Пожарная безопасность

Воду можно подавать в зону горения в виде компактных струй, распыленных струй и тонкораспыленной воды. Два последних случая наиболее полно соответствуют понятию объемной подачи жидкого огнетушащего средства в зону горения. Компактная струя, пройдя сквозь зону горения, не окажет на нее почти никакого воздействия.

При тушении ЛВЖ и ГЖ компактная струя не окажет на факел пламени почти никакого воздействия. А, попав на поверхность ЛВЖ и ГЖ, она будет не очень эффективно ее охлаждать. Из-за большого удельного веса воды по сравнению с горючими углеводородами она быстро опустится на дно. Охлаждение прогретых до температуры кипения поверхностных слоев горючей жидкости будет не столь интенсивным, как если бы была подана распыленная или тонкораспыленная вода. При тушении ТГМ компактные струи воды, поданные в факел пламени, также, как и в первых двух случаях, не окажут влияния на зону горения, а попав на поверхность ТГМ, они не очень эффективно будут их охлаждать и тем самым будут мало способствовать тушению.

Мощные компактные струи воды подают при тушении крупных развившихся пожаров штабелей древесины, так как при таком интенсивном горении распыленные струи, а тем более тонкораспыленная вода не долетят не только к горящей древесине, но даже не попадут внутрь факела пламени. Они испарятся во внешних зонах факела пламени или унесутся вверх интенсивными газовыми потоками, практически не повлияв на процесс горения.

Во всех остальных случаях распыленные струи и тонкораспыленная вода более эффективны как при тушении пожаров объемным способом, так и при тушении по поверхности горючего материала. При прекращении пламенного горения компактная струя менее эффективна потому, что, пролетая сквозь зону горения, не обеспечивает охлаждающего воздействия, так как она имеет небольшую площадь поверхности контакта с пламенем и малое время взаимодействия. Тогда как распыленные струи имеют значительно большую поверхность контакта с факелом пламени и меньшую скорость пролета - большее время взаимодействия. А еще лучше условия теплоотвода из факела пламени у тонкораспыленной воды.

Значит, чем больше поверхность контакта жидкости с факелом пламени и время этого контакта при прочих равных условиях, тем интенсивнее теплоотвод, Очень малое тепловое и аэродинамическое взаимодействие с факелом пламени у компактной струи, большее - у распыленной, еще большее - у тонкораспыленной воды, подаваемой в зону пламени. Наибольший эффект тушения при подаче воды в факел пламени будет в том случае, когда ее охлаждающий эффект будет максимальным. То есть когда вся поданная на тушение пожара вода испарится за счет отвода тепла от факела пламени, непосредственно из зоны протекания химических реакций горения. Поэтому при таком механизме прекращения горения следует стремиться к тому, чтобы максимально возможное количество воды испарялось в объеме факела пламени, а не за его пределами. А при тушении водой путем подачи ее на поверхность горючих жидкостей или ТГМ более равномерная подача распыленной воды эффективна потому, что максимальный охлаждающий эффект будет иметь место при полном испарении всей поданной на тушение пожара воды за счет отъема тепла от горючего материала. Поэтому вода должна находиться в контакте с поверхностными (наиболее прогретыми) слоями ЛВЖ, ГЖ или ТГМ до полного ее испарения.

Пены как огнетушащее средство

Пена представляет собой дисперсную двухфазную систему, состоящую из ячеек, заполненных газом или паром в разделенных пленками жидкости. Газ или пар, заполняющий ячейки, является дисперсной фазой, а жидкость - дисперсионной средой. По способу получения пены бывают химические и воздушно-механические.

Независимо от способа получения пены обладают рядом свойств. К ним относятся:

Структура пены. Структура пены определяется отношением объемов газовой и жидкой фаз в единице объема пены и характеризует механические и реологические ее свойства.

Если объем газовой фазы превышает объем жидкости не более чем в 10-20 раз, ячейки пены, заполненные газом, имеют сферическую форму. В таких пенах газовые пузырьки окружены оболочками жидкости относительно большой толщины. С увеличением отношения Vг:Vж толщина пленки жидкости, разделяющие газовые объемы, уменьшается, а газовая полость утрачивает сферическую форму и трансформируется в многогранник. Пены, у которых соотношение Vг:Vж составляет несколько десятков или даже сотен имеют полиэндрическую (многогранную) форму, причем форма многогранников может быть различной - параллелипипеды, треугольные призмы, тетраэдры и т.д. Со временем происходит утончение жидких оболочек и, как следствие, изменение структуры пены - старение. В процессе старения шарообразная форма ячеек переходит в многогранную.

