Взрывы на производственных объектах
Тема 4. Взрывы на производственных объектах
4.1. Взрывы и их поражающее действие. Представление о взрыве
Взрыв — быстропротекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением значительного количества энергии (тепла и газа) в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная привести к возникновению техногенной чрезвычайной ситуации, то есть процесс быстрого перехода потенциальной (скрытой) энергии в механическую работу.
Механическая работа, совершаемая при взрыве, обусловлена быстрым расширением газов или паров независимо от того, существовали ли они до взрыва или образовались во время взрыва. В основе взрывного процесса могут лежать как физическое разрушение сосуда со сжатым газом или перегретой жидкостью, так и химические превращения (детонация конденсированного взрывчатого вещества, быстрое сгорание газового облака), высвобождение внутриядерной энергии (ядерный взрыв), электромагнитной энергии (искровой разряд, лазерная искра), механическая энергия (падение метеорита) и т. п.
Детонация — быстрое химическое превращение взрывчатого вещества (взрыва) с выделением огромной энергии, вызываемое взрывом другого вещества (детонатора).
Самым существенным признаком взрыва является резкий скачок давления в среде, обуславливающий образование ударной волны, распространяющейся на некоторое расстояние от места взрыва.
Ударной волной называется распространяющаяся в газообразной, жидкой или твердой среде поверхность, на которой скачкообразно изменяются плотность, температура и скорость движения частиц среды. Переднюю границу волны, характеризующуюся резким скачком давления, называют фронтом ударной волны. Ударная волна – основной разрушительный фактор взрыва.
Взрыв чаще всего связан с неконтролируемым высвобождением потенциальной энергии сжатых газов из замкнутых объемов машин и аппаратов. Сила взрыва сжатого или сжиженного газа зависит от внутреннего давления, а разрушения вызываются ударной волной от расширяющегося газа (пара) и осколками разорвавшегося резервуара. Параметрами, определяющими мощность взрыва, являются энергия взрыва и скорость ее выделения.
Энергия взрыва определяется физико-химическими превращениями, протекающими при различных типах взрывов. Для парогазовых сред энергию взрыва определяют по теплоте сгорания горючих веществ смеси с воздухом для конденсированных (твердых и жидких) взрывчатых веществ – по теплоте, определяющейся при их детонации (реакции разложения); при физических взрывах систем со сжатыми газами и перегретыми жидкостями – по энергии адиабатического расширения парогазовых сред и перегретой жидкости.
Адиабатический процесс – термодинамический процесс, при котором система не получает извне теплоты и не отдает ее, т. е. имеет теплоизоляционную (адиабатную) оболочку.
Поражающие факторы взрыва
Поражающее действие взрывной ударной волны (ВУВ) определяется избыточным давлением во фронте ударной волны и скоростным напором. Однако их роль в повреждении и разрушении зависит от размеров, конструкции объекта и степени связи с земной поверхностью.
Поражения, наносимые людям при взрыве, принято разделять следующим образом:
• легкие (20–40 кПа5, или 0,2–0,4 кгс/см2) – скоропроходящие нарушения функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль, возможные вывихи и ушибы);
• средние (40–60 кПа, или 0,4–0,6 кгс/см2) – вывихи конечностей, контузия головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей;
• тяжелые (60–100 кПа, или 0,6–1 кгс/см2) – сильные контузии всего организма, потеря сознания, переломы конечностей и пр.;
• крайне тяжелые (более 100 кПа, или 1 кгс/см2) – переломы конечностей, внутренние кровотечения, сотрясение мозга, потеря сознания, возможны смертельные исходы.
При взрыве может произойти разрушение здания, в котором расположено оборудование, сосуды, работающие под давлением, или его частей, а также травмирование персонала разлетающимися осколками оборудования.
При скорости распространения пламени, превышающей скорость звука, возникает взрывное горение с температурой от 1500 до 3000°С и генерируется ударная волна со скачком давления до 100 МПа. При этом на сообщение осколкам кинетической энергии тратится до 60% энергии расширения газов, а 40% – на формирование ударной волны. При взрывах большая часть осколков (80%) разлетается на расстояние 200 м, меньшая (20%) на расстояние до 1000 м, отдельные осколки могут разлетаться на расстояние до 3 км.
Другая группа опасностей зависит от свойств веществ, находящихся в оборудовании, работающем под давлением. Так, обслуживающий персонал может получить термические ожоги (если в разгерметизировавшейся установке находились вещества с высокой или низкой температурой) или химические ожоги (если в сосуде находились агрессивные вещества). При этом создается опасность отравления персонала, а при разгерметизации установок, содержащих различные радиоактивные вещества, возникает и радиационная опасность.
В производственных условиях возможны следующие основные виды взрывов: • свободный, воздушный; • наземный; • взрыв в непосредственной близости от объекта; • взрыв внутри объекта (сооружения). Паскаль (1 Па = 1 Н/м2 – ньютон на квадратный метр) – единица давления и механического напряжения в системе СИ, названная в честь Блеза Паскаля, французского философа, физика, математика. Часто используется и другая единица давления – 1 кгс/см2 – килограмм-сила на квадратный см, 1 кгс/см2 = 100 кПа (килопаскалей).
4.2. Взрывоопасные вещества
Взрывчатые вещества могут быть твердыми, жидкими, газообразными, а также аэровзвесями горючих веществ (жидких и твердых) в окислительной среде, часто в воздухе. Твердые и жидкие взрывчатые вещества в большинстве случаев относятся к классу конденсированных взрывчатых веществ. При инициировании взрыва в этих веществах с огромной скоростью протекают экзотермические окислительно-восстановительные реакции или реакции термического разложения с выделением тепловой энергии.
