Пожарная безопасность

Пожары и взрывы являются распространенными чрезвычайными событиями в индустриальном обществе. Пожары и химические взрывы объединяет то, что в их основе лежит процесс горения. 

Пожар - неуправляемое, несанкционированное горение веществ, материалов и газо-воздушных смесей, приносящее значительный материальный ущерб, вред жизни и здоровью людей. 

Пожар опасен для человека как непосредственно – поражение в результате воздействия огня и высоких температур, так и косвенно – в побочных эффектах пожара (удушье вследствие вдыхания дыма или крушение здания из-за высокой температуры, расплавляющей его фундамент). Пожар может стать чрезвычайным событием сам по себе, либо быть вызванным иным бедствием (землетрясение, распространение опасных веществ и так далее). Ущерб, причинённый крупным пожаром, требует долгого восстановительного периода (восстановление сожжённого леса может занять несколько десятков лет), а может быть и необратимым.

Отличие взрыва от пожара заключается в том, что при взрыве скорость распространения пламенного горения достигает 10-100 м/с, температура - несколько тысяч градусов, давление газов (в ударной волне) возрастает во много раз.

Виды пожаров

Существует пять видов пожаров:

1. Горение твёрдых веществ - к этой категории относится дерево, текстиль, резина и т.д. Когда подобное вещество достигает своей точки возгорания, оно разлагается на химические элементы, часть из которых соединяется с кислородом и воспламеняется.

2. Горение жидких веществ - к этой категории относятся такие горючие жидкости как бензин, керосин, солярка, алкоголь, смола и так далее.

3. Горение, связанное с электрическим током - любой пожар, в котором электричество играет активную или пассивную роль.

4. Горение газов - к этой категории относятся все горючие газы: водород, ацетилен и т.д. Горючие газы в определённых смесях способны привести к взрыву.

5. Горение лёгких металлов - к этой категории относятся такие металлы как магний, литий и алюминий, а также их сплавы.

Классификация в зависимости от вида горящих веществ и материалов

Пожар класса «А» — горение твёрдых веществ.

Пожар класса «B» — горение жидких веществ.

Пожар класса «C» — горение газообразных веществ, горение бытового газа, пропана и др.

Пожар класса «D» — горение металлов.

Пожар класса «E» — горение электроустановок.

Пожар класса «F» - горение радиоактивных материалов и отходов.

Классификация пожаров и горючих веществ

По типу:

• индустриальные (пожары на заводах, фабриках и хранилищах.);
  
• бытовые пожары (пожары в жилых домах и на объектах культурно-бытового назначения);
  
• природные пожары (лесные, степные, торфяные и ландшафтные пожары).
  

По внешним признакам горения пожары делятся на наружные; внутренние; одновременно наружные и внутренние; открытые и скрытые.

К наружным относят пожары, у которых признаки горения (пламя, дым) можно установить визуально. Такие пожары бывают при горении зданий и  конструкций; лесопиломатериалов, угля, торфа и других материальных ценностей, размещенных на открытых складских площадках; при горении нефтепродуктов в резервуарах; лесных массивов, торфяных полей, зерновых культур и др. Наружные пожары всегда бывают открытыми.

К внутренним относят пожары, которые возникают и развиваются внутри зданий. Они могут быть открытыми и скрытыми.

При открытых пожарах признаки горения можно установить осмотром помещений (например, при горении имущества в зданиях различного назначения; оборудования и материалов в производственных цехах, перегородок, полов, покрытий и т. д.).

У скрытых пожаров горение протекает в пустотах строительных конструкций, вентиляционных шахтах и каналах, внутри торфяной залежи. При этом признаками горения бывают выход дыма через щели, изменение цвета штукатурки, нагретость конструкций. Огонь бывает виден при вскрытии штабелей и конструкций.

С изменением обстановки изменяется и вид пожара. Так, при развитии пожара в здании скрытое внутреннее горение может перейти в открытое внутреннее, а внутреннее - в наружное, и наоборот.

По  масштабам и интенсивности пожары подразделяются на следующие виды:

Отдельный пожар - это 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. Продвижение людей и техники через участок сплошного пожара невозможно без средств защиты от теплового излучения.

Огневой шторм - это особый вид сплошного пожара, когда территория охвачена плотным пожаром при сильном (ураганном) ветре, дующем со всех сторон к центру со скоростью 50 - 60 км / ч и более, так как в центре пожара возникают мощные восходящие потоки, создающие условия для ураганного ветра.  Борьба с огневым штормом невозможна, даже мощные средства пожаротушения не могут справиться с огнем.

Массовый пожар представляет собой совокупность отдельных и сплошных пожаров.

