Опасности техногенного характера и защита от них. Учебное пособие

фонды нефтебаз, расположенных в городах, сильно изношены, 90 из них построены еще до 1917 г.

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

А – нефтеперерабатывающие заводы, химические предприятия, склады нефтепродуктов и т. д. (наиболее опасные);

Б – цехи приготовления и транспортировки угольной пыли, древесной муки, сахарной пудры, выбойные и размольные отделения мельниц и др.;

В – Лесопильные, деревообрабатывающие, столярные, мебельные, лесотарные 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 производственных объектов» (далее ОПО), принятым Государственной Думой 20 июня 1997 г., определены две категории ОПО, на которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся и транспортируются следующие опасные вещества:

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

-окисляющие вещества – вещества, поддерживающие горение, вызывающие воспламенение и/ или способствующие воспламенению других веществ в результате окислительно-восстанови- тельной экзотермической реакции;

-горючие вещества – жидкости, газы, пыли, способные самовозгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления;

-взрывчатые вещества – вещества, которые при определенных видах внешнего воздействия способны не очень быстрое самораспространяющееся химическое превращение с выделением тепла и образованием газов.

Другую категорию ОПО представляют объекты, использующие оборудование под давлением более 0,07МПа или с температурой воды более 115º по Цельсию. Такими объектами могут быть не

71

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 взрывопожароопасном объекте является основанием для обязательной разработки декларации промышленной безопасности.

Всоответствии с федеральным законом «О пожарной безопасности» пожаром называется неконтролируемое горение, причиняющие материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Вфизико-химической основе пожара лежит процесс горения. Горение – это сложный физико-химический процесс превра-

щения горючих веществ и материалов в продукты сгорания, сопровождаемый интенсивным выделением тепла, дыма и световым излечением. 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.

Кнаружным относятся пожары, у которых признаки горения (пламя, дым) можно установить визуально.

Квнутренним относятся пожары, которые возникают и развиваются внутри здания. Они 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

72

Наиболее сложными являются пожары одновременно наружные и внутренние, открытые и скрытые. С изменением обстановки изменяется вид пожара. Так, при развитии ПЛВС пожара в здании скрытое внутреннее горение может перейти в открытое внутреннее, а внутреннее – в наружное, и 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 запущенным 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 объекта.

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 защиты от теплового излучения.

Сплошной пожар – одновременное интенсивное 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 возник-

новения до полного прекращения горения;

73

-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, примы-

кающая к зоне горения, в которой тепловое воздействие приводит

кзаметному изменению состояния материалов и конструкций и где невозможно пребывание людей без специальной тепловой защиты (теплозащитных костюмов, отражательных экранов, водяных завес и 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.

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 – тем-

пературная. Температура внутреннего пожара – это среднеобъ-

емная 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 массо-

вое скопление людей.

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 температур за счет излучения. В результате происходит сгорание

74

предметов и объектов, их обугливание, 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 500–600º С наблюдается расслоение кирпича, трещины и разрушение материала;

- воздействие 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 токсичное 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 или 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.

3. 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, сопровождающейся образованием сжатых газов или паров, способных производить работу

(ГОСТ Р22. 0.8. – 96).

Взрывы, вызывающие тяжелые аварии и человеческие жертвы, часто происходят на промышленных предприятиях. Взрываются котлы в котельных, газы, аппараты, продукция и полуфабрикаты на химических предприятиях, пары бензина и других компо-

75

нентов на нефтеперегонных заводах, мучная пыль на мельничных комбинатах и зерновых элеваторах, сахарная пудра на сахарнорафинадных заводах, древесная пыль и лакокрасочные пары на деревообрабатывающих комбинатах, газовые конденсаты при утечке 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 и 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 потери. Разрушения являются следствием бризантного (разрушительного) действия продуктов взрыва и воздушной ударной волны. Характер и размер зоны разрушений зависят от мощности взрыва и параметров ударной волны – избыточного давления на фронте волны и длительности действия давления. Разрушение от ударной волны вызывается как фазой сжатия, так и фазой разряжения, причем последняя может стать определяющей для целостности некоторых конструкций.