Свойства пены:

кратность - отношение объёма пены к объёму жидкости, из которой она получена ; бывают пены низкой кратности , средней кратности , высокой ;

стойкость - время существования(жизни) элемента пены (отдельного пузырька, пленки) или определенного ее объема. В стойкой пене плёнки пузырьков не разрушаются в течении 20 минут;

вязкость - характеризует способность пены к растеканию, и проявляет способность сохранять определённое время свою первоначальную форму;

дисперсность оценивается средним размером пузырька. Пузырьки одинакового размера - монодисперсные, пузырьки разного размера - полидисперсные. Согласно определению, пены могут быть высокодисперсными или низко- дисперсными.

Пена является достаточно универсальным огнетушащим средством и используется для тушения жидких и твердых веществ. Исключение составляют гидрофильные жидкости, электро- и радиоустановки и вещества, взаимодействующие с водой.

Химическая и воздушно-механическая пены представляют собой грубодисперсные системы, в которых дисперсной фазой является какой-либо газ (СО₂, N₂, воздух, химически активный ингибитор), а дисперсной средой - раствор ПАВ в воде.

Химическая пена имеет кратность 5, состоит из 80% СО₂, 19,7% водного раствора Nа₂SO₄ и AI(OH)₃ и ПАВ. Применялась химическая пена в основном при тушении нефтепродуктов, так как обладала высокой стойкостью на поверхности горящего нефтепродукта и хорошо растекалась по его поверхности.

В настоящее время для тушения пожаров применяется воздушно-механическая пена. Она состоит из 83-99,6% воздуха и 0,4-17% раствора поверхностно-активного вещества.

В качестве поверхностно-активных веществ в пожарной охране применяются:

анионоактивные ПАВ - "Прогресс", сульфонолы НП-1 и НП-5, смачиватель НБ, пенообразователи ПО-1,ПО-3,ПО-6, мылонафт.

неионогенные ПАВ - смачиватель ДБ, препарат ОС-20, эмульгатор ОП-4.

Воздушно-механическая пена электропроводна, поэтому для тушения пожаров электроустановок, радиоустановок, электронной техники, электродвигателей, агрегатов транспортных средств, находящихся под напряжением, не допускается.

Порошковые огнетушащие средства

В настоящее время для тушения пожаров широкое применение находят порошковые огнетушащие составы (ПОС). По своему назначению они условно делятся на составы общего и специального назначения.

Порошковые составы общего назначения - для тушения пожаров класса АВСЕ. Согласно зарубежной классификации, это соответствует пожарам: А - твердых горючих веществ и материалов, В - горючих жидкостей, С - горючих газов, Е - электроустановок, находящихся под напряжением. Порошковые составы специального назначения применяются для тушения пожаров класса D и других - пожаров, связанных с горением легких и щелочных металлов и их сплавов ( т. е. там, где неприменима вода и все виды огнетушащих составов на водной основе). В ряде случаев порошковые составы являются единственным видом огнетушащих средств, пригодных для тушения тех или иных характерных специфических пожаров.

Виды порошковых огнетушащих средств и их состав. Порошковые огнетушащие средства представляют собой тонкодисперсные порошки негорючих твердых веществ, основной составной частью которых являются соли и окислы, например, углекислая и двууглекислая сода, квасцы, поташ, окись кремния, и другие. Дисперсность их достигает 15 - 20 мкм. В нашей стране наибольшее распространение получили порошковые составы на основе бикарбоната натрия и фосфата аммония. Это, например, составы типа ПСБ на основе бикарбоната натрия, которые успешно применяются для тушения горючих газов, жидкостей, аппаратуры и электроустановок, находящихся под напряжением. Состав типа П-1 и ПФ на основе фосфатно-аммонийных солей применяются при тушении углеродистых твердых горючих материалов. В иностранной литературе принята другая система индексации и порошков. Они либо имеют собственные " фирменные " названия типа " Monnex ", " Favorit", " Granito " и др. Либо условно называются по классам пожаров, для тушения которых они рекомендуются. Например, ВСЕ (порошок на основе бикарбоната натрия); АВСDЕ (порошок на основе фосфатов аммония); соответственно первый - для тушения пожаров класса В, С и Е, а второй - для тушения пожаров класса А, В, С, D и Е. Для тушения пожаров, связанных с горением металлов, применяются так называемый М - порошок (различных составов).

