7

Лекція 14. Основні поняття та значення пожежної безпеки

Суть процесу горіння. Теоретичні основи механізму горіння та вибуху. Класифікація видів горіння. Повне і неповне згорання. Ламінарне і дефлаграційне горіння, вибух і детонація. Гомогенне та гетерогенне горіння.

ТЕМА 4

4.1. Пожароопасные свойства материалов и веществ. Суть процесса горения. Теоретические основы механизма горения и взрыва

Суть процесу горіння. Теоретичні основи механізму горіння та вибуху. Класифікація видів горіння. Повне і неповне згорання. Ламінарне і дефлаграційне горіння, вибух і детонація. Гомогенне та гетерогенне горіння.

Горение – химическая реакция окисления вещества,которая сопровождается выделением большого количества тепла и света с прогрессирующим самоускорением.

Условия горения:

1. наличие горючего вещества;

2. наличие окислителя; (O_2,Сl₂,F₂,Br₂,I₂,NO,NO₂);

3. наличие источника загорания (импульса).

Условия образования пламени – наличие образования смеси, в которой может протекать химическая реакция. При этом, количество тепла, выделяющегося при горении единицы веса горючего должно быть достаточным для существенного повышения температуры реагентов по сравнению с продуктами сгорания. Скорость химической реакции, т.е. количество вещества, реагирующего в единице объема в единицу времени, сильно возрастает с температурой, поэтому, при этих условиях наблюдается самоускорение реакции.

Горючее вещество – твердое, жидкое, газообразное вещество, способное гореть под действием огня. С уменьшением концентрации кислорода в воздухе уменьшается интенсивность горения. Однако, сжатый ацетилен, хлористый азот, озон горят и без доступа воздуха.

Горение происходит в движущей среде. Это движение может быть следствием самого процесса горения (свеча) или по принудительным причинам (газовая турбина).

Ламинарное горение – соседние слои жидкости равномерно скользят друг по другу.

Скорость движения пламени относительно исходной смеси зависит от природы от природы химической реакции и теплопроводимости газа. Процесс горения, при котором начальное и конечное состояние характеризуется точками A и B называется нормальным или дефлаграционным. Скорость распространения пламени при этом – несколько метров в секунду.

Взрывное горение – скорость распространения пламени достигает порядка десяти метров в секунду.

Взрыв – это горение вещества, сопровождающееся крайне быстрым выделением большого количества энергии, вызывающего нагрев продуктов сгорания до высоких температур и резкое повышение давления.

Детонационное горение – скорость горение до 1000 м/c – импульс воспламенения передается от слоя к слою смеси не за счет теплопроводимости, а вследствие импульса давления.

В зависимости от свойств горючей смеси горение может быть гомогенным и гетерогенным. Если исходные вещества имеют одно агрегатное состояние (горение газов), то горение называют гомогенным.

Пожарная опасность различных веществ и материалов оценивается их способностью вызвать пожар и взрыв. Пожароопасными называют вещества, которые имеют повышенную пожарную опасность. Опасность возникновения взрыва и пожара в помещениях, где выделяются пары и газы горючих веществ и пыли, зависит от их концентрации в воздухе.

Если в воздухе возникает такая концентрация пыли, паров или газов, которая будет выше нижней границы воспламенения, то при наявности открытого источника огня произойдет взрыв, а за пределами верхней границы возгорания – будет горение.

Нижней и верхней границей взрыва называют соответственно наименьшую и наибольшую концентрацию паров, газов или пыли в воздухе, при которых существует вероятность взрыва смеси. Согласно ГОСТ 12.1.004 - 85 пожарная опасность веществ характеризуется их горючестью, возгоранием и взрывоопасностью.

Пожароопастносные вещества имеют такие обозначения:

НГ – негорючие вещества. Это такие вещества, которые не способны гореть в атмосфере воздуха обычного состава.

ТГ – тяжелогорючее вещество. Может гореть лишь под действием постороннего источника возгорания, но не способное самостоятельно гореть после его удаления.

ГВ – горючая жидкость. Это жидкость, которая горит самостоятельно после удаления источника возгорания. Температура вспышки выше 61 ⁰С в закрытом тигле или 66 ⁰С в открытом.

ЛВЖ – легковоспламеняющиеся жидкости. Самостоятельно горит после удаления источника возгорания с температурой вспышки не выше 61 ⁰С в закрытом тигле или 66 ⁰С – в открытом.

ГГ – горючий газ, который способен образовывать с воздухом воспламеняющиеся и взрывоопасные смеси при температуре не выше 55 ⁰С.

