116

Лабораторная работа №8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ ЖИДКОСТЕЙ И ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ТРЕБОВАНИЙ К ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ЗДАНИЯМ

Цель работы: освоить гостированный метод определения температуры вспышки жидкости, научиться определять противопожарные требования к производственному зданию и выбирать необходимое количество первоначальных средств пожаротушения для производственного помещения.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Под пожаровзрывобезопасностью понимают такое состояние объекта экономики и его технологических процессов, при котором с установленной вероятностью (10^-6 в год) исключается возможность пожара, взрыва и воздействия на людей их опасных факторов, а так же осуществляется защита материальных ценностей (ГОСТ 12.1.033-81^* и 12.1.010-76^*).

Пожар - неконтролируемый процесс горения вне специального очага, создающий угрозу для жизни и здоровья людей и сопровождающийся уничтожением ценностей. Он характеризуется опасными факторами пожара (ОФП), воздействие которых может привести к травме, отравлению или гибели людей, а так же материальному ущербу. ОФП являются: открытый огонь и искры, повышенная температура окружающей среды (воздуха), предметов и т.п.; токсичные продукты горения, дым, пониженная концентрация О₂; подающие части строительных конструкций, зданий и сооружений, агрегатов, установок и т.п.

Взрыв (ГОСТ 12.1.010-76^*) – это быстрое экзотермическое химическое превращения взрывоопасной среды, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу. Опасные факторы взрыва – ударная волна, пламя, разлетающиеся части оборудования, зданий и т.п.

Для эффективного обеспечения пожаровзрывобезопасности любого объекта необходимо знать те его количественные и качественные характеристики, от которых зависят закономерности возникновения и распространения пожаров и взрывов на этом объекте, возможные разрушительные последствия и воздействия опасных факторов этих явлений на людей. К таким характеристикам относятся: количество и пожаровзрывоопасные свойства веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в этом объекте, пожаровзрывоопасные особенности технологических процессов, пожаро-технические характеристики строительных материалов, конструкций, помещений, зданий и их частей и т.д.

Горение – сложное, быстропротекающее химическое превращение (реакция), сопровождающееся выделением большого количества тепла и света. В зависимости от скорости реакции горение может происходить в форме собственно горения, взрыва и детонации. Для возникновения и развития процесса горения обычно необходимо наличие трех факторов: горючего вещества (ГВ), окислителя (обычно О₂, воздуха или другого) и источника зажигания (импульса, вызывающего реакцию). Первые два фактора составляют горючую систему (смесь), количественное и качественное применение которой (например, измельчение ГВ, увеличение или уменьшение количества О₂) ведет к изменению скорости горения или вообще к его прекращению.

Источником зажигания может быть: открытый огонь любого горящего вещества (пламя свечи, газовой или бензиновой горелки и т.п.), электрические искры и дуга, раскаленные твердые тела и др. Источник зажигания должен обладать определенным запасом энергии и иметь температуру, достаточную для начала реакции.

В соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 для оценки пожаровзрывоопасности все вещества распределены по агрегатному состоянию на газы, жидкости и твердые. Твердые вещества в тонкоизмельченном состоянии выделены в самостоятельную группу пылей (с частицами размером менее 850 мкм).

Горючесть – способность вещества или материала к горению. По горючести вещества и материалы подразделяют на три группы:

• Негорючие (несгораемые) – вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожаровзрывоопасными, (например, окислители или вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);

• Трудногорючие (трудносгораемые) – вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления;

• Горючие (сгораемые) – вещества и материалы, способные самовозгораться, а так же возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления. Из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняющиеся вещества и материалы, которые способны воспламенятся от кратковременного (до 30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией (например, пламя спички, искра, тлеющая сигарета).

Данные о горючести используют при классификации помещений, зданий, сооружений и технологических процессов по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм пожарной безопасности НПБ 105-95 (определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности), СНиП 21-01-97 (пожарная безопасность зданий и сооружений), СНиП 2.09.02-85 (производственные здания), а так же определении классов взрывоопасных и пожароопасных зон в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ).