Порошки типа ПСБ ( и ВСЕ) применяются наиболее широко, имеют наибольшую огнетушащую эффективность и содержат в своей основе: до 95 - 96% бикарбоната натрия NaHCO₃; 1 - 3% стеаратов металлов для улучшения гидрофобных свойств и 1 - 3% других добавок, повышающих их "текучесть ", снижающих склонность к слеживанию и комкованию и т. д. Исследования огнетушащей эффективности различных ПОС позволяют составить определенные представления о механизмах их действия. Установлено, что огнетушащая эффективность порошковых огнетушащих средств возрастает с ростом их дисперсности, практически для всех ПОС.

Прежде всего ПОС действует по механизму простого физического разбавления реагентов в зоне химических реакций. Но механизмы прекращения горения ПОС многообразны, а доминирующий механизм зависит от вида горючего, режима горения,,вида применяемого ПОС и даже от способов подачи его в зону горения.

Достоинствами ПОС является их универсальность и высокая огнетушащая эффективность. им свойственен и целый ряд недостатков. Большинство ПОС гидрофильны, склонны к отсыреванию, увлажнению, слеживанию и комкованию

Галоидированные углеводородные соединения:

).

Нейтральные газы: азот водяной пар (НГ).

Скорость реакции горения можно снизить введением разбавляющих нейтральных (инертных) газов. В качестве таких разбавителей чаще всего применяют азот, углекислый газ, водяной пар, реже гелий, аргон и др. Попадая в зону реакции, эти газы снижают концентрацию молекул горючего и окислителя в единице объема, и соответственно количество эффективных соударений их молекул. Это приводит к снижению скорости реакции, скорости тепловыделения, температуры, доводя ее в зоне реакции до Т_п.

Кроме простого разбавления нейтральные газы по-разному воздействуют на зону реакции горения в зависимости от их физических свойств. Поступая в зону реакции с температурой окружающей среды 20-30⁰С, они прогреваются до температуры приблизительно 1000⁰С, отнимая некоторое количество тепла. Поэтому, чем выше теплоемкость вводимы в зону реакции нейтральных газов, тем эффективнее их огнетушащее действие.

Наиболее "чистым" или "прямым" однофакторным способом прекращения процессов горения обычно считается механизм тушения пламени химически активными ингибиторами (ХАИ). Механизм является наиболее сложным и заключается в снижении скорости химической реакции ими или в химическом торможении скорости реакции (снижении скорости тепловыделения в зоне реакции, расширении зоны реакции).

К химически активным ингибиторам относятся такие галоидированные углеводородные соединения, как четыреххлористый углерод, бромэтил, бромистый метилен, тетрафтордибромэтан.

Расщепляясь в зоне реакции на свободные галоидрадикалы и углеродный или углеводородный остаток, эти химически активные ингибиторы вступают во взаимодействие с промежуточными продуктами реакции горения, приводя к брыву цепных реакций горения.

Из механизмов огнетушащего действия НГ и ХАИ следует, что наиболее эффективно их воздействие на саму зону химических реакций горения. Поэтому, применять их следует преимущественно для прекращения пламенного горения. Поскольку действуют НГ и ХАИ в газообразном состоянии, а газы стремятся равномерно распределиться по всему окружающему пространству, то эти огнетушащие составы применяют преимущественно для тушения пожаров в замкнутых объемах: в зданиях, помещениях, сооружениях и т.п. Поэтому они применяются в основном в стационарных установках для тушения внутренних пожаров.

Химически активные ингибиторы также применяют в ручных огнетушителях, устанавливаемых на различных видах транспорта: автомобилях, поездах, самолетах и судах. Галоидуглеводороды в отсутствие воды не взаимодействуют с большинством металлов, однако при наличии влаги они вызывают сильную коррозию.

Комбинированные огнетушащие составы

Для тушения наиболее сложных (развитых) пожаров и тушения пожаров, связанных с горением некоторых видов горючих веществ и материалов, не допускающих применения в качестве огнетушащих средств обычных средств тушения, нередко применяют комбинированные огнетушащие средства. Комбинированные огнетушащие составы - это огнетушащие составы, в которых сочетаются свойства различных огнетушащих средств.

