Глава 10 Пожары и взрывы

10.1. Краткая характеристика и классификация пожаро- и взрывоопасных объектов

Созидательная деятельность человека направлена на получение энергии, ее на­копление и последующее использование. При этом возможны случаи неконт­ролируемого выхода энергии с переходом более высокого энергетического по­тенциала на низший уровень. Этот процесс обусловлен физико-химическими превращениями в веществе — потенциальном носителе энергии. В этом случае часть энергии способна реализоваться в виде взрывов, пожаров и механичес­ких воздействий.

Результат распределения энергии по видам характеризует степень опасности для человека и окружающей территории (далее — объекта безопасности), которая обус­ловлена негативным воздействием на объект безопасности и заключается в фор­мировании опасных факторов, часть из которых может быть поражающими. Объек­ты, на которых могут возникать опасные явления со взрывами и пожарами, относят к классу взрывопожароопасных.

Потенциальными объектами аварий, связанных со взрывом, являются хранилища и склады взрыво- и пожароопасных веществ. Сюда относятся нефтесклады и неф­тебазы, склады ракетного топлива, артиллерийских боеприпасов, склады инженер­ных боеприпасов, склады взрывчатых веществ (ВВ) и т. д. Особую опасность представляют групповые пожары резсрвуарных парков неф­тебаз. расположенных в городах. Развитие градостроительства привело к тому, что в России около 500 нефтебаз оказались в черте городской застройки. Из них 321 находятся в промышленных районах или зонах городов. 119 — в про- мышленно-жнлых районах и 54 - в жилых районах или центре города, причем 20 — рядом с железнодорожными вокзалами. Производственные фонды нефте­баз, расположенных в городах, сильно изношены. 90 из них построены еще до 1917 г.

По взрывной, взрывопожарнон и пожарной опасности все промышленные произ­водства подразделяются на 6 категорий — А. Б, В. Г, Д, Е:

• А - нефтеперерабатывающие заводы, химические предприятия, склады неф­тепродуктов н т. д. (наиболее опасные);

• Б - цехи приготовлена и транспортировки угольной пыли, древесной муки, сахарной нудры. выоойиые и размольные отделения мельниц и др.;

• В - лесопильные, деревообрабатывающие, столярные, мебельные, лесотарныг и другие предприятия.

Производства категорий Г, Д, Е не представляют такой серьезной опасности, как первые три.

Очевидно, что степень опасности перечисленных объектов зависит от количества потенциальной энергии, способной реализоваться в виде взрывов и или пожаров В связи с этим федеральным законом «О промышленной безопасности опасных произволе гвенных объектов» (далее - ОПО). принятым Государственной Ду мой 20 нюня 1997 г., определены две категорш! ОПО, на которых получаются, исполь­зуются. перерабатываются, образуются, хранятся и транспортируются следующие опасные вещества:

О воспламеняющиеся вещества - газы, которые при нормхтьном давлении и в смеси с воздухом становятся воспламеняющимися и температура кипения ко­торых при нормальном давлении составляет 20°С и ниже;

• окисляющие вещества — вещества, поддерживающие горение, вызывающие воспламенение и/или способствующие воспламенению других веществ в ре­зультате окислительно-восстановительной экзотермической реакции;

• горючие вещества — жидкости, газы. пыли, способные самовозгораться, а так­же возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть посте его уда­ления;

• взрывчатые вещества — вещества, которые при определенных вшах внешнего воздействия способны на очень быстрое самораспространяющееся химическое превращение с выделением тепла и образованием газов.

Другую категорию ОПО представляют объекты, нспатьзуюшне оборудование под давлением более 0.07 МПа или с температурой воды более 115°С. Такими объек­тами могут быть не только промышленные предприятия, но также транспортные средства со взрывоопасным грузом, некоторые объекты соцкультбыта. В соответ­ствии с федеральным законом «О промышленной безопасности опасных произ­водственных объектов» определены предельные нормы опасных веществ, наличие которых на взрывопожароонасном объекте яатяется основанием для обязатель­ной разработки декларации промышленной безопасности (табл. 10.1).

