Защита при авариях (катастрофах) на производственных объектах

Производственные аварии (катастрофы) возникают в результате внезапного выхода из строя деталей, механизмов, машин и агрегатов и могут сопровождаться серьезными нарушениями производственного процесса, взрывами, катастрофическими затоплениями, образованием очагов пожаров, радиоактивным, химическим заражением местности, увечьем и гибелью людей.

Производственные аварии (катастрофы) могут быть следствием стихийных бедствий, однако наиболее распространенными причинами их возникновения являются нарушения технологических процессов, правил эксплуатации и техники безопасности. Особую опасность несут аварии (катастрофы) на потенциально опасных производственных объектах: пожароопасных, взрывоопасных, гидродинамически опасных, химически опасных, радиационно-опасных. Именно на этих объектах чаще всего происходят аварии (катастрофы), сопровождающиеся значительными материальными потерями, нарушением условий жизнедеятельности, увечьем и гибелью людей.

Далее мы дадим определение опасным производственным объектам, рассмотрим причины возникновения на них аварийных ситуаций, возникающие при этом поражающие факторы, разберем меры профилактики и защиты от производственных аварий (катастроф).

Пожароопасные объекты

Пожароопасные объекты (ПОО) — это объекты, на которых производятся (хранятся, транспортируются) продукты, приобретающие при некоторых условиях (авариях, инициировании) способность к возгоранию.

Возгорание — возникновение горения под действием источника зажигания. В случае неконтролируемого процесса горения, сопровождающегося уничтожением материальных ценностей и создающего опасность для жизни людей, говорят о пожаре.

В соответствии с правилами пожарной безопасности в РФ пожары делятся на пять классов.

Класс А — пожары твердых веществ, в основном органического происхождения, горение которых сопровождается тлением (древесина, текстиль, бумага, уголь) и не сопровождается тлением (пластмасса).

Класс В — пожары горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ, нерастворимых в воде (бензин, эфир, нефтепродукты), растворимых в воде (спирт, метанол, глицерин).

Класс С — пожары газов.

Класс Д — пожары металлов и их сплавов.

Класс Е — пожары, связанные с горением электрических установок.

Пожары по своим масштабам и интенсивности подразделяются на следующие виды:

• отдельные пожары;
• сплошной пожар;
• огневой шторм;
• массовый пожар.

Отдельный пожар — пожар, возникший в отдельном здании или сооружении. Продвижение людей и техники по застроенной территории между отдельными пожарами возможно без средств защиты от теплового излучения.

Сплошной пожар — одновременное интенсивное горение преобладающего количества зданий и сооружений на данном участке застройки (90% зданий и сооружений). Продвижение людей и техники через участок сплошного пожара невозможно без средств защиты от теплового излучения.

Огневой шторм — особая форма распространяющегося сплошного пожара, характерными признаками которой являются: приток свежего воздуха со всех сторон со скоростью не менее 50 км/час по направлению к границам огневого шторма. (Охватывает 90% зданий.)

Массовый пожар — совокупность отдельных и сплошных пожаров, охвативших более 25% зданий.

Пожары характеризуются следующими параметрами:

• Продолжительность пожара — время с момента его возникновения до полного прекращения горения.
• Температура внутреннего пожара — среднеобъемная температура газовой среды в помещении.
• Температура открытого пожара — температура пламени.
• Площадь пожара — площадь проекции зоны горения на горизонтальную или вертикальную плоскость.
• Зона горения — часть пространства, в котором происходит подготовка горючих веществ к горению и их горение.
• Зона теплового воздействия — часть пространства, примыкающего к зоне горения, в котором тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов и конструкций и делает невозможным пребывание в нем людей без специальной тепловой защиты.
• Зона задымления — часть пространства, примыкающего к зоне горения и заполненного дымовыми газами в концентрациях, создающих угрозу жизни и здоровью людей или затрудняющих действия пожарных подразделений.
• Фронт сплошного пожара — граница сплошного пожара, по которой огонь распространяется с наибольшей скоростью.
• Скорость распространения сплошного пожара — скорость его перемещения.
• Распространение пожара — процесс распространения зоны горения по поверхности материалов за счет теплопроводности, тепловой радиации и конвекции. Основную роль в распространении пожара играет тепловая радиация пламени. Тепло в окружающую среду передается за счет теплопроводности, конвекции и излучения.

