1. ПОЖАРЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЖАРОВ. ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРОВ 1.1. Пожары. Виды, классификация пожаров Горение – сложный физико-химический процесс, в основе которого лежат быстротекущие реакции окисления, сопровождаемые выделением тепла и, как правило, световым излучением. Для возникновения и развития процесса горения необходимы: • горючее вещество; • окислитель; • источник воспламенения, инициирующий реакцию. Обычно в качестве окислителя участвует кислород воздуха, которого содержится около 21%. Горючее вещество и окислитель должны находиться в определенных соотношениях друг с другом. Альтернатива термина «горение»: горение – сложное, быстро протекающее химическое превращение, сопровождающееся выделением значительного количества тепла и ярким свечением. В большинстве случаев горение происходит в результате экзотермического окисления вещества, способного к горению (горючего), окислителем (кислородом воздуха, хлором, закисью азота и др.). Горение представляет собой комплекс взаимосвязанных химических и физических процессов. Важнейшие процессы при горении – тепло- и массоперенос. Горение, как правило, происходит в газовой фазе. Поэтому горючие вещества, находящиеся в конденсированном состоянии (жидкие, твердые материалы), для возникновения и поддержания горения должны подвергаться газификации (испарению, разложению), в результате которой образуются горючие пары и газы в количестве, достаточном для горения. В зависимости от агрегатного состояния горючего и окислителя различают три вида горения: • гомогенное горение газов и парообразных горючих веществ в среде газообразного окислителя; • гетерогенное горение жидких и твердых горючих веществ в среде газообразного окислителя; 5 • горение взрывчатых веществ и пороха. Гомогенное горение происходит в случае нахождения горючего вещества в газообразном состоянии. Если же реакция идет между твердым горючим веществом и газообразным окислителем, то говорят о гетерогенном горении. Гомогенное горение: компоненты горючей смеси находятся в газообразном состоянии. Причем, если компоненты перемешаны, то горение называют кинетическим. Если не перемешаны – диффузионным. Гетерогенное горение характеризуется наличием раздела фаз в горючей смеси (горение жидких и твердых горючих веществ). Внешним признаком гомогенного горения является пламя, гетерогенного – накал. Пламя представляет собой область, где происходит реакция соединения паров (газов) горящего вещества с кислородом. Температура пламени – это и температура горения. При пожарах в жилых и административных зданиях она составляет в среднем 850-900 градусов, в лесу – 500-900 градусов. По скорости распространения пламени различают следующие виды горения: • дефлаграционное (нормальное) – скорость менее 10 м/с; • взрывное – скорость от 10 до 1000 м/с; • детонационное – скорость более 1000 м/с. Равномерное распространение горения устойчиво лишь в том случае, если оно не сопровождается повышением давления. Когда горение происходит в замкнутом пространстве, или выход газообразных продуктов затруднителен, то повышение температуры приводит к интенсивному расширению газовых объемов и взрыву. Под взрывом понимают быстрое превращение веществ, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу. Продолжительность и интенсивность горения зависят от многих факторов и, в первую очередь, от обеспеченности процесса кислородом, от количества и состояния материала. Скорость горения твердых горючих веществ в значительной степени зависит от их удельной поверхности и степени влажности. Особенно опасно горение торфа. Торф имеет низкую температуру самовоспламенения (225-280℃) и высокую раздробленность, что обусловливает его устойчивое горение. При безветрии или слабом ветре торф горит очень медленно. На местах торфодобычи горение торфа начинается на поверхности торфа, добытого из залежей, и постепенно распространяется вглубь добытого слоя. Возгорание торфа может происходить в процессе его сушки. В жаркое летнее время на высоких местах торф 6 высыхает на столько, что может воспламениться от малейшей искры. Горение торфа сопровождается обильным выделением густого белого дыма. При затяжном горении торфа на больших площадях во время усиления ветра с мест добытого торфа могут подниматься огромные массы сухого торфа и торфяной пыли, которые сгорают пламенем, образуя так называемые смерчи. Огненные смерчи могут привести к гибели людей, а также к уничтожению расположенных вблизи населенных пунктов. Горение пыли (мучной, угольной, сахарной и т. п.) происходит со скоростью взрыва, массивные куски этих веществ загораются с трудом. Увеличение количества влаги в твердых горючих материалах снижает скорость