Глава 19. Средства защиты от пожара

ГЛАВА 19. СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ПОЖАРА

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПОЖАРА

Пожар – неконтролируемое горение веществ или материалов. Для его возникновения необходим горючий материал, окислитель и источник зажигания.

Окислитель – вещества и материалы, обладающие способностью вступать в реакцию с горючими веществами, вызывая их горение. Окислителем чаще всего выступает кислород воздуха, однако могут быть и другие: хлор, фтор, кислород воды и т.п.

Источник зажигания – средство энергетического воздействия, инициирующее горение. Источником зажигания могут быть открытый огонь, искра, молния, тепловой нагрев и другие.

По горючести все вещества и материалы подразделяются на следующие группы:

- негорючие – вещества и материалы, неспособные гореть в воздухе;

- трудногорючие – вещества и материалы, способные гореть в воздухе под воздействием источника зажигания, но неспособные самостоятельно гореть после его удаления;

- горючие – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться под воздействием источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ ПОЖАРА

Развитие пожара зависит от многих факторов: физико-химических свойств горящего материала; пожарной нагрузки, под которой понимается масса всех горючих и трудногорючих материалов, находящихся в горящем помещении; скорости выгорания пожарной нагрузки; газообмена очага пожара с окружающей средой и с внешней атмосферой и т.п.

В зависимости от средней скорости выгорания веществ и материалов развитие пожара может принимать ту или иную динамику. Например, бензин выгорает со скоростью 61,7·10³ кг/(м²·с); дизельное топливо - 42,0·10³ кг/(м²·с); мебель в жилых и административных зданиях влажностью 8–10% - 14,0·10³ (кг/м²·с); книги, журналы - 4,2·10³ (кг/м²·с); резина - 11,2·10³ (кг/м²·с); хлопок с капроном (3:1) - 12,5·10³ (кг/м²·с).

Общая схема развития пожара включает несколько основных фаз (экспериментальные данные для помещения размером 5×4×3 м, отношением площади оконного проема и площади пола 25%, пожарной нагрузкой 50 кг/м² - древесные бруски).

I фаза (10 мин) - начальная стадия,включающая переход возгорания в пожар (1-3 мин) и рост зоны горения (5-6 мин).

В течение первой фазы происходит преимущественно линейное распростра­нение огня вдоль горючего вещества или материала. Горение сопровождается обильным дымовыделением, что затрудняет определение места очага пожара. Среднеобъемная температура повышается в помещении до 200°С (темп увеличения среднеобъемной температуры в помещении 15°С в 1 мин). Приток воздуха в помещение увеличивается.

Продолжительность I фазы составляет 2-30% продолжительности пожара.

II фаза (30-40 мин) - стадия объемного развития пожара. Температура внутри помещения поднимается до 250-300°С, начинается объемное развитие пожара, когда пламя заполняет весь объем помещения, и процесс распространения пламени происходит уже не поверхностно, а дистанционно, через воздушные разрывы. Разрушение остекления через 15-20 мин от начала пожара. Из-за разрушения остекления приток свежего воздуха резко увеличивает развитие пожара. Темп увеличения среднеобъемной температуры - до 50°С в 1 мин. Температура внутри помещения повышается с 500-600 до 800-900°С. Максимальная скорость выгорания - 10-12 мин.

Стабилизация пожара происходит на 20-25 минуте от начала пожара и продолжается 20-30 мин.

III фаза - затухающая стадия пожара. Догорание в виде медленного тления.

Температурное поле внутреннего пожара неравномерно в объеме помещения. Так, при горении бензина на площади 2 м² в помещении объемом 100 м³ на 15 минуте в зоне горения температура составляет 900°С, а в самой удаленной точке 200°С. При этом у потолка температура достигает 800°С и более, по центру высоты помещения - 500°С, у пола - 200°С.

В зависимости от характеристики горючей среды или горящего объекта пожары подразделяются на классы (табл. 19.1).