Газообразные взрывчатые вещества представляют собой однородные (гомогенные) смеси горючих газов (паров) с газообразными окислителями – воздухом, кислородом, хлором и др.
Взрывоопасные аэровзвеси состоят из мелкодисперсных частиц горючих жидкостей (туманов) или твердых веществ (пылей) в окислительной среде, чаще всего в воздухе, например мучная, угольная пыль и т. п. 6.3. Взрывоопасные объекты и аварии на них
4.3. Взрывоопасные объекты и аварии на них.
Взрывоопасный объект (BOO) — объект, на котором хранятся, используются, транспортируются взрывоопасные вещества, а также вещества (продукты), приобретающие в определенных условиях способность к взрыву.
К BOO относятся предприятия оборонной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой, текстильной, хлебопродуктовой и фармацевтической промышленностей, склады легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных газов. Аварии со взрывами чаще всего происходят на тех предприятиях, где в больших количествах применяются углеводородные газы (метан, этан, пропан). Взрываются котлы в котельных, газовая аппаратура, продукция и полуфабрикаты химических заводов, пары бензина и других компонентов, мука на мельницах, пыль на элеваторах, сахарная пудра на сахарных заводах, древесная пыль на деревообрабатывающих предприятиях. Возможны взрывы в жилых помещениях, где используется бытовой газ.
Ни одно производство не обходится без использования систем повышенного давления (трубопроводов, баллонов, емкостей и пр.). Любые системы повышенного давления всегда представляют потенциальную опасность.
Степень разрушения объекта при взрыве
Оценку степени разрушений элементов объекта, вызванных воздушной ударной волной, принято давать по следующей шкале:
• слабое (8–10 кПа) – объект не выходит из строя, необходим незначительный ремонт;
• среднее (10–20 кПа) – разрушены главным образом второстепенные элементы объекта, которые могут быть восстановлены путем проведения среднего и капитального ремонта;
• сильное (20–40 кПа) – разрушена большая часть несущих конструкций и стен; восстановление возможно, но нецелесообразно;
• полное (40–60 кПа) – обрушение перекрытий и разрушение всех несущих конструкций; восстановление невозможно.
Причинами сильного разрушения при слабых взрывах могут быть: • старение систем (снижение механической прочности); • нарушение технологического режима; • конструкторские ошибки; • неисправности контрольно-измерительных приборов, регулирующих и предохранительных устройств; • ошибки обслуживающего персонала и т. д.
4.4. Взрывозащита систем повышенного давления
К системам (объектам) повышенного давления относятся трубопроводы, цистерны, баллоны, сосуды, аппараты и приборы, работающие под давлением.
Взрывозащита систем повышенного давления достигается:
• организационно-техническими мероприятиями;
• разработкой и соблюдением регламентов, норм и правил ведения технологических процессов;
• организацией обучения и инструктажа обслуживающего персонала;
• осуществлением контроля и надзора за соблюдением норм технологического режима, правил и норм техники безопасности, пожарной безопасности и т. д.
Оборудование повышенного давления должно быть оснащено системами взрывозащиты, которые предполагают применение гидрозатворов, огнепреградителей, инертных газов или паровых завес, а также защиту аппаратов от разрушения при взрыве с помощью устройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапаны, быстродействующие задвижки и т. д.).
Для своевременного обнаружения различных дефектов (трещины, вмятины, дефекты сварки и т. д.), возникших при изготовлении, хранении и транспортировке сосудов, оборудования, применяют различные методы контроля:
• внешний осмотр (визуальный) сосудов и аппаратов, работающих под давлением;
• неразрушающие методы контроля (люминесцентные, ультразвуковые и рентгеновские методы);
• гидравлические испытания сосудов;
• механические испытания материалов, из которых изготовлены сосуды.
Меры обеспечения безопасности систем повышенного давления
Для обеспечения безопасности систем повышенного давления применяют ряд обязательных мер.
Используется специальная опознавательная окраска внешней поверхности трубопровода, указывающая на свойства транспортируемого вещества:
• вода – зеленый;
• пар – красный;
• воздух – синий;
• горючие и негорючие газы – желтый;
• кислоты – оранжевый;
• щелочи – фиолетовый;
• горючие и негорючие жидкости – коричневый;
• прочие вещества – серый.
Для выделения вида опасностей на трубопроводы наносятся предупреждающие (сигнальные) цветные кольца, количество которых определяет степень опасности:
• взрывоопасные, огнеопасные легковоспламеняющиеся вещества – красный;
• безопасные или нейтральные вещества – зеленый;
• токсичные вещества – желтый.
Для обозначения глубокого вакуума, высокого давления, наличия радиации также используется желтый цвет. Все трубопроводы подвергаются гидравлическим испытаниям при пробном давлении на 25% выше рабочего, но не менее 0,2 МПа.
Кроме проверки на прочность водой газопроводы, а также трубопроводы для токсичных газов испытываются на герметичность воздухом при пробном давлении, равном рабочему. Отсутствие утечки воздуха из соединений проверяется мыльным раствором или погружением узлов в ванну с водой.
Газопроводы прокладываются с небольшим уклоном в сторону движения газа, буферная емкость снабжается в нижней части краном для систематического удаления конденсата и масла. Паропроводы снабжаются конденсатоотводчиками, которые позволяют предотвратить возникновение гидравлических ударов и пробок. Во избежание возникновения напряжений от тепловых деформаций, особенно в наземных газопроводах, устраиваются специальные компенсаторы в виде П-образного участка. Трубопроводы со сжиженными газами прокладываются на расстоянии не менее 50 см от трубопроводов с горячим рабочим телом, при этом последние изолируются, а трубопроводы с легко замерзающими газами монтируются рядом с паропроводами и трубопроводами горячей воды.
Для предотвращения ожогов кислотами и щелочами фланцевые соединения трубопроводов закрываются защитными кожухами.
