Тема 6. Основы пожарной безопасности

6.1. Организация пожарной охраны

Госпожнадзор на всей территории Украины осуществляют Главное управление пожарной охраны (ГУПО) МВД Украины, управления (отделы) пожарной охраны в составе местных органов, которые находятся в ведении городских Советов народных депутатов.

На органы Госпожнадзора возложены такие функции:

организационные – разработка противопожарных норм и правил, массовая разъяснительная работа среди населения, обучение его борьбе с огнем;

контрольные – выполнение проектными и строительными организациями норм и правил при проектировании, строительства и эксплуатаци промышленных предприятий, жилых и общественных зданий, контроль за противопожарным оборудованием на объектах народного хозяйства;

административные – право служебных лиц органов Госпожнадзора: обследовать промышленные и жилые дома и сооружения;

требовать от руководителей предприятий, учреждений, а также частных лиц выполнения правил пожарной безопасности государственного объекта или частного жилого дома и сооружения; привлекать к административной ответственности должностных и частных лиц, виновных в нарушении правил, норм и инструкций по пожарной охране; останавливать работу предприятий, цехов, агрегатов, установок при непосредственной угрозе пожара на производственных, сельскохозяйственных объектах.

Ответственность за пожарную безопасность на предприятии возложена на его руководителя, а на отдельных участках – на их начальников.

6.2. Общие сведения о процессе горения

 

Горение – сложное, быстротечное химическое преобразование веществ, которое сопровождается выделением значительного количества теплоты и ярким свечением (пламя).

Пожаром называется неконтролируемый процесс горения вне специального очага огня, который наносит материальный ущерб. При горении скорость распространения фронта горения измеряется миллиметрами на секунду. Для возникновения горения необходимое наличие трех факторов одновременно: воспламеняющегося вещества, достаточного количества кислорода или другого окислителя, теплового импульса (источника горения), что вызывает реакцию горения.

Если невоспламеняющееся вещество нагревать на воздухе при постоянной температуре, то температура вещества через некоторый промежуток времени достигает температуры нагревающей среды t₀. Период запаздывания в достижении этой температуры зависит только от массы, теплоемкости, теплопроводности, конфигурации материала и от начальной разности температур воздуха и материала.

При относительно низкой температуре воздуха так же ведут себя воспламеняющиеся вещества. Однако при достижении некоторой температуры t₁, эти вещества начинают раскладываться и окисляться, выделяя теплоту, которая при благоприятных условиях вызовет самонагревание вещества. При отсутствии примесей, которые ускоряли бы окисление, можно брать температуру t₁ за температуру начала окисления воспламеняющегося материала, которая называется температурой самонагрева.

Самопроизвольное повышение температуры в процессе самонагрева может длиться до тех пор, пока скорость выделения теплоты превышает скорость его рассеяния. Если в какой-либо момент эти скорости уравниваются, то температура вещества достигнет некоторого максимума, а потом начнет падать.

Если же скорость выделения теплоты остается все время выше от скорости теплоотвода, то температура вещества беспрерывно повышается и достигает температуры t₂, при которой начинается спонтанное окисление продуктов распада вещества, которое приводит к загоранию. Поскольку загорание возникает вследствие самонагревания, эту критическую температуру можно назвать температурой самовозгорания.

В зависимости от характера возникновения процесс горения называют загоранием или самовозгоранием.

6.3. Причины и классификация пожаров

Анализ показывает, что основными причинами пожаров являются:

-неисправность тепловых агрегатов и нарушения правил безопасности при пользовании ими;

-неосторожное и халатное обращение с огнем;

-неисправность технологического оборудования;

-неисправность электрических установок – сетей, приборов, двигателей;

-взрывы газо- и пылевоздушных смесей;

-разряды статического и атмосферного электричества.

 

Пожары делятся на пять классов:

Класс А. Пожары обычных твердых воспламеняющихся материалов, вследствие горения которых образуется тлеющая зола (бумага, древесина, резина и т.п.).