Возникновение пожаров, прежде всего, зависит от характера производства и степени возгораемости или огнестойкости зданий и материалов, из которых они построены.

По взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности все промышленные производства подразделяются на шесть категорий. К наиболее пожароопасным предприятиям относят предприятия категорий А, Б, В:

• А — нефтеперерабатывающие заводы, химические предприятия, трубопроводы, склады нефтепродуктов и пр.
• Б — цехи приготовления и транспортировки угольной пыли, древесной муки, сахарной пудры, выбойные и разномольные отделения мельниц;
• В — лесопильные, деревообрабатывающие, столярные, модельные, лесотарные и т.п. производства.

Огнестойкость зданий — это способность зданий оказывать сопротивление воздействию высоких температур во времени при сохранении своих эксплуатационных свойств.

Огнестойкость здания зависит от пределов огнестойкости его конструктивных основных частей.

Все строительные материалы по возгораемости (огнестойкости) делятся на три группы:

• несгораемые — это такие материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются;
• трудно сгораемые — это такие материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть только при наличии источника огня, при его отсутствии процесс горения или тления прекращается;
• сгораемые — это материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

Здания, выполненные из несгораемых материалов, могут выдержать воздействие огня или высоких температур только определенное время.

Предел огнестойкости конструкций определяется временем, в течение которого не появляются сквозные трещины, конструкция не теряет несущей способности, не обрушивается и не нагревается до 200°С на противоположной стороне.

Причинами пожаров чаще всего являются нарушения правил и мер пожарной безопасности при производстве электрогазосварочных работ, неправильная эксплуатация электроустановок и электроприборов, неисправная электропроводка, замыкание или перегрузка электросети, неосторожное обращение с легковоспламеняющимися и взрывчатыми веществами, а также неосторожное обращение с огнем и курение в неположенных местах.

Последствия пожаров обусловлены воздействием их поражающих факторов. Основными поражающими факторами пожара являются непосредственное действие огня на горящий предмет (горение) и дистанционное воздействие на предметы и объекты высоких температур за счет излучения.

В результате воздействия поражающих факторов пожара происходит сгорание предметов и объектов, их обугливание, разрушение, выход из строя. Уничтожаются элементы зданий и конструкций, выполненных из сгораемых материалов. Действие высоких температур вызывает пережог, деформацию и обрушение металлических ферм, балок перекрытий, других конструктивных деталей сооружений. При пожарах полностью или частично уничтожается технологическое оборудование и транспортные средства. Гибнут или получают ожоги различной тяжести люди.

Вторичными последствиями пожаров могут быть взрывы, утечка ядовитых или загрязняющих веществ в окружающую среду. Большой ущерб не затронутым пожаром помещениям может принести вода, примененная для тушения пожара. Тяжелым социальным и экономическим последствием пожара является прекращение объектом выполнения своих хозяйственных и иных функций.

Анализ пожаров на производственных объектах показал, что во время пожара на этих объектах создается сложная обстановка для пожаротушения, поэтому, прежде всего, необходим комплекс мер по предотвращению пожаров. Пожар легче предотвратить, чем потушить!

Меры предотвращения пожаров могут быть:

• организационные (правильная эксплуатация машин и внутризаводского транспорта, правильное содержание зданий и территорий, противопожарный инструктаж работников, организация добровольной пожарной охраны, издание приказов и директив по вопросам пожарной безопасности);
• технические (соблюдение противопожарных правил, норм при проектировании, при устройстве электропроводов и оборудования, отопления, вентиляции, освещения, правильное размещение оборудования);
• режимные (запрещение курения в неустановленных местах, производства сварочных и других огневых работ в пожароопасных помещениях и т.д.);
• эксплуатационные (своевременные профилактические осмотры, ремонты и испытания технологического оборудования).

