Краткие теоретические сведения. Среди чрезвычайных событий, инициирующих ЧС техногенного характера

 

Среди чрезвычайных событий, инициирующих ЧС техногенного характера, пожары занимают особое место, поскольку происходят часто и на самых различных объектах и что, может быть, самое главное – являются источником последующих катастрофических событий – взрывов на химически и радиационноопасных объектах, водном и воздушном транспорте, трубопроводах и т. д. С другой стороны, взрывы часто сопровождаются пожарами.

Пожаром принято называть неконтролируемое горение вне специального очага, приводящее к ущербу [1,2]. Горение – основной процесс пожара, это относительно быстропротекающая экзотермическая реакция соединения или разложения веществ, сопровождающаяся выделением значительного количества тепла и свечением.

Пространство, в котором развивается пожар и проявляется его поражающее действие, в общем случае условно можно разделить на три зоны:

– зона горения (очаг пожара);

– зона теплового воздействия;

– зона задымления.

Зона горения включает поверхность горящего вещества и пламя. Пламя – видимая область зоны горения, в которой интенсивно протекают реакции, происходит выделение тепла и которая является источником светового излучения.

В подавляющем большинстве случаев при горении взаимодействующие вещества находятся в газообразном состоянии. При горении газа граница зоны горения – это фронт пламени толщиной доли миллиметра. Зоной горения горючей жидкости является некоторый объем над ней, куда поступают пары испаряющейся жидкости и кислород из воздуха. При горении большинства твердых веществ они или плавятся и испаряются (сера, стеарин и др.), или разлагаются (газифицируются) с выделением газообразных продуктов (древесина, каменный уголь, торф и др.).

Линейные размеры зоны горения зависят от вида пожара и могут составлять от единиц до десятков метров.

Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника воспламенения. Окислителем обычно является кислород воздуха, в ряде случаев – это хлор, фтор, бром и др.; источник воспламенения – пламя другого горящего тела, искры, нагретые тела и др.

Горение может быть полным и неполным. Полное горение происходит при достаточном количестве кислорода в очаге горения, в результате образуются инертные продукты (пары воды Н₂О, диоксид углерода СО₂, сернистый ангидрид SО₂ и др.). Неполное горение имеет место при недостатке кислорода, образующиеся продукты (оксид углерода СО, пары кислот, спиртов, альдегидов и т. д.) токсичны, могут в дальнейшем гореть.

По горючести (способности к горению) все вещества и материалы подразделяются на три группы:

– негорючие – вещества и материалы, не способные гореть в воздухе (применяемые в строительстве природные и искусственные неорганические материалы, металлы);

– трудно горючие – способны возгораться в воздухе от источника воспламенения, но не способны самостоятельно гореть после его удаления (асфальтобетон, бетонно-стружечные детали, пропитанная антипиренами древесина и др.);

– горючие – способны самовозгораться, а также воспламеняться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления (различные органические материалы).

Среди горючих веществ выделяют легковоспламеняющиеся вещества – способные воспламеняться от кратковременного воздействия источника с низкой энергией (пламени спички, искры и т. п.).

Пожарная опасность горючих материалов определяется их способностью возгораться и может быть охарактеризована температурой воспламенения и температурой самовозгорания.

Температура воспламенения – минимальная температура материала, при которой скорость выделения горючих паров и газов такова, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.

Горение при достижении температуры самовозгорания может протекать в виде тления или с образованием пламени, в последнем случае характеристикой процесса является температура самовоспламенения.

Одной из основных характеристик горючих материалов является теплота их сгорания – энергия, выделяющаяся при сгорании единицы массы материала в атмосфере кислорода.

Длительность горения заданной массы твердых материалов или горючих жидкостей определяется их массовой скоростью выгорания – массой вещества, выгорающего в единицу времени с единицы площади.

При горении газо- или паровоздушной смеси важной характеристикой горения является скорость распространения пламени по объему горючей смеси. По величине этой скорости горение разделяют на «простое» (со скоростью фронта пламени до единиц м/с) и «взрывное», которое протекает с большей скоростью. Ниже в этом разделе рассматривается «простое» горение в атмосферном воздухе.

Характеристики пожароопасности некоторых материалов приведены в таблице 2.1.

