Взрыво- и пожароопасности
В зависимости от характеристик используемых веществ и их количества производственные здания и склады по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности подразделяются на категории А, Б, В, Г, Д, Е.
Категория А — взрывоопасное производство — это производство имеющее горючие газы с нижним концентрационным пределом воспламенения (НВП) в воздухе – 10% и менее; жидкости с температурой воспламенения до 28 О С включительно. При этом газы и жидкости могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме > 5% объема воздуха в помещении, а также вещества способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом или друг с другом. Это производства с применением Na, K, ацетона, водорода, эфиров и спиртов; окрасочные цеха и объекты со сжиженными газами.
Категория Б — взрывопожароопасные производства — это производства связанные с применением горючих газов, НВП которых более 10% к объему воздуха; жидкостей, нагретых в условиях производства до температуры вспышки и выше; горючих пылей и волокон, НВП которых 65 гр./м3 и менее, при условии что эти газы, жидкости и пыли могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме >5% объема помещения. Это насосные станции жидкостей, аммиачное производство и др.
Категория В — пожароопасное производство, связанное с применением жидкостей с температурой вспышки >61О С; горючих пылей и волокон, НВП которых >65 гр./м3 к объему воздуха; а также вещей способных только гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; твердых сгораемых веществ и материалов. Это производства по переработке древесины, торфа, угля, пластмасс и резины; склады ГСМ.
Категория Г — это производства связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, сопровождающейся выделением лучистого тепла, искр и пламени; твердых, жидких и газообразных веществ, сжигаемых в качестве топлива. Это цеха термообработки металла, литейное производство.
Категория Д — это производства, связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии. Холодная обработка металла.
Категория Е — это взрывоопасное производство, связанное с применением горючих газов без жидкой фазы и взрывоопасных пылей в таком количестве, что они могут образовывать взрывоопасные смеси, превышающие 5% объема помещений, где по условиям производства возможен только взрыв (без последующего горения), а также веществ способных взрываться (без горения) при взаимодействии с водой, воздухом или друг с другом. Это участки электролиза воды, зарядки и разрядки щелочных аккумуляторов. Согласно ПУЭ установлена классификация взрыво- и пожароопасных зон:
– пожароопасная зона — это пространство внутри и вне помещений, внутри которого постоянно или периодически образуются горючие вещества и в котором они могут находится при нормальном техпроцессе или в нарушение его;
– взрывоопасная зона — зона в помещении в пределах 5м по горизонтали и вертикали, в которой возможно выделение горючих газов, легко воспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), если объем взрывоопасной смеси не более 5% свободного пространства.
– Примеры производств, размещенных в помещениях категорий А, Б, В, Г и Д.
–
– Категория А: цехи обработки и применения металлического натрия и калия, нефтеперерабатывающие и химические производства, склады бензина и баллонов для горючих газов, помещения стационарных кислотных и щелочных аккумуляторных установок, водородные станции и др.
–
– Категория Б: цехи приготовления и транспортирования угольной пыли, древесной муки, сахарной пудры, обработки синтетического каучука, мазутное хозяйство электростанций и др.
–
– Категория В: лесопильные и деревообрабатывающие цехи, цехи текстильной и бумажной промышленности, швейные и трикотажные фабрики, склады масла и масляное хозяйство электростанций, гаражи и др.
–
– Категория Г: литейные, плавильные, кузнечные и сварочные цехи, цехи горячей прокатки металла, котельные, главные корпуса электростанций и др.
–
– Категория Д: цехи холодной обработки металлов, пластмасс и т. д.
–
– Характер развития пожара и последующего за ним взрыва в значительной мере зависит от огнестойкости конструкций - свойства конструкций сохранять несущую и ограждающую способность в условиях пожара. В соответствии со СНиП 2.01.02.85 различают пять степеней огнестойкости зданий и сооружений: I, II, III, IV, V.
–
– Огнестойкость строительных конструкций характеризует следующие параметры:
–
– 1) минимальный предел огнестойкости строительной конструкции - время в часах от начала воздействия огня на конструкцию до образования в ней сквозных трещин или достижения температуры 200° С на поверхности, противоположной воздействию огня.
–
– 2) максимальный предел распространения огня по строительным конструкциям определяемый визуально размер повреждения в сантиметрах , которым считается обугливание или выгорание материалов, а также оплавление термопластичных материалов за пределами зоны нагрева.
–
– Все строительные материалы по возгораемости делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
–
– К несгораемым материалам и конструкциям относятся применяемые в строительстве металлы и неорганические минеральные материалы и изделия из них: песок, глина, гравий, асбест, кирпич, бетон и др.