10.2. Классификация и краткая характеристика пожаров и взрывов как причин ЧС 10.2.1. Виды пожаров

В соответствии с федеральным законом «О пожарной безопасности» пожаром называется неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства. В физико-химической основе пожара лежит процесс горения. Горение — это сложный физико-химический процесс превращения горючих ве­ществ и материалов в продукты сгорания, сопровождаемый интенсивным выде­лением тепла, дыма и световым излучением. В основе этого процесса лежат быс­тротекущие химические реакции окисления в атмосфере кислорода воздуха. Особенностями горения на пожаре, в отличие от других видов горения, являются склонность к самопроизвольному распространению огня, сравнительно невысо­кая степень полноты сгорания, интенсивное выделение дыма, содержащего про­дукты полного и неполного окисления.

Все пожары можно классифицировать по внешним признакам горения, месту воз­никновения и времени прибытия пожарных подразделений. По внешним призна­кам горения пожары делятся на наружные, внутренние, одновременно наружные и внутренние, открытые и скрытые.

К наружным относятся пожары,у которых признаки горения (пламя. дым; можно установить визуально.

К внутренним относятся пожары, которые возникают и развиваются внутри зда­ния. Оуи могут быть открытыми и скрытыми.

Признаки горения при открытых пожарах можно установить во время осмотра помещений.

При скрытых пожарах горение протекает в пустотах строительных конструкций, вентиляционных каналах и шахтах, внутри торфяной залежи, штабелей торфа и т. д. При этом признаки горения обнаруживаются по выходу дыма через щели измене­нию цвета штукатурки, нагретости плоскостей конструкций, при вскрытии или разборке штабелей и конструкций.

Наиболее сложными являются пожары одновременно наружные и внутренние, открытые и скрытые. С изменением обстановки изменяется вид пожара. Так, прн развитии пожара в здании скрытое внутреннее горение может перейти в открытое внутреннее, а внутреннее — в наружное, н наоборот.

Пожары могут возникать в зданиях, сооружениях, на открытых площадках скла­дов и на сгораемых массивах (лесные, степные, торфяные и пожары на хлебных полях).

По времени прибытия первых пожарных подразделений пожары подразделяются на запущенные и незапущенные. К запушенным относятся пожары, которые до прибытия первых пожарных подразделений получили значительное развитие (на­пример, из-за позднего обнаружения или оповещения пожарной охраны). Для ту­шения запущенных пожаров, как правило, оказывается недостаточно сил и средств первых пожарных подразделений. Незапущенные пожары в большинстве случаев ликвидируются силами и средствами первого прибывшего подразделения, насе­лением или рабочими объекга.

По масштабам и интенсивности пожары подразделяются на следующие виды

Отдельный пожар - это пожар, возникающий в отдельном здании или сооруже­нии. Продвижение людей и техники по застроенной территории между отдельны­ми пожарами возможно без средств зашиты от теплового излучения. Сплошной пожар - одновременноеинтенспвное горение преобладающего количе­ства зданий и сооружений на данном участке застройки. Передвижение людей и техники через участок сплошного пожара невозможно без средств защиты от теп­лового излучения.

Огневой шторм - это особая фаза распространяющегося сплошного пожара, ха­рактерными признаками которого являются наличие восходящего потока продук­тов сгорания и нагретого воздуха, а также приток свежего воздуха со всех сторон со скоростью не менее 50 км/ч по направлению к границам огневого шторма Массовый пожар представляет собой совокупность отдельных и сплошных пожаров. Пожары характеризуются рядом параметров, в том числе следующими: □ продолжительность пожара - время с момента его возникновения до полного прекращения горения;

• площадь пожара - площадь проекции зоны горения на горизонтальную или вертикальную плоскость;

• зона горения - часть пространства, в котором происходит подготовка горю­чих веществ к горению (подогрев, испарение/разложение) и собственно горе­ние;

• зона теплового воздействия - часть пространства, примыкающая к зоне горе­ния. в которой тепловое воздействие приводит к заметному изменению состоя­ния материалов и конструкций и где невозможно пребывание людей без специ­альной тепловой защиты (теплозащитных костюмов, отражательных экранов, водяных завес н т. п.);

• зона задымления — часть пространства, примыкающая к зоне горения и запол­ненная дымовыми газами в концентрациях, угрожающих жизни и здоровью людей или затрудняющих действия пожарных подразделений.

Некоторые параметры пожара характеризуют динамику его распространения. Распространение пожара — процесс распространения зоны горения по поверхно­сти материалов за счет теплопроводности, тепловой радиации и конвекции. Ос­новную роль в распространении пожара играет тепловая радиация пламени. Теп­ло в окружающую среду передается за счет:

• теплопроводности; а конвекции;

• излучения.

Пожар в основном распространяется в сторону своего фронта. Фронт сплошного пожара — это граница сплошного пожара, по которой огонь распространяется с на­ибольшей скоростью.