горения. Особую опасность при горении представляют легковоспламеняющиеся жидкости (далее – ЛВЖ) и горючие жидкости (далее – ГЖ), к которым относятся нефть и нефтепродукты. Скорость горения ЛВЖ и ГЖ определяется их способностью испаряться. Это связано с тем, что горит не сама жидкость, а ее пары. Нефть и нефтепродукты, как правило, хранятся вертикально в цилиндрических резервуарах, а также в мелкой таре (бочки, бидоны). Горение в резервуаре с ЛВЖ и ГЖ начинается, как правило, со взрыва паровоздушной смеси, сопровождающегося частичным или полным отрывом крыши резервуара и воспламенения жидкости по всей свободной поверхности. Горение нефти и нефтепродуктов на свободной поверхности после взрыва происходит сравнительно спокойно. Температура светящей части пламени в зависимости от вида горючей жидкости колеблется в пределах 1000-1300 градусов. Бензин и другие светлые нефтепродукты горят относительно спокойно. Скорость горения темных нефтепродуктов весьма неравномерна. Нефть и мазуты при длительном горении в резервуарах прогреваются вглубь, поэтому горение сопровождается вскипанием и выбросом горящей жидкости. Бензин и другие светлые нефтепродукты при горении в крупных резервуарах не прогреваются. Еще более резко может изменяться скорость горения газообразных веществ. При выходе горючих газов под давлением они горят в виде факела. Если же газ накапливается постепенно с образованием горючей смеси с воздухом, то происходит взрыв. Горючие газы (водород, ацетилен, аммиак, коксовый, естественный и др.) обладают большой текучестью и диффузионной способностью, чем горючие жидкости. Поэтому образование горючей среды вне емкости, в которой находится газ, возможно в случаях выхода его через не плотности и повреждения емкости. Если выходящая при этом через не плотности струя газа сразу же будет воспламенена, то взрывоопасные концентрации не возникнут, газ будет гореть, образуя факел пламени. Создание горючей среды внутри емкости с газом возможно только при достаточном количестве в ней воздуха. 7 В том случае, когда процесс горения находится под наблюдением человека – это не опасно. Однако, вырвавшись из-под контроля человека, огонь превращается в страшное бедствие имя которому – пожар. Пожаром называется неконтролируемый процесс горения, вне специального очага, наносящий материальный ущерб и создающий опасность для жизни и здоровья людей. Обязательным условием возникновения любого пожара является наличие горючего материала, окислителя и источника возгорания. Пожар сопровождается горением, газо- и теплообменом. Пожар представляет собой сложный физико-химический процесс, включающий помимо горения явления массо- и теплообмена, развивающиеся во времени и пространстве, наносящий материальный ущерб и создающий опасность для жизни и здоровья людей. Основными параметрами, характеризующими пожар, являются: • площадь очага пожара; • интенсивность горения; • скорость распространения; • продолжительность пожара. Под очагом пожара понимают место (участок) наиболее интенсивного горения при трех основных условиях: • непрерывное поступление окислителя (воздуха); • непрерывная подача топлива (горючих материалов); • непрерывное выделение теплоты, необходимой для поддержания процесса горения. Причинами возникновения пожаров чаще всего являются: • неосторожное обращение с огнем; • несоблюдение правил эксплуатации производственного оборудования; • самовозгорание веществ и материалов; • разряды статического электричества; • газовые разряды (газовые утечки); • некачественное строительство зданий и сооружений; • пренебрежение правилами техники безопасности; • поджоги. 8 Пространство, в котором происходит пожар, делится на три зоны: • горения; • теплового воздействия; • задымления. Зона горения – часть пространства, в котором происходит подготовка горючих веществ к горению. Зона теплового воздействия – часть пространства, окружающая зону горения, в котором невозможно пребывание людей без специальной тепловой защиты. Зона задымления – часть пространства, примыкающая к зоне горения, в котором невозможно пребывание людей без защиты органов дыхания и в котором затрудняются боевые действия подразделений пожарной охраны из-за недостатка видимости. Основными составляющими пожара являются огонь (пламя), дым, пепел, сажа. Пространство, в котором сгорают пары, газы и взвеси, называется пламенем. Несгораемые мелкие частицы сажи и твердых окислов, находящихся в воздухе во взвешенном состоянии, образуют дым. Более крупные несгораемые частицы образуют пепел. Интенсивность пожаров во многом зависит от огнестойкости объектов и их составных частей. Классификация пожаров по виду горючего материала используется для обозначения области применения средств пожаротушения. Классификация