Класс В. Пожары воспламеняющихся жидкостей и твердых веществ, которые при горении плавятся и горят как жидкости, не образовывая при сгорании пепла.

Класс С. Пожары воспламеняющихся газов.

Класс D. Пожары металлов: а)с низкой температурой плавления, б) с средней и в) тугоплавких металлов.

Класс (Е). Пожары электрического оборудования.

6.4. Классификация производства по взрыво- и пожароопасности

Важнейшим показателем взрыво- и пожароопасности газов и паров являются границы зажигания (воспламеняемости), которые определяются их концентрациями в воздухе, при которых они зажигаются от внешнего источника зажигания. Предельные концентрации в этой области определяются, как верхний и нижний предел воспламеняемости.

Пожарная опасность воспламеняющихся жидкостей определяется температурными условиями. Нижней температурной границей называют температуру жидкости, при которой концентрация насыщенных паров воздуха в запертом объеме достигает такой величины, при которой смесь способна заняться, если преподнести к ней источник огня. Верхней температурной границей называют температуру жидкости, при которой смесь еще способная заниматься при поднесении к ней источника зажигания. Концентрация паров жидкости при нижней и верхней температурной границе отвечает нижней и верхней концентрационной границе воспламеняемости.

Опасность взрыва пыли характеризуется температурой самовоспламенения и нижней концентрационной границей зажигания, которые определяются экспериментально стандартными приборами. Особенность горения многих твердых веществ состоит в том, что при нагреве они частично раскладываются, образовывая парогазовую воспламеняющуюся систему. Эту часть воспламеняющихся веществ принято называть летучей. Для объяснения процессов горение летучих веществ приемлемыми являются закономерности, присущий горению газов и паров.

Пожарная и взрывная опасность производственных сооружений, домов и помещений обусловленная характером технологического процесса, который определяет вероятность возникновения и размеры пожара. В ПУЕ относительно пожарной и взрывной опасности классифицируются сооружения и помещения, а не производственные процессы.

Согласно с СНиП 2.09.02-85 “Производственные строения промышленных предприятий» производство и сооружения делят по взрыво- и пожароопасности на пять категорий.

Взрыво- и пожароопасные категории производства

Категория производства	Характеристика веществ и материалов, которые есть в производстве
А Взрывопожароопасное	Воспламеняющиеся газы с нижней концентрационной границей (воспламеняемость) 10% и меньше объема воздуха, жидкости с температурой вспышки до 28^0С включительно, если из этих газов и жидкостей могут образоваться взрывоопасные смеси в объеме, который превышает 5% объема воздуха в помещении; вещества, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или одно из другим.
Б Взрывопожароопасное	Воспламеняющиеся газы с нижней концентрационной границей взрываемости свыше 10% объема воздуха, жидкости с температурой вспышки свыше 28 до 61^0С включительно, жидкости, нагретые в условиях производства к температуре вспышки и выше, воспламеняющиеся пили или волокна с нижней границей взрываемости 65 г/м^3 и меньше, если из этих газов, жидкостей и пылей могут образоваться взрывоопасные смеси в объеме, который превышает 5% объема воздуха в помещении
В Пожароопасные	Жидкости с температурой вспышки свыше 61^0С; воспламеняющиеся пиль или волокна с нижней границей взрывчатости свыше 65 г/м^3, твердые сгораемые вещества и материалы; вещества, способные при взаимодействии с водой, воздухом или одно из другим только гореть
Г	Несгораемые вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистой теплоты, искр и пламени; твердые вещества, жидкости и газы, которые сжигаются или утилизируются как топливо
Д	Несгораемые вещества и материалы в холодном состоянии

Соответственно ПУЕ производственные помещения и надворные установки относительно опасности взрыва и пожара делятся на шесть классов:

-к классу В-І принадлежат помещения, в которых могут образоваться смеси паров и газов не только при авариях, но и при нормальных непродолжительных режимах работы. В помещениях этого класса к конструкции и эксплуатаци электрооборудования и электросетей требования должны быть особенно высокие;