Еще одна группа параметров, характеризующих пожар — температурная. Темпе­ратура внутреннего пожара - это среднеобъемная температура газовой среды в помещении. Температура открытого пожара - температура пламени. Темпера­тура внутренних пожаров, как правило, ниже, чем открытых. Наиболее сложные и губительные пожары случаются на пожароопасных объек­тах, а также объектах, на которых при пожарах образуются вторичные факторы поражения и имеет место массовое скопление людей. В частности, к таким слож­ным пожарам относятся:

• пожары и выбросы горючей жидкости в резервуарах нефти и нефтепродуктов;

• пожары и выбросы газовых и нефтяных фонтанов;

• пожары на складах каучука, резинотехнических изделий, предприятий резино­технической промышленности;

• пожары на складах лесоматериалов, деревообрабатывающей промышленности;

• пожары на складах и хранилищах химикатов;

• пожары на технологических установках предприятий химической, нефтехими­ческой, нефтеперерабатывающей промышленности;

пожары в жилых домах и учреждениях соцкультбыта, возведенных из дерева.

Последствия пожаров обусловлены действием их поражающих факторов Основ­ными из них являются:

• непосредственное действие огня на горящий предмет (горение)

• дистанционное воздействие на предметы и объекты высоких тек ператур.ча счет излучения. В результате происходит сгорание предметов и объектов, их обуг- ливание, разрушение, выход из строя. Действие высоких температур вызывает пережог, деформацию и обрушение металлических ферм, балок перекрытий и других конструктивных деталей сооружений. Кирпичные стены и столбы де­формируются. В кладке из силикатного кирпича при длительном нагревании до 500-600°С наблюдается расслоение кирпича, трещины и разрушение мате­риала; у

• воздейапвие токсичных продуктов горения. При пожаре в современных здани­ях, при строительстве которых применялись полимерные и синтетические ма­териалы, человек испытывает воздействие токсичных продуктов горения. Хотя в продуктах горения содержится 50-100 видов химических соединений, оказы­вающих токсическое воздействие, причиной гибели людей на пожарах являет­ся отравление оксидом углерода. Оксид углерода опасен тем, что он реагирует с гемоглобином крови в 200-300 раз активнее, чем кислород, вследствие чего красные кровяные тельца утрачивают способность снабжать организм кисло­родом. В 50-80% случаев гибель людей на пожарах вызывается отравлением оксидом углерода и недостатком кислорода.

Вторичными последствиями пожаров могут быть взрывы, утечка ядовитых пли загрязняющих веществ в окружающую среду. Большой ущерб не затронутым по­жаром помещениям и хранящимся в них предметам может нанести вода, исполь­зуемая для тушения пожара. Тяжелые социальные и экономические последствия пожара — это прекращение выполнения объектом, разрушенным пожаром, своих хозяйственных или иных функций.

10.2.2. Классификация взрывов

Взрыв - это процесс выделения энергии за короткий промежуток времени, свя­занный с мгновенным физико-химическим изменением состояния вещества, при­водящим к возникновению скачка давления или ударной волны, сопровождаю­щийся образованием сжатых газов или паров, способных производить работу (ГОСТ Р22. 0.8.-96).

Взрывы, вызывающие тяжелые аварии и человеческие жертвы, часто пронсхо.шт на промышленных предприятиях. Взрываются котлы в котельных, газы аппара­ты, продукция и полуфабрикаты на химических предприятиях, пары бензина и Других компонентов на нефтеперегонных заводах, мучная пыль на мельничных комбинатах и зерновых элеваторах, сахарная пудра на сахарно-рафинадных «во­дах, древесная пыль и лакокрасочные пары на деревообрабатывающих комбина­тах, газовые конденсаты при vтечке из газопроводов и т. д. Случаются взрывы при перевозке взрывчатых веществ транспортом (например, 4 октября 1988 г. на стан­ции Свердловск-Сортировочная Свердловской железной Дороги взорвались два вагона, где находились 47,9 т тротила и 41 т гексогена).

Особенно подвержены взрывам с тяжелыми последствиями шахты н рудники, где взрываются угольная пыль и рудничный газ. Наиболее частой причиной взрыва является искра, в том числе в результате накопления статического электричества. Причиной взрыва может стать халатность и недисциплинированность работни­ков ОПО (взрыв вагонов на станции Свердловск-Сортировочная произошел из- за халатности железнодорожного диспетчера, грубо нарушившего правила произ­водства маневренных работ и обращения с вагонами, содержащими разрядный опасный груз).