Трубопроводы для транспортирования жидкого и газообразного кислорода периодически, а также после каждого ремонта обезжириваются. Для обезжиривания используют тетрахлорид углерода, трихлорэтилен или тетрахлорэтилен.
Трубопроводы, по которым в зону реакции к аппарату или устройству подается горючее или окислитель, оборудуются специальными устройствами: автоматическими задвижками, обратными клапанами, гидравлическими затворами, огне– и взрывопреградителями.
Обратные клапаны препятствуют обратному ходу потока рабочего тела в случае начала процесса горения и появления противодавления. Предохранительные редукторы-затворы применяются в генераторах ацетилена для исключения обратного проскока пламени от газовой горелки сварочного агрегата в генератор.
Сосуды, баллоны для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов изготавливаются малой (0,4–12 л), средней (20–50 л) и большой (80–500 л) вместимости. Баллоны малой и средней вместимости изготавливаются из углеродистой стали на рабочее давление 10, 15 и 20 МПа, из легированной стали – на 15 и 20 МПа. Сжиженные газы хранятся и перевозятся в стационарных и транспортных сосудах –цистернах (сосуды для сжиженных газов), которые в случае хранения криогенных жидкостей снабжены высокоэффективной тепловой изоляцией.
Стационарные резервуары изготавливаются емкостью до 500 тыс. л и более. В зависимости от конструкции они бывают цилиндрической (горизонтальные, вертикальные) и шарообразной формы. Транспортные сосуды (цистерны) имеют объем до 35 тыс. л. Наружная поверхность баллонов окрашивается в определенный цвет, на нее наносится соответствующая надпись и сигнальная полоса (табл. 10). Сигнальная окраска баллонов и цистерн позволяет исключить образование смеси «горючее – окислитель» вследствие заполнения емкостей рабочим телом, для которого они не предназначены.
Таблица 10 Цвета окраски баллонов и цистерн для хранения газа
4.5. Государственный надзор за взрывоопасными объектами
В соответствии с законодательством РФ государственный контроль и надзор за соблюдением нормативных актов по обеспечению безопасности жизнедеятельности и безопасных условий труда в различных сферах осуществляются федеральным органом контроля и надзора, а также соответствующими органами субъектов РФ.
Государственный надзор за соблюдением правил по безопасному ведению работ в отдельных отраслях промышленности и на некоторых объектах осуществлялся Государственным комитетом РФ по надзору за безопасным ведением работ в промышленности и горному надзору (Госгортехнадзор) и его местными органами. С 2004 года Госгортехнадзор, Госатомнадзор и Госэнергонадзор входят в единую Федеральную службу по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор). Надзор осуществляется при устройстве и эксплуатации котельных установок и сосудов, работающих под давлением, трубопроводов для пара и горячей воды, объектов, связанных с добычей, транспортировкой, хранением и использованием газа, при ведении взрывных работ в промышленности и пр.
Ростехнадзору предоставлено право:
• беспрепятственно проводить проверки предприятий и объектов по вопросам, относящимся к его компетенции, а также привлекать по согласованию с центральными органами федеральной исполнительной власти, объединениями и предприятиями их специалистов для проведения указанных проверок, получать необходимые объяснения, справки и сведения по возникающим вопросам;
• давать обязательные для исполнения предписания о приостановлении работ, которые ведутся с нарушениями правил и норм безопасности и охраны недр, а также указания о выводе людей с рабочих мест, когда создается угроза их жизни или при возникновении аварии, а в случае необходимости – непосредственно приостанавливать работы и выводить людей, опечатывать места работ или оборудование;
• приостанавливать или аннулировать (изымать) выданные разрешения (лицензии) на право ведения разрешенной деятельности в случае нарушения условий действия разрешений, а также в случаях, когда возникает опасность аварий, угроза гибели людей или нанесения ущерба их здоровью.
Органы Ростехнадзора имеют также право:
• участвовать в установленном порядке в создании, реорганизации ликвидации предприятий и организаций по оказанию технических, экспертных и других видов услуг по вопросам обеспечения безопасности производства и охраны недр;
• в пределах своей компетенции издавать постановления и давать указания, обязательные для исполнения центральными органами федеральной исполнительной власти, объединениями, предприятиями и гражданами.
Требования Ростехнадзора
Каждая установка, на которую распространяются правила Ростехнадзора, должна быть зарегистрирована в его органах. Регистрации не подлежат паровые котлы и сосуды очень малого объема (например, сосуды для едких, ядовитых и взрывоопасных сред, у которых P/V < 50 МПа/л), а также сосуды холодильных установок; резервуары воздушных электрических выключателей; баллоны для сжатых, сжиженных и растворенных газов емкостью до 100 л, бочки, сосуды и др.
На предприятиях должны назначаться специально уполномоченные лица или органы, контролирующие соблюдение требований промышленной безопасности, закрепленных законодательством. Разрешение на пуск установки в эксплуатацию выдает инспектор Ростехнадзора после ее регистрации и первичного освидетельствования. Если установка не подлежит регистрации, то разрешение на пуск выдает работник, на которого возложен надзор.
Обслуживание установок может быть поручено лицам не моложе 18 лет, аттестованным квалификационной комиссией и имеющим удостоверение на право обслуживания. На предприятии разрабатывается и утверждается главным инженером инструкция по режиму работы установок и их безопасному обслуживанию. Она выдается под роспись и вывешивается на рабочих местах.
Сроки и объемы освидетельствований других типов сосудов и баллонов, зарегистрированных и не зарегистрированных в органах Ростехнадзора, также устанавливаются в зависимости от условий эксплуатации (скорость физико-химических превращений) и типа сосуда. При гидравлических испытаниях испытываемую емкость заполняют водой, плавно повышая давление до значений пробного давления. Применяемая вода должна иметь температуру не ниже 5 и не выше 40°С. Давление контролируется манометром, временем выдержки. Так, при толщине стенки до 50 мм оно составляет 10 мин, при 50–100 мм – 20 мин, свыше 100 мм – 30 мин, для литых и многослойных сосудов – 60 мин.
