Чрезвычайные ситуации на пожаро - и взрывоопасных объектах

Учебные и вспомогательные цели: Дать студентам основные понятия ЧС на пожаро-взрывоопасных объектах. Научить студентов мерам противопожарной безопасности.
Литература:
1.Мастрюков Б.С. «Безопасность в чрезвычайных ситуациях». Учебник, -М. Академия, 2008.
2.Белов С.В. и др. Безопасность жизнедеятельности.- М.:Высшая школа, 1999, 447с. – с.375-394
3.Гринин А.С., Новиков В.Н. Экологическая безопасность. – М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002, 336с.- с.58-161.
4.Кириллов Г.Н. Безопасность и защита населения в чрезвычайных ситуациях. – М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2001, 259с. – с. 83-147.

Вопрос № 1. Пожаро- и взрывоопасные объекты и их характеристика

Пожаро- и взрывоопасные объекты (ПВОО) – предприятия, на которых производятся, хранятся, транспортируются взрывоопасные продукты или продукты, приобретающие при определенных условиях способность к возгоранию или взрыву.
Пожаро- и взрывоопасность объектов определяется параметрами пожароопасности и количеством используемых в технологических процессах материалов, конструктивными особенностями и режимами работы оборудования, наличием источников зажигания и условий для быстрого распространения огня.

По взрывной, взрыво-пожарной и пожарной опасности все ПВОО подразделяются на пять категорий: А, Б, В, Г, Д.
Особенно опасны объекты, относящиеся к категории А, Б, В.

Категории ПВОО:
Категория А – взрыво-пожароопасные.
Та категория, в которой осуществляются технологические процессы, связанные с выделением горючих газов, ЛВЖ с температурой вспышки паров до 28 °С, tВСП ≤ 28 °С; Р - свыше 5 кПа.
Нефтеперерабатывающие заводы, химические предприятия, трубопроводы, склады нефтепродуктов.

Категории ПВОО:
Категория Б – Помещения, где осуществляются технологические процессы с использованием ЛВЖ с температурой вспышки свыше 28°С, способные образовывать взрывоопасные и пожароопасные смеси при воспламенении которых образуется избыточное расчетное давление взрыва свыше 5 кПа. tВСП > 28 °С; Р - свыше 5 кПа.
Цеха приготовления и транспортировки угольной пыли, древесной муки, сахарной пудры, выбойные и размольные отделения мельниц.

Категории ПВОО:
Категория В – Помещения и здания, где обращаются технологические процессы с использованием горючих и трудногорючих жидкостей, твердых горючих веществ, которые при взаимодействии друг с другом или кислородом воздуха способны только гореть.
При условии, что эти вещества не относятся ни к А, ни к Б. Эта категория — пожароопасная.
Лесопильные, деревообрабатывающие, столярные, модельные, лесопильные производства.

Категории ПВОО:
Категория Г - Помещения и здания, где обращаются технологические процессы с использованием негорючих веществ и материалов в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии (например, стекловаренные печи).
Категория Д - Помещения и здания, где обращаются технологические процессы с использованием твердых негорючих веществ и материалов в холодном состоянии (механическая обработка металлов).

Возникновение пожаров прежде всего зависит от степени огнестойкости зданий и сооружений, которая подразделяется на пять основных групп.
При этом степень огнестойкости зданий и сооружений определяется минимальными пределами огнестойкости строительных конструкций и возгораемостью материалов, из которых они состоят, и временем несгораемости.

Степени огнестойкости:
1 и 2 степени огнестойкости – основные конструкции таких сооружений выполнены из несгораемых материалов.
3 степень огнестойкости – строения с каменными стенами и деревянными оштукатуренными перекрытиями.
4 степень огнестойкости – деревянные оштукатуренные дома.
5 степень огнестойкости – деревянные строения.

Предел огнестойкости конструкции определяется временем в часах, в течение которого не появляются сквозные трещины, сама конструкция не теряет несущей способности, не обрушивается и не нагревается до температуры выше 200° на противоположной от огня стороне.
Все строительные материалы, а следовательно, и конструкции из них делятся на три группы:
Несгораемые – это такие материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются (камень, железобетон, металл).

Трудно сгораемые – которые под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть и тлеть при наличии источника огня (Глиносоломенные смеси, асфальтобетон).
Сгораемые – это такие материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть и тлеть после удаления источника огня (древесина, картон).
Например, древесина при температуре 300° начинает тлеть, при Т=400° самовоспламеняется. Взрывоопасное разрушение бетона наступает при Т=700-900°. Стальные конструкции при Т=650° теряют несущую способность, а при Т=1400-1500° плавятся.