Стадии пожара

В процессе развития пожара различают три стадии: начальную, основную (развитую) и конечную. Эти стадии характерны для всех пожаров, независимо от того, где произошел пожар: на открытом пространстве или в помещении.

Начальная стадия -  развитие пожара от источника зажигания до момента, когда помещение будет полностью охвачено пламенем. На этой стадии происходит нарастание температуры в помещении, горение поддерживается кислородом воздуха, находящимся в помещении, концентрация которого постепенно снижается. Эта стадия пожара, как правило, не оказывает существенного влияния на огнестойкость строительных конструкций, поскольку температуры пока еще сравнительно невелики.

Основной стадии развития пожара соответствует повышение температуры до максимума. На этой стадии сгорает 80-90 % массы горючих веществ и материалов. 

На конечной стадии пожара завершается процесс горения и постепенно снижается температура. 

Взрыв

Взрыв - это весьма быстрое изменение химического (физического) состояния взрывчатого вещества, сопровождающееся выделением большого количества тепла и образованием большого количества газов, создающих ударную волну, способную своим давлением вызывать разрушения.

Взрывчатые вещества (ВВ) - особые группы веществ, способные к взрывчатым превращениям в результате внешних воздействий.

Различают виды взрывов:

1. Физический - высвобождающаяся энергия является внутренней энергией сжатого или сжиженного газа (сжиженного пара). Сила взрыва зависит от внутреннего давления. Возникающие разрушения могут вызываться ударной волной от расширяющегося газа или осколками разорвавшегося резервуара (Пример: разрушение резервуаров со сжатым газом, паровых котлов, а также мощные электрические разряды)

2. Химический - взрыв, вызванный быстрой химической реакцией, протекающей с образованием сильно сжатых газообразных или парообразных продуктов. Примером может служить взрыв дымного пороха, при котором происходит быстрая химическая реакция между селитрой, углем и серой, сопровождающаяся выделением значительного количества теплоты. Образовавшиеся газообразные продукты, нагретые за счет теплоты реакции до высокой температуры, обладают высоким давлением и, расширяясь, производят механическую работу.

3. Атомные взрывы. Быстропротекающие ядерные или термоядерные реакции (реакции деления или соединения атомных ядер), при которых освобождается очень большое количество теплоты. Продукты реакции, оболочка атомной или водородной бомбы и некоторое количество окружающей бомбу среды мгновенно превращается в нагретые до очень высокой температуры газы, обладающие высоким давлением. 

Характерные особенности взрыва:

• большая скорость химического превращения;
  
• большое количество газообразных продуктов;
  
• сильный звуковой эффект (грохот, громкий звук, шум, сильный хлопок);
  
• мощное дробящее действие.
  

В зависимости от среды, в которой происходят взрывы, они бывают подземными, наземными, воздушными, подводными и надводными.

Масштабы последствий взрывов зависят от их мощности и среды, в которой они происходят. Радиусы зон поражения при взрывах могут доходить до нескольких километров.

Различают три зоны действия взрыва.

Зона I — зона действия детонационной волны. Для нее характерно интенсивное дробящее действие, в результате которого конструкции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от центра взрыва.

Зона II — зона действия продуктов взрыва. В ней происходит полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющихся продуктов взрыва.

На внешней границе этой зоны образующаяся ударная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоятельно от центра взрыва. Исчерпав свою энергию, продукты взрыва, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давлению, не производят больше разрушительного действия.

Зона III — зона действия воздушной ударной волны. На внешней границе зоны III ударная волна вырождается в звуковую, слышимую еще на значительных расстояниях.

 Причины возникновения пожаров и взрывов

Причинами возникновения пожаров в жилых и общественных зданиях чаще всего бывают:

• неисправность электросети и электроприборов;
  
• возгорание электроприборов (утюга, телевизора), включенных и оставленных без присмотра;
  
• утечка газа;
  
• неосторожное обращение и шалости детей с огнём (брошенные горящая спичка, окурок, упавшая зажжённая свеча, игры с петардами);
  
• использование неисправных или самодельных отопительных приборов;
  
• оставленные открытыми двери топок печей.
  

• нарушения, допущенные при проектировании и строительстве зданий и сооружений;
  
• нарушение правил пожарной безопасности работниками предприятий, неосторожное обращение с огнём;
  
• нарушение правил пожарной безопасности при проведении огневых и сварочных работ;
  
• нарушение правил безопасности при эксплуатации электрооборудования и электроустановок;
  
• эксплуатация неисправного оборудования.
  

Причинами возникновения взрывов  в жилых и общественных зданиях чаще всего бывают:

• неосторожное обращение с бытовым газом;
  
• оставленные без присмотра  включенные газовые приборы;
  
• нарушение правил пользования химическими веществами и бытовой химией.
  