Пробное давление согласно типам сосудов должно составлять: • литые – 1,5 раб (Рраб – рабочее давление баллона); • металлопластиковые – 1,25 раб; • из неметаллических материалов – 1,3 раб; • криогенные сосуды – 1,25 раб
Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено трещин, течи, деформаций, падения давления.
4.6. Состояние взрывоопасных объектов в России
В Российской Федерации функционируют десятки тысяч взрывоопасных объектов в различных отраслях народного хозяйства. Особую опасность представляют взрывы и пожары на транспорте, в жилом секторе, на АЗС, предприятиях угольной, химической, нефтяной, газовой, горнодобывающей промышленностей. Нефтяная промышленность России ежегодно выбрасывает в атмосферу 2,2 млн т загрязняющих и легковоспламеняющихся веществ. Пожары на предприятиях данной отрасли особенно опасны, так как вырвавшийся нефтяной фонтан при его воспламенении перебрасывает огонь на резервуары с нефтью, компрессорные установки и нефтепроводы. Типовой нефтеперерабатывающий завод мощностью 10–15 млн т в год сосредотачивает на своей промышленной площадке от 300 до 500 тыс. т углеводородного топлива. Анализ состояния предприятий химической и нефтяной промышленности показывает, что за последнее десятилетие 95% аварий на них связаны с взрывами различных химических веществ (из них 54% аварий вызваны взрывами внутри аппаратуры, а 46% – взрывами в производственных помещениях и на наружных установках). В стране действуют 268 шахт, многие из которых эксплуатируются более 40 лет. Почти половина шахт не реконструировалась, изношенность оборудования, машин и основных фондов составляет 70% и более. На большинстве угольных предприятий отсутствуют средства борьбы с пылью. Концентрация угольно-породной пыли превышает предельно допустимую от 2 до 80 раз, а во многих случаях – в 100–150 раз. Поэтому подавляющая часть аварий в подземных условиях происходит при взрывах угольной пыли и газа метана на шахтах и рудниках. Нередко из-за нарушений техники безопасности последствия связаны с большими жертвами и разрушениями.
Тема 5. Пожары
5.1. Пожар и горение. Представление о пожаре и горении
Пожар — неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.
Горением называется быстро протекающий химический процесс окисления или соединения горючего вещества и кислорода воздуха, сопровождающийся выделением газа, тепла и света. Известно горение и без кислорода воздуха с образованием тепла и света. Следовательно, горение представляет собой химическую реакцию не только соединения, но и разложения.
С наибольшей скоростью горение происходит в чистом кислороде. По мере снижения концентрации кислорода горение замедляется. Наименьшая скорость горения достигается при содержании в воздухе 14–15% кислорода.
В практике выделяют два вида горения: полное горение протекает при достаточном количестве кислорода, неполное — при его недостатке.
Для сгорания 1 кг древесины необходимо 5,0 м3 воздуха, для 1 кг нефтепродуктов –11,6 м3. Во время пожара воздуха расходуется в 2–3 раза больше.
Все горючие вещества и материалы имеют свою температуру воспламенения.
Воспламенением называется процесс возникновения горения, происходящий в результате нагрева горючего вещества источником зажигания.
Температура воспламенения горючих веществ и материалов колеблется от отрицательных значений (бензин, керосин, лаки, краски) до положительных величин и не превышает для большинства твердых материалов 300°С.
Самовоспламенение (тепловой взрыв) возникает при внутреннем подогреве горючего вещества (аккумуляции тепла) в результате химических, тепловых и микробиологических процессов.
Температура самовозгорания торфа и бурого угля составляет 50–60°С, хлопка – 120°С, бумаги – 180°С. Это тепловое самовозгорание под действием постоянного теплового нагревания.
Горючие вещества характеризуются концентрационными пределами воспламенения. Нижний концентрационный предел воспламенения (НКВП) – минимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе, при которой они способны загораться и распространять пламя. Верхний концентрационный предел воспламенения (ВКВП) – максимальная концентрация, при превышении которой возгорание не происходит.
Наиболее опасны горючие смеси с малым нижним и большим верхним пределами воспламенения. К таким смесям относятся, например, «водород – воздух» (НКПВ – 4,1% и ВКПВ – 74,5%), «ацетилен – воздух» (НКПВ – 81%) и др. Поражающие факторы пожара Последствия пожаров определяются поражающими факторами, которые приводят к людскому и материальному ущербу. Опасные факторы пожара (ОФП) подразделяются на первичные и вторичные.
К первичным поражающим факторам пожара относятся:
• открытый огонь и искры;
• повышенная температура окружающей среды и предметов;
• токсичные продукты горения, дым;
• дым и плохая видимость;
• пониженная концентрация кислорода.
Наиболее опасными из них являются токсические продукты горения и термического разложения, представляющие собой раскаленную массу до 300–400°С, смесь высокотоксичных отравляющих веществ, парализующих органы дыхания человека.
К вторичным поражающим факторам пожара относятся:
• падающие части зданий, сооружений, агрегатов, установок и систем.
• токсические вещества и материалы из разрушенных механизмов и агрегатов;
• электрическое напряжение вследствие потери изоляции токоведущими частями механизмов; • паника и растерянность.
5.2. Горючие вещества
По способности гореть вещества делятся на три вида:
• негорючие — в воздухе не горят;
• трудногорючие — возгораются при действии источника зажигания, но гаснут после удаления этого источника;
• горючие — способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания.