–
– К трудносгораемым относятся материалы и изделия из них, состоящие из сгораемых и несгораемых компонентов: кирпич саманный, гипсовая сухая штукатурка, фибролит, ленолиум, эбонит и др.
–
– К сгораемым относятся все материалы органического происхождения: картон, войлок, асфальт, рубероид, толь кровельный и др.
!74 ОГНЕЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ (СПРАВОЧНИК). Приемы повышения огнестойкости строительных конструкций.
ПРИЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
Конструктивные мероприятия.Они предусматривают:
- удаление горючих элементов (дерево, пластмассы) от источников нагревания (от печей, каминов и других отопительных приборов) на 30-40 см;
- устройство несгораемых стен - брандмауэров в зданиях складов, пакгаузов, других протяженных сооружениях (более 30 метров) из негорючих стен (чаще всего из керамического кирпича);
- устройство огнезащитных дверей (например, при входе на чердак, мансарду), огнезащитных перегородок.
Примечание: проектные противопожарные решения, как и средства защиты помещений и средства пожаротушения, в данном справочнике не рассматриваются.
Огнезащита строительных конструкций осуществляется:
- пропиткой материалов антипиренами;
- покрытием поверхности огнезащитными красками (толщиной до 200 мкм);
- обмазкой огнезащитными пастами (огнестойкой мастикой и герметиками) толщиной до 2 см;
- покрытием поверхности огнезащитными штукатурными растворами (толщиной 2 см);
- покрытием огнестойкими стеклообоями;
- защитой конструкции жёсткими экранами - огнестойкими листами, плитами, панелями, цилиндры и т.п.
Повышение огнестойкости перечисленных конструкций до требуемого уровня осуществляется с помощью соответствующей огнезащиты.
Согласно действующим нормативам пожарной безопасности, например НПБ 236-97 [4], понятие "огнезащита" предполагает использование различных средств огнезащиты " огнезащитных составов или материалов. За рубежом в случае использования средств огнезащиты иногда применяют термин "пассивная огнезащита". При этом под активной огнезащитой понимается использование систем пожарной сигнализации, автоматического пожаротушения (спринклерных и дренчерных установок) и др.
Защита объектов от огневого воздействия осуществляется следующими способами:
а) бетонирование, оштукатуривание, обкладка кирпичом (конструктивный способ);
б) облицовка объекта огнезащиты штатными материалами или установка огнезащитных экранов на относе (конструктивный способ);
в) нанесение непосредственно на поверхность объекта огнезащитных покрытий (окраска, обмазка, напыление и др.);
г) пропитка подповерхностных слоев конструкций огнезащитным составом;
д) комбинированный (композиционный) способ, представляющий собой рациональное сочетание различных способов. Первый из них традиционно используется для строительных конструкций, к которым не предъявляется требование пониженной массы. Остальные способы могут применяться для всех перечисленных выше объектов.
Основными компонентами средств огнезащиты являются: а) термостойкие заполнители:
" вермикулит вспученный и невспученный (сырье);
- перлит вспученный и невспученный (сырье);
" керамзит;
" минеральные волокна из базальта, а также каолиновые, кремнеземистые и кварцевые волокна;
б) неорганические вяжущие вещества (воздушные, гидравлические и кислотоупорные):
" жидкое стекло натриевое;
" природный двуводный гипс и природный ангидрит;
" портландцемент;
" глиноземистый цемент;
" фосфатные вяжущие (растворы фосфатов и фосфорных кислот)
в) органические (полимерные) связующие:
" меламиноформальдегидная смола;
" аминосмолы;
" эпоксидные смолы в смеси с аминосмолами и др.;
" латексы сополимеров хлористого винила с винилиденхлоридом, бутадиена со стиролом и др.
г) специальные добавки, усиливающие огнезащитную способность композиции, повышающие технологичность огнезащитного состава, увеличивающие прочность, адгезию и долговечность огнезащиты. В некоторых случаях применяется однокомпонентная огнезащита (без связующего) в виде засыпок в полости или минеральной ваты из волокон, скрепленных силами естественного сцепления.
Из перечисленных компонентов можно спроектировать много различных средств огнезащиты, удовлетворяющих предъявляемым к ним требованиям.
Поведение материалов и конструкций в условиях пожара имеет следующие особенности.
В условиях пожара дерево, а также композиционные полимерные материалы подвергаются термическому разложению с выделением парогазовой смеси сложного состава и образованием пористого кокса. Это приводит к потере их прочности и жесткости.
Для стали характерно снижение жесткости и прочности с последующим переходом в пластичное состояние.