ВВ – взрывоопасное вещество, способное взрываться или детонировать без присутствия кислорода (О₃, СНСН, хлористый азот). Это могут быть также металлы, способные гореть в атмосфере хлора, парах серы или двуокиси углерода.

Пределы воспламенения паров ЛВЖ и ГЖ выражают температурными пределами. При этом нижнему и верхнему температурным пределам соответствуют нижний (НПВ) и верхний (ВПВ) концентрационный предел, выражаемый в объемных процентах.

Наиболее опасны жидкости с температурой вспышки не менее 15⁰С и широкими пределами воспламенение (сероуглерод имеет: Т_всп = -43⁰С; НВП = 1 ; ВПВ = 50 ).

Одной из назначенных форм загорания, по причине, которой возникает процесс горения, является вспышка. Вспышка – быстротекущий процесс сгорания паров горючей жидкости, который происходит при их контакте с открытым источником огня. Воспламенение длительный процесс горения, возникающий от источника огня и длиться до тех пор, пока существует выделения паров из горючего вещества. Воспламенения происходит при температурах, которые больше температуры вспышки для ЛВЖ на 2…5 ⁰С, а для горючих на 5…30 ⁰С.

Класифікація рідин, що горять, на легкозаймисті (лзр) і на горючі рідини (гр) за температурою спалаху.

Классификация горючих веществ по взрыво- и пожароопасности:

• взрыво-пожароопасные: ГГ, нижний предел взрываемости которых 10% и менее к объему воздуха; жидкости с температурой вспышки паров до 28 ⁰С включительно при условии, что указанные выше газы и жидкости могут образовать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5 % объема помещения; вещества, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом;

• ГГ, нижний предел взрываемости которых более 10 % к объему воздуха, жидкости с температурой вспышки паров от 28 ⁰С до 61 ⁰С включительно; жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше; горючие пыли и волокна, нижний предел взрываемости которых 65 г/м³ и менее к объему воздуха;

• пожароопасные: жидкости с температурой вспышки паров свыше 61⁰С, горючие пыли или волокна, нижний предел взрываемости которых более 65 г/м³ к объему воздуха; вещества, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, твердые сгораемые вещества и материалы.

• несгораемые вещества и материалы в горячем раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени;

• взрывоопасные: горючие газы без жидкой фазы и взрывоопасной пыли в таком количестве, что они могут образовать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5 % объема помещения, и в котором по условиям техпроцесса возможен только взрыв (без последующего горения); вещества, способные (без последующего горения) при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

Взрывоопасность взвешенной горючей пыли можно охарактеризовать следующими параметрами:

• НПВ, г/м³;

• температура самовоспламенения;

• температура среды;

• минимальной энергией поджигания;

• наличием (концентрацией) негорючей пыли;

• влажность воздуха;

• дисперсность самой пыли.

Самовоспламенение – процесс горения вещества, который возникает от окружающей температуры, но без контакта с открытым источником огня. Например, самовоспламенение горючих смесей от их сдавливания, когда температура смеси достигает определенного уровня.

Самовозгорание – процесс горения,который возникает от тепла, которое накопилось в веществе вследствие биологических или физико-химических процессов.

Система попередження пожеж. Система пожежного захисту. Система організаційно-технічних заходів.

4.2. Система противопожарной защиты

Пожарная охрана на предприятиях осуществляется по трем направлениям: профессиональному, административному, общественному.

Система противопожарной защиты – это комплекс методов, мероприятий и способов, которые направлены на ограничение распространения и локализацию пожара, защиту людей и материальных ценностей.

Противопожарный режим – это совокупность мер пожарной безопасности, заранее установленных для объекта или отдельного помещения и подлежащих обязательному выполнению всеми работающими.

В целях уменьшения опасности возникшего пожара, следует применять мероприятия по локализации его распространения. Скорость распространения пожара во многом зависит от того, какие материалы применяются для строительства зданий и сооружений. Строительные материалы и конструкции реагируют на повышение температуры при пожаре по-разному: в одном случае они быстро поддаются воздействию огня, в другом – длительное время сохраняют несущую способность. В разделе 4.1 приведена классификация материалов по способности сопротивляться воспламенению и горению (СНиП II-2-80).

Под огнестойкостью понимают способность строительных конструкций сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара и сохранять при этом свои эксплуатационные функции. Огнестойкость строительных конструкций определяется на основании испытания образцов конструкций в специальных печах и характеризуется для данной конструкции пределом огнестойкости, определяемым временем (в часах или минутах) от начала теплового испытания конструкции до возникновения одного из предельных состояний ее по огнестойкости:

• потеря несущей способности конструкций и узла (обрушение или прогиб в зависимости от типа конструкции);

• повышение температуры, не обогреваемой поверхности в среднем более чем на 160 ⁰С по сравнению с температурой конструкции до испытания (конструкция обладает теплоизолирующей способностью);

• образование в конструкциях сквозных трещин или сквозных отверстий, через которые проникают продукты горения или пламя.

