Организация деятельности пожарной охраны / Puchkov - Pozharnaya bezopasnost 2014

а площадь сферической поверхности фронта пламени фршара определится как

Для 2-го этапа (рис. 3.4), когда фронт пламени имеет вид шарового слоя, а распространение фронта пламени происходит при условии

где – максимальный объем шарового слоя, м3, при Ri = В/2, здесь В –

ш.сл.

средний размер помещения (например, ширина, если высота меньше ширины помещения), м, и H = А – меньший размер помещения, м, тогда

Для определения площади сферической поверхности фронта пламени на данном этапе определим радиус этой поверхности при H = А из соотношения

В противном случае, когда объем продуктов сгорания превышает объем шарового слоя, то есть выполняется условие

или когда неизвестен объем взрывоопасной смеси, значение площади поверхности фронта пламени принимается максимальным и оно определяется из соотношения

361

при H = A и R = B/2.

– коэффициент интенсификации взрывного горения.

На интенсификацию взрывного горения оказывают влияние характер изменения формы пламени и структуры его поверхности, приводящих к увеличению поверхности пламени и к возрастанию количества вещества, сгорающего в единицу времени. Особенно сильное влияние на интенсификацию взрывного горения оказывают турбулентные потоки, когда фронт пламени разбивается на ряд мелких очагов, и его общая поверхность резко возрастает, что приводит к соответствующему увеличению энергии, освобождающейся при взрывном горении ВС.

При интенсификации взрывного горения видимая скорость пламени растет в прямой зависимости от количества вещества, выгорающего в единицу времени, поэтому для оценки степени интенсификации горения ВС может использоваться выражение

где г – скорость распространения пламени при дефлаграционном горении смеси, м/с;

в – видимая скорость распространения пламени, м/с.

При воспламенении взрывоопасной смеси в центре большого свободного объема первоначально фронт пламени представляет собой сферическую поверхность. Начиная с некоторого расстояния, фронт пламени становится неустойчивым. Возникающие на его поверхности бесконечно малые возмущения (искривления) быстро прогрессируют и, хотя пламя продолжает сохранять сферическую форму, его поверхность покрывается морщинами и выпуклостями.

Начальные (весьма незначительные) возмущения могут возникнуть по случайной причине, например, вследствие небольшой неоднородности в составе или температуры ВС. Эти возмущения приводят к отклонению движения ВС в зоне горения от радиального направления и образованию локальных зон повышенного и пониженного давления. В результате увеличиваются местные искривления поверхности пламени, а, следовательно, растут площадь пламени и скорость его распространения. Возрастание скорости пламени сопровождается дальнейшим увеличением местных искривлений его поверхности и интенсификацией взрывного горения, возникает автотурбулизация горения. Для газовоздушных смесей коэффициент интенсификации взрывного горения в результате эффекта автотурбулизации принимается равным = 2, что является минимальным значением коэффициента интенсификации взрывного горения.

362

Сферическая форма пламени может деформироваться под действием конвективных потоков, обусловленных различием плотностей продуктов горения и непрореагировавшей смеси. Конвективный подъем продуктов горения приводит к сжатию занятой ими области в вертикальном положении и увеличению площади поверхности фронта пламени.

На интенсификацию взрывного горения существенно влияют находящиеся в этих помещениях на пути распространения фронта пламени выступающие элементы строительных конструкций (колонны, балки, фермы), конструкции этажерок, площадок, маршей лестниц и т. п., а также технологическое и техническое оборудование (воздуховоды, трубопроводы, агрегаты, оборудование, мостовые краны и т. п.), которые вызывают турбулизацию взрывного горения, что приводит к увеличению площади поверхности фронта пламени. Размеры возникающих при этом зон турбулентного горения и степень интенсификации горения в значительной мере зависят от размеров и площади преград, их взаимного расположения и размещения относительно направления распространения фронта пламени.

Кроме этого, на интенсификацию горения оказывает влияние пристеночный эффект строительных конструкций, а при вскрытии легкосбрасываемых конструкций вытягивание фронта пламени за счет истечения газа через открывающиеся проемы.

Максимальное значение коэффициента интенсификации взрывного горения за счет вышеперечисленных причин может достигать 35–40.

Большой комплекс исследований по изучению интенсификации горения был проведен за рубежом, в МГСУ (бывший МИСИ) им. В. В. Куйбышева, во ВНИИПО и ВИПТШ МВД СССР, на основании которых были разработаны соответствующие рекомендации по определению коэффициента интенсификации горения в зависимости от степени загромождения объема помещения оборудованием и строительными конструкциями [20].

ист – скорость истечения газа, м/с, в атмосферу при допустимом давлении через вскрывшиеся отверстия в наружных стенах можно определить по уравнению скорости истечения из газовой динамики.

