Лекции БЖД-Модуль 3 _окончание_

МОДУЛЬ 3 (окончание).

ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ КОМПЛЕКСНОГО ХАРАКТЕРА

1. ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТЬ

1.Общие сведения о процессе горения.

1.1.Основные определения

1.2.Виды горения. Процесс возникновения горения

1.3.Основные показатели пожароопасности веществ

1.4.Классификация веществ по пожароопасности

2.Основные источники возникновения пожаров.

3.Оценка пожарной опасности промышленных предприятий.

4.Мероприятия по пожарной профилактике. Пожарная профилактика производственных зданий.

1. Общие сведения о процессе горения

Основные определения:

Пожар - неконтролируемое горение вне специального очага, наносящих материальный ущерб (стандартное определение).

Для людей при пожаре опасными факторами являются:

•открытый огонь, искры, повышенная температура воздуха и предметов;

•лучистые потоки энергии, повышение температуры среды, вдыхание горячего воздуха, поражение и некроз верхних дыхательных путей

•токсичные продукты горения, дым, обеднение воздуха кислородом

•потеря видимости из-за задымления

•обрушение зданий и их элементов, установок, оборудования

•взрывы.

Токсичные вещества, образующиеся при пожаре обусловлены химическим составом сгорающего вещества: волос, кожа, ткани, шерсть - неприятно пахнущие продукты, цианистые соединения, содержащие соду, альдегиды, кетоны, Каучук, резина - изопрен, углеводороды, лаки, продукты, содержащие нейроцеллюлоид - СО, N2O, HCN, Пластмассы, целлулоид - СО, N2O, цианиды, формальдегиды, фенол, фторфосин, аммиак, ацетон, стирол и др. являются высокотоксичными соединениями.

Загорание - горение, не причинившее материального ущерба.

У человека, получившего ожоги II степени более 30% площади тела мало шансов выжить (без оказания специализированной медицинской помощи). Время получения ожогов II степени:

•26 с при t° = 71°C

•15c при t° = 100°С

•7с при t = 176°С.

Во влажной среде, типичной для пожара, II степени ожога вызывает t = 55°С при воздействии в течение 28с и 70°С - в течение 1 с.

Так, при пожаре в универмаге «Инвацион» в г. Брюсселе за 10 мин пожара погибло 350 и было ранено 150 человек. За это время большой универмаг, по площади занимающий целый гектар, превратился в костер.

1.2. Виды горения

Горение - быстро протекающая химическая реакция (чаще всего окисление), сопровождающаяся выделением большого количества теплоты и обычно ярким свечением (пламенем).

Для горения необходимо наличие 3-х факторов:

•окислителя (обычно О2, также Сl, F, Br, I, NOX)

•горючего вещества

•источника загорания (т.е. начало импульса).

Взависимости от свойств и состава горючего вещества различают:

А. Гомогенное горение (одинаковый агрегатный состав, например, газы) Б. Гетерогенное горение (например, твердое вещество и жидкость).

В зависимости от скорости распространения пламениразличают:

А. Дефлаграционное (свойственно пожарам): скорость распространения

10 м/с

Б. Взрывное η100 м/с

В. Детонационное 1000 м/с 5000 м/с

В зависимости от условий образования горючей смеси:

Диффузионное горение - характеризуется тем, что образование горючей смеси происходит в процессе горения в результате диффузии кислорода в зону горения. Например, горение жидкости с открытой поверхности или газов, выходящих через неплотности оборудования

Дефлаграционное горение – это диффузионное горение.

Кинетическое горение соответствует взрывному горению. В этом случае горючее вещество и кислород поступают в зону горения предварительно смешанными. Определяющим фактором является скорость химической реакции окисления между окислителем и горючем веществе, происходящей во фронте пламени. Если процесс кинетического горения происходит в замкнутом объеме, то давление в этом объеме повышается, температура продуктов горения увеличивается.

По соотношению горючего и окислителя выделяют:

2

А. Горение бедных горючих смесей (в субъекте - окислитель, горение лимитируется соединением горючего компонента).

Б. Горение богатых горючих смесей - соответственно наоборот -

горючее лимитирует содержание окислителя (содержит горбчего выше стеклометрического соотношения компонентов).

Возникновение горения связано с обязательным самоускорением реакции. Существует 3 вида самоускорения:

•тепловой: при условии аккумуляции теплоты в системе повышается температура, что приводит к ускорению химических реакций;

•цепной: связан с катализом химических превращений промежуточными продуктами реакций, обладает особой химической активностью (активные центры). (т.е. химический процесс происходит не путем непосредственного взаимодействия исходных молекул, а с помощью осколков, образующихся при распаде этих молекул).

Реальные процессы горения обычно осуществляются по комбинированному цепочно-тепловому механизму.

1.3 Виды процесса возникновения горения

Вспышка - быстрое (практически мгновенное) сгорание горючих смесей, не сопровождающиеся образованием сжатых газов.

Возгорание-возникновение горения под воздействием источника зажигания (с t°>t воспламенения или самовозгорания)

Воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Самовозгорание - резкое увеличение скорости экзотермических реакций,

приводящих к горению вещества (смеси) при отсутствии источника зажигания. Это может происходить и при температуре окружающей среды < температуры воспламенения. Такая возможность обусловлена склонностью веществ к окислению и условиями аккумуляции в них теплоты, выделяющейся при окислении. Таким образом, при самовозгорании имеется внутренний импульс.

В зависимости от импульса процессы самовозгорания делятся на:

•тепловые,

•микробиологические,

•химические.

Тепловое самовозгорание/самовоспламенение происходит в результате продолжительного действия незначительного источника тепла. При этом вещества разлагаются, адсорбируются и в результате действия окислительных процессов самовозгораются. Так при t° 100 °С к самовозгоранию склонны древесные опилки, ДВП, паркет.

Химическое самовозгорание/самовоспламенение происходит от воздействия на вещества кислорода воздуха, воды или от взаимодействия веществ. (Пожары от самовозгорания промасленной ветоши, спецодежды, ваты, а иногда даже металлических стружек).

3

О склонности масла или жира к самовозгоранию можно судить по его йодному числу (количество йода, поглощенное 100 г испытываемого масла или жира).

Чем выше йодное число, тем ниже температура самовозгорания, тем опаснее вещество.

Микробиологическое самовозгорание - при соответственной влажности и температуре в растительных продуктах при интенсификации жизнедеятельности организмов (образуется грибок – так называемый паутинный глет), которое вызывает повышение температуры.

(Для предотвращения - регулярный контроль температуры и влажности, ограничение влажности и температуры

Самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Взрыв – чрезвычайно быстрое химическое превращение, сопровождающееся выделением энергии и сжатых газов, способных производить работу.

Детонация – передача теплоты от слоя к слою происходит за счет распространения ударной волны со сверхзвуковой скоростью.

При оценке пожарной опасности веществ необходимо учитывать их агрегатное состояние.

Поскольку горение идет обычно в газовой среде, в качестве показателей пожарной безопасности (ПБ) необходимо учитывать условия, при которых образуется достаточное для горения количество газообразных продуктов.

1.4 Характеристики пожароопасных веществ

Основные показатели пожарной опасности (ПО), определяющие критические условия возникновения и развития процесса горения, следующие:

1.Температура самовоспламенения

2. Концентрационные пределы воспламенения Температура самовоспламенения – минимальная температура вещества

или материала, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, приводящих к пламенному горению.

Нижний концентрационный предел воспламенения (для газов) – ми-

нимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе, при которой они способны воспламеняться.

Верхний концентрационный предел воспламенения (для газов) –

максимальная концентрация горючих газов и паров, при которой еще возможно распространение пламени

4

Пыль также способна образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. Для них существует также понятие «нижнего предела воспламенения», термин «верхний предел...» к пыли не применяется, так как достижение таких концентраций практически недостижимо (наиболее взрывоопасные пыли с Сн до 15 г/м3, взрывоопасность - 15 65 г/м3.

Важно также знать и критические условия образования (т.е. испарения) достаточного для горения газообразных продуктов или разложения конденсированных веществ и материалов. Эти показатели используются для оценки пожароопасности жидкостей. К ним относятся:

Температура вспышки - самая низкая температура горючего вещества, при которой над поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

По этому признаку все горючие жидкости делятся на:

а) легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) (температура вспышки до 61° С) - спирт этиловый, бензин, ацетон, нитроэмали;

б) горючие (ГЖ) (температура вспышки > 61° С) - масло, мазут, формалин и др.

Температура воспламенения - температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение (нижний, конец, предел).

Температурные пределы воспламенения - температуры, при которых насыщенные пары вещества образуют в данной окислительной среде концентрации, равные, соответственно, нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения жидкостей.

Пожароопасность веществ характеризуется также линейной (см/с) и массовой (г/с) скоростями горения (распространение пламени) и выгорания

г

( м2 с ), предельным содержанием О2, при котором еще возможно горение.

Иногда учитывается минимальное содержание кислорода в воздухе, при котором еще возможно горение. (Для обычных горючих веществ - 12-14%, для водорода, сероуглерода, окиси этилена - 5% и менее).

Пыль не имеет верхнего концентрационного предела воспламенения, а

лишь нижний (НПВ)

(НПВ < 65 г/м3 - взрывоопасная, НПВ < 15 г/м3 - наиболее взрывоопасная).

Классификация веществ по степени горючести:

1) негорючие, т.е. вещества, которые неспособны гореть в воздухе при температуре до 900° С;

5

2)трудногорючие - могут зажигаться в воздухе под действием источника зажигания, но и самостоятельно гореть не могут;

3)горючие - способны зажигаться от источника и далее гореть самостоятельно.

Горючие вещества, в свою очередь, подразделяются на

• легковоспламеняющиеся, которые загораются от кратковременного

воздействия источника с низкой энергией (пламя спички, искра),

•средней воспламеняемости, которые загораются от длительного

воздействия источника с низкой энергией,

• трудновоспламеняющиеся, которые воспламеняются только под действием мощного источника зажигания.

Минимальная энергия зажигания - энергия искры электрического разряда или статического электричества, достаточная для легковоспламеняемой газо-, пароили пылевоздушной смеси (для Н2 - 0,019 мДж, H2S - 0,009, Z2 - 15,

Mg - 20, CH2OH - 0,6, NY3 - 6,8).

В приборостроении широко применяются порошкообразные металлы (Ih, Zr, Al, Zn, P, сернистные соединения металлов), которые являются самовозгорающимися при соприкосновении с воздухом (так называемые пирофоры) и Na, K , карбиды кальция и щелочных металлов, которые взрываются при соприкосновении с водой.

2.Основные источники возникновения пожаров на промышленных предприятиях

Использование ЛВЖ, ГГ, твердых горючих материалов, сложное оборудование, разветвленная система трубопроводов, большое количество электроустановок - все это обусловливает опасность возникновения пожара на предприятии.

Основные причины пожаров - это нарушение технологического режима (по статистике это самая частая причина - до 33% случаев), затем следует неисправность электрооборудования (короткое замыкание, перегрузки, большие переходные сопротивления) плохая подготовка к ремонту. Отмечаются также и другие причины, в частности:

•самовозгорание промасленной ветоши и др.,

•несоблюдение графика ремонта, ремонт на ходу,

•износ оборудования,

•неисправность запорной арматуры,

•отсутствие заглушек на ремонтируемых или законсервированных трубопроводах

•искры при сварочных работах

•конструктивные недостатки

•реконструкция с отклонением от технологии,

6

•перегрев деталей в радиоэлектронной аппаратуре (РЭА); от перегретых радиодеталей могут загореться печатные платы из смолистых, стеклопластика, текстолита, гетинанса.

Технологические процессы, осуществляемые на производстве, отличаются большим разнообразием и сложностью Это и механическая обработка деталей, и процессы очистки, обслуживания, сушки, окраски - т.е. применяются пожароопасные вещества. Встречаются также операции с применением открытого огня.

Кроме этого - сложная обстановка для пожаротушения (большие размеры, плотная застройка, применение облегченных конструкций из металла

иполимеров с низкой огнестойкостью. Поэтому на предприятиях должен разрабатываться комплекс противопожарной защиты. К нему относятся:

•профилактические мероприятия (пассивная защита)

•устройство систем пожаротушения и взрывозащиты, тушение пожаров (активная защита).

Особая опасность связана с транспортировкой и хранением сжиженных газов и жидкостей. Она связана с внезапным повышением давления газов или паров до величины, превосходящей прочность резервуара.

3. Оценка пожарной опасности промышленных предприятий

Классификация производств и зон по пожароопасности. Согласно

НПБ 105-95 в зависимости от характеристики используемых или получаемых в производстве веществ и их количества производственные помещния и склады подразделяются на 6 категорий:

А - взрывоопасные производства (горючие газы с Сн ≤ 10% (об) (жидкости с t° вспышки до 28° С, взрывоопасной смеси в объеме > 5% объема воздуха в помещении, вещества, способные гореть и взрываться при взаимодействии с водой, О2 или друг с другом) и создают избыточное давление > 5 кПа. (металлические N, K, ацетон, сероуглерод, эфиры, спирты, окрасочные цехи).

Б - взрывопожароопасные производства

В1…В4 - пожароопасные производства - жидкости с tвсп паров> 61° С, горючие пыли, волокна (обработка горючих материалов: древесины, торфа; угля, пластмасс, резины, склады горючих и смазочных материалов)

Г - производства, связанные с обработкой несгораемых веществ в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, сопровождающейся выделением лучистого тепла, искр, пламени (цехи термообработки металла, газогенераторов, котельные);

Д - производства, связанные с обработкой несгораемых веществ в холодном состоянии;

Эти стандарты пожаробезопасности допускают вероятность возникновения пожара в течение года ≤ 10-6.