-к классу В-Іа относятся помещения, в которых взрывоопасные смеси паров и газов с высокой нижней концентрационной границей воспламеняемости (15% и больше) и в которых взрывоопасные концентрации могут возникнуть также на отдельных производственных участках, а также там, где есть небольшие количества огнеопасных газов и паров жидкости, работа с которыми ведется в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами;

к классу В-Іг относятся надворные установки, в которых есть газы и пар, а также легковоспламеняющиеся жидкости, например, емкости, газгольдеры, которые стоят в отдельности;

к классам В-ІІ и В-ІІа относятся помещения, опасные относительно взрыва пыли и горячих волокон. В помещениях класса В-ІІ взрывоопасные смеси пыли и волокна могут образовываться не только при аварии, но и нормальных режимах работы. В помещениях класса В-ІІа взрывоопасные смеси пара и газов могут образоваться только при аварии или неисправности.

6.5.Классификация материалов и конструкций относительно пожарной опасности и огнестойкости

Все жидкости, которые могут гореть, разделяют на два класса: І класс – жидкости с температурой вспышки меньше чем 61⁰С (бензин, спирт, эфир); ІІ класс – жидкости с температурой вспышки свыше 61⁰С (масла, мазуты). Первые относятся к легковоспламеняющихся, вторые – к воспламеняющимся жидкостям.

Относительно сгораемости все материалы и конструкции разделены на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые (или же именно: невоспламеняющиеся, трудновоспламеняющиеся и воспламеняющиеся). К несгораемым принадлежат материалы, которые под действием огня или высокой температуры не занимаются, не тлят и не обугливаются (асбест, гранит, бетон). Трудносгораемые- под действием огня или высокой температуры занимаются с трудом, тлеют, обугливаются и продолжают гореть или тлеть при наличии источника огня. Сгораемые материалы под действием огня или высокой температуры тлеют, занимаются и продолжают гореть после изъятия источника огня.

Способность узлов, конструкций домов и сооружений сохранять свою прочность при высоких температурах в условиях пожара называется огнестойкостью, которая количественно характеризуется границей огнестойкости. Кроме того, основные строительные конструкции характеризуются границами распространения огня по ним, которые определяются экспериментально или рассчитываются.

Границей огнестойкости называется время в часах от начала испытания строительной конструкции на огнестойкость к возникновению одного из следующих признаков:

-образование в конструкции сквозных трещин или сквозных створов, сквозь которые проходят продукты горения или пламя;

-повышение температуры на обратной относительно огня поверхности конструкции в средней более чем на 140⁰С или в любой точке этой поверхности более чем на 180⁰С;

-потеря конструкцией несущей способности, то есть обвал конструкции.

6.6.Способы и средства тушения пожаров

Большое значение для эффективного тушения имеют способ и тактические особенности подачи огнетушащей смеси. Интенсивность, скорость, направление подачи огнетушащей смеси и аппарата, который применяется для этого. Их классифицируют таким образом:

-вода, которая подается в огонь дает преимущественно охлаждающий эффект;

-химическая и воздушно-механическая пена, действует изолирующее;

-инертные газы, разбавляют окислитель;

-галоидоуглеводородные смеси, - имеют свойства химических ингибиторов;

-порошковые смеси, имеют универсальные огнегасящие свойства;

-комбинированные смеси (объединение порошковых и пенных смесей, водо-галоидоуглеводороные эмульсии и т.п.).

Классификация пожаров и рекомендованные огнегасящие средства

	Класс пожара	Характеристика воспламеняющейся среды или объекта	Рекомендованные огнегасящие средства и смеси
	А	Обычные твердые воспламеняющиеся материалы (дерево, уголь, бумага, резина, текстильные материалы и т.п.)	Все виды огнегасящих средств (прежде всего вода)
	В	Воспламеняющиеся жидкости и плавящиеся при нагревании материалы (мазут, бензин, лаки, смазочные масла, спирт, стеарин, каучук, некоторые синтетические материалы и т.п.)	Вода, все виды пен, смеси на основе галоидоалкилов, порошки
	С	Воспламеняющиеся газы (водород, ацетилен, углеводы и др.)	Газовые смеси: инертные разбавители (N2, CO2), галоидоуглеводородные, порошки, вода (для охлаждения)
(Е)	Электроустановки, которые находятся под напряжением	Галоидоуглеводородные, двуокись углерода, порошки
D	Металлы и их сплавы (калий, натрий, алюминий, магний и т.п.)	Порошки (при спокойной подаче на горящую поверхность).

