Углекислотные огнетушители

IX. Пожарная безопасность

Пожары и взрывы причиняют значительный материальный ущерб, в ряде случаев вызывают тяжелые травмы и гибель людей. Ущерб от пожаров и взрывов в промышленно развитых странах превышает 1% национального дохода и имеет тенденцию постоянного роста. В России также происходит ежегодное увеличение количества пожаров и убытков от них, а количество людей, погибающих на пожарах, превышает 12 тысяч в год.

Наибольшие убытки от пожаров и взрывов отмечаются в энергетике, в нефтегазодобыче и переработке. Колоссальные материальные убытки и экологический ущерб приносят лесные пожары.

Осуществление государственного пожарного надзора возложено на Государственную противопожарную службу, в число основных задач которой входят:

- организация разработки государственных мер и нормативного регулирования в области пожарной безопасности;

- тушение пожаров и проведение связанных с ними аварийно-спасательных работ;

- профессиональная подготовка кадров для Государственной противопожарной службы.

 

1. Общие сведения о горении

Горением называется сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, характеризующийся самоускоряющимся превращением и сопровождающийся выделением большого количества тепла и света. (Обычно в качестве окислителя участвует кислород воздуха, которого содержится около 21%).

Для возникновения и развития процесса горения необходимы: горючее вещество, окислитель и источник воспламенения, инициирующий реакцию.

Горючее вещество и окислитель должны находиться в определенных соотношениях друг с другом.

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 горючих веществ горение может быть гомогенным и гетерогенным.

Гомогенное горение: компоненты горючей смеси находятся в газообразном состоянии. Причем, если компоненты перемешаны, то горение называют кинетическим. Если – не перемешаны – диффузионное горение.

Гетерогенное горение: характеризуется наличием раздела фаз в горючей смеси (горение жидких и твердых горючих веществ в среде газообразного окислителя).

Горение различается также по скорости распространения пламени и в зависимости от этого фактора оно может быть:

- дефляграционным (скорость пламени в пределах нескольких метров с секунду);

- взрывным (скорость пламени до сотен метров в секунду);

- детонационным (скорость пламени порядка тысяч метров в секунду).

Кроме того различают: ламинарное горение, характеризуемое послойным распространением фронта пламени по горючей смеси; турбулентное, характеризуемое перемешиванием слоев потока и повышенной скоростью выгорания.

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.

Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб и представляющее опасность для людей.

 

2. Пожаровзрывоопасные свойства веществ

Для оценки возможности возникновения и развития пожара необходимо знать пожаровзрывоопасные свойства веществ и материалов в условиях их производства, переработки, транспортировки и хранения.

К пожаровзрывоопасным свойствам веществ относятся:

1. Горючесть – способность вещества или материала к горению. Горючесть зависит от состояния системы «вещество – окислитель»: температуры, давления и объема. Горючесть пылей зависит от их измельчения. По горючести вещества и материалы подразделяются на три группы:

- негорючие (несгораемые) – вещества и материалы, неспособные к горению в воздухе;

- трудно горючие (трудно сгораемые) – вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания;

- горючие (сгораемые) – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

Из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняющиеся. К ним относятся вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременного (до 30 секунд) воздействия источника зажигания с низкой энергией.

2. Температура вспышки. Вспышка быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов и не переходящее в стационарное горение.

Температурой вспышки называется самая низкая температура горючего вещества, при которой (в условиях специальных испытаний) над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще не достаточна для возникновения устойчивого горения.

3. Температура воспламенения. Температурой воспламенения называется температура вещества, при которой (в условиях специальных испытаний) вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.

4. Температура самовоспламенения. Это самая низкая температура вещества, при которой (в условиях специальных испытаний) происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

5. Нижний и верхний предел распространения пламени.

Нижний концентрационный предел распространения пламени (предел воспламенения) – это такая объемная (массовая) доля горючего вещества в смеси с окислительной средой (выраженная в % или мг/м³), ниже которой смесь становится неспособной к распространению пламени, т.е. это минимальное содержание горючего вещества в горючей смеси (вещество – окислитель), при котором возможно распространение пламени на любое расстояние от источника зажигания.

Верхний концентрационный предел распространения пламени – это такая объемная (массовая) доля горючего в смеси с окислительной средой, выше которой смесь становится неспособной к распространению пламени.