Таблица 19.1

Классификация пожаров

Класс	Характеристика класса	Подкласс	Характеристика подкласса
А	Горение твердых веществ и материалов	А1	сопровождаемое тлением (древесина, бумага, текстиль)
А2	без тления (пластмасса, каучук)
В	Горение жидких веществ (ЖВ)	–	горючие материалы и трудногорючие вещества, нерастворимые в воде (бензин, нефтепродукты и др.), растворимые в воде (спирты, ацетон и др.)
С	Горение газов	–	бытовой газ, водород, аммиак, пропан и др.
D	Горение металлов и металлсодержащих веществ	–	пожары легких металлов (алюминий, магний и их сплавы), щелочных металлов, металлсодержащих веществ (металлорганика, гидриды металлов и др.)
Е	Горение электроустановок	–	пожары горючих веществ электроизоляционных материалов и установок, находящихся под напряжением
F	Горение радиоактивных веществ	–	пожары ядовитых материалов, радиоактивных отходов и радиоактивных веществ

 

ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРА

К опасным факторам, воздействующим на людей и материальные ценности, относятся:

- пламя и искры;

- тепловой поток;

- повышенная температура окружающей среды;

- повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;

- дым (снижение видимости в дыму);

- пониженная концентрация кислорода.

Предельные значения опасных факторов пожара:

Температура среды	70°С
Тепловое излучение	500 Вт/м2
Содержание оксида углерода	0,1% (об.)
Содержание диоксида углерода	6% (об.)
Содержание кислорода	менее 17% (об.)

К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:

- осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, аппаратов, агрегатов, установок, конструкций и иного имущества;

- радиоактивные и токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных аппаратов и установок и попавшие в окружающую среду;

- вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, аппаратов, агрегатов и иного имущества;

- опасные факторы взрыва по ГОСТ 12.1.010, происшедшего вследствие пожара;

- воздействие огнетушащих веществ.

 

СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ ПОЖАРА

Система защиты от пожара,как и в случаях других опасных факторов, представляет собой

Z = (Z _тφ + Z _тρ + Z _тτ + Z _сиз) + Z _от + Z _ор.

При этом основная функция защиты - предотвращение возникновения пожара, и только затем – ликвидация пожара и защита человека в процессе пожара.

 

Защита от развития пожара

Развитие пожара возможно в том случае, если горючего материала достаточно для поддержания горения, и окислитель постоянно поступает в зону горения. Именно поэтому для предотвращения развития пожара необходима защита Z _тφ в виде устройств, предотвращающих поступление окислителя в зону горения, а также снижение температуры в зоне горения до уровня прекращения горения.

Этими устройствами являются системы тушения пожара. Они используют порошки и пены для снижения поступления окислителя в зону горения, и воду для снижения температуры.

Вещества или материалы, способные прекратить горение, называют огнетушащими (огнегасящими) средствами. К ним относят воду, химическую и воздушно-механическую пену, водные растворы солей, инертные и негорючие газы, водяной пар, галоидоуглеводородные смеси и сухие твердые вещества в виде порошков.

Огнегасящие средства классифицируют по следующим признакам:

- по способу прекращения горения - охлаждающие (вода, твердая углекислота и т.п.), разбавляющие концентрацию окислителя в зоне горения (углекислый газ, инертные газы, водяной пар и т. п.), изолирующие зону горения от окислителя (порошки, пены и т.п.), ингибирующие [галоидоуглеводородные смеси, в состав которых могут входить тетрафтордибромэтан (хладон 114В2), трифторбромэтан (хладон 13В1), бромистый метилен, а также составы на основе бромистого этила (3,5; 4НД; СЖБ; БФ); цифры в обозначении составов, указанных последними, показывают, во сколько раз они эффективнее диоксида углерода];

- по электропроводности - электропроводные (вода, химические и воздушно-механические пены) и неэлектропроводные (инертные газы, порошковые составы);

- по токсичности - нетоксичные (вода, пены, порошки), малотоксичные (СО₂, N₂) и токсичные (C₂HsBr и т.п.).

Способы пожаротушения, которые классифицируют по виду средств тушения, методу их подачи, назначению. Все способы подразделяют на поверхностное тушение (подача средств тушения непосредственно в очаг пожара) и объемное тушение (создание в районе пожара газовой среды, не поддерживающей горение).

Поверхностное тушение применяют почти во всех видах пожара. Для его реализации необходимы средства, которыми можно подавать огнетушащие материалы в очаг пожара на расстоянии (жидкости, пены, порошки).