 

Огнегасящие смеси могут подаваться в пламя с помощью стационарных и передвижных установок гашения, а также с помощью ручных огнетушителей.

Пожар на трактах подачи газа можно гасить: отрывом пламени сильными струями воды, пара, сжатого воздуха или азота; забиванием места прорыва газа густым раствором глины; забиванием пробки в отверстие, которое пропускает газ, и чеканкой отверстия асбестом; наложением пластыря из асбестового холста с одновременным сильным смачиванием водой; снижением давления газа до 500 Па; заполнением газопровода паром.

Для образования химической пены применяют пеногенераторныые порошки (пенопорошки) ПГП и ПГПС, которые состоят из двух частей – кислотной и щелочной. Пеногенераторные порошки применяют в стационарных передвижных или переносных пеногенераторах. Принцип их действия базируется на том, что струя воды под давлением захватывает из бункера пенопорошок, смешивается с ним и образованная пена подается в место пожара.

Воздушная пена представляет собой механическую смесь воздуха, воды и пенообразователя (ПУ-І, ПУ-6, ПУ-ІА, ПУ-ІД). Различают пену обычной и высокой кратности. Под кратностью пены следует понимать отношение объема в литрах образованной пены к суммы объемов в литрах израсходованных компонентов. Ныне делают воздушно-механическую пену кратностью 50-200 и больше. При подаче инертных газов (азота, диоксида углерода, дымовых и отработанных газов, а также водного пара) в зону горения снижается концентрация окислителя, уменьшается скорость горения, и процесс горения прекращается при определенных концентрациях инертных газов. Инертными газами пользуются для объемного гашения, а также для гашения небольших поверхностей воспламеняющихся жидкостей, двигателей внутреннего сгорания, электродвигателей и других электротехнических установок.

Огнегасящие концентрации инертных газов при объемном гашении зависят от свойств веществ, которые горят, и от пожарной опасности помещений и составляют для азота 32-40% (об.), диоксида углерода 25-30% (об.), водяного пара 35% (об.).

При введенные в зону горения веществ, которые тормозят химическую реакцию окисления, они диссоциируют на ионы, которые вступают в реакцию с ионами горячего вещества и тормозят горение. Основное их преимущество над другими огнетушащими веществами – малая огнегасящая концентрация. Так, для наиболее применяемых огнегасящих смесей, которые условно называются: 3,5 (70% бромистого этила и 30% диоксида углерода) и УНД (97% бромистого этила и 3% диоксида углерода), огнегасящая концентрация составляет около 4,5-6% (об.). Эффективность смеси 3,5 именно в 3,5 раза превышает эффективность гашения диоксидом углерода, отсюда и условное наименование.

Огнегасящие вещества в виде твердых порошков применяют в случае небольших загораний разных веществ и материалов, а также тех, при гашении которых нельзя применять другие огнегасящие средства. Для этого разработаны специальные смеси ПС-1, ПС-2, СИИ-2, ПСБ. В состав порошка СИИ-2 входит силикагель, насыщенный тетрафтордиброметаном, а в состав порошка ПСБ – бикарбонат натрия или калия.

6.7.Огнетушители

В зависимости от условий гашения загораний созданы разные типы огнетушителей, которые классифицируются по виду огнегасящего вещества и способами его вытеснения.

В жидкостных огнетушителях применяют чистую воду, воду с добавками поверхностно-активных веществ или водные растворы разных химических соединений.