Так как за время взрывного горения ВС теплообмен между помещением и внешней средой через наружное ограждение настолько незначителен, то он может не учитываться в расчетах. В связи с этим, процессы взрывного горения ВС, изменения состояния среды в помещении и истечения газа через проемы, образующиеся при вскрытии ЛСК (ПК) в наружном ограждении помещения, считаются адиабатными.

Скорость истечения газовой смеси при адиабатном процессе зависит от отношения давления в среде Pо, в которую происходит истечение газа,

к давлению в помещении Pдоп (в нашем случае Pдоп = Pо + ∆Pдоп). Отношение Pо/Pдоп, при котором расход газа становится максимальным, называет-

ся критическим кp. Для двухатомных газов кp = 0,528.

363

Так как ∆Pдоп = 2-25 кПа, а Pо = 101 кПа, то отношение Pо/Pдоп всегда больше 0,528, поэтому истечение газов происходит в дозвуковом режиме,

а скорость истечения может быть определена

где ист = 0,9 – коэффициент истечения газов через вскрывающиеся ЛСК

(ПК) [20];

= ⁄ - показатель адиабаты, отношение удельной теплоемкости при = к удельной теплоемкости при = . Для двухатомных газов непрореагировавшей части ВС = 1,4.

– плотность истекающих (удаляемых) газов, кг/м3, при температуре

истечения ист, К.

Так как истечение газов начинается до подхода фронта пламени к вскрывающимся проемам, то в запас принимается, что через вскрывающиеся проемы ЛСК (ПК) происходит истечение непрореагировавшей ВС при нормальной (начальной) температуре 0, К, то есть ист = 0, тогда

где 0 – плотность исходной (непрореагировавшей) смеси, кг/м3, принимается по справочным данным.

При Кист = 0,9, К = 1,4, ∆Pдоп = 5 кПа и Pо = 101 кПа, получим

– коэффициент, характеризующий относительную площадь освобождающихся ЛСК (ПК), например, стекол в проемах в результате вскрытия (разрушения) оконных проемов при избыточном давлении в помещении доп, кПа, который определяется по [30,34,35] или по формуле

где ост – коэффициент, характеризующий относительную площадь освобождающихся от стекол застекленных проемов i-го типа в результате вскрытия (разрушения) предохранительных конструкций (остекления раз-

личных типов) при избыточном давлении в помещении Pдоп ;

364

n – количество разнотипных оконных проемов (к разнотипным оконным проемам относятся такие, которые отличаются друг от друга размерами сторон и толщиной стекла, а также видом остекления – одинарное, двойное или тройное, стеклопакет);

– весовая доля площади оконных проемов i-го типа, которая определяется по формуле

где i – средняя относительная площадь оконных проемов i-го типа, освобождающаяся от стекол, при нарастании избыточного давления в помеще-

где Ksh – коэффициент, учитывающий влияние площади Sст и толщины hст стекла на величину разрушающей нагрузки, определяется по табл. 4.6;

K – коэффициент, учитывающий влияние соотношения сторон стекла

( ст – отношение размера меньшей стороны стекла aст к его большей стороне bст , где ст = аст/bст) на величину разрушающей нагрузки, определяется по табл. 4.6.1

365

Таблица 4.6

Значения Кsh

где вычисление Fод.i( Pдоп / 2) в выражениях (4.4) и (4.5) и Fод.i( Pдоп / 3) в выражении (4.5) производится по формулам (4.1) и (4.2) при подстановке в них

вместо Pдоп соответственно Pдоп / 2 и Pдоп / 3.

Расчет требуемой площади ЛСК (ПК) проводится в соответствии с методикой и схемой расчета.

366

Исходные данные:

P0; ∆Pдоп; Ин; Ес; ρн; Wст;, α

А – меньший, В – средний, С – длинный размер помещения; К=1,4

Рис. 4.6.10 . Схема к расчету требуемой площади легкосбрасываемых (предохранительных) конструкций

367

Методика определения соответствия требованиям пожарной безопасности противовзрывной защиты зданий

При проверке проектных решений или обследовании промышленных объектов в части соответствия требованиям пожарной безопасности противовзрывной защиты зданий в первую очередь выявляется перечень помещений со взрывопожароопасными производствами. И кроме конструктивных и объемно-планировочных решений таких помещений проверяется наличие, конструктивное исполнение и площадь ЛСК (ПК). При этом должно выполняться условие безопасности по площадям ЛСК (ПК)

SЛСКфакт SЛСКтр

Перечень вопросов, подлежащих проверке при экспертизе конструктивных решений легкосбрасываемых конструкций, зависит от их вида. Например, для легкосбрасываемого покрытия необходимо проверить вес покрытия с учетом снеговой нагрузки, наличие раскрывных швов и площадь карт водоизоляционного ковра между раскрывными швами, а для остекления – вид остекления, толщину, размеры и соотношение сторон каждого типа стекол.