К числу мероприятий по предотвращению пожаров на производственных объектах относятся:

• повышение огнестойкости зданий и сооружений путем облицовки или оштукатуривания металлических конструкций, оштукатуривание или пропитывание антипиренами или огнезащитными красками деревянных конструкций;
• устройство противопожарных разрывов между зданиями. Величины противопожарных разрывов между основными и вспомогательными зданиями определяют с учетом их огнестойкости в пределах от 9 до 18 м;
• устройство внутризаводских дорог, которые должны обеспечивать беспрепятственный удобный проезд пожарных автомобилей к любому зданию объекта;
• выбор мест расположения пожарных депо;
• замена сгораемых перекрытий на несгораемые;
• установка электрооборудования в пылевлагонепроницаемом исполнении;
• систематизация хранения горючих материалов, создание дополнительных складов, исключающих накопление горючих материалов на рабочих местах;
• отделение особо опасных технологических участков производства противопожарными преградами (противопожарные стены, перекрытия, люки, двери, ворота и др.);
• поддержание в чистоте и исправности путей эвакуации людей при пожаре. При возникновении пожара люди должны покинуть здание в минимальное время, за которое можно преодолеть расстояние от их места нахождения в здании до наружного выхода. Число эвакуационных выходов из зданий, помещений и каждого этажа здания определяется расчетом, но должно составлять не менее двух. Выходы должны располагаться рассредоточено. Лифты и другие механические средства транспортирования людей в расчет не берутся;
• устройство специальных конструктивных элементов в здании для удаления из помещений дыма при пожаре и стравливания избыточного давления при взрыве (оконные проемы, аэрационные фонари, специальные дымовые люки и легко сбрасываемые конструкции).

Успешная борьба с возникшим пожаром зависит от быстрой и точной передачи сообщения о пожаре и месте его возникновения местной пожарной команде. Для этого могут быть использованы электрические, автоматические, звуковые системы пожарной сигнализации, гудок, сирена и др. Как средство пожарной сигнализации используется телефон и радиосвязь.

Основными элементами электрической и автоматической пожарной сигнализации являются извещатели, устанавливаемые на объектах, приемные станции, регистрирующие начавшийся пожар, и линейные сооружения, соединяющие извещатели с приемными станциями. В приемных станциях, расположенных в специальных помещениях пожарной охраны, должно вестись круглосуточное дежурство.

Для своевременного обнаружения возгорания применяются тепловые, дымовые, световые, ультразвуковые и комбинированные датчики (извещатели).

Принцип действия тепловых извещателей (рис. 3.12) заключается в изменении физико-механических свойств чувствительных элементов под действием температуры (легкоплавкий сплав). Сплавом соединены две пластины. При нагревании сплав расплавляется, пластины размыкают электрическую цепь, на пульт поступает сигнал.

Рис. 3.12. Тепловой извещатель

Дымовые извещатели имеют два основных метода обнаружения дыма: фотоэлектрический (рис. 3.13) и радиоизотопный (рис. 3.14). Фотоэлектрический извещатель обнаруживает дым, регистрируя фотоэлементом свет, отраженный от частиц дыма. Радиоизотопный извещатель имеет в качестве чувствительного элемента ионизационную камеру с радиоактивным источником. Увеличение содержания дыма снижает скорость ионизации в камере, что и регистрируется.

Рис. 3.13. Фотоэлектрический дымовой извещатель

Рис. 3.14. Радиоизотопный дымовой извещатель

Световой пожарный извещатель регистрирует излучение пламени на фоне посторонних источников света.

Ультразвуковой извещатель реагирует на изменение характеристик ультразвукового поля, заполняющего защищаемое помещение. Он имеет высокую чувствительность и может совмещать функции охраны и сигнализации.

Комбинированный извещатель реагирует и на повышение температуры, и на дым.

Датчики могут быть: максимальные — срабатывают при достижении контролируемых параметров заданной величины; дифференциальные — реагируют на изменение скорости заданного параметра; максимально-дифференциальные — реагируют и на то и на другое.

В настоящее время на предприятиях используют лучевую и кольцевую электрическую пожарную сигнализацию.