Аварии на ПВОО, связанные с сильными взрывами и пожарами, могут привести к тяжелым социальным и экономическим последствиям. Вызываются они в основном взрывами емкостей и трубопроводов с легковоспламеняющимися и взрывоопасными жидкостями и газами, коротким замыканием электропроводки, взрывами и возгоранием некоторых веществ и материалов.
Пожары при промышленных авариях вызывают разрушение сооружений из-за сгорания или деформации их элементов от высоких температур.

Наиболее опасны пожары в административных зданиях.
Как правило, внутренние стены облицованы панелями из горючего материала. Потолочные плиты также выполнены из горючих древесных плит. Во многих случаях возникновению возгорания способствует неудовлетворительная огнестойкость древесины и других строительных материалов, особенно пластиков.
Чрезвычайно опасен в пожарном отношении применяемый при изготовлении мебели поролон, который при горении выделяет ядовитый дым, содержащий цианистые соединения.

В условиях стесненного производства становятся опасными вещества, считающимися негорючими. Так, взрывается и горит древесная, угольная, торфяная, алюминиевая, мучная, зерновая и сахарная пыль, а также пыль хлопка, льна, пеньки, джута. Самовозгораются такие обычные химикаты, как скипидар, камфора, барий, пирамидон и многие другие.
Аварии на объектах нефтегазодобывающей промышленности всегда приносят большие бедствия.
Нередки пожары от возгорания горючего при перевозках. Во время пожаров на железнодорожном транспорте, как правило, обрываются провода, из-за чего парализуется все движение.

Пожароопасные зоны — пространство в помещении или вне его, в котором находятся горючие вещества, как при нормальном осуществлении технологического процесса, так и в результате его нарушения.
Взрывоопасные зоны — помещения или часть его или вне помещения, где образуются взрывоопасные смеси как при нормальном протекании технологического процесса, так и в аварийных ситуациях.

Вопрос № 2. Пожары и поражающие факторы пожароопасных явлений

Пожаром называют неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью людей, интересам общества и государства.
Горение – это химическая реакция соединения горючего вещества с кислородом воздуха.
Исходя из этого, для горения необходимо наличие:
- горючего вещества
- окислителя
- источника зажигания.
Следовательно, пожар можно прекратить, если из зоны горения исключить хотя бы один из перечисленных компонентов.

Причины пожаров:
1. В жилых и общественных зданиях:
- неисправность электросети и электроприборов;
- утечки газов;
- возгорания электроприборов, оставленных под напряжением без присмотра;
- неосторожное обращение и шалости детей с огнем;
- использование неисправных или самодельных отопительных приборов;
- оставленные открытыми двери топок и печей;
- выброс горящей золы вблизи строений;
- беспечность и небрежность в обращении с огнем.

Причины пожаров:
2. На предприятиях:
- нарушения, допущенные при проектировании и строительстве зданий и сооружений;
- несоблюдение элементарных мер пожарной безопасности персоналом и неосторожное обращение с огнем;
- нарушение правил пожарной безопасности технологического характера в процессе работы предприятия (например, при проведении сварочных работ), а также при эксплуатации электрооборудования и электроустановок;
- использование в производственном процессе неисправного оборудования.

Поражающие факторы пожароопасных явлений:
Воздушная ударная волна, возникающая при разного рода взрывах газо-воздушных смесей, резервуаров с перегретой жидкостью и резервуаров под давлением.
Тепловое излучение пожаров и разлетающиеся осколки.
Действие токсичных веществ, которые применялись в технологическом процессе или образовались в ходе пожара или других аварийных ситуациях.

Необходимо помнить, что аварии на ПВОО в своем развитии проходят пять характерных фаз:
Накопление отклонений от нормального процесса.
Инициирование аварии.
Развитие аварии, во время которой оказывается воздействие на людей, природную среду и объекты народного хозяйства.
Проведение спасательных и других неотложных работ, локализация аварии.
Восстановление жизнедеятельности после ликвидации последствий аварии.

Пожарная обстановка и динамика ее развития зависят от:
Импульса воспламенения.
Пожарной опасности объекта.
Огнестойкости конструкции и ее элементов.
Плотности застройки в районе пожара.
Метеоусловий, особенно силы и направления ветра.