В частности, согласно НПБ 105-95 по взрывопожарной и пожарной опасности помещения и здания производственного и складского назначения подразделяются на категории А, Б, В_1…В₄, Г и Д (см. извлечение из НПБ 105-95 на рабочем месте данной работы). В зависимости от категорий устанавливаются нормативные требования по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности указанных помещений и зданий в отношении планировки и застройки, этажности, площадей, размещения помещений, конструктивных решений и инженерного оборудования.

С помощью НПБ 105-95 производится оценка возможности и масштабов образования пожаровзрывоопасных сред. Но, как отмечалось раньше, для возникновения пожара или взрыва еще необходим источник зажигания, наиболее распространенными из которых являются источники электрического происхождения. Предупреждению появления таких источников посвящены ПУЭ, регламентирующие требования к выбору электрооборудования с учетом степени взрывопожароопасности объекта, характеризующиеся взрывоопасными и пожароопасными зонами.

Взрывоопасные зоны подразделяются на 6 классов (В1, В1а, В1б, В1г, В2 и В2а), а пожароопасные – на четыре (П-1, П-2, П-2а и П-3). Извлечение из ПУЭ см. на рабочем месте данной лабораторной работы.

В зависимости от класса зон по ПУЭ выбирают исполнение электрооборудования. Взрывоопасные зоны оборудуются только взрывозащищенным электрооборудованием, которое подразделяется по уровням взрывозащиты на электрооборудование повышенной надежности против взрыва, взрывобезопасное и особовзрывобезопасное. По видам взрывозащиты электрооборудование подразделяется на: взрывонепроницаемую оболочку, искробезопасную электрическую цепь, защиту вида «е», заполнение или продувку оболочки газом под избыточным давлением, масляное заполнение оболочки, кварцевое заполнение оболочки, специальный вид защиты.

Допустимый уровень взрывозащиты или степень защиты оболочки электрооборудования определяется в зависимости от класса взрывоопасной зоны согласно табл.7.3.10, 7.3.11 и 7.3.12 ПУЭ.

В пожароопасных зонах применяют электрооборудование со степенью защиты оболочки не ниже, указанных в табл. 7.4.1 и 7.4.2 ПУЭ, определяемой в зависимости от класса пожароопасной зоны.

Требования к электропроводке во взрывоопасных и пожароопасных зонах подробно изложены в ПУЭ.

К основным параметрам, характеризующим степень пожароопасности жидкостей относятся температура вспышки (t _В) и температура воспламенения (t _ВОСП).

Вспышка – быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением. Сам процесс горения не возникает, т.к. количество паров жидкости, выделяемых в единицу времени, меньше количества паров, сгораемых в это же время. Следовательно, смесь воздуха с паром при вспышке содержит избыток воздуха и характеризуется минимальной скоростью горения.

Температура вспышки (t _В) – наименьшая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще не достаточна для устойчивого горения. Она указывает на появление первичной взрывоопасной концентрации паровоздушной смеси. Если в рабочем помещении применять горючую жидкость, имеющую t _В, равную или меньше температуры воздуха в помещении, то в нем возможно (например, при промывании данной жидкостью) появление взрывоопасных концентраций. Чем ниже t_В, тем горючая жидкость опаснее. По t_В жидкости делят на:

• Легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) с t_В  61 C в закрытом тигле и t_В  66 C – открытом тигле (ацетон, бензин, керосин, бензол, спирт и т.д.);

• Горючие жидкости (ГЖ) с t_В > 61 C в закрытом тигле и t_В > 66 C в открытом тигле (глицерин, масло, этиленгликоль и др.).

Особо опасными называют ЛВЖ с температурой вспышки t_В < 28 C.

Значение температуры вспышки применяют при классификации жидкостей по степени пожароопасности, при определении категории производств, помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями НПБ 105-95, а так же классов взрывоопасных и пожароопасных зон согласно ПУЭ, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 и ГОСТ 12.1.010-76^*.

Воспламенение – пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления.