Лучевая пожарная сигнализация ТОЛ-10/50 применяется на предприятиях с круглосуточным пребыванием людей и обеспечивает прием сигналов, пуск стационарных огнегасящих установок.

Кольцевая пожарная сигнализация ТКОЗ-50М рассчитана на 50 извещателей ручного действия. Станция обеспечивает прием сигнала, фиксирование его записывающим прибором и автоматическую передачу сигнала в пожарную часть.

В помещениях с некруглосуточным пребыванием людей устанавливают автоматические пожарные извещатели. Срабатывающим фактором у этих извещателей являются дым, теплота, свет или те и другие факторы, вместе взятые.

Надежная пожарная связь и сигнализация играют важную роль в своевременном обнаружении пожаров и вызове пожарных подразделений к месту пожара.

Одно из перспективных направлений борьбы с пожарами — установка противопожарной автоматики — спринклерных и дренчерных установок (термины взяты от английских слов: to sprinkle — брызгать и to drench — мочить).

Спринклерные установки предназначены для быстрого автоматического тушения и локализации очага пожара, когда в качестве огнегасящего вещества можно использовать воду или воздушно-механическую пену. Вся система состоит из трубопроводов, прокладываемых под потолком помещения, и спринклерных распылителей, размещаемых на трубопроводах с заданным расстоянием друг от друга. Одновременно с подачей распыленной воды на очаг пожара система автоматически подает сигнал о пожаре.

В зависимости от температуры в защищаемых помещениях спринклерные установки подразделяются на водяные, воздушные и воздушно-водяные.

Водяные спринклерные установки устанавливают в помещениях, в которых постоянно поддерживается температура выше 4°С. Трубопроводы этой системы всегда заполнены водой. При повышении температуры воздуха или воздействии пламени легкоплавкие замки спринклерных головок распаиваются, вода выходит из отверстий, орошая зону защиты.

Воздушные спринклерные установки устанавливают в неотапливаемых зданиях. Трубопроводы этой системы заполнены сжатым воздухом. При этом до контрольно-сигнального клапана находится сжатый воздух, а после контрольно-сигнального клапана — вода. При вскрытии спринклерной головки воздушной системы после выхода воздуха в сеть поступает вода и тушит очаг горения.

Воздушно-водяные системы представляют собой сочетание воздушной и водяной спринклерных установок. Приведение в действие спринклерной установки производится автоматически за счет расплавления легкоплавкого замка спринклерной головки.

Спринклерные установки, приспособленные для тушения воздушно-механической пеной, оборудуют вместо спринклерных головок СП-2 специальными пенными головками (ороситель пенный ОП), позволяющими одной головкой защищать площадь пола 20–25 м2. Для образования воздушно-механической пены в установках применяют 3–5%-ный раствор пенообразователя ПО-1.

Дренчерные установки предназначены для автоматического и дистанционного тушения пожара водой. В отличие от спринклерных в дренчерных установках распылители воды (дренчеры) находятся постоянно в открытом состоянии. Кроме того, спринклерная установка срабатывает над очагом пожара, а дренчерная орошает водой весь защищаемый объем.

Различают дренчерные установки автоматического и ручного действия. В автоматических дренчерных установках вода в сеть подается с помощью клапана группового действия. В нормальных условиях автоматический побудительный клапан удерживается в закрытом положении с помощью тросовой системы с легкоплавкими замками. При пожаре замок расплавляется, трос обрывается, клапан под давлением воды открывается и вода поступает в дренчеры. В дренчерной установке ручного действия вода подается после открытия вентиля.

Для тушения пожара также используются различные противопожарные средства. К ним относятся: гидранты, огнетушители, средства покрытия огня, песок и другие подручные материалы.

Наиболее традиционным средством для тушения пожаров служит гидрант, который устанавливается внутри всех общественных зданий, за исключением складов, где находятся материалы, реагирующие с водой (бензин, солярка и др.). Он должен находиться в легкодоступных местах и всегда быть готовым к использованию.