Для наружных стен, покрытий, балок, ферм, колонн и столбов предельным состоянием является только потеря несущей способности конструкций и узлов.

Здания и сооружения по огнестойкости разделяют на пять степеней (I–V). Степень огнестойкости характеризуется пределом огнестойкости основных строительных конструкций и пределами распространения огня по этим конструкциям. Распространение огня по строительным конструкциям определяют на основании испытаний образцов в специальных печах. За предел распространения огня принимают размеры поврежденной зоны образца в плоскости конструкций от границы зоны нагрева, перпендикулярно к поврежденной, до наиболее удаленной точки повреждения (для вертикальных конструкций – вверх, для горизонтальных – в каждую сторону). Здание отвечает требованиям огнестойкости, если выполнено условие:

,

где О_ф – фактическая степень огнестойкости здания, О_тр – требуемая степень огнестойкости по СНиП.

При определении степени огнестойкости здания и его конструкций, а также при объемно-планировачных решениях здания учитывают вероятность возникновения и распространение пожара (взрыва), размеры и характер последствий аварий.

СНиП II 90-81 «Производственные здания промышленных предприятий» производства по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности подразделяют на шесть категорий: А и Б – взрывопожароопасные; В, Г, Д – пожароопасные; Е – взрывоопасные.

Категорирование производств основано, прежде всего, на свойствах веществ, применяемых в производстве. Учитывается также возможность образования взрывоопасных смесей в количестве, представляющем опасность разрушения здания в случае взрыва. Принято, что объем взрывоопасной смеси, составляющий 5 % и менее объема помещения, при взрыве не вызовет разрушения основных строительных конструкций. Расчет образования газами, жидкостями и пыля взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5 % объема помещения, изложен в СН 463-74.

Для предупреждения распространения пожара с одного здания или сооружения на другое, между ними устанавливают определенные расстояния, называемые противопожарными разрывами.

Величина противопожарного разрыва зависит:

1. степени огнестойкости зданий и сооружений;

2. категории пожарной опасности производства;

3. наличия и площади световых проемов;

4. протяженности и этажности зданий.

Устройства, предназначенные для ограничения распространения пожаров и загорания в зданиях, называются противопожарными преградами. К ним относятся стены, перегородки, перекрытия, двери, ворота, люки, тамбур-шлюзы и окна.

Противопожарные стены должны опираться на фундаменты или фундаментные балки, возводиться на всю высоту здания или сооружения и разделять конструкции (перекрытия, покрытия, фонари и др.). В противопожарных стенах допускается устраивать вентиляционные и дымовые каналы так, чтобы в местах их размещения предел огнестойкости противопожарной стены с каждой стороны канала был не менее 2,5 ч.

Противоположные перекрытия устраивают без проемов и отверстий, с целью препятствовать продуктам горения проникать в последующие этажи здания при пожаре. Перекрытия примыкают к глухим (не имеющим остекления) участкам наружных стен. Двери и ворота в противопожарных преградах имеют приспособление для самозакрывания и уплотнители в притворах; противопожарные окна делают не открывающимися. Общая площадь проемов в противопожарных преградах не должна превышать 25 % их площади. Противопожарные преграды выполняют из несгораемых материалов с минимальными пределами огнестойкости, ч:

для противопожарных стен	2,5
для дверей, окон и ворот в противопожарных стенах	1,2
для перегородок	0,75
для перекрытий в зданиях: – I степени огнестойкости – II и III степени огнестойкости	1,0
	0,75

Бортики, пороги, кюветы, обваловки устраивают для ограничения разливания жидкостей при авариях емкостей, резервуаров, технологических аппаратов и коммуникаций, а также, чтобы воспрепятствовать распространению пламени в случае воспламенения этих жидкостей.

Повысить огнестойкость зданий и сооружений можно облицовкой или оштукатуриванием металлических конструкций. Преимуществом пользуются облицовочные материалы, обладающие минимальной массой и минимальным коэффициентом температуропроводности. Используются специальные краски и пропиточные составы для повышения огнестойкости древесины (антипирины). Развитие пожара можно предупредить следующими мероприятиями:

1. ограничением количества горючих веществ и материалов (используется в технологии столько горючих компонентов, сколько нужно для протекания процесса; уборка не использующихся горючих материалов; отсутствие захламления помещений и территорий предприятия и т.д.);

2. применение клапанов для стравливания газов и жидкостей, их аварийный слив в нештатных ситуациях;

3. применение датчиков давления и газоанализаторов;

4. размещение пожароопасного оборудования в отдельных помещениях, специально оборудованных отсеках или камерах;

5. применение специального оборудования;

6. установка пожарной сигнализации.