 

 

Таблица 2.1 – Характеристики пожарной опасности некоторых материалов

 

Продукт (ГОСТ, ТУ) (состав смеси), % (масс.)	Теплота сгорания, кДж/кг
1	2
Бензин авиационный Б-70 (ГОСТ 1012-72)	44094
Бензин А-72 (зимний) (ГОСТ 2084-67)	44239
Бензин АИ-93 (летний) (ГОСТ 2084-67)	43641
Бензин АИ-93 (зимний) (ГОСТ 2084-67)	43641
Дизельное топливо “3”(ГОСТ 305-73)	43590
Дизельное топливо “Л” (ГОСТ 305-73)	43419
Керосин осветительный КО-20 (ГОСТ 4753-68)	43692
Керосин осветительный КО-22 (ГОСТ 4753-68)	43692
Керосин осветительный КО-25 (ГОСТ 4753-68)	43692
Ксилол (смесь изомеров) (ГОСТ 9410-60)	43154
Уайт-спирит (ГОСТ 3134-52)	43966
Масло трансформаторное (ГОСТ 10121-62)	43111
Масло АМТ-300 (ТУ 38-1Г-68)	42257
Масло АМТ-300 Т (ТУ 38101243-72)	41778
Растворитель Р-4	40936
Растворитель Р-5	43154
Растворитель Р-12	43154
Растворитель М	36743
Растворитель РМЛ	40936
Растворитель РМЛ-218	43154
Растворитель РМЛ-315	43154
Уайт-спирит (ГОСТ 3134-52)	43966
Бумага	13400
Древесина	13800
Кальций (стружка)	15800
Канифоль	30400
Кинопленка триацетатная	18800
Капрон	31009
Карболитовые изделия	26900
Каучук СКС	43809
Каучук натуральный	44703
Каучук хлоропреновый	27909
Краситель жировой 5С	33108

 

Окончание таблицы 2.1

 

1	2
Краситель фталоцианотен 4 “З” М	13706
Ледерин (кожзаменитель)	17706
Линкруст поливинилхлоридный	17008
Линолеум: Масляный Поливинилхлоридный поливинилхлоридный двухслойный поливинилхлоридный на войлочной основе поливинилхлоридный на тканевой основе	20907 14310 17910 6570 20290
Линопор	19710
Краситель 9-78Ф п/э	20607
Натрий металлический	10880
Органическое стекло	27670
Полистирол	39000
Резина	33520
Текстолит	20900
Пенополиуретан	24300
Волокно штапельное	13800
Волокно штапельное в кипе	13800
Полиэтилен	47140
Полипропилен	45670
Хлопок в тюках	16750
Хлопок разрыхленный	15700
Лен разрыхленный	15700
Хлопок + капрон (3:1)	16200
Фанера клееная	20300
Плиты ДСП, ДВП	17400
Искусственная кожа	17760
Пенополиуретан	24300
Смазочное масло	41870
Ткань синтетическая	22310
Пергамин	17400

 

Максимальная температура в очаге пожара составляет около      1250 °С при горении твердых материалов, 1200 – 1350 °С – горючих газов, 1100 – 1300 °С – горючих жидкостей.

Зона теплового воздействия прилегает к зоне горения, в ней происходит теплообмен между зоной горения и окружающей средой посредством излучения, конвекции и теплопроводности, причем основная роль принадлежит излучению. Граница зоны проходит там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и делает невозможным пребывание людей без средств противопожарной защиты. Размеры зоны теплового воздействия значительно превышают размеры зоны горения и могут достигать сотен метров.

Зона задымления примыкает к зоне горения и формируется под действием ветра. На границе зоны задымления плотность дыма                        (1 – 6)∙10^-4 кг/м³, видимость 6 – 12 м, концентрация кислорода не менее – 16 % и концентрация токсичных газов не представляет опасности для людей без средств защиты органов дыхания. Размеры зоны задымления по направлению ветра – до нескольких десятков метров.

По данным статистики причинами пожаров являются: неосторожное обращение с огнем (50 – 70 %), неисправности в электрооборудовании (17 – 19 %), неисправности промышленного оборудования (3 – 5 %), несоблюдение правил при ведении огневых работ (2,5 – 4 %), самовозгорание, грозы, поджоги и др. (3 %).

При авариях на пожароопасных объектах выделяют виды пожаров:

– пожар огневой загрузки;

– пожар разлития (пролития);

– пожар – «огненный шар».

Пожар огневой загрузки – наиболее часто встречающийся вид пожара (до 90 % всех пожаров) в зданиях, сооружениях бытового и производственного назначения, в местах хранения твердых горючих веществ.

Пожары огневой загрузки в населенных пунктах и на объектах экономики в зависимости от масштабов подразделяются на отдельные (огнем охвачено одно или несколько зданий), массовые (более 25 % зданий) и сплошные (более 90 % зданий). Особым видом пожара является огненный шторм, характеризующийся мощными восходящими потоками воздуха на высоту до нескольких километров и не поддающийся тушению. Огненный шторм может возникнуть при ведении боевых действий или в естественных условиях при быстром распространении пожара на значительной территории, содержащей большое количество горючих материалов. Войти в район после такого пожара можно только через несколько суток.

Возникновение и развитие пожаров в населенных пунктах и на производственных объектах зависит от следующих основных факторов:

– взрывопожароопасности помещений производств, объектов;

– степени огнестойкости зданий и сооружений;

– плотности застройки территории;

– метеорологических условий.

