12.3. Оценка пожарной обстановки

Под пожарной обстановкой понимается совокупность последствий сти­хийных бедствий, аварий и катастроф, в результате которых возникают пожа­ры, взрывы, оказывающие влияние на устойчивость работы объектов народного хозяйства и жизнедеятельность населения.

Оценка пожарной обстановки включает: определение масштаба и характе­ра (вида) пожара, скорости и направления пожара; площади зон задымления, теплового воздействия и времени задымления; анализ их влияния на устойчи­вость работы отдельных элементов и объекта в целом, а также на жизнедея­тельность населения; рекомендации по повышению устойчивости объекта к пожару.

Исходными данными для прогнозирования пожарной обстановки являются данные о пожаро- и взрывоопасности объекта и его элементов, окружающей

270

среды (лесов и населённых пунктов); метеоусловия (влажность воздуха, под­стилки, скорость и направление ветра); рельеф местности, характер застройки, наличие водоисточников.

При пожарах образуется три зоны: зона горения, зона теплового воздейст­вия и зона задымления. Зона горения — это часть пространства, в котором обра­зуется пламя или огненный шар из продуктов горения. Зона теплового воздей­ствия - часть пространства, примыкающего к зоне горения, в котором проис­ходит воспламенение или изменение состояния материала и поражающее дей­ствие на незащищенных людей. Зона задымления — часть пространства, примы­кающая к зоне горения и заполненная токсичными дымовыми газами в концен­трациях, создающих угрозу жизни и здоровью людей.

Размеры зоны горения определяются визуально по размерам пламени и го­рящих материалов. Температура в зоне горения достигает следующих значе­ний: внутри зданий 800-900°; при горении газов и ЛВЖ на воздухе 1200-1600°; при горении твердых веществ 1000-1200°.

Оценка пожарной обстановки проводится в следующей последовательно­сти. Определяют расстояние между зданиями R (м). Измеряют относительную влажность воздуха ср (%). Определяют скорость и направление ветра v (м/с). Скорость распространения пожара в населенных пунктах при скорости ветра v_e= 3...4 м/с составляет v_n = 150...300 м /ч (с деревянной застройкой); v_n = 60... 120 м /ч (с каменными зданиями). Устанавливают степень огнестойкости зда­ний и сооружений (табл. 12.2). Определяют категорию пожарной опасности (табл. 12.3). Определяется плотность застройки по формуле (12.1). Определяют вероятность возникновения и распространения пожара (табл. 12.4).

Рассчитывают продолжительность пожара [24]:

- при горении твердых веществ по формуле

Т = MI{S_o6 tw), (12.3)

где М масса горючего вещества, кг; S_об - площадь объекта (пожара), м _выг - скорость выгорания веществ, кг/м² с (табл. 12.5);

- при горении газовоздушных смесей (ГВС) и топливовоздушных смесей(ТВС) по формуле

t_ce=2,16-4M (12.4)

где М масса вещества (метан, пропан, бутан, этан и пр.), кг (принимается равной 50% вместимости резервуара при одиночном хранении и 90 % вмести­мости при групповом).

Таблица 12.5 - Теплотехнические характеристики веществ и материалов

Вещества и материалы

Скорость выгора­ния, Х)выг, кг/м с

Теплота сгорания, QV кДж/кг

Теплота пожара, Qо кДж/м2-с

271

Ацетон	0,047	28,4 • 103	1200
Бензол	0,08	30,5- 103	2500
Бензин	0,05	44- 103	1780-2200
Керосин	0,05	43- 103	1520
Метиловый спирт	0,04	20,9- 103	840
Смесь метана, пропана, бутана	0,65	40-50- 103	2800
Нефть	0,02	43,7- 103	874
Этиловый спирт	0,03	33,8- 103	8200-10000
Фурфурол	0,04	23- 103	1000
Древесина	0,015	19- 103	260
Каучук натур.	0,013	42- 103	460
Пиломатериалы	0,017	14- 103	150
Полистирол	0,007	42- 103	350
Оргстекло	0,016	15- 103	120
Мазут	0,013	40-10'	1300

Рассчитывают безопасный радиус теплового воздействия при горении твердых веществ по формуле

(12.5)

где R - приведенный размер очага горения, м; R=y[s для горящих зда­ний (S=L^.H); R=_A/Z-(3 4)-Л_ш - для штабелей пиленого леса (h_ш - высота шта­беля); R = D_рез для горящих резервуаров с ЛВЖ; R = 0,8 D_рез - для ГЖ; R =d дляразличных горючих жидкостей (d — диаметр разлития жидкости);

J_пр — предельные критические значения теплового излучения для человека и материалов, кДж/м². с (табл. 12.6);

Q_o - теплота пожара, кДж/м²-с (табл. 12.5);

Q_o=Qv и_выг,

а - коэффициент, характеризующий геометрию очага (а= 0,02 для плоско­го очага; а = 0,08 для объёмного очага).

Радиус теплового воздействия R огненного шара при горении ГВС, ТВС определяется по формуле

2/3

R=

133M^2/

пр

J

5

(12.6)

где М масса вещества (метан, пропан, бутан, этан и пр.), кг; принимается равной 50% вместимости резервуара при одиночном хранении и 90 % вмести­мости при групповом;

2.

лов, кДж/м с (табл. 12.6).