Выделяют четыре группы горючих веществ:
• горючие газы — вещества, способные образовывать с воздухом воспламеняемые и взрывоопасные смеси при температурах не выше 50°С (аммиак, ацетилен, бутан, водород, винил-хлорид, метан, окись углерода, пропан и др., а также пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей);
• легковоспламеняющиеся жидкости — вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки не выше 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле (ацетон, бензол, метиловый спирт, уксусная кислота, этиловый спирт, бензин, дизельное топливо, керосин, уайт-спирит и др.);
• горючие жидкости — вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки выше 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле (анилин, гексиловый спирт, глицерин, этиленгликоль, вазелиновое и касторовое масла и др.);
• горючие пыли — твердые вещества, находящиеся в мелкодисперсном состоянии; горючая пыль, находящаяся в воздухе (аэрозоль), способна образовывать с ним взрывчатые смеси.
5.3. Пожаро– и взрывоопасные объекты
Классификация пожаро– и взрывоопасных объектов по степени опасности
Пожаро– и взрывоопасные объекты (ПВОО) – объекты, на которых производятся (хранятся, транспортируются) продукты, приобретающие при некоторых условиях (аварии, инициировании и т. д.) способность к возгоранию или взрыву.
По взрывопожарной и пожарной опасности ПВОО подразделяются на пять категорий:
• категория А — нефтеперерабатывающие заводы, химические предприятия, трубопроводы, склады нефтепродуктов с температурой вспышки менее 28°С;
• категория Б — цеха приготовления и транспортировки угольной пыли, древесной муки, сахарной пудры, выбойные и размольные отделения мельниц с температурой вспышки более 28°С, с содержанием горючей пыли и волокон в воздухе 65 г/м3;
• категория В — деревообрабатывающие, столярные, лесопильные, мебельные производства;
• категория Г — литейные, плавильные, кузнечные и сварочные цеха, котельные, главные корпуса электростанций;
• категория Д — склады и предприятия по хранению несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии (мясные, рыбные и др. продукты).
Особенно опасны объекты, относящиеся к категориям А, Б, В.
Огнестойкость зданий и сооружений
Степень огнестойкости зданий и сооружений определяется минимальными пределами огнестойкости строительных конструкций и возгораемостью строительных материалов.
Несгораемые материалы — материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются (кирпич, асбест, глина, битум и пр.).
Трудно сгораемые материалы — материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть при наличии источника огня (асфальтобетон, цементный фибролит, древесина, пропитанная антипиринами, войлок, вымоченный в глиняном растворе, и проч.).
Сгораемые материалы — материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть и тлеть после удаления источника огня (органические материалы, не пропитанные антипиринами, битуминозные и проч.).
Легковоспламеняющиеся материалы — материалы типа ваты, синтетического клея, монтажной пены, синтетических тканей.
Огнестойкость конструкций характеризуется пределом огнестойкости, который определяют следующие признаки:
• образование в конструкции трещин или отверстий, сквозь которые проникают продукты горения или пламя;
• повышение температуры на обогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140°С;
• потеря конструкцией своей несущей способности;
• переход горения в смежные конструкции или помещения; • разрушение узлов крепления конструкции.
По степени огнестойкости строительных конструкций здания и сооружения подразделяются на 5 категорий – I, II, III, IV, V (по мере уменьшения качеств).
Повышению огнестойкости зданий и сооружений способствуют:
• облицовка или оштукатуривание металлических конструкций, например, гипсовыми плитами;
• оштукатуривание деревянных конструкций известково-цементной, асбе-
стово-цементной или гипсовой штукатуркой;
• огнезащитная пропитка древесины антипиринами – химическими веществами (фосфорнокислый аммоний, сернокислый аммоний), придающими негорючесть;
• покрытие конструкций огнезащитными красками;
• замена деревянных конструкций (полов, лестниц, стен) кирпично-бетонными, керамическими и т. п.
Помещения подразделяют на пять категорий в зависимости от характера веществ и материалов, находящихся в них (табл. 11).
Таблица 11 Категории помещений
Здание относят к категории А, если суммарная площадь помещений категории А в нем превышает 5% площади всех помещений или 200 м2. Если помещения оборудованы установками автоматического пожаротушения, допускается не относить к категории А здания и сооружения, в которых доля помещений категории А составляет менее 25% (но не более 1000 м2).
Здания и сооружения относят к категории Б, если они относятся к категории А и суммарная площадь помещений категорий А и Б превышает 5% суммарной площади всех помещений или 200 м2; допускается не относить здания к категории Б, если суммарная площадь помещений категорий А и Б в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в ней помещений (но не более 1000 м2) и эти помещения оборудованы установками автоматического пожаротушения. Здание относят к категории В, если оно не относится к категории А или Б и суммарная площадь помещений категорий А, Б и В превышает 5% (10%, если в здании нет помещений категорий А и Б) суммарной площади всех помещений.
Если здание не относится к категориям А, Б и В и суммарная площадь помещений А, Б, В и Г превышает 5% суммарной площади всех помещений, то здание относят к категории Г. Здания, не отнесенные к категориям А, Б, В и Г, относят к категории Д.
5.4. Меры противопожарной безопасности
Противопожарная профилактика
Противопожарная профилактика — комплекс организационных, воспитательных и технических мероприятий по предупреждению, локализации и ликвидации пожаров, а также по обеспечению безопасной эвакуации людей и материальных ценностей. Основные вопросы профилактики пожарной безопасности объектов (предприятий) изложены в Правилах пожарной безопасности Российской Федерации (ППБ 01–03); ГОСТ Системы стандартов безопасности труда (ССБТ), соответствующих Строительных нормах и правилах (СНиП).
Существенное значение для проведения противопожарных мероприятий имеет планировка территории предприятий и организаций – зонирование территорий согласно стандартам, санитарным нормам и правилам, отраслевым региональным правилам и иным документам, содержащим противопожарные правила.
При этом важно предусмотреть размещение отдельных зданий и сооружений для группировки их в отдельные комплексы, родственные по функциональному назначению и признаку пожарной опасности. С целью противопожарной профилактики здания, сооружения и склады с повышенной пожарной опасностью располагают с подветренной стороны.
На территории предприятия должны быть основные (шириной 6 м) и вспомогательные (4 м) дороги, обеспечивающие свободный подъезд и подход ко всем зданиям, сооружениям и другим объектам, а также ворота – основные и запасные.
Для противопожарной профилактики все здания и сооружения оборудуют молниезащитными устройствами. Согласно СНиП для защиты объектов от прямых ударов молнии устраивают молниеотводы.
Противопожарный режим
Для каждого объекта и образовательного учреждения устанавливается определенный противопожарный режим.
Противопожарный режим — совокупность мер и требований пожарной безопасности, установленных для объекта и подлежащих обязательному выполнению всеми работниками объекта. Он определен правилами, инструкциями, приказами и распоряжениями руководителя предприятия. В них предусматриваются следующие организационные меры:
• разработка инструкции по мерам пожарной безопасности и плана эвакуации людей и имущества при пожаре, доведение их до сотрудников;
• обучение сотрудников действиям по предупреждению и тушению пожаров;
• создание пожарно-технической комиссии и добровольной пожарной дружины (ДПД);
• оборудование мест для курения;
• указание номеров телефонов для вызова пожарной охраны.
В рамках противопожарного режима запрещается:
• без специального разрешения проводить огневые и другие пожароопасные работы;
• курить в неустановленных местах;
• разводить костры и сжигать горючие отходы вблизи от зданий и сооружений (ближе 50 м);
• эксплуатировать неисправные электроустановки и нагревательные приборы;
• загромождать пути эвакуации, устраивать пороги, забивать двери;
• устраивать под лестницами кладовые помещения;
• при пожаре использовать лифты;
• размещать в помещениях с одним эвакуационным выходом свыше 50 человек.
Меры пожарной безопасности
Для предупреждения распространения пожара с одного здания на другое между ними предусматривают противопожарные разрывы, которые определяются степенью огнестойкости других зданий. Величина противопожарных разрывов между производственными и вспомогательными зданиями представлена в табл. 12.
Таблица 12
Противопожарные разрывы между зданиями
В зданиях со степенью огнестойкости IV и V категорий предусматриваются противопожарные зоны для ограничения распространения пожара в здании.
С целью ограничения распространения пожара сооружают:
• противопожарные стены (брандмауэры) — для уменьшения противопожарного разрыва между зданиями, а также для разделения зданий цехов на противопожарные отсеки с разной категорией пожарной опасности; они опираются на фундаменты или фундаментные балки, возводятся на всю высоту здания или сооружения и разделяют конструкции (перекрытия, покрытия, фонари и т. д.);
• противопожарные перекрытия — для исключения распространения пожара по вертикали здания;
• легко сбрасываемые конструкции — для снижения нагрузки на ограждающую конструкцию при взрывном горении; они используются на участках, где возможно возникновение взрыва (остекленные здания, двери, распашные ворота, поворотные панели и т. д.).
• огнепреградители — для создания препятствия прохождению пламени; устанавливаются в трубопроводах горючих газов, на резервуарах горючих жидкостей;
• быстродействующие отсекатели — для защиты от распространения пламени на трубопроводах для пневматического транспортирования пылевоздушных смесей; выполняются в виде заслонок или задвижек.
Противодымная защита зданий (системы дымоудаления) значительно облегчает эвакуацию людей и тушение пожара. Опасным считается задымление, при котором видимость не превышает 10 м. Концентрация оксида углерода в воздухе 0,2 % вызывает смертельные отравления людей при пребывании их в зоне в течение 30–60 мин, а при концентрации 0,5–0,7% – в течение нескольких минут. Мерами снижения задымления при пожаре являются конструктивные решения, которые не позволяют продуктам горения распространяться по вертикальным и горизонтальным каналам в здании: • создание незадымляемых лестниц; • применение дымовых люков в покрытиях складских помещений и бесфонарных зданий литейных и термических цехов, в подвальных помещениях; • устройство дымовых проемов, шахт, сечения которых соответствуют 0,2% площади производственных помещений.
5.5. Локализация и тушение пожаров. Тушение пожаров
Процесс тушения пожаров подразделяется на локализацию и ликвидацию огня. Под локализацией понимают ограничение распространения огня и создание условий для его ликвидации. Ликвидация пожаров – окончательное тушение и исключение возможности повторного возникновения огня. С точки зрения производства работ, связанных с тушением пожаров, спасением людей и материальных ценностей, выделяют три зоны:
• зона отдельных пожаров — районы, на территориях которых возникают возгорания на отдельных участках, зонах, производственных сооружениях;
• зона массовых и сплошных пожаров — территория, где возникает такое множество возгораний и пожаров, что проход и нахождение в ней соответствующих подразделений без проведения мероприятий по локализации или тушению невозможны, а ведение спасательных работ затруднено;
• зона затухающих пожаров и тления в завалах — районы сильного задымления и продолжительного (свыше двух суток) горения в завалах.
На скорость распространения огня оказывают влияние степень огнестойкости здания, скорость ветра и плотность застройки. О влиянии плотности размещения зданий и сооружений на вероятность распространения пожара можно судить по ориентировочным данным, приведенным в табл. 13.
Таблица 13
Зависимость вероятности распространения пожара от плотности застройки
Влияние степени огнестойкости здания и скорости ветра на скорость распространения огня проиллюстрируем на примерах:
• при скорости ветра до 5 м/с в зданиях I и II степени огнестойкости скорость распространения пожара составляет примерно 120 м/ч;
• при скорости ветра до 15 м/с в зданиях I и II степени огнестойкости скорость распространения пожара достигает 360 м/ч; в зданиях IV степени скорость при этих же условиях будет в 3 раза выше.
Успех быстрой локализации и ликвидации пожара зависит от наличия средств тушения, умения пользоваться ими, средств связи и сигнализации для вызова пожарной команды и приведения в действие автоматических огнегасительных установок.
Огнетушащие вещества
Основные огнетушащие вещества – это вода, пена, песок, инертные газы, твердые огнетушащие вещества и др.
Вода — самое распространенное средство. По сравнению с другими веществами вода имеет наибольшую теплоемкость и пригодна для тушения большинства горючих веществ. Она охлаждает зону горения и горящие вещества; разбавляет реагирующие вещества в зоне горения; изолирует горючие вещества от зоны горения. Однако при горении горючих жидкостей, электропроводов, а также некоторых химических веществ вода не применяется.
Для тушения легковоспламеняющихся жидкостей широкое распространение получили химические и воздушно-механические пены.
Химическая пена образуется при взаимодействии карбоната или бикарбоната с кислотой в присутствии пенообразователя. Такую пену получают в переносных пеногенераторах из пено-порошка и воды. В результате выделения большого количества двуокиси углерода получается плотный покров устойчивой пены (слой толщиной 7–10 см), мало разрушающийся от действия пламени и не пропускающий пары жидкости.
Воздушно-механическая пена состоит из смеси воздуха (90%), воды (9,6-9,8%) и пенообразователя (0,2-0,4%). Пенная смесь безвредна для человека, не электропроводна и экономична. Огнетушащее действие основано на термовлагоизоляции и охлаждении горючих веществ. На поверхности горящих жидкостей пена образует устойчивую пленку, не разрушающуюся под действием пламени в течение 30 мин, что достаточно для тушения горючих и легковоспламеняющихся жидкостей в резервуарах любых диаметров.
Эффективными огнетушащими веществами являются инертные газы (CO2 и N ) и пары. Смешиваясь с горючими парами и газами, они понижают концентрацию кислорода и способствуют прекращению горения большинства горючих веществ.
К твердым (порошковым) огнетушащим веществам относятся хлориды щелочных и щелочноземельных металлов (флюсы), двууглекислая и углекислая сода, твердая двуокись углерода, песок, сухая земля и пр. Действие этих веществ заключается в том, что они своей массой изолируют зону горения от горючего вещества.
Средства тушения пожаров
Огнетушители порошкового (ОП) прерывного действия предназначены для тушения возгораний бензина, дизельного топлива, лаков, красок и других горючих жидкостей, а также электроустановок под напряжением до 1000 В.
Огнетушители углекислотные (ОУ) используются для тушения загорания различных веществ и материалов при температуре окружающего воздуха от – 25 до +50°С, а также электрооборудования под напряжением.
Огнетушители воздушно-пенные (ОВП) применяются для тушения загораний жидких и твердых веществ и материалов, за исключением щелочных и щелочноземельных металлов и их сплавов, а также для тушения загораний электрооборудования под напряжением.Используются при температуре от +5 до +50°С.
К стационарным средствам тушения пожаров относятся спринклерные и дренчерные установки. Спринклерные установки представляют собой разветвленные трубы с водой, размещенные под потолком здания при температуре не ниже 4°С. Датчиками этих систем являются спринклеры, легкоплавкий замок которых открывается при повышении температурыдо 72°С, срабатывает через 2–3 мин с момента повышения температуры и разбрызгивает воду. Дренчерные установки применяют в помещениях с высокой пожарной опасностью.
Все трубопроводы этих установок постоянно заполнены водой до штуцеров дренчеров, расположенных на распределительных трубопроводах. Установки включаются в действие как автоматически при срабатывании пожарных извещателей, так и вручную. Их используют для одновременного орошения расчетной площади отдельных частей строения, создания водяных завес в проемах дверей, окон, орошения элементов технологического оборудования.
Кроме того, для тушения пожаров применяются передвижные и стационарные установки водопенного, газового и порошкового состава, имеющие различную схему конструкции и действия. Важную роль играют также противопожарные водопроводы высокого и низкого давления. В зданиях, цехах вода к очагу пожара подается через пожарные гидранты и пожарные краны, подсоединенные к водопроводной сети. У каждого крана должен быть пожарный рукав длиной 10, 15 или 20 м и пожарный ствол. Напор должен обеспечивать подачу компактной струи на высоту не менее 10 м. Внешние гидранты устанавливаются вдоль дорог и проездов на расстоянии 100–150 м друг от друга, не ближе 5 м от стены и не далее 2 м от дороги.
Пожарная сигнализация и связь
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.
При использовании пожарной сигнализации извещение о пожаре осуществляется в течение нескольких секунд. Система сигнализации состоит из приемной станции и соединенных с ней извещателей. Извещатели устанавливают на видных местах производственных помещений, а также вне их, чтобы возникший пожар не мог препятствовать пользованию извещателем. В зависимости от способа подсоединения электрическая пожарная сигнализация подразделяется на лучевую и шлейфную. При лучевой системе каждый извещатель самостоятельно сообщается со станцией при помощи двух проводов – прямого и обратного, приемная станция одновременно получает сигналы от всех извещателей. Шлейфная станция предусматривает последовательное соединение, при этом на один шлейф может быть подключено до 50 извещателей. Сигнал о пожаре подается нажатием кнопки извещателя.
Автоматическая пожарная сигнализация предполагает наличие термодатчиков, которые при повышении температуры до определенного предела включают извещатели. Автоматическим пожарным извещателем может быть металлическая пластина из сплавов, обладающих различным коэффициентом расширения. В случае повышения температуры пластина выгибается и соединяет электрические контакты, приводящие в действие звуковые и световые сигналы.
Очаги горения могут обнаруживаться путем регистрации и других параметров: излучения и мерцания пламени, дыма, тепла, ионизации, давления.
В помещениях, аппаратах небольшой емкости целесообразно использовать реле давления; при больших объемах (более 3 м3) – датчики пламени, так как реле давления в этом случае может с запозданием среагировать на горение с последующим взрывом и пожаром.
Принцип действия автоматического дымового извещателя основан на воздействии продуктов горения на ионизационный ток в ионизационной камере при попадании в неедыма. Изменение ионизационного тока приводит в действие электронное реле, которое включает систему звуковой и световой сигнализации.
Тепловые извещатели — термочувствительные приборы, реагирующие на повышение температуры в помещении: сопротивление полупроводникового терморезистора уменьшается, ток в цепи возрастает, напряжение повышается, в результате срабатывает тиратрон. Извещатели работают на заданных температурах (60, 80 и 100°С). Световой извещатель реагирует на излучение открытого пламени. Действие извещателя основано на свойстве горящих тел излучать инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Комбинированные извещатели выполняют роль теплового и дымового извещателей. Основой является дымовой извещатель с подключением элементов электрической схемы, требуемой для его работы.
5.6. Эвакуация из зоны пожара
Организация эвакуации из зоны пожара
Процесс эвакуации людей из здания условно подразделяют на три этапа:
• движение из наиболее удаленного места постоянного пребывания до эвакуационного выхода;
• движение от эвакуационных выходов из помещения до выходов наружу;
• движение от выходов из загоревшегося здания и рассеивание по территории предприятия.
При проектировании зданий, сооружений предусматривают безопасную эвакуацию людей в случае возникновения пожара. Путями эвакуации называют проходы, коридоры, лестницы, ведущие к эвакуационному выходу, обеспечивающему безопасное движение людей в течение необходимого времени эвакуации.
Эвакуационными считаются выходы:
• из помещений первого этажа непосредственно наружу или через вестибюль, коридор, лестничную клетку;
• из помещений любого этажа, кроме первого, в коридор, ведущий на лестничную клетку, или же на лестничную клетку, имеющую выход непосредственно наружу или через вестибюль, отделенный от примыкающих коридоров перегородками с дверями;
• из помещения в соседнее помещение на том же этаже, обеспеченное выходами, указанными выше.
Все пути эвакуации (проходы, коридоры, лестницы и проч.) должны иметь по возможности ровные вертикальные ограждающие конструкции без выступов и быть освещены. Минимальная ширина коридора должна составлять не менее 1 м, дверей – 0,8 м. При возникновении пожара люди должны покинуть здание в течение минимального времени. Количество выходов должно быть не менее двух.
Правила поведения при пожаре
При возникновении пожаров для спасения жизни и имущества следует соблюдать ряд несложных правил:
• в начале пожара следует предпринять попытку его тушения с помощью огнетушителей и водопроводной воды; малые очаги возгорания можно накрыть плотными покрывалами для прекращения доступа воздуха;
• огонь на элементах системы электроснабжения нельзя тушить водой; предварительно надо отключить электроснабжение;
• о возникновении пожара необходимо сообщить в пожарную охрану, назвав точный адрес, свою фамилию; по возможности организовать встречу прибывших подразделений;
• если в здании прозвучал сигнал тревоги, нужно немедленно покинуть помещение согласно плану эвакуации; из помещений нижних этажей можно эвакуироваться самостоятельно через окна, балконы и с помощью подручных средств (веревок, простыней, ремней и проч.); лифты при пожарах использовать нельзя;
• проходя через горящие помещения, следует накрыться с головой мокрой материей; через задымленные помещения двигаться нужно ползком или пригнувшись (в этом случае меньше вероятности задохнуться в дыму); для защиты от токсичных продуктов горения дышать следует через влажный платок или ткань; • если загорелась одежда, нельзя бежать, нужно постараться сбить пламя покрывалом, катанием по полу, затушить ее водой, снегом, землей и т. п.;
• выходить из зоны пожара нужно в наветренную сторону.
5.7. Пожарная обстановка в России
По статистическим данным МЧС РФ, в 2007 году в Российской Федерации зарегистрировано 211 163 пожара; в них погибли 15 924 человека, в т. ч. 597 детей, получили травмы 13 646 человек. Прямой материальный ущерб составил 8551,2 млн руб. В 2007 году в РФ ежедневно происходило 579 пожаров, при которых погибало 44 человека и 37 человек получали травмы. Огнем уничтожалось 160 строений, 24 единицы автотракторной техники и 8 голов скота. Ежедневный материальный ущерб составил 23,4 млн рублей. На города пришлось 65,4% от общего количества пожаров, 55,1% числа погибших и 70,5% травмированных при пожарах людей, а также 60,3% материального ущерба. На сельскую местность пришлось 34,6% от общего количества пожаров, 44,9% числа погибших и 29,5% травмированных при пожарах людей, 39,7% материального ущерба. МЧС РФ отмечает, что наиболее неблагополучная обстановка с пожарами сложилась в Ненецком автономном округе, где наблюдался одновременный рост (по сравнению с данными 2006 года) количества пожаров, погибших и травмированных людей. В Республике Калмыкия, Волгоградской области и Корякском автономном округе отмечается одновременный рост количества пожаров и погибших; Республике Башкортостан – одновременный рост числа пожаров и травмированных при них людей.
Больше всего пожаров в 2007 году в Российской Федерации было зарегистрировано в жилом секторе. Их доля от общего числа пожаров по России составила 71%, а материального ущерба – 49,6%.
PAGE \* MERGEFORMAT 1
Взрывы на производственных объектах