Объемное тушение применяется в ограниченном объеме (в помещениях, отсеках, и т.п.). Для объемного тушения необходимы такие средства, которые могут распределяться в атмосфере защищаемого объема и создавать в каждом его элементе огнетушащую концентрацию.

В качестве средств объемного тушения используются инертные газовые разбавители, порошки, аэрозоли.

Таким образом, создание надежной, эффективной противопожарной системы с использованием экологически безопасных, с низкими токсическими показателями, не воздействующими на озоновый слой огнетушащими материалами – очень важная и сложная задача.

Спринклерный ороситель - элемент автоматической установки пожаротушения предназначен для обнаружения и подачи огнетушащего вещества в очаг пожара.

Использование в пожаротушении водных растворов различных веществ - пенообразователей, высокомолекулярных соединений и т.п., обусловлено высокими пожаротушащими свойствами по сравнению с чистой водой. Но эти свойства проявляются только при определенных концентрациях добавок. Для поддержания этих концентраций в систему пожаротушения необходимо установить дозирующие устройства, что приводит к усложнению всей системы.

В последние 30 лет порошковое пожаротушение находит все большое применение в мировой практике: в настоящее время 80% огнетушителей - порошковые. К достоинствам порошков относятся их высокая огнетушащая способность, универсальность, способность тушить электрооборудование под напряжением, значительный температурный предел применения, отсутствие токсичности, относительная долговечность, простота утилизации.

Порошками можно тушить почти все вещества и материалы независимо от их агрегатного состояния (твердые, жидкие, плавящиеся при нагревании и газообразные). Порошки представляют собой мелкоизмельченные минеральные соли с различными добавками, препятствующими слеживанию и комкованию.

Существенным преимуществом серийно освоенных отечественных систем порошкового пожаротушения - импульсных порошковых модулей (МПП) - является отсутствие в них в течение срока эксплуатации избыточного давления. В результате не требуются громоздкие баллоны и запорно-пусковая аппаратура, упрощается обслуживание.

Защита по расстоянию опасного воздействия Z _тρ представляет собой создание преград на пути распространения огня – постоянных (брандмауэров) и временных, переносных или передвижных с высокой огнестойкостью. Это могут быть насыпи, валы, канавы и т.п. сооружения.

Для людей Z _тρ представляет собой эвакуацию людей.

Защита по времени опасного воздействия Z _тτ - создание такого количества эвакуационных выходов, что все люди за время развития пожара могли бы эвакуироваться.

 

ГЛАВА 19. СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ПОЖАРА

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПОЖАРА

Пожар – неконтролируемое горение веществ или материалов. Для его возникновения необходим горючий материал, окислитель и источник зажигания.

Окислитель – вещества и материалы, обладающие способностью вступать в реакцию с горючими веществами, вызывая их горение. Окислителем чаще всего выступает кислород воздуха, однако могут быть и другие: хлор, фтор, кислород воды и т.п.

Источник зажигания – средство энергетического воздействия, инициирующее горение. Источником зажигания могут быть открытый огонь, искра, молния, тепловой нагрев и другие.

По горючести все вещества и материалы подразделяются на следующие группы:

- негорючие – вещества и материалы, неспособные гореть в воздухе;

- трудногорючие – вещества и материалы, способные гореть в воздухе под воздействием источника зажигания, но неспособные самостоятельно гореть после его удаления;

- горючие – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться под воздействием источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ ПОЖАРА

Развитие пожара зависит от многих факторов: физико-химических свойств горящего материала; пожарной нагрузки, под которой понимается масса всех горючих и трудногорючих материалов, находящихся в горящем помещении; скорости выгорания пожарной нагрузки; газообмена очага пожара с окружающей средой и с внешней атмосферой и т.п.

В зависимости от средней скорости выгорания веществ и материалов развитие пожара может принимать ту или иную динамику. Например, бензин выгорает со скоростью 61,7·10³ кг/(м²·с); дизельное топливо - 42,0·10³ кг/(м²·с); мебель в жилых и административных зданиях влажностью 8–10% - 14,0·10³ (кг/м²·с); книги, журналы - 4,2·10³ (кг/м²·с); резина - 11,2·10³ (кг/м²·с); хлопок с капроном (3:1) - 12,5·10³ (кг/м²·с).