Область распространения пламени (область воспламенения) – это область объемных (массовых) долей горючего вещества в смеси с окислительной средой, заключенная между нижним и верхним концентрационными пределами.

6. Температурные пределы распространения пламени. Это такие температуры вещества, при которых его насыщенные пары образуют в определенной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) и верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени.

7. Минимальная энергия зажигания. Это наименьшая энергия искрового разряда, способная воспламенить наиболее легковоспламеняющуюся смесь вещества с воздухом.

 

3. Условия образования горючих сред в оборудовании и в помещениях

Пожары или взрывы в зданиях и сооружениях могут возникать либо в результате взрыва технологического оборудования, находящегося в этих зданиях и сооружениях, либо в результате пожара или взрыва непосредственно в помещении, в котором используются горючие вещества и материалы.

Причинами образования взрывоопасной среды в технологическом оборудовании могут быть:

- некоторые технологические процессы в нормальном режиме (окисление органических жидкостей, окрасочные и сушильные камеры, пневмотранспортировка измельченных материалов и т.п.);

- подсос воздуха в аппараты, находящиеся под разряжением (вакуумные ректификационные колонны);

- мойка и очистка деталей в растворителях…

Причинами образования взрывоопасной среды непосредственно в помещении могут быть: выброс или утечка горючего газа, легковоспламеняющейся жидкости или горючей пыли из технологического оборудования в результате неисправности аппаратуры, потери прочности, неправильной деятельности персонала, внезапного отключения вентиляции и других причин.

 

4. Категорирование помещений по пожаровзрывоопасности

Оценка пожаровзрывоопасности различных объектов заключается в определении возможных разрушительных воздействий пожаров и взрывов на эти объекты, а также опасных факторов пожаров и взрывов на людей. Определение таких опасных воздействий на стадии проектирования объектов определяется на основе нормативных требований, разработанных соответствующими государственными органами с учетом наиболее жестких (то есть наиболее опасных) условий протекания и проявления пожаров и взрывов, то есть с учетом аварийных ситуаций.

Существует два подхода к нормированию в области обеспечения пожаровзрывобезопасности:

- детерминированный;

- вероятностный.

Детерминированный подход основан на распределении объектов по степени опасности, определяемой по параметру, характеризующему разрушающие последствия пожара и взрыва, на категории и классы. При этом назначаются конкретные количественные границы этих категорий и классов. Нормативный документ НПБ-105-95.

Вероятностный подход основан на концепции допустимого риска и предусматривает недопущение воздействия на людей опасных факторов пожара и взрыва с вероятностью, превышающей нормативную. Нормативный документ – ГОСТ 12.1.004-91.

Согласно НПБ-105-95 предусматривается следующее категорирование промышленных и складских помещений, зданий и сооружений по взрывопожарной и пожарной опасности:

Категория А – взрывопожароопасное помещение: горючие газы и легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28⁰С в таком количестве, что могут образовать парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.

Категория Б – взрывопожароопасное помещение: горючие пыли и волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28⁰С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.

Категории В1-В4 – пожароопасные помещения: горючие и трудно горючие жидкости, твердые вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), а также вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б.

Категория Г – негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.

Категория Д – негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

Как известно для возникновения пожара или взрыва необходим источник воспламенения. Наиболее распространенными являются источники электрического происхождения. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) регламентируют требования к выбору электрооборудования с учетом степени взрывопожароопасности, которая в свою очередь характеризуется взрывоопасными и пожароопасными зонами.

5. Классификация взрывоопасных зон

Как известно, для возникновения пожара или взрыва необходим источник воспламенения. Наиболее распространенными являются источники электрического происхождения. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) регламентируют требования к выбору электрооборудования с учетом степени взрывопожароопасности, которая в свою очередь характеризуется взрывоопасными и пожароопасными зонами.

Взрывоопасные зоны подразделяются на шесть классов:

Взрывоопасная зона класса 0 – пространство, в котором газопаровоздушная взрывоопасная среда присутствует постоянно или в течение длительного времени.

Взрывоопасная зона класса 1 – пространство, в котором газопаровоздушная взрывоопасная среда может образоваться при нормальной работе.

Взрывоопасная зона класса 2 – пространство, в котором газопаровоздушная взрывоопасная среда не может образоваться при нормальной работе, а лишь кратковременно в результате аварийной ситуации.

