Аварии на пожароопасных объектах

«АВАРИИ НА ПОЖАРООПАСНЫХ ОБЪЕКТАХ»

1.Общие сведения  о пожарах.

1. Физико-химические основы пожаров.

 
Согласно ГОСТу пожар это неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Горение представляет собой сложный физико-химический процесс превращения горючих веществ и материалов в продукты сгорания, сопровождаемый интенсивным выделением тепла и световым излучением. 
 
В основе горения в подавляющем большинстве случаев лежат быстротекущие химические реакции окисления сгораемых материалов кислородом воздуха, в первую очередь углерода с образованием СО₂, и водорода с образованием Н₂О. При пожарах со свободным притоком воздуха его состав условно можно считать постоянным: 21% кислорода и 79% азота (по объему) или 23% и 77% (по весу). 
 
Основной механизм распространения горения при пожаре - теплопередача. Это сравнительно медленный процесс, поскольку теплопроводность распространенных сгораемых веществ невысока. Ограничена и лучевая и конвективная теплопередача. 
 
Для всех пожаров характерны: 
 
-горение с выделением тепла и продуктов сгорания; 
 
-газообмен, осуществляемый по механизму конвективных газовых потоков, обеспечивающий приток кислорода воздуха в зону горения и отвод продуктов сгорания из нее; 
 
-передача тепла из зоны горения в окружающее пространство, в том числе горючим материалам, без чего невозможен непрерывный процесс горения. 

2. Виды горения при пожарах.

 
Под воздействием тепла источника  зажигания газы, жидкости, твердые вещества и пыли ведут себя поразному. При пожарах различают два основных вида горения: гомогенное и гетерогенное.  
 
При гомогенном горении окислитель и горючее находятся в газовой фазе. Помимо того, что гомогенное горение имеет место при сгорании горючего газа, все горючие жидкости перед воспламенением испаряются, образуя газообразную среду. Большинство твердых веществ в процессе нагрева при пожаре плавятся, разлагаются и испаряются, выделяя газообразные фракции. Полученная любым из этих превращений газообразная среда смешивается с воздухом и горит. 
 
При гетерогенном горении горючее находится в твердом состоянии, а окислитель в газообразном, и реакция окисления горючего происходит в твердой фазе. Твердые вещества, превращенные в пыль (угольную, металлическую, текстильную), при перемешивании с воздухом образуют пожаровзрывоопасные пылевоздушные смеси. 
 
Поскольку при горении на пожарах роль окислителя чаще всего выполняет кислород воздуха, окружающего зону протекания химических реакций, интенсивность горения определяется не скоростью протекания этих реакций, а скоростью поступления кислорода из окружающей среды в зону горения. 

3. Зоны пожара.

 
В пространстве, в котором развивается  пожар, условно рассматривают три зоны: горения, теплового воздействия и задымления. 
 
Зоной горения называется часть пространства, в которой происходит подготовка горючих веществ к горению (подогрев, испарение, разложение) и их горение. 
 
Зоной теплового воздействия называется часть пространства примыкающая к зоне горения,в которой тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов и конструкций и делает невозможным пребывание в ней людей без специальной защиты. Внешняя граница этой зоны соответствует температуре 60-70^оС. 
 
Зоной задымления называется часть пространства в которой от дыма создается угроза жизни и здоровью людей (статистика показывает, что большая часть людей на пожаре гибнет от удушья). 

2.Участвующие  в горении вещества и характеризующие  их параметры.

4. Основные положения

 
По агрегатному состоянию участвующие  в горении вещества подразделяют на газообразные, жидкие и твердые. 
 
К газам относятся вещества, абсолютное давление паров которых при температуре 50^оС равно или превышает 300кПа, или критическая температура которых менее 50^оС.  
 
К жидкостям - вещества, температура плавления (каплепадения) которых менее 50^оС. 
 
К твердым - вещества с температурой плавления (каплепадения) 50^оС и выше. В твердых веществах особую группу составляют пыли, т.е. диспергированные вещества с размером частиц менее 850мкм. 
 
По возможности возгорания вещества подразделяют на негорючие, трудногорючие и горючие. Негорючие (несгораемые) - это вещества и материалы, не способные гореть на воздухе. Трудногорючие (трудносгораемые) - это вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления. Горючие (сгораемые) - это вещества и материалы способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления. 
 
Из группы горючих веществ выделяют легковоспламеняющиеся вещества и материалы, т.е. такие, которые способны воспламеняться от кратковременного (до 30 секунд) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, сигарета и т.п.). К легковоспламеняющимся относятся жидкости с температурой вспышки не выше 61 град.С в закрытом тигле или 66 град.С в открытом тигле. 
 
Вспышка - быстрое горение 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 недостаточна для возникновения устойчивого горения. 
 