Общая схема развития пожара включает несколько основных фаз (экспериментальные данные для помещения размером 5×4×3 м, отношением площади оконного проема и площади пола 25%, пожарной нагрузкой 50 кг/м² - древесные бруски).

I фаза (10 мин) - начальная стадия,включающая переход возгорания в пожар (1-3 мин) и рост зоны горения (5-6 мин).

В течение первой фазы происходит преимущественно линейное распростра­нение огня вдоль горючего вещества или материала. Горение сопровождается обильным дымовыделением, что затрудняет определение места очага пожара. Среднеобъемная температура повышается в помещении до 200°С (темп увеличения среднеобъемной температуры в помещении 15°С в 1 мин). Приток воздуха в помещение увеличивается.

Продолжительность I фазы составляет 2-30% продолжительности пожара.

II фаза (30-40 мин) - стадия объемного развития пожара. Температура внутри помещения поднимается до 250-300°С, начинается объемное развитие пожара, когда пламя заполняет весь объем помещения, и процесс распространения пламени происходит уже не поверхностно, а дистанционно, через воздушные разрывы. Разрушение остекления через 15-20 мин от начала пожара. Из-за разрушения остекления приток свежего воздуха резко увеличивает развитие пожара. Темп увеличения среднеобъемной температуры - до 50°С в 1 мин. Температура внутри помещения повышается с 500-600 до 800-900°С. Максимальная скорость выгорания - 10-12 мин.

Стабилизация пожара происходит на 20-25 минуте от начала пожара и продолжается 20-30 мин.

III фаза - затухающая стадия пожара. Догорание в виде медленного тления.

Температурное поле внутреннего пожара неравномерно в объеме помещения. Так, при горении бензина на площади 2 м² в помещении объемом 100 м³ на 15 минуте в зоне горения температура составляет 900°С, а в самой удаленной точке 200°С. При этом у потолка температура достигает 800°С и более, по центру высоты помещения - 500°С, у пола - 200°С.

В зависимости от характеристики горючей среды или горящего объекта пожары подразделяются на классы (табл. 19.1).

Таблица 19.1

Классификация пожаров

Класс	Характеристика класса	Подкласс	Характеристика подкласса
А	Горение твердых веществ и материалов	А1	сопровождаемое тлением (древесина, бумага, текстиль)
А2	без тления (пластмасса, каучук)
В	Горение жидких веществ (ЖВ)	–	горючие материалы и трудногорючие вещества, нерастворимые в воде (бензин, нефтепродукты и др.), растворимые в воде (спирты, ацетон и др.)
С	Горение газов	–	бытовой газ, водород, аммиак, пропан и др.
D	Горение металлов и металлсодержащих веществ	–	пожары легких металлов (алюминий, магний и их сплавы), щелочных металлов, металлсодержащих веществ (металлорганика, гидриды металлов и др.)
Е	Горение электроустановок	–	пожары горючих веществ электроизоляционных материалов и установок, находящихся под напряжением
F	Горение радиоактивных веществ	–	пожары ядовитых материалов, радиоактивных отходов и радиоактивных веществ

 

ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРА

К опасным факторам, воздействующим на людей и материальные ценности, относятся:

- пламя и искры;

- тепловой поток;

- повышенная температура окружающей среды;

- повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;

- дым (снижение видимости в дыму);

- пониженная концентрация кислорода.

Предельные значения опасных факторов пожара:

Температура среды	70°С
Тепловое излучение	500 Вт/м2
Содержание оксида углерода	0,1% (об.)
Содержание диоксида углерода	6% (об.)
Содержание кислорода	менее 17% (об.)

К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:

- осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, аппаратов, агрегатов, установок, конструкций и иного имущества;

- радиоактивные и токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных аппаратов и установок и попавшие в окружающую среду;

- вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, аппаратов, агрегатов и иного имущества;

- опасные факторы взрыва по ГОСТ 12.1.010, происшедшего вследствие пожара;

- воздействие огнетушащих веществ.