Взрывоопасная зона класса 3 – пространство в помещении, характеризуемое как взрывоопасная зона класса 2, но отличающаяся одной из следующих особенностей:

- горючие газы имеют значение нижнего концентрационного предела распространения пламени 15% объема и выше и обладает резким запахом (например, с содержанием аммиака);

- горючие газы и легко воспламеняющиеся жидкости имеются в таком количестве, что при их воспламенении и сгорании расчетное избыточное давление не превысит 5 кПа.

Взрывоопасная зона класса 10 – пространство в помещении, в котором может образоваться взрывоопасная пылевоздушная смесь при нормальной работе технологического оборудования и при ее воспламенении и сгорании может развиться избыточное давление свыше 5 кПа.

Взрывоопасная зона класса 11 – пространство в помещении, в котором опасные состояния, указанные в классе 10, могут создаваться лишь при аварийных ситуациях.

Зоны не относятся к взрывоопасным в случаях, если работа с горючими газами и легко воспламеняющимися жидкостями производится в вытяжных шкафах или под вытяжными зондами и расчетное избыточное давление не превышает 0,5 кПа.

6. Классификация пожароопасных зон

Пожароопасная зона класса П-I – пространство в помещении, в котором имеются горючие жидкости.

Пожароопасная зона класса П-II – пространство в помещении, в котором может образоваться пылевоздушная смесь, но при ее воспламенении и сгорании избыточное давление не будет превышать 5 кПа.

Пожароопасная зона класса П-III – пространство вне помещения, в котором имеются горючие жидкости, пыли, волокна, твердые вещества, в том числе волокнистые горючие материалы.

 

7. Пожарная опасность зданий и сооружений

Потенциальная пожарная опасность зданий и сооружений определяется количеством и свойствами материалов, находящихся в здании, а также пожарной опасностью строительных конструкций, которая зависит от горючести материалов, из которых они выполнены, и способности конструкций сопротивляться воздействию пожара в течение определенного времени, то есть от ее огнестойкости.

Под огнестойкостью понимают способность строительной конструкции сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара и выполнять при этом свои обычные эксплуатационные функции. Огнестойкость относится к числу основных характеристик конструкций и регламентируется СНиП 21-01-97.

Время, по истечении которого конструкция теряет несущую или ограждающую способность, называют пределом огнестойкости и измеряют в часах.

Пожарная опасность строительных конструкций определяется степенью участия их в развитии пожара, в образовании опасных факторов пожара и зависит от пожарной опасности материалов, из которых выполнена конструкция.

Класс пожарной опасности конструкций определяется экспериментально и регламентируется ГОСТ 30403-95.

 

8. Тушение пожаров

Под пожаротушением подразумевается комплекс мероприятий, направленных на ликвидацию возникшего пожара. Поскольку для возникновения и развития процесса горения, обусловливающего явление пожара, необходимо одновременное сочетание горючего вещества, окислителя и непрерывного потока тепла от очага пожара к горючему материалу, то для прекращения горения достаточно исключить какой-либо из этих элементов.

Существуют следующие способы пожаротушения:

- охлаждение очага горения или горящего материала ниже определенных температур;

- изоляция очага горения от воздуха или снижение концентрации кислорода в воздухе путем разбавления негорючими газами;

- торможение (ингибирование) скорости реакции окисления;

- механический срыв пламени сильной струей газа или воды;

- создание условий огнепреграждения.

Для достижения этих эффектов применяют различные огнегасительные вещества и составы – средства тушения. В настоящее время используют:

- воду, которая может подаваться в очаг пожара сплошными или распыленными струями;

- пены – коллоидные системы, состоящие из пузырьков воздуха (воздушно-механические) или диоксида углерода (химические), окруженные пленками воды;

- инертные газовые разбавители (диоксид углерода, азот, аргон, водяной пар, дымовые газы);

- гомогенные ингибиторы – огнетушащие порошки;

- комбинированные составы.

 

А. Огнетушители

В качестве первичных средств пожаротушения используют различные огнетушители.

Огнетушители предназначены для тушения очагов загорания горючих веществ и материалов.

По способу доставки огнетушители бывают:

- огнетушители переносные;

- огнетушители стационарные;

- огнетушители перевозные.