Температурой воспламенения называется наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение. 
 
Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение экзотермических реакций, заканчивающееся пламенным горением. Эта температура, не являясь физико-химической константой, существенно зависит от формы и объема вещества, а также ряда других факторов. Поэтому для определения температуры самовоспламенения используется специальная установка, описанная в ГОСТ. 

5. Параметры пожаров.

 
К основным параметрам пожара относятся: пожарная нагрузка, массовая скорость выгорания, скорость распространения пожара, температура пожара, интенсивность выделения тепла и др.  
 
Пожарная нагрузка характеризует энергетический потенциал сгораемых материалов, приходящийся на единицу соответствующей площади (пола или участка земли). Пожарная нагрузка измеряется в единицах энергии или количества сгораемых материалов (в пересчете на древесину) на единице площади, например, Дж/м.кв (при пересчете на энергию, выделяющуюся при горении) или кг/м.кв (в пересчете на древесину - исходя из того, что при сгорании одного кг древесины выделяется 18,8 МДж энергии). 
 
Пожарная нагрузка помещения состоит из постоянной (все сгораемые конструкции сооружения) и временной (находящиеся в помещении материалы). В зданиях пожарная нагрузка каждого этажа определяется отдельно и лимитируется соответствующими нормативами. 
 
Массовая скорость выгорания - потеря массы горящего материала в единицу времени. Она зависит от отношения площади поверхности горения веществ к их объему, плотности упаковки, условий газообмена и других причин. (Например, скорость выгорания мебели 50 кг/м.кв.ч, бревен и крупных деревянных элементов 25 кг/м.кв.ч ; пиломатериалов в штабелях 400 кг/м.кв.ч). Чем больше скорость выгорания,тем выше температура,развиваемая при пожаре. 
 
Скорость распространения пожара определяется скоростью распространения пламени по поверхности горючего материала. Она зависит от многих факторов (вида материала, способности к воспламенению, начальной температуры, направления газового потока, степени измельчения материала и др.). Кроме того она непостоянна во времени. На практике при проведении расчетов пользуются средними значениями этого параметра: 
 
при горении легковоспламеняющихся горючих жидкостей 30 м/мин, 
 
по штабелям пиломатериалов 4 м/мин, 
 
по деревянным покрытиям 1 м/мин, 
 
по пустотам деревянных конструкций до 2 м/мин. 
 
Скорость распространения пламени по поверхности материалов варьируется в широких пределах в зависимости от угла наклона этой поверх-  
 
ности к горизонтали. При угле наклона 90 градусов скорость распространения пламени вниз меньше указанных значений в 2 раза, а вверх - в 8-10 раз больше. 
 
При увеличении температуры скорость увеличивается, а при достижении температуры самовоспламенения материалов их поверхность охватывается пламенем почти мгновенно. 
 
Значения скорости распространения пламени в различных газах при атмосферном давлении и комнатной температуре приведены ниже. 
 
Углеводородо-воздушные смеси 0,3 -0,5 м/с 18-30 м/мин 
 
Водородо-воздушная смесь 2,8 м/с 168 м/мин 
 
Водородо-кислородная смесь 13,8 м/с 828 м/мин 
 
Ацителено-кислородная смесь 15,4 м/с 924 м/мин 
 
Под температурой внутреннего пожара понимают среднеобъемную температуру газовой среды помещения, а для открытого пожара - температуру пламени, поэтому температура внутренних пожаров, как правило, ниже чем открытых. 
 
В практике проведения различных оценочных расчетов (например при оценке огнестойкости конструктивных элементов зданий) широко используется понятие "стандартный пожар". При "стандартном пожаре" изменение температуры T во времени t описывается эмпирической формулой, полученной усреднением натурных измерений:  
 
T(t) ^ОС= A + 345 lg(8t+1) , 
 
где А - температура в помещении до начала пожара в ^ОС, t - в минутах. 
 
Формула рекомендована международной организацией по стандартизации ИСО для определения T при "стандартном пожаре". Результат расчетов по этой формуле дает следующие значения :  
 
 

 
Интенсивность выделения  тепла определяется массовой скоростью выгорания горючих материалов и их теплосодержанием. Она равна теплу, выделяющемуся при пожаре за единицу времени. 

6. Классификация пожаров.

 
В зависимости от вида горящего материала  различают пожары классов А, В, С, Д. 
 
При пожарах класса А - горят твердые вещества,  
 
класса В - горят жидкости, 
 
класса С - горят газы, 
 
класса Д - горят металлы. 
 
Каждый из рассмотренных классов делится на подклассы. 
 
По признаку изменения площади пожары делятся на распространяющиеся и нераспространяющиеся. 
 
