Пожарная безопасность. Учебное пособие

5.2. Перечень веществ, для тушения которых нельзя применять воду и водопенные средства

Тушение пожара это, прежде всего действия, обеспечивающие прекраще-

ние горения. С прекращением горения ликвидируются все остальные явления на пожаре. В основе горения на пожаре лежит экзотермическая реакция хи-

мического взаимодействия горючего вещества с окислителем, чаще всего с кислородом воздуха.

Прекратить горение – значит прекратить экзотермическую реакцию в зоне горения. Существуют 4 способа прекращения горения:

охлаждение зоны горения;

изоляция реагирующих веществ от зоны горения;

разбавление реагирующих веществ;

химическое торможение реакции горения.

Каждый из перечисленных способов можно применять для прекращения горения как в отдельности, так и в сочетании с другими.

В вышеперечисленных способах прекращения горения используются раз-

личные огнегасительные средства. Вместе с тем для тушения отдельных по-

жаров нельзя применять воду и водопенные средства широко применяемые в тушении пожара.

Вещество Характер взаимодействия с водой

Алюминиорганические соединения………………Реагируют со взрывом

Литийорганические соединения,

азит свинца, карбиды щелочных металлов, гидриды ряда металлов,

магний, цинк и другие металлы,

карбиды кальция, алюминия, бария,

силаны…………………………………………………Разложение с выделением

82

горючих газов

Гидросульфит натрия…………………………….Происходит самовозгорание

Серная кислота, термит, хлорид титана…………..Сильный экзотермический эффект

Битум, пергидрад натрия, жиры,

масла, петролатум………………………………Усиление горения в результате выброса, разбрызгивания,

вскипания

Примечания: 1. Плохая смачивающая способность и малая вязкость воды затрудняют тушение волокнистых, пылевидных и тлеющих материалов.

2. Смачивающие добавки в воду в 1,5…2 раза снижают расход веществ и время тушения пожара.

6. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ (ТЕХНИЧЕСКИХ, СКЛАДСКИХ) ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ И КЛАССУ ЗОНЫ ПО ПРАВИЛАМ УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

6.1. Теоретические основы расчета

При расчете категории помещения принимается возможность аварийной разгерметизации одной наиболее крупной единицы технологического обору-

дования с наиболее пожаровзрывоопасным веществом. Учитывается также возможность натекания продуктов из подводящих коммуникаций за время от начала истечения до отключения соответствующих трубопроводов. Время отключения трубопровода принимается:

83

t1 - равным времени срабатывания системы автоматики отключения тру-

бопроводов согласно паспортным данным установки, если вероятность отка-

за системы автоматики не превышает 10-6 в год или обеспечено резервирова-

ние ее элементов;

t2 - 120 с, если вероятность отказа системы автоматики превышает 10-6 в

год и не обеспечено резервирование ее элементов; t3 - 300 с при ручном отключении.

Количественным критерием назначения категории является избыточное давление Р, которое может развиться при взрывном сгорании максимально возможного скопления взрывоопасных веществ в помещении. При давлении

Р > 5 кПа рассматриваемый объект относится к взрывопожароопасным ка-

тегорий А или Б в зависимости от свойств веществ. При давлении Р < 5 кПа объект относится либо к категории В, либо к категории Д в зависимости от величины пожарной нагрузки. Под пожарной нагрузкой понимается энер-

гия, выделяемая при сгорании горючих материалов, находящихся в 1 м2 пола помещения.

Избыточное давление рассчитывается по формуле

К = A t + 1,

где m - масса горючего газа, пара ЛВЖ или взвешенной в воздухе горючей пыли, поступившей из разгерметизированного технологического оборудова-

ния, кг; Нт - теплота сгорания истекающего вещества, кДж/кг; Ро - атмосфер-

ное давление, 101 кПа; Z - коэффициент участия горючего вещества во взры-

ве (Z = 0,5 для газов и пылей, Z = 0,3 для паров жидкостей, Z = 1 для водоро-

да); Vп - свободный объем помещения, принимаемый равным 0,8 от геомет-

рического объема, м3; в - плотность воздуха (можно принять равной 1,2

кг/м3); Св - теплоемкость воздуха (можно принять равной 1,01 кДж/кг·К); То -

84

температура в помещении (можно принять равной 293 К); Кн - коэффициент,

учитывающий негерметичность помещения (принимается равным 3);

К - коэффициент, учитывающий аварийную вентиляцию (этот коэффици-

ент учитывается, если аварийная вентиляция оборудована резервными вен-

тиляторами, автоматическим пуском при достижении взрывоопасной кон-

центрации и электропитанием по первой категории надежности по ПУЭ);

А - кратность воздухообмена, с-1; t - время поступления взрывоопасных веществ в помещение, с.