Химические пенные огнетушители предназначены для гашения химической пеной, которая получается внутри огнетушителя вследствие реакции между щелочной массой (на основе NaHCO₃), залитой в стальной корпус огнетушителя, и кислотной (на основе Н₂SO₄ + Fe (SO₄)₃), залитой в полиэтиленовый стакан, помещенный в верхней части корпуса. Чтобы привести в действие химический пенный огнетушитель, необходимо рукоятку, которая открывает клапан кислотного стакана, поднять вверх, огнетушитель перекинуть вниз головкой. Вследствие реакции между кислотной и щелочной массами, которые вытекают из стакана, перед входом у насадок возникает углекислый газ, который создает внутри корпуса давление 1,4 МПа (14 кгс/см²), что струей выталкивает пену.

Кратность выхода пены, то есть отношение ее объема к объему раствора, равняется 4-6.

Воздушно-пенные огнетушители предназначены для гашения загораний разных веществ и материалов, за исключением щелочных металлов и электроустановок, которые находятся под напряжением, а также веществ, которые горят без доступа воздуха. Воздушно-механическая пена получается при прохождение 5-6%-го водного раствора поверхностно активного вещества через насадок. В распылителе-насадке раствор раздробляется на капли, поток которых перемещается с ежектированием в насадок воздухом, образовывая пену кратностью 6-8. В насадке с сеткой пена получается в результате выдувания на сетке пузырьков, кратность пены 50-70. Длина струи 3-6 г.

Воздушно-пенный огнетушитель cостоит из стального корпуса, крышки с запорно-пусковым устройством, баллона для газа-выталкивателя (углекислота) и сифонной трубки с насадком для образования воздушно-механической пены. Заряжая воздушно-пенный огнетушитель корпус заполняют раствором пенообразователя и ставят газовый баллон в крышку огнетушителя. Готовят раствор в отдельной емкости при температуре воды 15... 20⁰С.

Порошковые огнетушители предназначены для гашения загораний легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, щелочно- земельных металлов, электроустановок, которые находятся под напряжением, а также против пожаров на объектах с большими материальными ценностями (лаборатории, музеи, картинные галереи и т.п.).

Огнегасящим веществом порошковых огнетушителей являются порошковые смеси, которые из корпуса огнетушителя вытесняются избыточным давлением газа, который находится в дополнительном баллончике.

Углекислотные огнетушители предназначены для гашения загораний разных веществ и материалов, за исключением веществ, которые могут гореть без доступа воздуха. Углекислотными огнетушителями можно гасить электроустановки, которые находятся под напряжением не более чем 1000 В.

6.8. Защита от молнии

Молния – это интенсивный разряд атмосферного электричества, то есть разряд между электрически заряженной тучей и землей, или между разноименно заряженными краями двух туч. Электростатическая электризация грозовых туч происходит вследствие движения мощных воздушных потоков и конденсации в них водяного пара. Действие молнии на дома и сооружения может быть в виде прямого удара, электростатической или электромагнитной индукции и в виде занесения высоких электрических потенциалов.

Из этих видов действия молний опаснейший – прямой удар, так как при этом происходит непосредственный контакт молнии с объектом, что сопровождается прохождением через него кратковременного (импульсного) тока молнии.

Выяснено, что при прямом ударе молнии за частицы секунды по каналу молнии проходит ток силой 200... 50 кА, разогревая его до 2000... 3000⁰С.

Во избежание опасности поражения молнией, оборудуют защиту, которая представляет собой комплекс защитных приспособлений, предназначенных обезопасить людей, дома и сооружения, оборудование и материалы от возможных взрывов, загораний и разрушений, которые возникают при действии молнии, а в домах сельскохозяйственных предприятий – также для безопасности животных и птиц.

Устройства, предназначенные непосредственно для приема электрического разряда молнии, отводят его ток в землю и называют молниеотводами.

