех пор, пока интенсивность образования воспламеняющихся летучих продуктов не начнет уменьшаться в результате истощения горючих веществ или за счет выгорания кислорода.
В этот период за счет повышенных термических нагрузок могут происходить обрушения элементов здания.
Начало разрушения отдельных конструкций здания, как правило, является началом переброски пожара в соседние пространства путем проникновения в них пламени или мощных тепловых потоков.
Разрушение элементов здания (в первую очередь остекления) приводит к разгерметизации помещения и интенсивному проникновению к зоне горения свежих порций воздуха.
На этом этапе часть горючих газов будет сгорать снаружи помещения в пламени, вырывающемся из окон,
Дальнейшее распространение пожара на соседние здания происходит посредством теплопередачи излучением сначала от оконных проемов, затем и от всей поверхности горящего здания.
Пожарная обстановка, ее динамика зависят от следующих факторов:
· пожаровзрывоопасных свойств используемых на объекте веществ и материалов;
· импульса воспламенения материалов;
· огнестойкости зданий, конструкций и их элементов;
· пожарной опасности производств;
· плотности городской (заводской) застройки;
· метеоусловий, в частности, от силы и направления ветра.
Пожаровзрывоопасность веществ и материаловопределяется следующими показателями, характеризующими предельные условия возникновения горения и максимальную опасность, создаваемую при возникшем горении.
Для газовоздушных смесей:
· нижний (НКПВ) и верхний (ВКПВ) концентрационные пределы воспламенения −температуры жидкостей, при которых давление насыщенных паров создает концентрацию паров, соответствующую нижнему и верхнему концентрационному пределу распространения пламени;
· нормальная скорость распространения пламени (UH, м/с − скорость перемещения фронта пламени по нормали к его поверхности);
· температура самовоспламенения (tс, °С − минимальная критическая температура, при которой возможно самопроизвольное возникновение пламенного горения);
· минимальная энергия зажигания(МЭЗ, Дж − наименьшая энергия искры электрического разряда, достаточная для зажигания стехиометрической смеси данного горючего вещества с воздухом);
· максимальное давление взрыва(рmах, кПа − максимальное давление, развиваемое при воспламенении стехиометрической смеси данного горючего вещества).
Для жидкостей и твердых тел дополнительно вводятся:
· температура вспышки (tвсп, °C − минимальная температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются газы и пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания);
· температура воспламенения(tв, °С − минимальная температура вещества, при которой происходит загорание вещества от источника воспламенения);
· температура возгорания (tсв− самая низкая температура, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции при отсутствии источника зажигания, заканчивающееся пламенным горением).
Для строительных материалов дополнительно вводится понятие горючести, а для строительных конструкций понятие предела огнестойкости.
Огнестойкость — это способность строительной конструкции сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара и выполнять при этом свои обычные эксплуатационные функции.
Время в часах от начала испытания конструкции на огнестойкость до
момента, при котором она теряет способность сохранять несущие или ограждающие функции, называется пределом огнестойкости.
Степень огнестойкости всего здания определяется огнестойкостью его отдельных конструкций (несущие элементы здания, наружные стены,: перекрытия и т. д.).
СНиП 21-01—97* регламентирует классификацию зданий по степени огнестойкости, конструктивной и функциональной пожарной опасности.
Согласно НПБ 105—03 предусматривается категорирование промышленных и складских помещений, зданий и сооружений по взрывопожарной и пожарной опасности.
Категории помещений и зданий, определяемые в соответствии с данными, приведенными в таблице 12.1.4, применяются для установления нормативных требований по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности указанных зданий и сооружений в отношении планировки и застройки, этажности, площадей, размещения помещений, конструктивных решений, инженерного оборудования и т. д.
Категории помещений определяются путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от высшей (А) к низшей (Д).
Категория самого здания определяется согласно следующим рекомендациям:
· здание относится к категории А, если в нем суммарная площадь помещений категории А превышает 5 % всех помещений или 200 м2. В случае оборудования помещений установками автоматического пожаротушения допускается не относить к категории А здания и сооружения, в которых доля помещений категории А менее 25 % (но не более 1000 м2);
· к категории Б относятся здания и сооружения, если они не относятся к категории А и суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5 % суммарной площади всех помещений или 200 м2. Допускается не относить здание к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более
1000 м2) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения;
Таблица 12.1.4−Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
| Категория помещения | Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении |
| А взрывопожароопасная | Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа 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 |
| Б Взрывопожароопасная | Горючие пыли и 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 |
| В1-В4 Пожароопасная | Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и 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 имеются в наличии или обращаются, не относятся к категории А и Б |
| Г | Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива |
| Д | Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии |
· здание относится к категории В, если оно не относится к категориям А или Б и суммарная площадь помещений категорий А, Б и В превышает 5 % (10 %, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) суммарной площади всех помещений. В случае оборудования помещений категорий А, Б и В установками автоматического пожаротушения допускается не относить здание к категории В, если суммарная площадь помещений категорий А, Б и В не превышает 25 % (но не более 3500 м2) суммарной площади всех размещенных в нем помещений;
· если здание не относится к категориям А, Б и В и суммарная площадь помещений А, Б, В и Г превышает 5% суммарной площади всех помещений, то здание относится к категории Г. Допускается не относить здание к категории Г, если суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г в здании не превышает 25 % суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не более 5000 м2), а помещения категорий А, Б, В и Г оборудуются установками автоматического пожаротушения;
· здания, не отнесенные к категориям А, Б, В и Г, относят к категории Д.
На объектах категорий В, Г и Д возникновение отдельных пожаров будет зависеть от степени огнестойкости зданий, а образование сплошных пожаров − от плотности застройки.