Температура воспламенения (t _ВОСП) – наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение. При t _ВОСП устанавливается постоянный (стационарный) процесс горения, и поэтому она характеризует начало предела распространения пламени. Для ЛВЖ она отличается на 1...5 °С от t _В, а для ГЖ на 30 °С и более. Следо­вательно, t _ВОСП является более опасной, чем t _В, так как пары жид­кости продолжают устойчиво гореть после удаления источника зажигания. Диапазон между t _В и t _ВОСП имеет большое практическое значение для определения пожароопасности веществ.

Данные о температуре воспламенения, применяют при установлении группы горючести веществ, оценке пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкой горючих веществ; при разработке мероприятий для обеспечения пожаровзрывоопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 и ГОСТ 12.1.010-76^*.

Температура самовоспламенения – наименьшая температура окружающей среды, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение вещества. Данные об этой температуре применяют при оценке пожаровзрывоопасности веществ, при определении группы взрывоопасной смеси по ГОСТ 12.1.011-78 для выбора типа взрывозащищенного элект­рооборудования, при разработке мероприятий для обеспечения пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с тре­бованиями ГОСТ 12.1.004-91 и ГОСТ 12.1.010-76*.

В соответствии с требованиями ГОСТ 10.1.044-89 t _В и t _ВОСП определяют при нормальном атмосферном давлении. Сущность метода заключается в нагреве определенной массы жидкости с заданной ско­ростью, периодическом зажигании выделяющихся паров и визуальной оценке результатов.

Для определения t _В и t _ВОСП проводят не менее трех испытаний, каждый раз с новым количеством вещества. За t _В и t _ВОСП принимают алгебраическую сумму наблюдаемой температуры с поправкой на атмосферное давление (Pa , кПа). Поправку в С вычисляют по формуле:

. (1)

Опытным путем t _В паров определяют приборами типа ПВНЭ и типа ПТВ-1 в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89.

Температуру воспламенения жидкости определяют опытным путем в приборе с открытым (или закрытым) тиглем (ГОСТ 12.1.044-89). В да­нной работе применяется прибор с открытым тиглем, который прост по своей конструкции и состоит из песчаной бани со стальным (открытым) тиглем внутри, в который заливают испытуемую жидкость, и электроо­богревателя.

Потенциальная пожарная опасность зданий и сооружений определяются не только количеством и свойствами материалов, находящихся в здании, но и пожарно-техническими характеристиками строительных материалов, конструкций помещений, зданий, их элементов и частей.

Согласно СНиП 21-01-97 пожарно-техническая классификация строительных материалов, конструкций, помещений, зданий и их элементов и частей основывается на разделении по двум параметрам:

• Пожарной опасности – свойствам, способствующим возникновению опасных факторов пожара и его развитию;

• Огнестойкости - свойствам сопротивляемости воздействию пожара и распространению его опасных факторов.

На основании пожарно-технической классификации по СНиП 21-01-97 регламентируются противопожарные требования к конструктивным, объемно-планировочным и инженерно-техническим решениям зданий и сооружений.

Строительные материалы характеризуются только пожарной опасностью, которая определяется следующими пятью пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью.

Строительные конструкции характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью. Показателем огнестойкости является предел огнестойкости, пожарную опасность конструкции характеризует класс пожарной опасности.

Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по времени (в мин) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции, признаков предельных состояний:

• Потери несущей способности, определяемой обрушением конструкции или возникновением предельных деформаций (обозначается индексом R);

• Потери целостности, вследствие образования в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя (обозначается индексом Е);

• Потери теплоизолирующей способности, определяемой повышением температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140 С или в любой точке этой поверхности более чем на 150 С в сравнении с температурой конструкции до испытания (обозначается индексом I).

Пределы огнестойкости строительных конструкций определяют экспериментально по методикам ГОСТ 30247.0-94, 30247.1-94 и 30247.2-94.

Пожарная опасность строительных конструкций определяется степенью участия их в развитии пожара, в образовании ОФП и зависит от пожарной опасности материалов, из которых выполнена конструкция.

По пожарной опасности строительные конструкции подразделяются на четыре класса: К0 (непожароопасные), К1 (малопожароопасные), К2 (умереннопожароопасные) и К3 (пожароопасные). Классы пожарной опасности конструкций определяются экспериментально и регламентируются ГОСТ 30403-96.