пожаров по сложности их тушения используется при определении состава сил и средств подразделений пожарной охраны и других служб, необходимых для тушения пожаров. Классификация опасных факторов пожара используется при обосновании мер пожарной безопасности, необходимых для защиты людей и имущества при пожаре. Пожары классифицируются по виду горючего материала и подразделяются на следующие классы: • пожары твердых горючих веществ и материалов (A); • пожары горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ и материалов (B); • пожары газов (C); • пожары металлов (D); • пожары горючих веществ и материалов электроустановок, находящихся под напряжением (E); • пожары ядерных материалов, радиоактивных отходов и радиоактивных веществ (F). 9 1.2. Опасные факторы пожара Опасные факторы пожара – это возникающие при пожаре явления, воздействие которых приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также материальному ущербу. Наиболее частым и страшным бедствием всегда являлись пожары. Бытовые возгорания, которые возникают в жилых зданиях, имеют большую опасность, так как велик риск появления человеческих жертв. Огонь способен в короткое время оставить человека без жилья и имущества, уничтожить целые населенные пункты. Во время возгораний наибольшее значение отдается изучению опасных факторов пожара (первичных факторов), которые оказывают разрушающее воздействие на материальные ценности и постройки, а также приводят к различным травмам, повреждениям и отравлению человека. Помимо этого, оказывать негативное влияние на людей, оказавшихся в зоне огненной стихии, могут и сопутствующие проявления опасных факторов пожара (вторичные факторы). Знания о них позволяют специалистам пожарных подразделений составить четкий план работы по профилактике и последующей ликвидации возгораний. Гражданам же эта информация дает возможность спасти свою жизнь и своих близких. Опасные первичные факторы Для того чтобы выяснить, как опасные первичные факторы влияют на человека, и сколько времени необходимо для проявления их разрушающего воздействия, используется оценка по их допустимому значению. Это верхняя граница, при которой не происходит никаких патологических изменений в здоровье или телесных повреждений в течение определенного промежутка времени. Согласно ст. 9 Федерального закона № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» к опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся: • пламя и искры; • тепловой поток; • повышенная температура окружающей среды; • повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения; • пониженная концентрация кислорода; • снижение видимости в дыму. 10 К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся: • осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; • радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; • вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; • опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара; • воздействие огнетушащих веществ. Пламя и искры. При возникновении очага возгорания движущееся пламя появляется не сразу. Огонь должен набрать силу, и через 25-30 секунд на окружающее пространство начинают воздействовать опасные потоки огня. Наибольшую силу и интенсивность такие лучи набирают при горении технологического оборудования или установок. Чтобы приблизиться к ним ближе, чем на десять метров, потребуется специальная защитная одежда. Чем выше интенсивность лучей пламени, тем меньше промежуток времени, в течение которого человек может их выдерживать без сильных последствий для своего здоровья. Критическим критерием считается интенсивность 3000 Вт/м2. При ней до появления первых болезненных ощущений проходит не более 15 секунд. Максимальное время, которое человеческий организм способен выдержать – 40 секунд. Тепловой поток и повышенная температура окружающей среды. Воздух при пожаре нагревается быстро и способен достичь отметки свыше 100℃. При этом наиболее чувствительными к высокой температуре являются самые важные органы: рецепторы (глаза, кожа, нос) и дыхательные пути (носоглотка, легкие, бронхи, ротовая полость). Их повреждения могут приводить к трагичным последствиям. Воздух подвергается нагреванию не только в той части помещения, где бушует пламя, но и в соседних комнатах. Допустимым температурным критерием для кожного покрова человека, при котором не возникает повреждений и боли, является 45°С. Если температура достигла промежутка 60-70°С, то даже кратковременное воздействие вызывает ожоги слизистых и кожи. При этом максимальное время, в течение которого человеческий организм способен выдержать такие внешние условия, составляет 11 чуть более часа. При повышении температуры воздуха до показателей 95-120°С, время воздействие