Зоной защиты молниеотвода называют часть пространства, которае прилегает к молниеотводу и защищает сооружение от прямых ударов молнии с достаточной степенью надежности (99%). Радиус зоны защиты вычисляется по конкретным параметрам для того или другого молниеотвода. В зависимости от характера необходимых мероприятий защиты все дома и сооружения разделяют на три категории. К І категории относятся промышленные дома и сооружения с взрывоопасными зонами классов В-І и В-2, расположенные в любом месте территории Украины, к ІІ категории – промышленные дома и сооружения с зонами классов В-Іа, В-Іб и В-IIа, расположенные в местности с средне грозовой деятельностью 10 и больше часов на год. По этой самой категорией должны ограждаться надворные технологические установки и открытые склады, отнесенные к классу В-Іг независимо от места нахождения этих объектов на территории Украины. По этим категориям (І и ІІ) предполагается защита домов и сооружений от прямых ударов молнии, от электростатической и электромагнитной индукции и занесения высоких потенциалов через наземные и подземные металлические конструкции и коммуникации.

К ІІІ категории относятся много других производственных, сельскохозяйственных, жилых и общественных зданий, сооружений и складов, дымовые трубы, водонапорные и силосные башни, пожарные вышки и прочие объекты классов П-1, П-ІІ и П-IIа при таких условиях:

-объекты расположены в местностях с грозовой деятельностью 20 грозовых часов на год и больше;

-ожидаемое количество поражений не менее чем 0-0,5 на год для зданий и сооружений І и ІІ степеней огнестойкости;

-ожидаемое количество поражений не менее чем 0-0,1 на год для зданий и сооружений ІІІ, ІV и V степеней огнестойкости.

-Ожидаемое количество поражений на год (N) зданий и сооружений, не оборудованных защитой от молнии, определяется из выражения

N = (В + 6 h_x) (L + 6 h_x) n · 10^-6

где В и L – соответственно ширина и длина дома, м; h_x – наибольшая высота дома по его боковым сторонам; n – среднее число поражений молнией 1 км² земной поверхности в мест расположения здания, берется в зависимости от грозовой деятельности, А, ч/год:

А, ч/год n

10 – 20 1

20 – 40 3

40 – 60 6

60-80 9

80 – 100 и большее 12

Относительно степени надежности зоны защиты молниеотводов разделяют на два типа: А – с степенью надежности 99,5% и выше; Б – 95% и выше.

Для объектов, которые относятся к первой категории защиты, предусматривают молниеотводы с зонами защиты только типа А. Тип зоны защиты молниеотводов для объектов ІІ и ІІІ категории зависит от ожидаемого числа поражений на год зданий и сооружений, которые не имеют защиты (N). При показателе N>1 для домов и сооружений ІІ категории предполагается зона типа А, а при N<1 – типа Б. Надворные технологические установки класса В-І, что отнесены также к ІІ категории, подлежат защите от прямых ударов молнии на всей территории Украины, а молниеотводы предполагаются с зонами защиты типа Б. Для объектов ІІІ категории зону защиты молниеотводов типа А берут при N>2, а типа Б – при N<2 с учетом степеней огнестойкости строительных конструкций.

Самым сложным является сооружение защиты І категории. Молниеотводы обязательно изолируются от защищаемого сооружения или размещаются в отдельности. При ІІ категории защиты, кроме размещенных в отдельности или установленных на домах изолированных молниеотводах, допускается использование молниеприемной сетки, наложенной на крышу. Заземлители молниеотводов необходимо размещать в редко посещаемых местах на расстоянии 5 м и больше от проезжих и пешеходных путей. Сопротивление заземлителя может быть не более чем 10 Ом.

Молниеприемники должны быть изготовлены (оцинкованные или выкрашенные): стержневой – сечением не менее чем 10 мм² и длиной не менее чем 200 мм, тросовый (многопроволочный оцинкованный трос) – сечением не менее чем 35 мм².

 

 

Литература

 

Каракаш А.И. и др.

Охрана труда на горно-металлургическом предприятии.- Днепропетровск: Сечь, 2003.-375 с.

 

Геврик Е.О.

Охрана труда: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений.-К.: Ельга, Ніка-Центр, 2003.- 280 с.