По объему корпуса огнетушители условно подразделяют на:

- ручные малолитражные огнетушители с объемом корпуса до 5л;

- промышленные ручные огнетушители с объемом корпуса 5...10 л (для офиса или магазина);

- стационарные и передвижные огнетушители с объемом корпуса свыше 10 л (для промышленных предприятий).

По способу подачи огнетушащих средств, то есть каким образом огнетушитель выбрасывает содержимое, выделяют четыре группы огнетушителей:

- под давлением газов, образующихся в результате химической реакции компонентов заряда;

- под давлением газов, подаваемых из специального баллончика, размещенного в корпусе огнетушителя;

- под давлением газов, предварительно закачанных непосредственно в корпус огнетушителя;

- под собственным давлением огнетушащего средства.

По виду пусковых устройств, огнетушители подразделяют на четыре группы:

- с вентильным затвором;

- с запорно-пусковьм устройством пистолетного типа;

- с пуском от пиропатрона;

- с пуском от постоянного источника давления.

По виду огнетушащих средств, которые находятся в баллоне, огнетушители бывают:

- жидкостные огнетушители;

- пенные огнетушители;

- углекислотные огнетушители;

- аэрозольные (хладоновые) огнетушители;

- порошковые и комбинированные огнетушители.

Углекислотные огнетушители

Огнетушащим средством углекислотных огнетушителей является сжиженный диоксид углерода.
Ручные маломагнитные углекислотные огнетушители предназначены для тушения загораний в электроустановках под напряжением до 1000 В, а также различных веществ и материалов, за исключением тех, которые могут гореть без доступа воздуха.
Передвижные углекислотные огнетушители предназначены для тушения пожаров горючих и легковоспламеняющихся жидкостей на площади до 5 квадратных метров, электроустановок небольших размеров, находящихся под напряжением, двигателей внутреннего сгорания, а также загораний и пожаров в тех случаях, когда применение воды не дает положительного эффекта или нежелательно (например, в музеях, картинных галереях, архивах и т. п.).

Аэрозольные огнетушители

Генераторы огнетушащего аэрозоля предназначены для тушения загораний легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, твердых веществ, электроустановок под напряжением и различных материалов, кроме щелочных металлов и кислородсодержащих веществ.
В аэрозольных огнетушителях в качестве огнетушащего средства применяют парообразующие галоидированные углеводороды (бромистый этил, хладон, смесь хладонов или смесь бромистого этила с хладоном и др.).

Порошковые огнетушители

Порошковые огнетушители применяют для ликвидации загораний и пожаров всех классов. В качестве огнетушащего вещества используют порошки общего и специального назначения: порошки общего назначения используют при тушении пожаров и загорании легковоспламеняющихся жидкостей и горючих жидкостей, газов, древесины и других материалов на основе углерода, а порошки специального назначения применяют при ликвидации пожаров и загорании щелочных металлов, алюминий- и кремнийорганических соединений и других пирофорных (способных к самовозгоранию) веществ.

В. Автоматические установки тушения пожаров

Стационарные установки пожаротушения подразделяют на автоматические и ручные с дистанционным пуском.

Кроме этого они также классифицируются:

1) в зависимости от вида огнетушащего средства:

- водяные системы пожаротушения;

- пенные системы пожаротушения;

- газовые системы пожаротушения;

- порошковые системы пожаротушения;

- аэрозольные установки тушения пожара;

- комбинированные системы пожаротушения;

2) в зависимости от способа тушения и назначения:

- установки объемного тушения (газовые, аэрозольные и порошковые, обеспечивающие создание в защищаемых помещениях среды, не поддерживающей горение);

- установки поверхностного тушения (водяные, пенные и порошковые, предназначенные для непосредственного воздействия на горящие поверхности);

3) по назначению:

- установки предупреждения (для предупреждения возможности взрыва и загорания);

- установки тушения (для ликвидации очага горения);

- установки локализации (для сдерживания распространения горения);

- установки блокировки (для предохранения от опасного воздействия температур при пожаре);

4) по времени пуска:

- безынерционные (время пуска до 0,1 с);

- малоинерционные (время пуска до 3 с);

- средней инерционности (время пуска до 30 с);

- инерционные (время пуска до 180 с);

5) по времени действия:

- кратковременного действия (до 15 минут);

- средней продолжительности (до 60 минут);

- длительного действия (более 60 минут);

6) по техническому решению:

- спринклерные;

- дренчерные.