При авариях, связанных со взрывами, происходят сильные разрушения, а зачас­тую - большие людские потерн. Разрушения являются следствием бризантного (разрушительного) действия продуктов взрыва и воздушной ударной волны. Ха­рактер и размеры зоны разрушений зависят от мощности взрыва и параметров удар­ной волны — избыточного давления на фронте волны и длительности действия давления. Разрушения от ударной волны'вызываются как фазой сжатия, так и фа­зой разрежения, причем последняя может стать определяющей для целостности некоторых конструкций.

Аварии, связанные со взрывами, часто сопровождаются пожарами. Иногда взрыв приводит к незначительным разрушениям, но вызванный им ножар может иметь ка­тастрофические последствия: более мощные взрывы и более сильные разрушения. Взрыв приводит к образованию сильно нагретого газа (плазмы) с очень высоким давлением, который при моментальном расширении оказывает ударное механи­ческое воздействие (давление, разрушение) на окружающие тела. Взрыв в твердой среде сопровождается ее разрушением и дроблением, в воздушной или водной среде вызывает образование воздушной или гидравлической ударной волны, которые разрушают помещенные в них объекты. Взрывы происходят за счет освобождения химической энергии (главным образом взрывчатых веществ), внутриядерной энер­гии (ядерный взрыв), электромагнитной энергии (искровой разряд, лазерная ис­кра и др.), механической энергии (при падении метеоритов на поверхность Земли и др.), энергии сжатых газов (при превышении давления предела прочности сосу­да — баллона, трубопровода н т. п.).

На взрывоопасных объектах возможны следующие виды взрывов:

• неконтролируемое резкое высвобождение энергии за короткий промежуток времени в ограниченном пространстве (взрывные процессы);

• образование облаков топливовоздушных смесей или других газообразных, пы- левоздушных веществ, вызванное их быстрыми взрывными превращениями (объемный взрыв);

• взрывы 1 рубонроводов, сосудов, находящихся пол высоким давлением или с пе­регретой жидкостью (прежде всего резервуаров со сжиженным углеводород­ным газом).

Основными поражающими факторами взрыва являются:

• воздушная ударная волна (при дефлаграцнонном взрыве - волна сжатия) - избыточное давление в ее фронте (передней границе);

• осколки.

• В результате действия поражающих факторов взрыва про исходит разрушен!,.- или повреждение зданий, сооружений, технологического оборудования, транспорты! средств, элементов коммуникаций и других объектов, i ибиут или получают ране­ния люди. Вторичными последствиями взрывов являются поражение людей, на­ходящихся внутри объектов, обломками обрушенных конструкций здании и го оруженнн, их погребение под обломками. При взрывах люди получают термические и механические повреждения, черепно-мозговые травмы, множественные перело­мы и ушибы, комбинированные повреждения.

• Для предотвращения взрывоопасных ситуаций на предприятии принимает! я ком­плекс мер, которые зависят от вида выпускаемой продукции. Многие меры явля­ются специфическими, характерными только для одного или нескольких видов производства. Но существуют меры, соблюдать которые необходимо на любых химических производствах.

• В первую очередь, все взрывоопасные производства, хранилища, базы. - клал где хранятся взрывчатые вещества, необходимо по возможности размещать в не­заселенных или малозаселенных районах. Если это невозможно, строить их необ­ходимо на безопасных расстояниях от населенных пунктов (табл. 10.2)

Причинами аварий на химических производствах могут быть прекращение пода­чи электроэнергии, снижение подачи пара и воды в магистральных трубопрово­дах. в результате чего нарушается технологический режим и создаются чрезвы­чайно опасные аварийные ситуации.

Надежность обеспечения электроэнергией взрывоопасных производствдся гнга- ется установкой автономных источников электроснабжения систем защиты про­изводства и аварийного освещения. В качестве дополнительного источника зле кт- роэнергии используются генераторы с двигателями внутреннего его рання, паровые турбины и аккумуляторные батареи с соответствующей аппаратурой, преобразу­ющей постоянный ток в переменный.

На протяженных трубопроводах через каждые 100 км рекомендуется р .сполаппь аварийные бригады. Они должны быть оснащены специально оборудованными автомашинами, укомплектованными набором средств, обеспечивающих возмож­ность быстро проникать в загазованнуюзону и принимать необходимые меры пре­дупреждения, локализации и ликвидации аварий.