Категории взрывопожароопасности помещений

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении
А - взрывопожароопасные	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки* не более 28 ºС в таком количестве, что могут образовывать парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа.
Б – взрывопожароопасные	Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 ºС в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление в помещении, превышающее 5 кПа.
В1 – В4 – пожароопасные	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые вещества и материалы. Вещества и материалы, способные только гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом при условии, что это помещение не относится к категориям А и Б. (деление на В1 – В4 в зависимости от количества горючих материалов)
Г	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени. Горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
Д	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

Примечание: *температура вспышки смеси – это наименьшая температура, при которой возможна вспышка смеси от внешнего источника зажигания.

В помещениях категорий А и Б пожары могут возникать при разрушении технологических систем.

Огнестойкость зданий и сооружений оценивается временем, в течение которого сохраняется устойчивостью материалов их конструкции к воздействию высоких температур при пожаре.

Согласно СНиП 21 – 01 – 97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» для зданий установлено пять степеней огнестойкости:

– I степень – предел огнестойкости несущих элементов (ПОНЭ) не менее 2 часов;

– II степень – ПОНЭ не менее 1,5 часов;

– III степень – ПОНЭ не менее 45 минут;

– IV степень – ПОНЭ не менее 15 минут;

– V степень – ПОНЭ не нормируется.

Плотность застройки в процентах объекта, населенного пункта П определяется выражением:

,

(1.12)

где – площадь, занимаемая зданиями, м²; – площадь объекта, населенного пункта, м².

Вероятность распространения пожара возрастает с увеличением плотности застройки (рис. 1.10).

Скорость распространения пожара зависит от погодных условий, топографических особенностей местности, характера строений. В среднем при скорости ветра 3…4 м/с при деревянной застройке она составляет 150…300 м/ч, при застройке каменными зданиями – 60…120 м/ч.

Пожар разлития наиболее характерен для объектов хранения ГСМ и аварий при транспортировке ГСМ, предприятий нефтепереработки; возникает при нарушении целостности емкостей для хранения горючих жидкостей или трубопроводов для их транспортировки, когда горючее вещество разливается свободно или в пределах ограниченной области (в поддон) по горизонтальной поверхности.

Пожар огненный шар возникает при разрушении емкостей для хранения и транспортировки сжатых или сжиженных горючих газов, а также легковоспламеняющихся жидкостей, когда горящее газовое облако поднимается над поверхностью земли.

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 табл. 1.7.

Т а б л и ц а 1.7

Предельные значения ОФП

Опасный фактор пожара	Предельное значение ОФП
Температура среды, ºС
Тепловое излучение, Вт/м^2
Содержание, % (объемное) оксида углерода (угарный газ) диоксида углерода (углекислый газ) кислорода	0,1 <17
Показатель ослабления света дымом на единицу длины *	2,4

Примечание: * показатель ослабления света , где – начальная освещенность и освещенность за слоем дыма соответственно.

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.

Интенсивность излучения (мощность излучения, приходящаяся на единицу площади облучаемой поверхности) и время его действия определяют полную энергию , подведенную к объекту: .

Для заданного объекта поражение тепловым излучением зависит как от полной энергии , так и от интенсивности излучения . Для оценки степени поражения объекта пользуются пороговой кривой (рис. 1.11) – зависимостью, которая связывает величины и при заданном уровне поражении объекта.

При большом времени теплового воздействия, превышающем время установления теплового равновесия, порог поражения определяется только пороговой интенсивностью излучения . При импульсном облучении, когда перенос энергии от места воздействия незначителен, порог поражения определяется только полной энергией . В промежуточном случае поражение зависит от обеих величин и .

 

Техногенные взрывы

Аварии и катастрофы, связанные с взрывами, являются наиболее опасными и непредсказуемыми. Потенциально опасными объектами с точки зрения возможности взрыва являются:

– хранилища и склады взрывчатых веществ (ВВ), горюче-смазочных материалов (ГСМ), нефте-, газо- и продуктопроводы;

– различные производства на предприятиях химической, нефтеперерабатывающей, фармацевтической промышленности;

– мельничные элеваторы, деревообрабатывающие предприятия, ткацкое производство и т.п. (мучная, древесная, хлопковая пыль);

– средства транспортировки горючих веществ и ВВ железнодорожным, водным, автомобильным транспортом.

Общие сведения о взрыве. Взрыв – это кратковременное неуправляемое выделение большого количества энергии в незначительном объеме, в результате которого формируется ударная волна. В зависимости от процесса выделения энергии взрывы делят на виды:

– физические взрывы;

– химические взрывы;

– ядерные взрывы.

При физических взрывах выделяется уже накопленная веществом к моменту взрыва энергия, например, энергия сжатых или сжиженных газов при разрушении емкостей, в которых они хранятся, энергия нагретого вещества при выливании расплавленного металла в воду.

Источник энергии при химических взрывах – это быстропротекающие самоускоряющиеся (лавинные) экзотермические реакции окислении горючих веществ или термического разложения нестабильных соединений.

При ядерных взрывах энергия выделяется в процессе реакций деления тяжелых ядер и синтеза легких ядер.

Будем рассматривать химические взрывы в нормальной атмосфере ( 273 К, 1,013·10⁵ Па), как наиболее характерные для аварийных ситуаций. Подводные и подземные взрывы обычно являются запланированными и используются в военных и мирных целях.

Взрывчатое вещество, участвующее в химическом превращении, может быть твердым или жидким (конденсированные ВВ), газообразным или аэрозолем жидкого или твердого горючего вещества в воздухе (газовоздушная, паровоздушная или пылевоздушная смеси). В последнем случае взрывы называются объемными.

Химическая реакция взрывного превращения запускается источником взрыва – это источник зажигания для смесей горючих веществ с воздухом или детонатор для конденсированных ВВ. От источника взрыва по исходному веществу со скоростью распространяется волна взрывного превращения – зона реакции, за ней остаются нагретые газообразные продукты взрыва. В зависимости от величины этой скорости различают два режима взрывного превращения: детонация и дефлаграция.

В режиме детонации происходит взрыв конденсированных ВВ и при некоторых условиях – взрыв смеси горючих веществ с воздухом.

При детонации движение зоны реакции управляется ударным сжатием исходного вещества. Плотность, давление и температура среды на фронте ударной волны меняются скачком. Перемещение зоны реакции происходит со скоростью ударной волны, они двигаются вместе, образуя детонационную волну. Ее скорость превышает скорость звука в исходной среде ( м/с в смесях горючих веществ с воздухом; м/с в твердых веществах и жидкостях). Скорость детонационной волны – максимально возможная для данного взрывчатого вещества и является для него константой.

Режим дефлаграции (дефлаграционный взрыв) наблюдается при взрыве смесей горючих веществ с воздухом.

При дефлаграции движение зоны реакции по горючей смеси осуществляется за счет процессов переноса – диффузии и теплопроводности, определяемых скоростью теплового движения молекул газа. Скорость движения зоны горения – дозвуковая . Волна давления – воздушная ударная волна уходит вперед от зоны горения.

Взрыв смесей горючих веществ с воздухом в режиме детонации опаснее, чем дефлаграционный взрыв вследствие образования более интенсивной ударной волны.

Наиболее типичная картина взрыва в режиме детонации наблюдается при взрыве конденсированных взрывчатых веществ. Одна из основных характеристик конденсированных взрывчатых веществ – это удельная теплота взрыва – энергия, выделяющаяся при взрыве единицы массы ВВ (табл. 1.8).

Т а б л и ц а 1.8