При оценке огнестойкости легкосбрасываемых конструкций – материалы, из которых они выполняются, должны соответствовать требованиям норм пожарной безопасности для соответствующего назначения здания.

При определении соответствия требованиям пожарной безопасности противовзрывной защиты зданий проверке подвергаются следующие вопросы:

1.Необходимость устройства легкосбрасываемых конструкций.

2.Размещение взрывопожароопасных помещений в плане и по высоте здания.

3.Конструктивное исполнение легкосбрасываемых конструкций:

–вид;

–размеры;

–вес покрытия с учетом снеговой нагрузки, наличие раскрывных швов и площадь покрытия между ними;

–наличие ослабляющих устройств.

4.Площадь легкосбрасываемых конструкций.

5.Материалы, используемые в легкосбрасываемых конструкциях.

368

ГЛАВА 5 Пожарная безопасность технологических процессов

5.1. Положение Федеральных законов по обеспечению пожарной безопасности технологических процессов

Вступивший в действие Федеральный закон Российской Федерации от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» в корне изменил техническую политику в стране в области нормирования. В развитие основных положений этого закона был разработан и вступил в действие 22 июля 2008 г. Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», понятийный аппарат которого позволяет охарактеризовать обеспечение пожарной безопасности технологических процессов как свойство технологии и оборудования сохранять безопасное состояние при выполнении заданных функций и параметров. О необходимости учитывать технологию производства при разработке мер пожарной безопасности указывается в ст. 21 Федерального закона «О пожарной безопасности»: «Меры пожарной безопасности разрабатываются в соответствии с законодательством Российской Федерации, нормативными документами по пожарной безопасности, а также на основе опыта борьбы с пожарами и по результатам оценки пожарной опасности веществ и материалов, технологических процессов, изделий, конструкций, зданий и сооружений».

В наиболее общем виде принципы и способы обеспечения пожарной безопасности производственных объектов приведены в ГОСТ 12.1.004–91* «Пожарная безопасность. Общие требования» и в ГОСТ Р 12.3.047–98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля». В указанных стандартах на федеральном уровне изложены требования к созданию, строительству, эксплуатации и реконструкции технологических объектов всех отраслей производства, а также требования по разработке и изменению норм технологического проектирования и других нормативных документов, регламентирующих мероприятия по обеспечению пожарной безопасности на производственных объектах, по разработке проектной документации (технологических частей проектов) и технологических регламентов.

Порядок организации пожарной безопасности для всех предприятий, учреждений и ведомств и других заведений независимо от отраслевой принадлежности и форм собственности, а также перечень мероприятий по обеспечению пожарной безопасности, в том числе и на наиболее опасных производственных объектах, определен Правилами противопожарного режима в Российской Федерации.

369

Категории помещений, зданий и наружных установок применяются для установления нормативных требований по обеспечению взрывопожарной и пожарной безопасности указанных объектов в отношении планировки и застройки, этажности и площади (габаритов), размещения помещений

иустановок, инженерного оборудования, а также конструктивных решений. В СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий

инаружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» даны методики определения категорий помещений и зданий производственного

и складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности, а также наружных установок по пожарной опасности в зависимости от вида находящихся (обращающихся) на производствах (складах) горючих веществ и материалов, их количества и особенностей технологических процессов.

Пожарная безопасность технологических процессов как учебная дисциплина сложилась и развивается на стыке научных дисциплин о технологии и пожаре. Поэтому пожарная опасность производственных процессов и технологического оборудования: аппаратов, машин, транспортных коммуникаций – изучается с использованием математического аппарата

ифундаментальных законов физики, химии, термодинамики, механики

идругих научных дисциплин.

Цель курса «Пожарная безопасность технологических процессов» – дать знания, необходимые для разработки систем предотвращения пожаров и противопожарной защиты, а также организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение пожарной безопасности технологических процессов современных производств. Для реализации поставленной цели необходимо ознакомиться с устройством и особенностями эксплуатации технологического оборудования, используемого для обработки, переработки и хранения пожаровзрывоопасных веществ и материалов, изучить методику анализа пожарной опасности технологического оборудования, научиться применять и обосновывать расчетами технические решения по обеспечению пожарной безопасности производственных процессов.

Впервые пожарная профилактика технологических процессов производств как инженерная дисциплина сформировалась в 1933 г. на санитар- но-техническом факультете Ленинградского института инженеров коммунального хозяйства, когда была введена пожарная специальность. В 1936 г. пожарная специальность была передана в распоряжение НКВД

СССР и преобразована в факультет инженеров противопожарной обороны (ФИПО). Учебный план по подготовке пожарных специалистов был рассчитан на выпуск инженеров-профилактиков, основные функции которых

в 1937 г. по распоряжению ГУПО НКВД были объединены в одну кафедру «Пожарная профилактика».

370