При нагреве бетон уменьшает свою жесткость и прочность. Кроме того, происходит его дегидратация, сопровождающаяся переносом массы пара. Бетон повышенной влажности испытывает взрывообразное разрушение при огневом воздействии.
Конструкции без огнезащиты деформируются и разрушаются под действием напряжений от внешних нагрузок и температуры. Огнезащита, блокирующая тепловой поток от огня к поверхности конструкций, позволяет сохранить их работоспособность в течение заданного времени.
Вспучивающиеся покрытия на органических связующих увеличивают толщину вследствие образования пенококса, который постепенно выгорает и в конце огневого воздействия может механически отрываться от конструкции.
Для покрытий на минеральных вяжущих, содержащих в своем составе связанную воду, характерно выделение и перенос массы пара, что приводит к блокированию теплового потока в защищаемую конструкцию и замедляет рост ее температуры.
Для вспучивающихся покрытий на минеральных вяжущих характерно как увеличение толщины при нагреве, так и блокирование теплового потока в защищаемую конструкцию за счет выделения и переноса массы пара.
Для огнезащиты из термостойких волокнистых или пористых материалов характерно поглощение и низкая интенсивность переноса теплоты теплопроводностью, конвекцией и излучением при сохранении исходной формы.
Композиционная огнезащита позволяет усилить физические эффекты блокирования теплового потока в защищаемую конструкцию, реализуемые при использовании простых способов огнезащиты.
Подробная характеристика типичных средств огнезащит
!75 Огнетушащие вещества и аппараты пожаротушения
В практике тушения пожаров наибольшее распространение получили следующие принципы прекращения горения:
1) изоляция очага горения от воздуха или снижение путем разбавления воздуха негорючими загами концентрации кислорода до значения, при котором не может происходить горение;
2) охлаждение очага горения ниже определенных температур;
3) интенсивное торможение (ингибирование) скорости химической реакции в пламени;
4) механический срыв пламени в результате воздействия на него сильной струи газа и воды;
5) создание условий огнепреграждения, т.е. таких условий, при которых пламя распространяется через узкие каналы.
Вода
Огнетушащая способность воды обуславливается охлаждающим действием, разбавлением горючей среды образующимися при испарении парами и механическим воздействием на горящее вещество, т.е. срывом пламени. Охлаждающее действие воды определяется значительными величинами ее теплоемкости и теплоты парообразования. Разбавляющее действие, приводящее к снижению содержания кислорода в окружающем воздухе, обуславливается тем, что объем пара в 1700 раз превышает объем испарившейся воды.Наряду с этим вода обладает свойствами, ограничивающими область ее применения. Так, при тушении вододй нефтепродукты и многие другие горючие жидкости всплывают и продолжают гореть на поверхности, поэтому вода может оказаться малоэффективной при их тушении. Огнетушащий эффект при тушении водой в таких случаях может быть повышен путем подачи ее в распыленном состоянии.
Вода, содержащая различные соли и поданная компактной струей, обладает значительной электропроводностью, и поэтому ее нельзя применять для тушения пожаров объектов, оборудование которых находится под напряжением.
Тушение пожаров водой производят установками водяного пожаротушения, пожарными автомашинами и водяными стволами (ручными и лафетными). Для подачи воды в эти установки используют устраиваемые на промышленных предприятиях и в населенных пунктах водопроводы.
Воду при пожаре используют на наружное и внутреннее пожаротушение. Расход воды на наружное пожаротушение принимают в соответствии со строительными нормами и правилами. Расход воды на пожаротушение зависит от категории пожарной опасности предприятия, степени огнестойкости строительных конструкций здания, объема производственного помещения.
Одним из основных условий, которым должны удовлетворять наружные водопроводы, является обеспечение постоянного давления в водопроводной сети, поддерживаемого постоянно действующими насосами, водонапорной башней или пневматической установкой. Это давление часто определяют из условия работы внутренних пожарных кранов.
Для того, чтобы обеспечить тушение пожара в начальной стадии его возникновения, в большинстве производственных и общественных зданий на внутренней водопроводной сети устраивают внутренние пожарные краны.
По способу создания давления воды пожарные водопроводы подразделяют на водопроводы высокого и низкого давления. Пожарные водопроводы высокого давления устраивают таким образом, чтобы давление в водопроводе постоянно было достаточным для непосредственной подачи воды от гидрантов или стационарных лафетных стволов к месту пожара. Из водопроводов низкого давления передвижные пожарные автонасосы или мотопомпы забирают воду через пожарные гидранты и подают ее под необходимым давлением к месту пожара.
Система пожарных водопроводов находит применение в различных комбинациях: выбор той или иной системы зависит от характера производства, занимаемой им территории и т.п.