Основным параметром, характеризующим поражающее действие светового излучения, является световой импульс.
Он измеряется в Дж/м² или ккал/см² и определяет количество световой энергии, падающей за все время огненного свечения на 1 м² освещаемой поверхности.
В зависимости от величины светового импульса различают ожоги:
1-й степени вызываются световым импульсом, равным 2-4 ккал/см² (84-168 Дж/м²). Наблюдается покраснение кожных покровов. Лечение обычно не требуется.

Степени ожогов:
2-й степени вызываются световым импульсом, равным 5-8 ккал/см² (210-336 Дж/м²). На коже образуются пузыри, наполненные прозрачной белой жидкость.
3-й степени вызываются световым импульсом, равным 9-15 ккал/см² (368-630 Дж/м²). Происходит омертвение кожи с поражением росткового слоя и образованием язв. Требуется длительное лечение.
4-й степени вызываются световым импульсом, свыше 15 ккал/см² (630 Дж/м²). Происходит обугливание кожи и подлежащих тканей (подкожной клетчатки, мышц, сухожилий, костей).

Способы тушения пожаров:
1. Снижение концентрации кислорода в воздухе.
2. Понижение температуры горючего вещества, ниже температуры воспламенения.
3. Изоляция горючего вещества от окислителя.

Средства пожаротушения:
1. Ручные огнетушители:
Огнетушитель – технические устройства, предназначенные для тушения пожаров в начальной стадии их возникновения.
Различают:
Огнетушители пенные предназначены для тушения пожаров огнетушащими пенами: химической (огнетушители ОХП) или воздушно-механической (огнетушители ОВП).
Их не используют при тушении различных веществ и материалов, горящих без доступа воздуха, и электроустановок, находящихся под напряжением.

Средства пожаротушения:
Огнетушители углекислотные (ОУ) предназначены для тушения загораний различных вещества, горение которых не может происходить без доступа воздуха, загораний на электрифицированном железнодорожном и городском транспорте, электроустановок под напряжением не более 10000 В. Огнетушащим средством в них является сжиженный диоксид углерода (углекислота). Температурный режим хранения и применения от -40° до +50°.
Огнетушители подразделяются на ручные (ОУ-2, ОУ-3, ОУ-5), передвижные (ОУ-24, ОУ-80, ОУ-400) и стационарные (ОСУ-5, ОСУ-511).

Средства пожаротушения:
Огнетушители порошковые (ОП) предназначены для ликвидации очагов пожаров всех классов (твердых, жидких и газообразных веществ, электроустановок, находящихся под напряжением до 1000 В).
Порошковыми огнетушителями оборудуют автомобили, гаражи, склады, сельхозтехнику, офисы и банки, промышленные объекты, поликлиники, школы, частные дома.

Средства пожаротушения:
2. Противопожарные системы:
система водоснабжения
пеногенератор
системы автоматического пожаротушения с использованием средств автоматической сигнализации
пожарный извещатель (тепловой, световой, дымовой, радиационный)

Меры по пожарной профилактике:
строительно-планировочные;
технические;
способы и средства тушения пожаров;
организационные.

Строительно-планировочные определяются огнестойкостью зданий и сооружений (выбор материалов конструкций: сгораемые, несгораемые, трудносгораемые) и пределом огнестойкости — это количество времени в течение которого под воздействием огня не нарушается несущая способность строительных конструкций вплоть до появления первой трещины.

Технические меры:
соблюдение противопожарных норм при эвакуации систем вентиляции, отопления, освещения, электрообеспечения и т.д.
использование разнообразных защитных систем;
соблюдение параметров технологических процессов и режимов работы оборудования.
Организационные меры — проведение обучения по пожарной безопасности, соблюдение мер по пожарной безопасности.

Вопрос № 3. Взрывы и поражающие факторы взрывоопасных явлений

Взрыв – это процесс быстрого освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме.
Взрыв приводит к образованию сильнонагретого газа с очень высоким давлением. При этом в окружающей среде образуется и распространяется взрывная волна, которая наряду с осколками разрушенного боеприпаса или разлетающимися продуктами взрыва оказывает механическое воздействие (разрушение, давление) на различные объекты.

Взрывчатые вещества (ВВ) – это химические соединения или смеси, способные к быстрому химическому превращению с образованием сильно нагретых газов, которые из-за расширения и огромного давления способны произвести механическую работу.
Взрывчатые вещества можно разделить на группы:
Инициирующие – обладают огромной чувствительностью к внешним воздействиям (удар, накол, нагрев) и используются для подрыва основного заряда ВВ.
Бризантные – менее чувствительны к внешним воздействиям и имеют повышенную мощность. Подрываются в результате детонации.
Метательные – это пороха, основной формой химического превращения которых является горение. Могут применяться при подрывных работах.