• в последнее время получили распространение случаи, связанные со взрывами взрывчатых веществ.

Причинами взрывов на взрывоопасных предприятиях чаще всего бывают:

• разрушения и повреждения производственных емкостей, аппаратуры и трубопроводов;
  
• отступление от установленного технологического режима (превышение давления и температуры внутри производственной аппаратуры и др.);
  
• отсутствие постоянного контроля за исправностью производственных аппаратуры и оборудования и своевременностью проведения плановых ремонтных работ.
  

Поражающие факторы пожара и взрыва

Основные  поражающие факторы пожара:

• открытый огонь (чаще лучистые потоки пламени);
  
• высокая температура (теплоизлучение пожара);
  
• токсичные (ядовитые) продукты горения (газы);
  
• недостаток кислорода;
  
• потеря видимости из-за задымления.
  

К вторичным поражающим факторам пожара относятся:

• взрывы;
  
• обрушение строительных конструкций;
  
• замыкание электрических сетей;
  
• утечка ядовитых или загрязняющих веществ;
  
• паника.
  

В результате происходит сгорание объектов, их обугливание, разрушение, выход из строя. Уничтожаются все элементы зданий и конструкций, выполненных из сгораемых материалов, действие высоких температур вызывает пережог, деформацию и обрушение металлических ферм, балок перекрытий и др. конструктивных деталей сооружения. Кирпичные стены и столбы деформируются.

При пожарах полностью или частично уничтожаются или выходят из строя технологическое оборудование и транспортные средства. Гибнут домашние и с/х животные. Гибнут или получают ожоги люди.

Основными поражающими факторами взрывов являются:

• воздушная ударная волна (ВУВ), возникающая при ядерных взрывах, взрывах детонирующих и инициирующих веществ, при взрывных превращениях облаков топливно-воздушных смесей, взрывов резервуаров с перегретой жидкостью и резервуаров под давлением;
  
• осколочные поля, создаваемые летящими обломками разного рода объектов.
  

В результате действия поражающих факторов взрыва происходит разрушение или повреждение зданий, сооружений, оборудования, элементов коммуникации,  гибель людей и животных.

Вторичными последствиями взрывов являются:

• поражение находящихся внутри объектов людей  обломками обрушенных конструкций здания, их погребение под обломками;
  
• пожары;
  
• утечка опасных веществ из поврежденного оборудования.
  

При пожарах и взрывах люди получают термические и механические травмы. Характерны ожоги верхних дыхательных путей, тела, черепно-мозговые травмы, множественные переломы и ушибы, комбинированные поражения.

Характеристика поражений людей при взрывах

Пожарная опасность производственных зданий определяется пожарной опасностью технологического процесса и конструктивными особенностями здания.

Технологический процесс в основном определяет вероятность возникновения пожара или взрыва, скорость распространения и размеры пожара. 

Количество горючих материалов в помещении, их теплотворная способность и скорость горения определяют продолжительность и температурный режим пожара.

В зависимости от характеристики находящихся в помещении веществ и их количества, помещения подразделяются по пожарной и взрывной опасности на следующие категории:

1. помещения категории А (взрывопожароопасные) характеризуются применением или образованием в производственном процессе горючих газов и легковоспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки паров до 28 °С в таком количестве, что указанные жидкости и газы могут образовывать взрывоопасные паровоздушные смеси (помещения для электролизных (водородных) установок, закрытых складов легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), складов для баллонов с горючим газом и т. д.);

2. помещения категории Б (взрывопожароопасные) характеризуются наличием горючих пылей и волокон, легко воспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки от 28 до 61 °С (помещения закрытых складов дизельного топлива, цистерны с мазутом в помещениях и др.);

3. помещения категории В (пожароопасные) характеризуются наличием: легковоспламеняющихся, горючих и трудногорючих веществ и материалов, а также материалов, способных гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или с друг с другом (узлы пересыпки угля и торфа);

4. помещения категории Г характеризуются наличием негорючих веществ и материалов в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается излучением тепла, искр и пламени, а также твердых, жидких и газообразных веществ, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива (машинные отделения, котельные, литейные, кузнечные и сварочные мастерские).

5. помещения категории Д характеризуются наличием только несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии (помещения щитов управления, механические и электроремонтные мастерские).

Предупреждения  пожаров

За долгие годы человечество наработало много эффективных схем и методов предупреждения пожаров для различных мест и условий. На ранних этапах развития цивилизации пожары уже приносили много неприятностей человечеству. История полна примеров, когда от одной искры, выгорали целые жилые кварталы городов. Особенно страдали деревянные постройки. С переходом домостроения на использование камня и кирпича, случаи пожаров уменьшились. Способствовало этому и развитие дела пожарной безопасности.