J_пр - предельное значение теплового излучения для человека и материа-

272

Таблица 12.6 - Предельные значения теплового излучения для человека и ма­териалов

Объект	Предельное значение тепло­вого излучения. J, кДж/м2-с	Время выдержки, с
Человек (начинаются болевые ощущения)	30	1
	10,5	6
	4,2	15...20
	2,5	40
	1,5	60...120
	1,26	безопасно
Древесина при <р = 15% (начинается возгорание)	15,5	300
	14	600
Ацетон, бензол, спирт	35	180
Мазут, торф, масло	41	180

Пример 12.1. Определить безопасный радиус теплового воздействия для человека и деревянных зданий при горении деревянного строения размером 30x20 м. Удельная теплота пожара 260 кДж/м -с.

Решение. Расчет ведем по формуле (12.5), принимая предельное безопасное значение теплового воздействия для человека (табл. 12.6) 1.26 кДж/м -с, для древесины 14

R_без - R

14

Вывод. При горении деревянного строения размером 13x20 для человека безопасным будет расстояние 100м, для деревянных домов 30 м.

Пример 12.2. При аварии из емкости вылилось 50000кг бутана. Опреде­лить радиус зоны теплового воздействия для человека и время пожара при воз­горании ГВС.

Решение. Рассчитываем время пожара по формуле (12.4)

t_cв = 2,76 • 3М = t_св = 2,76 • ³25000 = 80с

2

кДж/м с

Радиус зоны теплового воздействия для человека рассчитаем по формуле (12:6), выбрав предельное значение теплового излучения для человека J_пр = 4,2

2/3

133-25000

R = R

= 160м

\\ъъм^1/ъ

пр

J

Вывод. На расстоянии 160м болевые ощущения начнутся через 15...20 с.

273

Зона задымления является опасной для человека при содержании окиси уг­лерода (СО) более 0,2 %, двуокиси углерода (СO2) - более 6 %, кислорода (O2) - менее 17 %. При наличии в зоне горения химических веществ (пластмасс, фа­неры, линолеума и др.) в воздух выделяются токсичные продукты, такие как фенол, формальдегид, хлористый водород, окисла азота, сероводород, фосген.

Скорость дымообразования щ может быть рассчитана по формуле [24]

v_d = п_выг ■ d_m D (12.7)

где \)_выг- скорость выгорания, кг/м -с (табл. 12.5); d_т - коэффициент дымообразования; D — показатель токсичности дыма, токсодоза, мг-мин/л (табл. 12.7).

Коэффициент дымообразования рассчитывается по формуле

^-ln^- (12.8)

1 Л/f ТГ

1V1 -'-'min

М Е ^{V }}

где V_n - объем пространства горения, м³; l - длина светового луча в дыму, м; М - масса сгоревшего материала, кг; ln - логарифм натуральный; Е0, Е_тiп - освещенность участка горения без задымления и в дыму, лк.

Пример 12.3. Определить скорость дымообразования при пожаре на скла-ском помещении объемом 20x30x5 м³. Известно, что горит штабель древесины массой 1000кг.

Решение. Рассчитаем коэффициент дымообразования по формуле (12.8), приняв длину светового луча в дыму 1м, освещенность в помещении без за­дымления 50 лк, с задымлением 20 лк

^m l-M ^П E_mm 1-1000 20 Рассчитаем скорость дымообразования по формуле (12.7), определив пред­варительно по таблице 12.5 скорость выгорания древесины п_выг = 0,015 кг/м² с и по табл. 12 7 токсическую смертельную дозу для окиси углерода D = 60мг

■мин/л

v_d = ъ_выг ■ d_m D =0,15-2,75 -60 =2,47кг/м² Вывод. Скорость дымообразования 2,47 кг/м² с.

274

Глубина опасной по токсичному действию части зоны задымления опре­деляется из соотношения

Г =

34,2

М(а + b)

2 /³

(12.9)

где М - масса токсичных продуктов горения, кг; D - токсическая доза, мг мин/л (табл. 12.7); v_n- скорость переноса облака дыма, v_n = (1,5... 2)3 ; К] - коэффициент шероховатости поверхности (К1 = 1 открытая по­верхность; К1 = 2 - поля, степь К1 = 2,5 - кустарники, отдельные деревья; К1 = 3,3 - городская застройка, лесной массив);

₂ - коэффициент степени вертикальной устойчивости атмосферы (К2= 1 — инверсия; К₂= 1,5 — изотермия; К₂= 2 — конвекция);

а и b - коэффициенты, учитывающие доли массы токсических продуктов в первичном и вторичном облаке (табл. 12.7); при пожаре а= 1, ,b= 0.

Таблица 12.7 - Значения токсических доз

Химическое вещество	Токсическая доза, D, мг-мин/л			Коэффициенты
	смертельная	пороговая	а		Ъ
Аммиак	60	18	0,2		0,15
Двуокись углерода	0,6	0,06	0,07		0,15
Окись углерода	60	25	1,0		0
Окислы азота		1,5	0		0,03
Сернистый ангидрид	70	1,8	0,2		0,15
Синильная кислота	2	0,2	0		0,03
Фосген	60	6,2	0,07		0,15
Формалин, формальдегид	22,5	1,5	0		0,03
Хлор	6	0,6	0,2		0,15

Пример 12.4. Определить глубину зоны токсического задымления при по­жаре на станции водоочистки, где произошло разрушение емкости с хлором. Масса хлора 300кг, городская застройка. Состояние атмосферы - инверсия, скорость ветра 1 м/с.

Решение. Для определения глубины зоны токсического задымления ис­пользуем формулу (12.9), выбрав по табл. 12.7 значения токсической смертель­ной дозы для хлора D = 6 мг-мин/л, приняв для условий пожара коэффициент а = I. коэффициент b=0; коэффициент К1 = 3,3; К₂ = 1

Г =

34,2

М(а

K₂-3_nD

2/3 34,2	Г МП
3,3	1-1,5-6

= 110м

Вывод. Глубина зоны токсического задымления равна ПО м.

275