К установками водяного пожаротушения относят спринклерные и дренчерные установки. Они представляют собой разветвленную, заполненую водой систему труб, оборудованную специальными головками. В случае пожара система реагирует (по-разному, в зависимости от типа) и орошает конструкции помещенеия и оборудования в озне действия головок.
Пена
Пены применяют для тушения твердых и жидких веществ, не вступающих во взаимодействие с водой. Огнетушащие свойства пены определяют ее кратностью - отношением объема пены к объему ее жидкой фазы, стойкостью, дисперсностью и вязкостью. На эти свойства пены помимо ее физико-химических свойств оказывают влияне природа горючего вещества, условия протекания пожара и подачи пены.
В зависимости от способа и условий получения огнетушащие пены делят на химические и воздушно-механические. Химическая пена образуется при взаимодействии растворов кислот и щелочей в присутствии пенообразующего вещества и представляет собой концентрированную эмульсию двуокиси углерода в водном растворе минеральных солей, содержащем пенообразующее вещество.
Применение химической пены в связи с высокой стоимостью и сложностью организации пожаротушения сокращается.
Пеногенерирующая аппаратура включает воздушно-пенные стволы для получения низкократной пены, генераторы пены и пенные оросители для получения среднекратной пены.
Газы
При тушении пожаров инертными газообразными разбавители используют двуокись углерода, азот, дымовые или отработавшие газы, пар, а также аргон и другие газы. Огнетушащие действие названных составов заключается в разбавлении воздуха и снижении в нем содержания кислорода до концентрации, при которой прекращается горение. Огнетушащий эффект при разбавлении указанными газами обуславливается потерями теплоты на нагревание разбавителей и снижением теплового эффекта реакции. Особое место среди огнетушащих составов занимает двуокись углерода (углекислый газ), которую применяют для тушения складов ЛВЖ, аккумуляторных станций,
сушильных печей, стендов для испытания электродвигателей и т.д.
Следует помнить, однако, что двуокись углерода нельзя применять для тушения веществ, в состав молекул которых входит кислород, щелочных и щелочноземельных метталов, а также тлеющих материалов. Для тушения этих веществ используют азот или аргон, причем последний применяют в тех случаях, когда имеется опасность образования нитридов металлов, обладающих взрывчатыми свойствами и чувствительностью к удару.
В последнее время разработан новый способ подачи газов в сжиженном состоянии в защищаемый объем, который обладает существенным преимуществами перед способом, основанным на подаче сжатых газов.
При новом способе подачи практически отпадает необходимость в ограниченеии размеров допускаемых к защите объектов, поскольку жидкость занимает примерно в 500 раз меньший объем, чем равное по массе количество газа, и не требует больших усилий для ее подачи. Кроме того, при испарении сжиженного газа достигается значительных охлаждающий эффект и отпадает ограничение, связанно с возможным разрушением ослабленных проемов, поскольку при подаче сжиженных газов создается мягкий режим заполнения без опасного повышения давления.
Ингибиторы
Все описанные выше огнетушащие составы оказывают пассивное действие на пламя. Более перспективны огнетушащие средства, которые эффективно тормозят химические реакции в пламени, т.е. оказывают на них ингибирующее воздействие. Наибольшее применение в пожаротушении нашли огнетушащие составы - ингибиторы на основе предельных углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены атомами галоидов (фтора, хлора, брома).
Галоидоуглеводороды плохо растворятся в воде, но хорошо смешиваются со многими органическими веществами. Огнетушащие свойства галоидированных углеводородов возрастают с увеличением моряной массы содержащегося в них галоида.
Галоидоуглеводородные составы обладают удобными для пожаротушения физическими свойствами. Так, высокие значения плотности жидкости и паров обуславливают возможность создания огнетушащей струи и проникновения капель в пламя, а также удержание огнетушащих паров около очага горения. Низкие температуры замерзания позволяют использовать эти составы при минусовых температурах.
В последние годы в качестве средств тушения пожаров применяют порошковые составы на основе неорганических солей щелочных металлов. Они отличаются высокой огнетушащей эффективностью и универсальностью, т.е. способностью тушить любые материалы, в том числе нетушимые всеми другими средствами.
Порошковые составы являются, в частности, единственным средством тушения пожаров щелочных металлов, алюминийорганических и других металлоорганических соединений (их изготавливает промышленность на основе карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, фосфорно-аммонийных солей, порошок на основе грифита для тушения металлов и т.д.).
У порошков есть ряд преимуществ перед галоидоуглеводородами: они и продукты их разложения не опасны для здоровья человека; как правило, не оказывают корроизионного действия на металлы; защищают людей, производящих тушение пожара, от тепловой радиации.