По масштабу различают отдельный пожар (горит одно здание или одно сооружение),сплошной пожар (одновременное горение преобладающего числа зданий и сооружений на данном участке застройки), массовый пожар (совокупность отдельных и сплошных пожаров). При слабом ветре массовый пожар может перейти в огненный шторм (образование одного гигантского турбулентного факела и радиального притока воздуха). 
 
По условиям массо и теплообмена с окружающей средой различают пожары в ограждениях (внутренние пожары) и на открытой местности ( открытые пожары). 

3.Внутренние пожары.

7. Общая характеристика внутренних пожаров.

 
Большинство внутренних пожаров,связанных с горением твердых материалов начинается с возникновения открытого пламенного горения. 
 
Вокруг зоны горения возникает конвективный газовый поток,обеспечивающий необходимый газовый обмен. Постепенно увеличивается температура горючего материала вблизи зоны горения, интенсифицируются физико-химические процессы горения, растет факел пламени, локальное горение переходит в общее. 
 
При достижении температуры примерно 100 град С начинается разрушение оконных стекол и в связи с этим существенно изменяется газообмен (считается, что 1/3 проема окна работает на приток воздуха, а 2/3 - на вытяжку). Горение усиливается, тепло и пламя начинают выходить за пределы помещения, что может явиться причиной загорания соседних сооружений. 
 
Распространение пламени на соседние здания и сооружения возможно за счет излучения и переброса на значительные расстояния горящих конструктивных элементов (головни) или несгоревших частиц (искры). Известны случаи, когда головни перебрасывало на расстояние свыше 200 м. На таком уровне пожар продолжается 20-30 и более минут, а затем интенсивность пожара постепенно падает. В последней фазе наступает догорание. 

8. Стадии пожара в помещении.

 
При пожарах в помещении выделяют три стадии - начальную, основную (развитую), конечную. 
 
Начальная стадия - развитие пожара от небольшого источника зажигания до момента, когда помещение полностью охвачено пламенем. 
 
Основная стадия - повышение среднеобъемной температуры помещения до максимальной. На этой стадии сгорает 80-90% объемной массы сгораемых материалов. 
 
Конечная стадия - завершение процесса горения и снижение температуры. 

9. Критическое время эвакуации.

 
За пределами помещений, в которых  возник пожар, температура продуктов горения может оказаться неопасной для человека, зато содержание продуктов неполного сгорания в воздухе может стать опасным для жизни или здоровья. Это особенно характерно для высоких зданий и зданий коридорной системы. 
 
Опасность для человека наступает через 0,5 - 6 мин после начала пожара, поэтому при пожаре необходима немедленная эвакуация. Показатель опасности - время, по истечении которого возникают критические ситуации для жизни людей. Время эвакуации, при превышении которого могут сложиться такие ситуации, называется критическим временем эвакуации. 
 
Различают: 
 
-критическое время по температуре (это время очень мало, т.к. опасная для человека температура невелика и составляет 60 градС); 
 
-критическое время по образованию опасных концентраций вредных веществ (скорость распространения продуктов сгорания по коридорам 30 м/мин); 
 
-критическое время по потере видимости (задымлению). 
 
Основная причина гибели людей при пожарах - удушье. Потери от удушья составляют 60-70%, от ожогов - 10-15%, от обрушений или падений - 3%. 
 
Необходимость срочной эвакуации определяется также тем обстоятельством, что пожары могут сопровождаться взрывами, деформациями и обрушиванием конструкций, вскипанием и выбросом различных жидкостей, в том числе легковоспламеняющихся и сильно ядовитых. 

4.Открытые пожары.

10. Определение

 
К открытым пожарам относятся пожары газовых и нефтяных фонтанов, складов  древесины, пожары на открытых технологических  установках, лесные, степные, торфяные пожары, пожары на складах каменного угля и др. 
 
Общей особенностью всех открытых пожаров является отсутствие накопления тепла в газовом пространстве зоны горения. Теплообмен происходит с неограниченным окружающим пространством. Газообмен не ограничивается конструктивными элементами зданий и сооружений, он более интенсивен. Процессы, протекающие на открытых пожарах, в значительной степени зависят от интенсивности и направления ветра. 
 
Зона горения на открытом пожаре в основном определяется распределением горючих веществ в пространстве и формирующими зону горения конвективными газовыми потоками. Зона теплового воздействия - в основном лучистым тепловым потоком, так как конвективные тепловые потоки уходят вверх и мало влияют на зону теплового воздействия на поверхности земли. За исключением лесных и торфяных пожаров зона задымления на открытых пожарах не существенно препятствует тушению пожаров. В среднем, максимальная температура открытого пожара для горючих газов составляет 1200 - 1350^oС, для жидкостей 1100-1300^oС и для твердых горючих материалов органического происхождения 1100-1250^oС.