Аварии, связанные со взрывами, часть сопровождаются пожарами. Иногда взрыв приводит к незначительным разрушениям, но вызванный им пожар 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 про-

76

исходят 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 и т. п.).

На взрывоопасных объектах возможны следующие виды взрывов:

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

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

-взрывы трубопроводов, сосудов, находящиеся под высоким давлением или с перегретой жидкостью (прежде всего резервуаров со сжиженным углеводородным газом).

Основными поражающими факторами взрыва являются:

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

-осколки.

В результате действия поражающих факторов взрыва происходит разрушение или повреждение зданий, сооружений, технологического оборудования, транспортных средств, элементов коммуникаций и других объектов, гибнут или получают ранения люди. Вторичными последствиями взрывов являются поражения людей, находящихся внутри объектов, обломками обрушенных конструкций зданий и сооружений, их погребение под обломками. При взрывах люди получают термические механические повреждения, черепно-мозговые травмы, множественные переломы и ушибы, комбинированные повреждения.

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

77

В первую очередь, все взрывоопасные производства, хранилища, базы, склады, 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.

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

Надежность обеспечения электроэнергией взрывоопасных производств достигается установкой автономных источников электроснабжения систем защиты производства и аварийного освещения. В качестве дополнительного источника электроэнергии используются генераторы с двигателями внутреннего сгорания, паровые турбины и аккумуляторные батареи с соответствующей аппаратурой, преобразующей постоянный ток в переменный.

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

Выводы

Первичными и вторичными последствиями пожаров могут быть ожоги, отравление угарным газом, фосгеном и др., взрывы, утечка ядовитых или 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.

Надежность обеспечения электроэнергией пожароопасных и взрывоопасных производств достигается установкой автономных источников электроснабжения систем защиты производства и аварийного освещения.

78

Контрольные вопросы

1.Дайте определение пожара. Как классифицируются пожары?

2.Назовите опасные факторы при пожаре.

3.Назовите правила поведения во время пожара.

4.Что такое взрыв? Перечислите поражающие факторы взрыва.

5.Какими бывают взрывы в зависимости от среды, в которой они происходят?

79

9. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ АВАРИИ

План

1.Гидротехнические сооружения и их классификация.

2.Определения и термины.

3.Причины и виды гидродинамических аварий.

1. Гидротехнические сооружения и их классификация

Запасы воды на Земле велики, но распределяется она неравномерно по земной поверхности и во времени, а также может быть различного качества.

В связи с этим часто приходится проводить ряд дорогостоящих инженерных мероприятий, преследующих цель получить воду в данном месте и в определенном ее количестве в определенный момент времени.

Совокупность такого рода инженерных мероприятий народного хозяйства называют водным хозяйством.

Различают следующие 4 основные отрасли водного хозяйства:

1.Гидроэнергетика – использование движущей силы воды как источника энергии.

2.Водный транспорт – использование воды в качестве путей сообщения.

3.Водоснабжение и канализация населенных мест.

4. Водная мелиорация:

ирригация – использование воды для орошения земель;

осушение – отвод избыточных грунтовых вод с территории;

устройство отдельных водоемов сельскохозяйственного назначения – использование воды для так называемого обводнения земель.

Один и тот же водный поток может быть применен в народном хозяйстве многосторонне. Например, река может быть использована как источник энергии, водный путь, для орошения земель, ведения рыбного хозяйства и т. д. Отсюда вытекает важный принцип комплексности водохозяйственных мероприятий, например, канал им. Москвы обеспечивает судоходство между Москвойрекой и Волгой, водоснабжение Москвы, получение электрической энергии на ряде гидростанций, улучшение санитарных условий столицы и др.

80