7

Увеличение площади соприкосновения (контакта) (упругие контакты, неразъемные соединения, защита отделения для защиты электросети от перегрузок - автоматические выключатели, тепловые реле, плавкие предохранители.

4. Пожарная профилактика в производственных зданиях

Пожарная профилактика - комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, на предотвращение пожара, ограничение его распространения, создание условий для его успешного тушения.

Основные мероприятия по пожарной профилактике можно представить в виде схемы:

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОЖАРНОЙ ПРОФИЛАКТИКЕ

Вероятность возникновения пожара в зданиях и распространение огня зависят от:

•материалов, из которых построено здание пожарной нагрузки (массы горючих веществ на м2, приведенной к теплотворной способности дерева

•размеров зданий

•планировки.

8

Способность конструкции сопротивляться огню во времени при сохранении своих свойств называется огнестойкостью. Она характеризуется пределом во времени.

По огнестойкости - 5 категорий (с возрастанием степени предел огнестойкости уменьшается).

Противопожарные преграды:

а) противопожарные разрывы (определяются степенью огнестойких разделяемых зданий)

б) противопожарные стены (предел огнестойкости ≥ 2,5 ч)

д) шлюзы, тамбуры, люки, водяные завесы и т.п.

Планировка размещения производства. Более опасные производства должны размещаться в одноэтажных зданиях у наружных стен, многоэтажных - на верхних этажах.

Эвакуация из помещений. План эвакуации — документ, в котором указаны эвакуационные пути и выходы, установлены правила поведения людей, а также порядок и последовательность действий обслуживающего персонала на объекте при возникновении чпезвычайного происшествия. План эвакуации, знаки безопасности и указатели направления позволяют принять необходимые меры по эвакуации людей с мест массового скопления при возникновении чрезвычайных ситуаций.

Создание планов эвакуации регламентируется ГОСТ Р 12.2.143-2009. Планы эвакуации представляют собой схемы, на которые нанесены

контуры помещений, коридоров, лестничных маршей в зданиях и сооружениях, где могут находиться и работать люди. На этих схемах условными обозначениями (элементами) указаны пути эвакуации, эвакуационные и аварийные выходы, места расположения противопожарного оборудования, аварийных телефонов связи, средств первой медицинской помощи и дополнительных средств спасения (например, противогазы и т. д.). На планах эвакуации расшифровываются все условные обозначения, примененные на них, а также установленные правила поведения людей, порядок и последовательность их действий в условиях чрезвычайной (аварийной) ситуации.

Планы эвакуации могут быть этажными, секционными, локальными и сводными (общими). Этажные планы эвакуации разрабатывают для этажа в целом. Секционные планы эвакуации следует разрабатывать:

•если площадь этажа более 1000 м2;

•при наличии на этаже нескольких обособленных эвакуационных выходов, отделенных от других частей этажа стеной, перегородкой;

•при наличии на этаже раздвижных, подъемно-опускных и вращающихся дверей, турникетов;

9

• при сложных (запутанных или протяженных) путях эвакуации.

Сводные планы эвакуации следует хранить у дежурного и выдавать по первому требованию руководителя ликвидации чрезвычайной ситуации.

Локальные планы эвакуации разрабатываются для отдельных помещений (номеров гостиниц, общежитии, больничных палат, кают пассажирских судов и

т. п.).

При проведении работ по реконструкции или перепланировке здания, сооружения, транспортного средства, объекта в план эвакуации должны быть внесены соответствующие изменения.

Устройства вентиляции в зависимости от категорий пожароопасных производств изготовляют из негорючих и трудногорючих материалов.

Противодымовая защита - удаление дыма и газов через оконные проемы, аэрационные фонари, специальные люки.

Кроме того, в пожароопасных помещениях необходима защита от статического электричества (применение заземления, повышение поверхности проводимости диэлектриков, уменьшение электризации горючих жидкостей (доб. антистатик), ионизации воздуха, спецобувь с проводящей подошвой).

Предусматривается также молниезащита (в зависимости от назначения и технологических особенностей объекта).

Контрольные задания

Укажите правильный ответ

1.РАЗЛИЧАЮТ ТАКИЕ ВИДЫ ГОРЕНИЯ, КАК:

1)дефлаграционное, детонационное

2)стехиометрическое, калориметрическое

3)глобальное, локальное

4)активное, реактивное

2.В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ УЧАСТВУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ГОРЕНИЕ БЫВАЕТ …

1)полным или частичным

2)низкоили высокотемпературным

3)изобарическим или изотермическим

4)гомогенным или гетерогенным

10