Мероприятия по пожарной защите разделяются на:

• организационные мероприятия: обучение персонала правилам пожарной безопасности, организация пожарной охраны, проведение лекций, бесед, издание необходимых инструкций, плакатов и т.п.;
  
• технические мероприятия: соблюдение противопожарных правил и норм при устройстве систем отопления, вентиляции, молниезащиты и т.п.;
  
• режимные мероприятия: запрещение или ограничение применения открытого огня в пожароопасных местах, курения в неустановленных местах, обязательное соблюдение правил и норм при работе с огнеопасными и взрывоопасными веществами.
  

1. Генеральные планы промышленных предприятий должны обеспечивать соблюдение необходимых безопасных расстояний от границ предприятия до соседнего предприятия, населенного пункта; соблюдение требуемых противопожарных разрывов между зданиями и сооружениями.

2. При планировке предприятий необходимо обеспечить подъезд пожарных автомобилей к зданиям.

3. В качестве меры против распространения начавшегося пожара применяют общие и местные противопожарные преграды. Общие противопожарные преграды, разделяющие здание по вертикали или горизонтали на отдельные отсеки, представляют собой противопожарные стены или перекрытия, выполняемые из несгораемых материалов (кирпича, железобетона), с минимальным пределом огнестойкости 2,5 ч. Противопожарные стены возводят выше сгораемых перекрытий, а противопожарные перекрытия делают с выступами за плоскость сгораемых стен. Местные противопожарные преграды предназначаются для ограничения распространения пламени в начальной стадии развития пожара. К местным преградам относятся бортики, пороги, обваловки (вокруг наземных резервуаров с горючими жидкостями).

4. При пожаре большую опасность представляют собой продукты горения (дым), содержащие отравляющие, а иногда и взрывоопасные вещества. Для их удаления создаются дымовые люки, которые обеспечивают направленное удаление дыма, незадымленность смежных помещений, облегчают обнаружение очага пожара.

5. Для помещений, в которых имеются взрывоопасные вещества, предусматриваются взрывные люки, представляющие собой проемы, которые служат для очень быстрого удаления продуктов горения (снижения давления до безопасного для строительных конструкций уровня).

6. Автоматические системы предупреждения и оповещения о пожаре,  устанавливаемые на  крупных промышленных предприятиях, таких как, химические комбинаты, металлургические и машиностроительные заводы, объемные склады горюче-смазочных материалов и т.д., где риск возникновения пожаров большой. Участки риска оснащаются не только датчиками, но и средствами ликвидации огня. На них находится звуковая сигнализация, противопожарный щит и аварийная насосная станция для самостоятельной борьбы с огнем до прибытия пожарной команды.

Предотвращение взрывов

Для предотвращения взрывоопасных ситуаций принимается комплекс мер, которые зависят от вида выпускаемой продукции. 

1. В первую очередь для всех взрывоопасных производств, хранилищ, баз, складов и т.п., имеющих в своем составе взрывчатые вещества, предъявляются требования к территории для их размещения, которые выбираются по возможности в незаселенных или малозаселенных районах. При невозможности выполнения этого условия строительство должно осуществляться на безопасных расстояниях от населенных пунктов, других промышленных предприятий, железных и шоссейных дорог общего пользования, водных путей и иметь свои подъездные пути.

2. В химической и нефтехимической промышленности применяются автоматические системы защиты, целью которых являются:

а) Сигнализация и оповещение об аварийных ситуациях производственного процесса.

б) Вывод из предаварийного состояния потенциально опасных технологических процессов при нарушении регламентных параметров (температуры, давления, состава, скорости); обнаружение загазованности производственных помещений и автоматического включения устройств, предупреждающих об образовании взрывоопасных концентраций смеси газов и паров с воздухом.

в) Безаварийная остановка отдельных агрегатов или всего производства при внезапном прекращении подачи тепла и электроэнергии, инертного газа, сжатого воздуха.

3. Установка автономного источника электроснабжения для обеспечения электроэнергией во взрывоопасных производствах, систем защиты производства и аварийного освещения. В качестве дополнительного источника электроэнергии применяют генераторы с двигателями внутреннего сгорания, находящиеся в постоянной готовности паровые турбины и аккумуляторные батареи с соответствующей аппаратурой, преобразующей постоянный ток в переменный.

Это необходим на химических производствах, так как источниками аварий химических производств могут быть прекращение подачи электроэнергии, снижение подачи пара и воды в магистральных трубопроводах, в результате чего нарушается технологический режим, и создаются чрезвычайно опасные аварийные ситуации.