Существуют два способа применения комбинированных средств тушения:

1. Совмещение различных компонентов в одном (комбинированном) огнетушащем составе (т.е. создание огнетушащих средств сложного рецептурного состава).

2. Раздельная (одновременная или последовательная) подача различных огнетушащих средств в зону горения.

Принцип создания комбинированных огнетушащих средств основан на выгодном сочетании или взаимном усилении (синергизме) механизмов тушения отдельных компонентов, входящих в состав огнетушащего средства (или их комбинацию).

Примером комбинированного способа тушения является тушение послеаварийных пожаров самолетов и вертолетов такими сочетаниями ОС как вода+ пена; порошок+пена; тушение пожаров ЛВЖ,ГЖ на резервуарах комбинацией типа вода+пена; порошок+пена и т.д.

Для объёмного тушения применяют азотнохладоновые и углекислотно-хладоновые составы, которые в 5 раз дешевле, чем бромхладоновые.

Достоинства последних - это возможность хранения состава в одном баллоне.

Недостатки их - это дороговизна и дополнительное оборудование для подачи средств.

ОЦЕНКА ПОЖАРНОЙ ОБСТАНОВКИ ПРИ ВЗРЫВЕ

Под пожарной обстановкой понимается совокупность последствий воздействия поражающих факторов ЧС, в результате которых возникают пожары, оказывающие негативное влияние на нормальную жизнедеятельность людей.

Для оценки пожарной обстановки необходимо провести ряд мероприятий:

- определить вид, масштаб и характер пожара;

- провести анализ влияния пожара на устойчивость работы отдельных элементов и объектов в целом, а также на жизнедеятельность населения;

- выбрать наиболее рациональные действия по локализации и тушению пожара, по эвакуации при необходимости людей и материальных ценностей из зоны пожара.

Ниже приводится распространенный аналитический метод оценки очага поражения при взрывах топливно-воздушной и газо-воздушной сред.

1. Определение радиуса зоны бризантного действия взрыва (P_Ф = 1700 кПа) проводится по формуле:

(3.1.)

где Q - масса газа или топлива в резервуаре; (Q = 0,5М - одиночный резервуар, Q = 0,9М - групповое хранение);

М - ёмкость резервуара, т.

2. Определение радиуса зоны действия продуктов взрыва (осколков) и огненного шара объёмного взрыва рассчитывается по формуле:

(3.2.)

Избыточное давление в этой зоне определяется по формуле:

(3.3.)

3. Определение избыточного давления в зоне действия воздушной ударной волны.

При избыточное давление в зоне R₃ определяется по формуле:

(3.4.)

При > 2:

(3.5.)

4. Определение интенсивности теплового излучения взрыва на расстоянии R₃:

(3.6.)

где Q₀ - удельная теплота пожара;

T - прозрачность воздуха ();

F - угловой коэффициент, характеризующий взаимное расположение источника и объекта ().

5. Определение продолжительности существования огненного шара:

(3.7.)

6. Определение теплового импульса:

(3.8.)

7. Определение безвозвратных потерь людей:

(3.9.)

где P - плотность населения.

Поражающее действие теплового импульса определяют, сравнивая с данными таблицы 3.1 Приложения 3.

Пример решения задачи.

ЗАДАЧА 1

пожарная опасность горение

На объекте взорвалась цистерна с бензином массой 100 тонн (одиночное хранение). Определить характер разрушения цеха с лёгким каркасом, пожарную обстановку на объекте и потери людей. Цех находится на расстоянии 500 метров от цистерны. Плотность населения в районе аварии 2 тысячи человек на километр квадратный, удельная теплота пожара бензина 280 кДж/м2.

Решение

Определим радиус бризантного действия взрыва:

Определим радиус бризантного действия продуктов взрыва (огненного шара):

Определим избыточное давление в зоне огненного шара:

Вычислим избыточное давление в районе цеха:

Определим интенсивность теплового излучения взрыва на расстоянии R₃ = 500 м.

Вычислим продолжительность существования огненного шара:

Определим значение теплового импульса на R₃ = 500 м:

Определим поражающее действие взрыва цистерны с бензином:

- цех получит лёгкие разрушения (РФ 20 кПа)

- число погибших людей N = 3·2·500,666 человек;

- люди в районе цеха получат ожоги II степени (волдыри, потеря трудоспособности). Р

азмещено на Allbest.ru