Принцип действия гидранта заключается в подаче больших объемов воды, предназначенной для тушения пожаров, когда горят обычные материалы (дерево, солома, бумага, ткани). Его нельзя использовать в случае пожара электрической аппаратуры, находящейся под напряжением, горючих жидкостей (бензин, ацетон, спирты) и для залива веществ, которые при реакции с водой выделяют токсичные или горючие газы (сода, калий, карбид кальция).

В начальной стадии пожара можно использовать первичные средства пожаротушения: огнетушители, ведра, емкости с водой, ящики с песком, ломы, топоры, лопаты, плотную ткань и др.

Традиционное средство тушения пожаров на начальной стадии — огнетушители.

В настоящее время используются следующие типы огнетушителей:

• Жидкостной огнетушитель содержит воду с добавками ПАВ или водный раствор сульфанола, сульфоната, пенообразователя, который под давлением газа выбрасывается струей. Один раз открытый, он должен быть использован до конца.
  В промышленности применяют жидкостной огнетушитель марки ОЖ-7.
• Порошковый огнетушитель (рис. 3.15) — содержит бикарбонат соды, который тушит пламя, затрудняя доступ кислорода, находящегося в воздухе. Емкость баллона — 2, 5 и 8 л, продолжительность выхода струи — 10–25 с, площадь тушения 0,41–1,1 м². Он может быть использован в любом случае, но осевший порошок требует аккуратной уборки. Этот тип огнетушителя — наиболее подходящий по стоимости и эффективности. Однако необходимо учитывать, что в закрытых помещениях им нужно пользоваться осторожно из-за вредного его воздействия на органы дыхания.
  В промышленности применяют порошковые огнетушители марок ОПС-6, ОПС-10, ОППС-100. Эти огнетушители предназначены для тушения небольших очагов загорания щелочных, щелочноземельных металлов, кремнийорганических соединений.

Рис. 3.15. Порошковые огнетушители

• Пенный огнетушитель (рис. 3.16). Емкость баллона — 5 и 10 л, длина струи — от 3 до 4,5 м, продолжительность действия — 20–45 с, площадь тушения — 0,4–0,5 м². В момент использования его химическое содержимое соединяется с воздухом, производя углекислый ангидрид, который покрывает горящий материал. Кроме того, жидкая часть пены, испаряясь, поглощает тепло, охлаждая топливо. Преимущество этой системы, по сравнению с жидкостным огнетушителем, заключается в том, что пена, плавая на горящей жидкости, как бы «душит» пожар, в то время как вода, погружаясь на дно, не оказывает влияния на горящую поверхность, может переполнить резервуар и вытеснить горящую жидкость. Пенный огнетушитель не предназначен для использования в местах, где находятся машины и оборудование.
  В производственных условиях применяют химические пенные огнетушители марок ОХП-10 и ОХВП-10 и воздушно-пенные огнетушители марок ОВП-5, ОВП-10, ОВП-100, ОВПУ-250.

Рис. 3.16. Пенный огнетушитель

• Углекислотный огнетушитель (рис. 3.17) — содержит углекислый ангидрид. Емкость баллона — 2, 5 и 8 л. Продолжительность выхода струи — 15–25 с. Он идеален для любого пожара, так как не портит оборудование и материалы. Поскольку углекислый ангидрид не проводит электрического тока, можно использовать этот огнетушитель для тушения электрооборудования, даже если оно под напряжением. Сжиженный газ, находящийся в баллоне, во время использования огнетушителя переходит в газообразное состояние, создавая сильное охлаждение, превращаясь частично в сухой лед и забирая большую часть тепла. Газ, исходящий из огнетушителя, не токсичен, но удушлив и поэтому помещения, где он был использован, необходимо проветривать.
  В промышленности применяют углекислотные огнетушители марок ОУ-2А, ОУ-5, ОУ-8. Модернизированным вариантом углекислотного огнетушителя является углекислотно-бромэтиловый огнетушитель марок ОУБ-3, ОУБ-7. Огнетушители этого типа используют для тушения горящих твердых и жидких материалов, электрооборудования и радиоэлектронной аппаратуры.

Рис. 3.17. Углекислотные огнетушители

Размещают огнетушители в легкодоступных местах. Воздействие на огнетушители отопительных приборов, прямых солнечных лучей недопустимо.