составляет не более 20 минут. В ситуации, когда в помещении воздух накалился до 150°С и выше, человек мгновенно получает сильный ожог органов дыхания. Это приводит к его гибели. Повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения. При горении различных предметов выделяются в результате их термического разложения токсичные вещества. Высокая их концентрация в окружающем пространстве способна оказывать отравляющее действие. Кроме того, в жилых помещениях находятся вещи, способные к длительному тлению. Это способствует появлению большого количества угарного газа. Частыми причинами гибели людей в кратковременных пожарах является именно отравление дымом и токсичными веществами. Следует знать, что при концентрации в пространстве газа до 0,32% человек уже способен потерять сознание, а спустя полчаса наступает смерть. Если концентрация СО в воздухе достигает отметки 1,2% и больше, то человек умирает в течение трех минут. Пониженная концентрация кислорода. Во время пожара, даже если концентрация продуктов горения минимальна, на самочувствие людей может негативно сказываться недостаток кислорода. В самом начале возгорания содержание О2 падает на 15%. Нарушения в организме начинаются уже при достижении отметки в 17%. У человека нарушается координация движений, снижается внимание. Мышление становится вялым. Зачастую кислородное «голодание» замедляет процесс эвакуации. Люди могут вести себя неадекватно, и в случае необходимости не смогут действовать быстро. Снижение видимости в дыму. К опасным факторам пожара относится и ухудшения видимости из-за образовавшегося едкого дыма. Из-за потери видимости люди не могут найти аварийные выходы. Ориентироваться в зоне возгорания становится невозможным. Кроме того, наличие в дыме частиц тлеющихся предметов разъедает глаза и слизистые. Максимальное значение по концентрации дыма и видимости в таких условиях – 20 метров. Рассмотренные выше основные пожарные факторы оказывают наибольшее негативное влияние на людей. Почти в 90% случаев они являются причиной гибели человека при бытовых пожарах. Последствия опасных факторов пожара: • высокая температура – возможны ожоги кожи и дыхательных путей; • вредные продукты горения, в том числе угарный газ, – отравление организма. При горении синтетических тканей выделяются горючие вещества, шерстяные ткани при горении разлагаются с выделением особо опасного цианистого водорода, тяжелые и многослойные хлопчатобумажные ткани способны к 12 длительному тлению, при котором происходит обильное выделение угарного газа. Вредные вещества в виде мелких частиц разносятся с дымом. от отравления может наступить смерть; • открытый огонь – ожоги кожи, возгорание одежды. Опасность лучистых потоков, испускаемых пламенем уже через 30 секунд после возникновения пожара; • потеря видимости вследствие задымления – нарушение ориентации в пространстве. Эвакуация в таких условиях затрудняется или становится невозможной; • взрыв – моментальное сгорание большого объема вещества, например, смеси газа с воздухом. При взрыве быстро образуется много пара и газа. Они быстро расширяются и оказывают сильное давление на все, что находится вокруг. Сопутствующие вторичные факторы Сопутствующие вторичные факторы оказывают косвенное влияние и возникают как следствие основных факторов. Тем не менее, они способны причинить не меньший вред живому организму. К ним относятся: • осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; • радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; • вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; • опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара; • воздействие огнетушащих веществ. Негласно к сопутствующим опасным факторам пожара относится и возникновение паники, т. е. психологический критерий. Неспособность людей контролировать свое эмоциональное состояние во время чрезвычайной ситуации усложняет работу спасательным службам. Люди, оказавшись в огненной ловушке, начинают совершать хаотичные действия или впадают в ступор. Столпотворение у выхода приводит к многочисленным жертвам в результате давки, а не воздействия пожарных факторов. 13 Во избежание подобных ситуаций на предприятиях и в школах должны проводиться практические занятия по порядку действий в случае возникновения возгорания. Причиной страха и, как следствие, панического поведения людей во время пожаров является недостаток знаний. Важным является проведение профилактической и информационной работы с населением со стороны соответствующих специалистов: спасателей, пожарных и медиков. Изучение опасных факторов возгорания помогают улучшить системы оповещения, разработать эффективные пути для эвакуации, выявить реальные границы огнестойкости различных материалов. 14