С учетом численных значений показателей, входящих в уравнение (6.1),

получаем:

В зависимости от агрегатного состояния горючего вещества величина m

рассчитывается по следующим формулам:

1) При разгерметизации аппарата с горючим газом

Vт = V1т + V2т; V1т = qt;

V2т = rl.

Vап - объем аппарата, м3;

Рап - давление в аппарате, кПа;

Т, То - температура в аппарате и в помещении соответственно, К;

Vт - объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3;

- плотность газа при н.у., кг/м3;

V1т - объем газа, выходящего из подводящего трубопровода, м3; q - расход газа из трубопроводов, м3/с;

t - время отключения трубопроводов, с;

85

V2т - объем газа, вышедшего из трубопроводов после их отключения, м3; r - радиус сечения трубопровода, м;

l - длина трубопровода от аппарата до задвижки, м;

где mp - масса жидкости, испарившейся при разливе, кг; mп - масса жидкости,

испарившейся с поверхности аппарата, кг; mо - масса жидкости, испарившей-

ся со свежеокрашенной поверхности, кг.

движения воздуха по табл. 6.1; М - молекулярная масса ЛВЖ, кг; Рн - давле-

ние насыщенных паров при расчетной температуре, кПа)

Fи - поверхность разлива, м2, принимаемая 1 л на 1 м2, если ЛВЖ содер-

жит более 70 % растворителя, и 1 л на 0,5 м2 в остальных случаях;

и - время испарения (принимается по времени полного испарения, но не более 3 600 с).

Таблица 6.1.

Коэффициент учета движения воздуха

m1 = М 1; mав = (mап + q t) Кп

где mвз – масса пыли, выброшенной при взрыве; mав - масса пыли, выбро-

шенной при аварии; Квз - доля взвешенной пыли, принимается = 0,9; Кг - до-

ля горючей пыли; Ку - коэффициент эффективности уборки, принимаемый при ручной сухой 0,6 и при влажной 0,7, при механизированной на ровном полу 0,9 и на полу с выбоинами 0,7; mп – масса пыли в аппарате; m1 - масса пыли, оседающей за межуборочный период, кг; М1 - масса пыли, выделив-

шейся за этот период из оборудования, кг; - доля пыли удаляемой вентиля-

цией; 1 - доля пыли на труднодоступных местах; 2 - то же на доступных местах (обычно 1 = 1, 2 = 0) - масса взвихрившейся пыли; mап - масса пыли,

выброшенной при аварии из аппарата, кг; Кп - коэффициент пыления, равный

0,5 при размере частиц более 350 мкм и 1,0 при размере частиц менее 350

мкм.

Категории В1…В4 определяются путем сравнения максимального значе-

ния удельной пожарной нагрузки (q, МДж/м2) с табличными (табл.6.2.)

Таблица 6.2

Категория пожароопасных помещений

В помещениях категории В1…В4 допускается наличие нескольких участ-

ков с пожарной нагрузкой не превышающей значений, приведенных в табл. 6.1. В помещениях категории В4 расстояния между этими участками должны быть более предельных. В табл. 6.3 приведены рекомендуемые значения пре-

дельных расстояний 1пр в зависимости от величины критической плотности падающих лучистых потоков qкр , кВт/м2, для пожарной нагрузки, состоящей из твердых горючих и трудногорючих материалов. Значения 1пр, приведен-

ные в табл. 6.3. рекомендуются при условии, если Н больше 11 м; если Н меньше 11 м, то предельное расстояние определяется как l = 1пр + (11-Н),

где 1пр – определяется из табл. 6.3, Н – минимальное расстояние от поверх-

ности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм перекрытия (покрытия), м.

Таблица 6.3.

Удельная пожарная нагрузка

Значения qкр определяется для некоторых материалов пожарной нагрузк приведены в табл. 6.4.

88

Если пожарная нагрузка состоит из различных материалов, то значение qкр определяется по материалу с минимальным значение qкр.

Для материалов пожарной нагрузки с неизвестными значениями qкр значения предельных расстояний принимаются 1пр ≥ 12 м.