Поражающее действие пожаров

Опасными факторами пожара (ОФП), воздействующими на людей, являются: открытый огонь и искры, повышенная температура воздуха и предметов, токсичные продукты горения, дым, пониженная концентрация кислорода, обрушение и повреждение зданий, сооружений. Предельные значения ОФП, определяющие границу зоны поражения, приведены в таблице 2.2.

 

Таблица 2.2 – Предельные значения опасных факторов пожара

 

Опасный фактор пожара	Предельное значение ОФП
Температура среды, ºС	70
Тепловое излучение, Вт/м2	500
Содержание, % (объемное) оксида углерода (угарный газ) диоксида углерода (углекислый газ) кислорода	0,1 6 <17
Показатель ослабления света дымом на единицу длины *	2,4
Примечание: показатель ослабления света , где  – начальная освещенность и освещенность за слоем дыма.

 

При пожарах в зданиях и сооружениях гибель людей происходит, главным образом, вследствие задымления и образования токсичных продуктов горения: оксида углерода, хлористого водорода, метана, формальдегида, фенола, цианистого водорода, фосгена и др. Особенно опасны продукты горения полимерных материалов. Причиной гибели людей при пожарах в 70 % случаев является удушье, причем в 50 % – отравление оксидом углерода.

Если начавшийся в здании пожар своевременно не потушен, он через некоторое время превращается в открытый пожар, когда пламя охватывает всю поверхность здания. В этом случае основным дальнодействующим поражающим фактором является тепловое излучение.

Тепловое излучение приводит к повышению температуры облучаемого объекта. При превышении некоторого критического значения  объект перестает нормально функционировать. У человека возникают болевые ощущения – ожог, у материалов существенно изменяются их характеристики, горючие материалы могут воспламениться.

Результат воздействия теплового излучения на объекты в целом зависит от следующих факторов:

– интенсивности излучения;

– продолжительности действия излучения;

– теплофизических характеристик материалов объекта и характеристик объекта.

Горючие строительные материалы подразделяются на:

а) группы по горючести:

Г1 – слабогорючие;

Г2 – умеренно горючие;

Г3 – нормально горючие;

Г4 – сильногорючие;

б) группы по воспламеняемости:

B1 – трудновоспламеняемые;

В2 – умеренно воспламеняемые;

В3 – легковоспламеняемые;

в) группы по распространению пламени:

РП1 – не распространяющие;

РП2 – слабо распространяющие;

РП3 – умеренно распространяющие;

РП4 – сильно распространяющие;

г) группы по токсичности продуктов горения:

T1 – малоопасные;

Т2 – умеренно опасные;

Т3 – высокоопасные;

Т4 – чрезвычайно опасные;

д) группы по дымообразующей способности:

Д1 – с малой дымообразующей способностью;

Д2 – с умеренной дымообразующей способностью;

Д3 – с высокой дымообразующей способностью.

Огнестойкость характеризуется способностью зданий, сооружений и строительных конструкций сохранять свои функции при пожаре.

Предел огнестойкости конструкции – характеристика огнестойкости конструкции, определяемое временем (в часах, минутах) от начала стандартного огневого испытания до наступления нормируемого для данной конструкции предельного состояния по огнестойкости.

К предельным состояниям конструкций по огнестойкости относятся:

– потеря несущей способности вследствие обрушения конструкции либо возникновения предельных деформаций R;

– потеря целостности в результате образования в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя Е;

– потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений I или достижения предельной величины плотности теплового потока на нормируемом расстоянии от необогреваемой поверхности конструкции W.

В соответствии с [3] различают восемь степеней огнестойкости зданий.

Здания характеризуются:

– степенью огнестойкости;

– классом функциональной пожарной опасности;

– категорией по взрывопожарной и пожарной опасности.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) помещения и наружные установки, в зависимости от способности к образованию взрывоопасных смесей или возгоранию находящихся в них материалов и веществ, делятся на взрывоопасные и пожароопасные.

Класс взрывоопасной и пожароопасной зон, в соответствии с которым выбирают электрооборудование, определяется технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации (Правила устройства электроустановок 7.3.38, 7.4.9).

Класс взрывоопасной и пожароопасной зон наносится на указатель категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. Сведения о том, какой класс взрывоопасной и пожароопасной зон необходимо наносить на указатель, берутся из проектной документации на здание или из перечней министерств и ведомств, утверждающих категории в установленном порядке.

Взрывоопасные зоны. Помещение или пространство в помещении либо вокруг наружной установки, в которой имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси, являются взрывоопасной зоной. Взрывоопасные зоны: В-I, В-Iа, В-Iб, В-Iг, В-II, В-IIа.

Пожароопасные зоны. Пространство внутри или вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие вещества и в котором они могут находится при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях, является пожароопасной зоной. Пожароопасные зоны: П-I, П-II, П-IIа, П-III.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: