Пожарная безопасность промышленных предприятий

Лекция 9. ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТЬ
Основные причины возникновения пожаров в Эстонии: неосторожное обращение с огнем,
неисправность электрооборудования, неисправность дымоходов и печей, самовозгорание, прочее.
Горением называется самоускоряющийся химический процесс, при котором выделяются тепло и свет.
Для горения необходимы три фактора: горючее вещество, окислитель и импульс (открытый, скрытый).
К горючим веществам относятся:
1) твердые горючие вещества (содержащие целлюлозу - дерево, текстиль, топливо - нефть, каменный
уголь, торф, продукты питания - зерно, мука, масла-жиры, химические вещества – натрий, калий,
сера);
2) жидкости (горючее промышленное сырье, например, спирт);
3) газы (ацетилен, водород, аммиак, пропан-бутан);
4) аэрозоли (частицы жидкости, распыленные в воздухе)
могут быть взрывоопасными при
5) пыль (частицы твердого вещества в воздухе)
определенных концентрациях
6) смеси газов с воздухом
Окислитель – кислород газообразный и входящий в состав взрывчатых веществ (пороха), а также хлор,
бром, смесь NO-NO2, пары серы, вещества, содержащие кислород (KMnO4, HNO3, бертолетова соль) –
из них при комнатной температуре выделяется атомарный кислород. При горении большинства
веществ в воздухе концентрация кислорода должна быть не менее 14-15 %, при меньших значениях
горение прекращается. C2H2, C2H4, H2, H2S могут гореть при более низком содержании кислорода.
Импульс дает для возгорания нужную температуру. Импульс может быть открытым (пламя, искра,
тлеющее тело, световое излучение) или скрытым (тепло химической реакции, тепло, выделяющееся
при микробиологических процессах и т.д.)
Горение происходит с пламенем или без него. Большинство горючих веществ горит с пламенем. Без
пламени горят вещества с большим содержанием углерода (сажа, кокс, древесный уголь). При их
горении возникает достаточное количество газообразных продуктов.
Пожароопасность как фактор производственной среды
Пожар – это диффузионный процесс неконтролируемого горения вне специального очага.
Горючие системы бывают однородные и неоднородные.
К химически однородным относят системы, в которых горючее вещество и воздух перемешаны друг с
другом, то есть находятся в одном агрегатном состоянии. Горение таких газо-, паро- или пылевоздушных систем называют кинетическим. Кинетическое горение отличается тем, что реакция между
горючим и окислителем имеет объемный характер. Примером такой системы служит газовоздушная
смесь, помещенная в сосуд, или паровоздушная смесь в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.
Скорость реакции горения системы зависит от концентрации исходных веществ и температуры, т.е.
определяется кинетическими параметрами участвующих в реакции веществ. Если такое горение
происходит в замкнутом объеме, то оно сопровождается повышением давления и носит характер
взрыва.
К химически неоднородным относят системы, в которых горючее вещество и воздух не перемешаны
друг с другом, они находятся в разных агрегатных состояниях и имеют поверхность раздела
(например, твердые горючие вещества и жидкости, находящиеся на воздухе). При горении химически
неоднородных горючих систем кислород воздуха непрерывно диффундирует сквозь продукты
сгорания к горючему веществу. В месте химического взаимодействия участвующих в реакции веществ
образуется зона горения – пламя, в которой прореагировавшие вещества нагреваются до температуры
горения и за счет своего тепла воспламеняют следующие порции еще непрореагировавших веществ,
поступающих в зону горения за счет диффузии. Этот вид горения определяется явлениями диффузии и
теплопроводности и поэтому называется диффузионным (горение свечи, дров в костре и др.).
Возникновение горения чаще всего связано с нагреванием горючей системы каким-либо источником
воспламенения. При этом энергия молекул горючего и окислителя увеличивается и при достижении
определенного значения энергии молекулы горючего вещества вступают в соединение с окислителем.
Эта реакция сопровождается выделением тепла и при определенных условиях может самоускоряться.
Процесс самоускорения реакции окисления с переходом ее в горение называется самовоспламенением.
Некоторые определения:
Температурой горения вещества называют температуру газообразных продуктов горения. Различают
теоретическую и действительную температуру горения. Теоретическая температура выше (например,
у древесины равняется 1600 оС), она была бы достигнута, если бы все тепло, выделяемое при горении,
пошло на нагрев горящих продуктов; однако из-за излучения тепловой энергии во внешнюю среду
горящие продукты достигают только действительной температуры горения (для дерева 1000 оС).
Температура воспламенения - это самая низкая температура, начиная с которой вещество загорается
под действием импульса и горение продолжается после удаления источника зажигания.
Температура самовозгорания – это температура, при которой вещество загорается без источника
зажигания. Самовозгорание возникает в веществе в результате экзотермических (связанных с
выделением тепла) процессов. Если условия внутренних экзотермических процессов благоприятны, то
температура вещества может подняться до температуры самовозгорания, затем начинается горение.
Огнеопасными являются вещества с низкой температурой самовозгорания. Самовозгоранию
предшествует самонагревание.
Точка воспламенения, или температура взрыва, характеризует легковоспламеняющиеся и горючие
жидкости и твердые вещества. Точка воспламенения – самая низкая температура, при которой вещество и смесь воздуха зажигается под действием импульса на один момент. За точкой воспламенения не
следует длительное горение паров жидкости, так как скорость испарения жидкости и выделяющееся
при горении количество тепла недостаточны для обеспечения постоянного процесса горения. Точка
воспламенения может быть и у твердых веществ. По точке воспламенения определяют, с каким
веществом имеем дело – с легковоспламеняющимся или горючим.
Одной из особенностей пожара, вызванного горением газовоздушных и паровоздушных смесей,
является образование огневого шара, время существования которого колеблется от нескольких секунд
до нескольких минут. Опасным фактором огневого шара является тепловой импульс. Размеры огневого шара, время его существования, величина теплового импульса зависят от количества горящего
вещества.
Опасными факторами пожара, действующими на людей и материальные ценности, являются открытое
пламя, повышенная температура оборудования и окружающей среды, токсические продукты горения и
термического разложения, пониженная концентрация кислорода в воздухе рабочей зоны и вызванные
описанными факторами их вторичные проявления: осколки, движущиеся части разрушившихся
аппаратов, агрегатов, установок, конструкций, токсические вещества и материалы, вышедшие из
разрушенных аппаратов и установок, электрический ток, возникший в результате выноса высокого
напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов, опасные факторы взрыва,
происходящие вследствие пожара.
Эти факторы приводят к отравлениям, ухудшению работы органов дыхания, травмам работающих.
Тепловое поражение человека определяется величиной теплового импульса: тепловой импульс от 80
до 160 кДж/м2 вызывает первую степень ожоговой травмы (болезненное покраснение кожи), от 160 до
400 кДж/м2 – вторую степень (образование пузырей на коже человека); от 400 до 600 кДж/м2 – третью
степень (омертвление кожи с частичным поражением росткового слоя); более 600 кДж/м2 - четвертую
степень (омертвление кожи и поражение глубинных слоев тканей). Тепловое поражение более 25 %
поверхности кожи человека практически приводит к его гибели.
Пожарная безопасность промышленных предприятий
Пожарная безопасность предусматривает обеспечение безопасности людей и сохранения материальных ценностей предприятия на все стадиях его жизненного цикла (научная разработка, проектирование строительство и эксплуатация). Основными системами пожарной безопасности являются
системы предотвращения пожара и противопожарной защиты, которые являются комплексами
организационных мероприятий и технических средств.
Система предотвращения пожара направлена на исключение возможности возникновения пожара.
Этого добиваются: устранением образования горючей среды; устранением образования в горючей среде (или внесения в нее) источника зажигания; поддержанием температуры горючей среды ниже максимально допустимой; поддержанием в горючей среде давления ниже максимально допустимого и др.
Систему противопожарной защиты направлена на предотвращение воздействия на людей опасных
факторов пожара и на ограничение материального ущерба от него.
Противопожарная защита обеспечивается:
1. максимально возможным применением негорючих веществ и материалов вместо пожароопасных;
2. ограничением количества горючих веществ и мест их размещения;
3. изоляцией горючей среды; предотвращением распространения пожара за пределы очага;
5. применением средств пожаротушения;
6. применением конструкций с регламентированными пределами огнестойкости и горючестью;
7. эвакуацией людей;
8. системами противодымной защиты;
9. применением средств пожарной сигнализации и средств извещения о пожаре;
Подробнее о некоторых позициях:
2. Ограничение горючих веществ и мест их размещения достигается: регламентацией количества
горючих веществ и материалов, находящихся одновременно в помещении; наличием аварийного слива
пожароопасных жидкостей и аварийного стравливания горючих газов из оборудования; наличием
противопожарных разрывов и защитных зон; периодической очисткой помещений, коммуникаций,
оборудования от горючих отходов, отложений пыли и т.п.; числом рабочих мест, на которых
используются пожароопасные вещества; выносом пожароопасного оборудования в отдельные
помещения и на открытые площадки, а также наличием системы аспирации отходов производства.
3. Изоляция горючей среды обеспечивается одним или несколькими из перечисленных средств:
максимальной автоматизацией и механизацией технологических процессов, связанных с обращением
пожароопасных веществ; применением для пожароопасных веществ герметизированного и герметичного оборудования и тары; применением устройств защиты производственного оборудования с
пожароопасными веществами от повреждений и аварий; применением изолированных отсеков, камер,
кабин и т.п.
4. Предотвращение распространения пожара обеспечивается устройством противопожарных преград
(стен, зон, поясов, защитных полос, занавесов и т.п.); установлением предельно допустимых площадей
противопожарных отсеков и секций; устройством аварийного отключения и переключения аппаратов
и коммуникаций; применением средств, предотвращающих разлив пожароопасных жидкостей при
пожаре; применением огнепреграждающих устройств (огнепреградителей, затворов, клапанов, заслонок и т.п.); применением разрывных предохранительных мембран на агрегатах и коммуникациях.
5. Применяемые средства пожаротушения на производстве должны максимально ограничивать
размеры пожара и обеспечивать его быстрое тушение. При этом для конкретного производства
должны быть определены: виды средств пожаротушения, допустимые и недопустимые для
применения на пожаре; вид, количество, размещение и содержание первичных средств пожаротушения (огнетушители, асбестовые полотна, ящики с флюсом или песком, емкости с огнетушащими
порошками и т. п.); порядок хранения веществ, тушение которых недопустимо одними и теми же
средствами; источники и средства подачи воды при пожаротушении; максимально допустимый запас
специальных средств пожаротушения; необходимая скорость наращивания подачи средств пожаротушения; виды, количество, быстродействие и производительность установок пожаротушения;
помещения для размещения стационарных установок пожаротушения и хранения запаса средств
тушения; порядок обслуживания установок пожаротушения и хранения средств тушения.
Все перечисленные выше меры, составляющие системы предотвращения пожара и пожарной защиты,
отражаются в нормах строительного проектирования и прочих документах в виде соответствующих
нормативных положений и требований, на основе которых разрабатываются те или иные инженернотехнические решения в области противопожарной защиты при проектировании и строительстве
промышленных зданий. При определении огнестойкости зданий и его элементов, а также при
планировочных решениях внутри здания учитывается вероятность возникновения пожара для данного
типа производства. Ниже приводится некоторые выдержки из Стандартов ЭР – EVS.
Промышленные и складские здания (EVS 812-4:2005 Пожарная безопасность строений. Часть 4:
Пожарная безопасность промышленных и складских зданий и гаражей).
Класс огнеопасности – показатель огнеопасности строения, определяется особенностями
предусмотренного в здании технологического процесса и свойствами используемых в нем веществ.
Все здания с точки зрения огнеопасности делятся на три класса – огнеопасные, препятствующие
распространению огня, огнестойкие. Огнеопасное помещение – возможно возникновение пожара и
его распространение.
Класс огнестойкости зданий зависит от класса огнестойкости его конструкций, а для промышленных
зданий – также от пожароопасности технологического процесса.
Классы пожароопасности:
o Первый класс – без опасности – опасность пожара практически отсутствует или имеется с малой
долей вероятности (производство бетона, кирпича, водоочистные сооружения, части мокрых
процессов целлюлозы, мокрые процессы продуктов питания, молочная промышленность);
o Второй класс – пожароопасен – большая вероятность опасности пожара и возможности
распространения огня (пищевая промышленность за исключением мельниц, типографии, кожная и
текстильная промышленность, горючие жидкости с температурой вспышки выше 55 оС,
солодовые участки пивоваренных заводов, склады твердых веществ, котельные);
o Третий класс – пожаро- и взрывоопасен – кроме большой опасности пожара имеется также
опасность взрыва (горючие жидкости с температурой вспышки ниже 55 оС, пенопластовые
заводы, мельницы и комбикормовые заводы, битумные и рубероидные заводы).
Класс пожароопасности здания определяется классом пожароопасности основной деятельности.
В строительстве нельзя использовать материалы или детали, которые загораются сами по себе и при
помощи которых огонь может интенсивно (взрывоподобно) распространяться, или при горении
которых выделяются ядовитые газы, или чей поверхностный слой плавится, из него выделяются
вещества, которые могут гореть без кислорода воздуха.
В соответствии с пунктом 10.1 EPN (пожарная безопасность зданий. Нормы проектирования в
Эстонии) строительные материалы по возгораемости делятся на негорючие и горючие.
Негорючими называются строительные материалы, которые не загораются и не выделяют при
нагревании в существенном количестве дым или горючие газы.
Горючими называются строительные материалы, которые не отвечают требованиям, предъявляемым
к негорючим материалам.
В зависимости от примененных материалов конструкции делятся на конструкции класса А и класса В.
Конструкция класса А и защитный слой сделаны из негорючего материала или содержат горючие
части в таком количестве и установлены таким образом, что это не уменьшает огнестойкости и не дает
возможности распространению огня.
Конструкция класса В может содержать горючие материалы, но поверхностный слой конструкции
может содержать их только в очень малом количестве.
Пожарная безопасность здания в значительной мере определяется степенью его огнестойкости,
которая зависит от возгораемости и огнестойкости основных конструктивных элементов здания.
Огнестойкость строительных конструкции проявляется в способности их сопротивляться воздействию
огня или высокой температуры и сохранять при этом свои эксплуатационные функции. Огнестойкость
относится к числу основных характеристик конструкций.
Огнестойкость конструкции оценивается временем в минутах, в течение которого конструкция в
состоянии сохранять при пожаре предусмотренную проектом прочность и статическую устойчивость.
В противопожарной конструкции не должны возникать трещины и отверстия, через которые могли
бы проникать пламя и горячие дымовые газы. Время огнестойкости определяется на основании
стандартных испытаний или расчетов (обрушается, начинает пропускать дым).
Пример: А 15 , В 30 , где А, В – класс конструкции, 15, 30 – время (в минутах) огнестойкости.
Далее приводятся некоторые термины и понятия из области «Пожаробезопасность строений».
Огнестойкая стена выполняется из негорючих строительных материалов для отделения всего здания
или его части, которая в течение определенного времени препятствует распространению огня и дыма и
устоит также при разрушении конструкций с одной стороны стены.
Противопожарный разрыв между зданиями – установленное минимальное расстояние между
строениями, которое задерживает распространение огня.
Противопожарная секция – часть здания или отдельное помещение, распространению огня из
которого препятствует противопожарная конструкция в течение определенного времени. Противопожарная секция выполняется из конструкций, которые в течение определенного времени
обеспечивают статическую стойкость, огнестойкость и дымостойкость.
Противопожарная дверь – это самозамыкающаяся и при необходимости защелкивающаяся дверь,
которая при пожаре автоматически закрывается и обеспечивает требуемое время огнестойкости.
Преграда от дыма – вертикальная строительная конструкция, стена, которая простирается от потолка
помещения до низа.
Важное значение в обеспечении пожарной безопасности принадлежит противопожарным преградам и
разрывам. Противопожарные преграды предназначены для ограничения распространения пожара
внутри здания. К ним относятся противопожарные стены, перекрытия, двери. Противопожарные стены
опираются на фундамент, изготовляются из несгораемых материалов. Противопожарные стены могут
возвышаться над крышей, что предотвращает распространение пожара на соседние помещения. Если
здание имеет несгораемые покрытия с несгораемым утеплителем или несгораемыми крышами, то
противопожарные стены не возвышаются над крышами. Противопожарные двери изготовляются из
несгораемых или трудно сгораемых материалов.
Противопожарные разрывы между соседними производственными зданиями зависят от их огнестойкости, а для складов – от пожарной опасности хранящихся веществ, назначения складов, их
вместимости и расположения. При определении противопожарных разрывов исходят из того, что
наибольшую опасность в отношении возможности воспламенения соседних зданий представляет
действие лучистой энергии, в то время как контактное действие пламени и искр проявляется не всегда.
Поверхностные слои
Свойства поверхностных слоев конструкции классифицируются по возгоранию и распространению
огня:
o возгорание характеризует классы VI и V2:
поверхностный слой без класса воспламеняется очень легко;
V1 – поверхностный слой, который вообще не воспламеняется или воспламеняется очень плохо;
V2 – медленно воспламеняющийся поверхностный слой.
o распространение огня – I и II:
I – без распространения огня и без возникновения дыма;
II – не способствует существенно распространению огня и не вызывает дыма в большом
количестве.
Кровельные покрытия делятся на классы К1 и К2
o К1 – покрытия, которые не загораются и защищают опорные конструкции от загорания;
o К2 – покрытия, которые загораются, но не способствуют распространению огня.
Кровельные покрытия класса К1 – это черепичная кровля на деревянной обрешетке; железная
кровля, если обеспечена невозгораемость опорных конструкций; асбестоцементные плиты (этернит)
на деревянной обрешетке; кровля из рубероида, которая покрыта галечной насыпкой (величина зерна
5-30 мм)
Напольные покрытия
Класс Р – покрытие, которое не горит или не способствует существенному распространению огня,
защищает нижний слой от загорания, не вызывает при горении много дыма.
Остальные материалы без класса.
Напольное покрытие класса Р – это бутовый камень, бетон, кирпич, керамическая плитка;
металлическое напольное покрытие; деревянный пол, закрепленный на негорючем основании (доска
или паркет), но не в лечебных, попечительских и исправительных учреждениях.
В постановлении Правительства Республики № 315 от 27 октября 2004 года «Требования по
пожарной безопасности, предъявляемые к строению и его частям» приведены ограничения по
количеству людей; также данные о чувствительности к возгоранию поверхностного слоя стен и
потолков и класса распространения огня, а также требования, предъявляемые к напольным покрытиям
и противопожарным секциям.
Надземная часть зданий, препятствующих распространению огня, строится из строительных
конструкций, относящихся к классу В, подвал из негорючих конструкций, одно- или двухэтажное.
Огнестойкие здания сооружаются из негорючих строительных материалов, только в конструкции
крыши можно использовать относящиеся к классу В конструкции. Трех- и более этажные здания
следует строить огнестойкими.
Огнестойкими должны строиться также одно- и двухэтажные здания, если в них находится большее
число людей, чем это разрешено по правилам.
Огнестойкая стена сооружается в зависимости от нагрузки горения (в общем А120-А240).
При проектировании зданий важным является обеспечение организованного движения людей по цеху
или участку в нормальных и аварийных условиях. Нормы проектирования путей эвакуации
рассчитаны на типовые компоновки оборудования в цехах. Однако время эвакуации людей из цехов
может быть рассчитано с учетом плотности и пропускной способности. В производственных
помещениях должно быть предусмотрено не менее двух эвакуационных выходов.
Организационно-технические мероприятия включают организацию пожарной охраны предприятия;
паспортизацию веществ, материалов, изделий, технологических процессов, зданий и сооружений в
части обеспечения пожарной безопасности; организацию обучения работающих правилам пожарной
безопасности; разработку инструкций о порядке обращения с пожароопасными веществами и
материалами; нормирование численности людей на объекте по условиям безопасности их при пожаре;
разработку порядка действий администрации и работающих на случай возникновения пожара и
организацию эвакуации людей; обеспечение необходимых количеств и видов пожарной техники.
Виды пожарной техники
пожарные машины, установки пожаротушения, средства пожарной и
огнетушители, пожарное оборудование, ручной инструмент, инвентарь и
устройства.
К автомобилям, используемым при пожаротушении промышленных
пожарные автоцистерны, насосно-рукавные автомобили, автолестницы,
автомобили пенного и порошкового тушения и т.п.
охранной сигнализации,
пожарные спасательные
предприятий, относятся
автонасосные станции,