Здания, а также части зданий, выделенные противопожарными стенами –пожарные отсеки классифицируются:

• По степеням огнестойкости (I, II, III, IV);

• Классам конструктивной пожарной опасности (С0, С1, С2 и С3);

• Классам функциональной пожарной опасности (Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, Ф5).

Степень огнестойкости здания определяется огнестойкостью его строительных конструкций в соответствии с табл.4 СНиП 21-01-97;

Класс конструктивной пожарной опасности здания определяется степенью участия строительных конструкций в развитии пожара и образовании его ОФП (табл.5 СНиП 21-01-97);

Класс функциональной пожарной опасности здания и его частей определяется в зависимости от способа их использования и от того в какой мере безопасность людей в них, в случае возникновения пожара, находится под угрозой, с учетом их возраста, физического состояния, возможности пребывания в состоянии сна, вида основного функционального контингента и его количества (п.5.21, СНиП 21-01-97).

Требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций определяются необходимой степенью огнестойкости здания. Допускаемые классы пожарной опасности строительных конструкций определяются необходимым классом конструктивной пожарной опасности здания.

Необходимая степень огнестойкости здания и класс его конструктивной пожарной опасности определяются классом функциональной пожарной опасности здания, а так же числом этажей и площадью здания или пожарного отсека.

Примечание. Эти требования должны быть отражены в новых СНиП и других нормативных документах, регламентирующих противопожарные требования проектирования производственных, общественных и жилых зданий. До утверждения новых форм, определяющих степень огнестойкости зданий, следует руководствоваться СНиП 2.01.02-55, СНиП 2.08.02-89^* и СНиП 2.09.02-89^*, в которых классы функциональной и конструктивной пожарной опасности не предусмотрены.

Для ограничения развития пожара в зданиях (сооружениях) предусматривают противопожарные преграды; к ним относятся: противопожарные стены, перегородки, перекрытия. Противопожарные преграды характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью и подразделяются на типы согласно табл.1…3 СНиП 21-01-97. Необходимость устройства и типы противопожарных преград устанавливаются с учетом функциональной пожарной опасности помещений, величины пожарной нагрузки, степени огнестойкости и класса конструктивной пожарной опасности здания. Части здания и помещения различных классов функциональной пожарной опасности и различных категорий, как правило, разделяются противопожарными преградами.

Важное место в системе противопожарной защиты зданий и сооружений занимает своевременная эвакуация людей из очагов пожаров. ГОСТ 12.1.004-91 предусматривает обязательное определение уровня обеспеченности пожарной безопасности людей и своевременности их эвакуации. При этом учитывается ширина и длина эвакуационных путей, плотность людского потока и интенсивность эвакуации.

Необходимые нормативные требования к эвакуационным выходам приведены в СНиП 21-01-97 и др. нормативных документах.

Одним из основных элементов системы противопожарной защиты зданий и сооружений является своевременное использование средств тушения пожаров, выбор которых зависит от стадии развития пожара, масштабов загораний, особенностей горения различных веществ и материалов и специфики производства.

По своей мощности средства тушения пожаров подразделяются на первичные и основные. К первичным средствам пожаротушения относятся: огнетушители, асбестовые и грубошерстные полотна, ящики с песком, бочки с водой, пожарные ведра, а так же ручной инструмент и инвентарь, расположенный на пожарных щитах. В зданиях с водопроводом к первичным средствам относятся внутренние пожарные краны.

При определении видов и количества первичных средств пожаротушения учитывают физико-химические и пожароопасные свойства горючих веществ, их отношение к огнетушащим веществам, а так же площадь производственных помещений, открытых площадок и установок.

Чаще всего в условиях производства в качестве первичных средств пожаротушения используются ручные и передвижные огнетушители разных типов с различными огнетушащими составами. Выбор типа и расчет необходимого количества огнетушителей производят в зависимости от их огнетушащей способности, предельной площади, класса пожара горючих веществ и материалов в защищаемом помещении или на объекте согласно ИСО №3941-77 и «Правил пожарной безопасности» ППБ-01-93, приложение 3.