В зависимости от установленной категории пожаровзрывоопасности помещения, здания или сооружения предусматриваются определенные объем- но-планировочные решения и профилактические мероприятия.

6.2. Примеры решения задач по оценке пожаровзрывоопаснсти

Пример 6.1. Определить категорию пожаровзрывоопасности производственного помещения длиной 15,8 м, шириной 15,8 м и высотой 6 м, в котором размещен технологический процесс по восстановлению тетрахлорида кремния водородом. Водород подается по трубопроводу диаметром 0,02 м под давлением 1,01 МПа. Длина трубопровода от задвижки с электроприводом до реактора 15 м, вместимость реактора 0,9 м3, время работы задвижки по паспортным данным 5 с. без указания на надежность, температура в реакторе 1 200 °С и в помещении 25 °С, расход газа по трубопроводу 0,12 м3/с, плотность газа 0,0817 кг/м3, теплота сгорания водорода 119 840 кДж/кг. Имеется аварийная вентиляция с кратностью воздухообмена 8. Значение коэффициента Z принимаем равным 1.

89

Решение. Подставляя в уравнение (6.3) значение величин, определяем массу водорода, вышедшего в помещение при аварии:

m Vап Рап Т q t 0,01rl

Ро То

0,9 0,1011,01 1473298 0,0817 0,12 5 0,08170,01 0,01 15 0,0817 3,64 кг

Определяем по уравнению (6.2) значение Р:

Ответ. Поскольку водород является горючим газом и Р > 5 кПа, то помещение относится к категории А.

Пример 6.2. В помещении габаритными размерами 32 16 9 м находятся аппараты, в которых имеется горючая жидкость в количестве 15 кг в каждом. Температура сгорания ГЖ 41,87 МДж/кг. Площадь размещения пожарной нагрузки при аварийном проливе 8 м2. Температуры жидкостей и в помещении 20 °С. Упругость пара ГЖ при 20 °С - 9 кПа. Молекулярная масса ГЖ - 16,8 кг.

Определить категорию взрывопожароопасности помещения.

Решение. Для определения категории рассчитываем скорость испарения и массу паров по уравнению (6.5):

mp = Wи Fи и = 1,17 · 10-4 · 8 · 3,6 ·10-3 = 3,37 кг.

Категорию пожароопасности определяем на основании избыточного давления, рассчитанного по уравнению (6.1):

Помещение должно быть отнесено к категории В. Для определения подкатегории определяем пожарную нагрузку:

Q = Gi QCr = 15 · 41,87 = 628 МДж.

90

Принимаем в соответствии с НПБ 105-03 площадь, равную 10 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:

q = Q / S = 628 / 10 = 62,8 МДж/м2.

В соответствии с табл. 6.2 это помещение должно быть отнесено к В4. Для дальнейшего уточнения используем уравнение (6.8) при Н = 9. В на-

ших условиях lпр = 10 м, т.е. условия подкатегории В4 не выполняется и помещение должно быть отнесено к подкатегории В3.

Ответ. Помещение относится к категории В3.

Пример 6.3. Определить категорию взрывопожарной или пожарной опасности помещения участка дробления резиновой крошки завода по переработке изношенных автомобильных шин. Площадь помещения S = 2 000 м2, высота Н = 9 м, вместимостьюV = 18 000 м3. Максимальное количество горючих материалов в помещении 24 000 кг. Транспортирование крошки осуществляется контейнерами и шпеками закрытого типа. В местах пылевыделения устроены местные отсосы, удаляющие основное количество выделившейся пыли. Максимальное количество осевшей пыли на труднодоступных для уборки поверхностях составляет 12 кг, а на доступных - 8 кг. Крошка подается по транспортной линии в количестве 1 000 кг/ч. Крошка содержит до 12 % взрывоопасной пыли. Теплота сгорания резиновой крошки Нт = 27 000 кДж.

Решение. Наибольшее количество взвешенной в воздухе пыли может быть в случае аварийного разрушения транспортной линии и выброса пыли в помещение. Время аварийного поступления пыли в помещения для случая ручного отключения системы составляет 5 мин. В этом случае количество пыли, поступившей в помещение:

Расчетное количество осевшей пыли:

Мп = 12 + 8 = 20 кг.

Количество взвихрившейся пыли:

Мвз = 0,9 Мп = 0,9 · 20 = 18 кг.

Общее количество взрывоопасной пыли в помещении:

91