Первым взрывчатым веществом был дымный (черный) порох, появившийся в Европе в XIII веке. В течение 600 лет дымный порох был единственным ВВ. В XIX веке с развитием химии были получены другие ВВ, называемые в настоящее время бризантными. Они были безопасными при обращении с ними, обладали большой мощностью и стойкостью при хранении.
Во второй половине XIX века были получены пикриновая кислота, тротил, аммиачно-селитренные вещества, а в XX веке более мощные ВВ, такие, как гексоген, тэн, азид свинца.
Современные ВВ представляют собой или химические соединения (гексоген, тротил и др.), или механические смеси (аммиачно-селитренные и нитроглицериновые).
Современные взрывчатые вещества могут пребывать в газообразном, жидком, пластичном и твердом состоянии.

Газопаровоздушные (ГПВС) и пылевоздушные смеси образуют класс объемных взрывов.
Взрывы ГПВС могут происходить в:
помещениях вследствие утечки газов из бытовых приборов;
емкостях их хранения и транспортировки (спецрезервуарах, газгольдерах, цистернах, танках - грузовых отсеках танкеров);
глубинных штреках горных выработок;
природной среде вследствие повреждений трубопроводов, труб буровых скважин, при интенсивных утечках сжиженных и горючих газов.

Взрыв таких смесей происходит при определенной концентрации вещества в воздухе. Например, если в 1 м³ воздуха содержится 21 л пропана, то возможен взрыв, если 95 л – возгорание.
Сильным взрывам пылевоздушной смеси обычно предшествуют локальные хлопки внутри оборудования, при которых пыль переходит во взвешенное состояние с образованием взрывоопасной концентрации.
До 90% аварий связано с взрывом парогазовых смесей, при этом до 60% таких взрывов происходит в закрытой аппаратуре и трубопроводах.

Взрывы пыли (пылевоздушных смесей - аэрозолей) представляют одну из основных опасностей химических производств и происходят в ограниченных пространствах (в помещениях зданий, внутри различного оборудования, штольнях шахт). Возможны взрывы пыли в мукомольном производстве, на зерновых элеваторах (мучная пыль) при ее взаимодействии с красителями, серой, сахаром с другими порошкообразными пищевыми продуктами, а также при производстве пластмасс, лекарственных препаратов, на установках дробления топлива (угольной пыли), в текстильном производстве.
Сжиженные углеводородные газы, аммиак, хлор, фреоны хранятся в технологических емкостях под сверхатмосферным давлением при температуре выше или равной температуре окружающей среды, и по этим причинам они являются взрывоопасными жидкостями.

Значительное число аварий связано с разрядами статического электричества. Одной из причин этого является электризация жидкостей и сыпучих веществ при их транспортировке по трубопроводам, когда напряженность электрического поля может достичь величины 30 Кв/см.

Взрывоопасный объект (ВОО) - объект, на котором хранятся, используются, транспортируются вещества, приобретающие при определенных условиях способность к взрыву.
К взрывоопасным объектам относятся: предприятия оборонной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой, текстильной, хлебопродуктовой и фармацевтической промышленности, склады легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных газов.

На взрывоопасных объектах возможны следующие виды взрывов:
неконтролируемое резкое высвобождение энергии за короткий промежуток времени и в ограниченном пространстве (взрывные процессы);
образование облаков топливно-воздушных смесей (ТСВ) ли других химических газообразных, пылеобразных веществ, их быстрые взрывные превращения (объемные взрывы);
взрывы трубопроводов, сосудов, находящихся под высоким давлением или с перегретой жидкостью, прежде всего, резервуарах со сжиженным углеводородным газом.

Опасными и вредными факторами, воздействующими на работающих в результате взрыва, являются:
ударная волна, во фронте которой давление превышает допустимое значение;
пламя;
обрушивающиеся конструкции, оборудование, коммуникации, здания и сооружения и их разлетающиеся части;
образовавшиеся при взрыве и (или) выделившиеся из поврежденного оборудования вредные вещества, содержание которых в воздухе рабочей зоны превышает предельно допустимые концентрации.