Пожарная сигнализация предназначена для быстрого сообщения о пожаре. Системами пожарной сигнализации оборудуют технологические установки повышенной пожарной опасности, производственные здания, склады. Пожарная связь и сигнализация имеют большое значение для осуществления мер по предупреждению пожаров, способствуют своевременному их обнаружению и вызову пожарных подразделений к месту возникновения пожара, а также обеспечивают управление и оперативное руководство работами при пожаре. Пожарная связь подразделяется:

1. связь извещения (своевременный прием вызовов на пожары);

2. диспетчерскую связь (управление силами и средствами для тушения пожаров);

3. связь на пожаре (руководство пожарными подразделениями).

Наиболее пожароопасные объекты имеют прямую телефонную связь с центральным пунктом пожарной связи или с подразделениями пожарной охраны. Системы электрической пожарной сигнализации обнаруживают начальную стадию пожара (загорания) и сообщают о месте его возникновения. Наиболее распространенной системой сигнализации является электрическая (ЭПС), которая подразделяется на автоматическую и ручную. Очаги горения обнаруживают путем регистрации оптического излучения и мерцания пламени, задымленности, теплового излучения, степени ионизации окружающей среды, изменения температуры и давления. В зависимости от способа регистрации датчики систем пожаровзрывозащиты разделяются на датчики:

1) пламени;	4) ионизационные;
2) дымовые;	5) датчики давления;
3) тепловые;	6) комбинированные.

Элемент датчика, преобразующий неэлектрическую величину в электрическую, называется преобразователем:

1. фото преобразователь;

2. термоэлектрический;

3. ионизационный;

4. механический.

Вторичные приборы (сигнально-пусковые блоки) выполняют одно - или многолучевыми. На входе каждого луча может быть подсоединено различное число датчиков.

Методы регистрации очага горения разделяются на локальные (контролируемый параметр определяется при непосредственном контакте преобразователя с защищаемой средой) и объемные (преобразователь контролирует пространственную зону).

Для регистрации взрывов внутри технологических аппаратов целесообразно использовать объемные методы контроля, поскольку локальные методы не позволяют своевременно обнаружить загорание.

Для ликвидации возникшего пожара необходимо прекратить поступления в зону горения воздуха и горючих веществ или снизить их поступление до значений, при которых горение не произойдет. При этом должны быть выполнены следующие условия:

• охладить зону горения ниже температуры самовоспламенения или понизить температуру горящего вещества ниже температуры воспламенения;

• разбавить реагирующие вещества негорючими веществами;

• изолировать горючие вещества от зоны горения.

К огнетушащим составам и средствам тушения относят:

1. воду (подается в очаг горения сплошной струей или в распыленном состоянии);

2. химическую и различной кратности воздушно–механическую пену (изолирующее действие);

3. инертные газы (водяной пар и диоксид углерода) – разбавляющее действие;

4. галоген углеводородные составы, обладающие свойствами химических ингибиторов;

5. порошковые составы;

6. комбинации этих составов.

Выбор средств и способов пожаротушения сводится к обеспечению надежного тушения быстро и с минимальными затратами. Существуют установки пожаротушения:

1. Установки водяного пожаротушения.

Для подачи воды используют пожарные стволы или оросители, которыми можно создавать сплошные, капельные, распыленные и мелко распыленные водяные струи. Для тушения пожаров водой применяют установки водяного пожаротушения, пожарные автомашины и водяные стволы (ручные и лафетные). Наиболее распространены спринклерные и дренчерные установки.

Датчиком спринклерной установки является спринклер, легкоплавкий замок которого отрывается при повышении температуры.

Дренчерные установки включаются в действие как автоматически, так и вручную. Их используют для одновременного орошения расчетной площади отдельных частей строения, создания водяных завес в проемах дверей, окон, орошения элементов технологического оборудования;

2. Быстродействующие установки локального действия.

Эффект действия достигается мгновенной подачей большого количества воды на очаг пожара:

3. Установки тушения распыленной водой.

4. Установки тушения мелкодисперсной водой.

5. Установки водо-пенного пожаротушения.

Применяют передвижные средства (ручные пенные стволы, пеноподъемники, пеногенераторы), полу стационарные (пенокамеры, стационарные генераторы) и автоматические стационарные установки (поверхностного, локального, объемного и комбинированного действия); установки газового пожаротушения (объемного и локального); установки для тушения пожаров порошковыми составами.

Выбор типа и определение качества огнетушителей производится согласно нормам.