9.1.2. Пожары на промышленных объектах

Под пожаром понимают 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 — это нарушение противопожарного режима или неосторожное обраще­ние с огнем, вторая — нарушение мер пожарной безопасности при проектировании и строительстве зданий. Пожары могут быть следст-

вием взрывов в помещениях или производственных аппаратах при утечках и аварийных выбросах пожаровзрывоопасных сред в объемы производственных помещений.

Пожар, как явление, может принимать различные формы, однако все они в конечном счете сводятся 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 такое 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 так же 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 так же 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, пламена, 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 тепло-

передачи 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 материалов определяется следу­ющими показателями, характеризующими предельные условия воз­никновения горения и максимальную опасность, создаваемую при возникшем горении [2].

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 ({/„, м/с — скорость перемещения фронта пламени по нормали к его поверхности), температура самовоспламенения (4, °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 (р_тЛх, кПа — максимальное давление, развиваемое при воспламенении стехиомет­рической смеси данного горючего вещества).

Для жидкостей и твердых тел дополнительно вводятся: температура вспышки (4с_П, °С — минимальная температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются газы и пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания); температура воспла­менения (4, °С — минимальная температура вещества, при которой происходит загорание вещества от источника воспламенения); темпе­ратура возгорания (4_В — 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—95, предусматривается категорирование про­мышленных и складских помещений, зданий и сооружений по взры­вопожарной и пожарной опасности.

Категории помещений и зданий, определяемые в соответствии с табл. 9.1, 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 следующих реко­мендаций:

• 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 категории 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;

• здание относится к категории В, если оно не относится к категории А или Б и суммарная площадь помещений категории А, Б и В превышает 5 % (10 %, если в здании отсутствуют помещения категорий А и Б) суммарной площади всех помещений. В случае оборудования помещений категории 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;

Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении

Категория помещения

Взрывопожароопасная

Взрывопожароопасная

В1— В4

Пожароопасные

Д

Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с тем­пературой вспышки не более 28 °С в таком количестве, что могут образовывать парогазовоздушные смеси, при воспла­менении которых развивается 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

Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взры­воопасные пылевоздушные или парогазовые смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа

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 обращении, не относятся к катего­риям А или Б

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

Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

• 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.