Причины взрывов:
На взрывоопасных предприятиях – разрушения и повреждения производственных емкостей, аппаратуры и трубопроводов; отступление от установленного технологического режима (например, превышение давления и температуры внутри аппаратуры); отсутствие постоянного контроля за исправностью аппаратуры и оборудования и своевременного проведения плановых ремонтных работ; несоблюдение правил техники безопасности при работе с взрывчатыми веществами.
В жилых и общественных зданиях – неразумное поведение людей и прежде всего детей; взрыв газа; террористические акты.

Зоны действия взрыва:
Масштабы последствий взрывов зависят от их мощности и среды, в которой они происходят.
Различают три зоны действия взрыва:
Действие детонационной волны. Для нее характерно интенсивное дробящее действие, в результате которого конструкции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от центра взрыва.

Зоны действия взрыва:
Действие продуктов взрыва. В ней происходит полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющихся продуктов взрыва. На внешней границе зоны образующаяся ударная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоятельно. Исчерпав свою энергию, продукты взрыва, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давлению, не производят больше разрушительного действия.

Зоны действия взрыва:
Действие воздушной ударной волны.
Включает четыре степени разрушений: полную, сильную, среднюю и слабую.
На внешней границе зоны ударная волна вырождается в звуковую, слышимую на значительных расстояниях.

Характеристика степеней разрушения:
Полное – обрушены перекрытия и разрушены все основные несущие конструкции. Восстановление невозможно. Массовая гибель всего живого. Занимает 13% всей площади очага поражения. На улицах образуются сплошные завалы. Сплошных пожаров не возникает из-за сильных разрушений, срыва пламени ударной волной, разлета воспламенившихся обломков и засыпки их грунтом.

Характеристика степеней разрушения:
Сильное – имеются значительные деформации несущих конструкций. Разрушена большая часть перекрытий и стен. Занимает площадь до 10% очага поражения. Строения сильно повреждены. Есть местные завалы, зоны сплошных пожаров.

Характеристика степеней разрушения:
Среднее – разрушены главным образом не несущие, а второстепенные конструкции (легкие стены, перегородки, крыши, окна, двери). Возможны трещины в наружных стенах. Перекрытия в подвале не разрушены. В коммунальных и энергетических сетях значительные разрушения и деформации элементов, требующие устранения. Занимает площадь до 15% очага поражения. Строения получают средние разрушения. Могут местные завалы, участки сплошных пожаров.

Характеристика степеней разрушения:
Слабое – разрушена часть внутренних перегородок, заполнения дверных и оконных проемов. Оборудование имеет значительные деформации. В коммунальных и энергетических сетях разрушения и поломки конструктивных элементов незначительны. Занимает до 62% площади очага поражения. Могут быть отдельные завалы, очаги пожаров.

Поражения, возникающие под действием ударной (взрывной) волны, подразделяются на:
Легкие – легкая контузия, временная потеря слуха, ушибы и вывихи конечностей.
Средние – травмы мозга с потерей сознания, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей, сильные переломы и вывихи конечностей.
Тяжелые – сильная контузия всего организма, повреждение внутренних органов и мозга, тяжелые переломы конечностей, возможны смертельные исходы.
Крайне тяжелые – травмы, обычно приводящие к смертельному исходу.

Взрывобезопасность производственных процессов должна быть обеспечена взрывопредупреждением и взрывозащитой, а также организационно-техническими мероприятиями.

Требования к взрывопредупреждению
Для предупреждения взрыва необходимо исключить:
образование взрывоопасной среды, которую образуют:смеси веществ (газов, паров, пылей) с воздухом и другими окислителями (кислород, озон, хлор, окислы азота и др.), а также вещества, склонные к взрывному превращению (ацетилен, озон, гидразин и др.).
возникновение источника инициирования взрыва, которым является:
- открытое пламя, горящие и раскаленные тела;
- электрические разряды;
- тепловые проявления химических реакций и механических воздействий;
- искры от удара и трения;
- ударные волны;
- электромагнитные и другие излучения.

Требования к взрывозащите
Предотвращение воздействия опасных и вредных факторов, возникающих в результате взрыва обеспечиваются:
установлением минимальных количеств взрывоопасных веществ, применяемых в данных производственных процессах;
применением огнепреградителей, гидрозатворов, водяных и пылевых заслонов, инертных (не поддерживающих горение) газовых или паровых завес;
применением оборудования, рассчитанного на давление взрыва;
обваловкой и бункеровкой взрывоопасных участков производства или размещением их в защитных кабинах;
защитой оборудования от разрушения при взрыве при помощи устройств аварийного сброса давления (предохранительные мембраны и клапаны);
применением систем активного подавления взрыва;
применением средств предупредительной сигнализации.