Пожаро-взрывоопасные объекты

Пожаро-взрывоопасные объекты
Пожары
и
взрывы
являются
самыми
распространенными
чрезвычайными ситуациями в современных условиях.
С тяжелыми социальными и экономическими последствиями
происходят пожары и взрывы на пожаро-взрывоопасных объектах.
Пожаро-взрывоопасные объекты (ПВОО) – это объекты, на которых
производятся, хранятся, транспортируются взрывоопасные продукты или
продукты, приобретающие при определенных условиях (аварии,
инициировании) способность к возгоранию и (или) взрыву.
К ПВОО относятся:
 предприятия химической, нефтеперерабатывающей и целлюлознобумажной промышленности;
 предприятия, использующие газо- и нефтепродукты в качестве сырья
для энергоносителей;
 газо- и нефтепроводы;
 все виды транспорта, перевозящие пожаровзрывоопасные вещества;
 топливозаправочные станции;
 предприятия пищевой промышленности;
 предприятия, использующие лакокрасочные материалы и др.
Пожары и взрывы в организациях также могут возникать вследствие
повреждения электропроводки и механизмов, находящихся под
напряжением, отопительных систем, емкостей с легковоспламеняющимися
жидкостями и т. д.
В жилых помещениях возможны случаи пожаров и взрывов по причине
неисправности газовых приборов и нарушений правил их эксплуатации.
Следствием горения, в зависимости от его скорости и условий
протекания, могут быть пожар (диффузионное горение) или взрыв
(дефлаграционное горение).
Различают три вида горения (химического разложения) веществ:
обычное горение, взрывное горение и детонацию.
Обычное горение - химическая реакция окисления, сопровождающаяся
выделением большого количества тепла и обычно свечением.
Процессы обычного горения протекают сравнительно медленно и с
переменной скоростью - обычно от долей сантиметра до нескольких метров
в секунду. Скорость горения существенно зависит от многих факторов, но,
главным образом, от внешнего давления, заметно возрастая с повышением
последнего. На открытом воздухе этот процесс протекает сравнительно вяло
и не сопровождается сколько-нибудь значительным звуковым эффектом. В
ограниченном же объеме процесс протекает значительно энергичнее,
характеризуется более или менее быстрым нарастанием давления и
способностью газообразных продуктов горения производить работу.
Взрывное горение (взрыв) - чрезвычайно быстрое выделение энергии в
ограниченном объеме, связанное с внезапным изменением состояния
вещества и сопровождающееся образованием большого количества сжатых
газов, способных производить механическую работу. Взрыв является
частным случаем горения. Но с горением в обычном понятии его роднит
лишь то, что это окислительная реакция.
Отличительными чертами взрывного горения являются: резкий скачок
давления в месте взрыва, переменная скорость распространения процесса,
измеряемая сотнями метров в секунду и сравнительно мало зависящая от
внешних условий. Характер действия взрыва - резкий удар газов по
окружающей среде, вызывающей дробление и сильную деформацию
предметов на относительно небольших расстояниях от места взрыва.
Детонация - весьма быстрое разложение взрывчатого вещества,
распространяющееся со скоростью в несколько километров в секунду и
характеризующееся особенностями, присущими любому взрыву. Детонация
характерна для газопаровоздушных смесей (ГПВС), пылевоздушных смесей
(ПЛВС), находящихся в замкнутом объеме, и конденсированных взрывчатых
веществ (КВВ).
То есть, детонация представляет собой взрыв, распространяющийся с
максимально возможной для данного вещества и данных условий
скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе. Детонация не
отличается по характеру и сущности явления от взрывного горения, но
представляет собой его стационарную форму. Скорость детонации является
величиной, постоянной для данного вещества. В условиях детонации
достигается максимальное разрушительное действие взрыва. Отличие
детонации от взрывного горения состоит в скорости разложения, которая
при детонации на порядок выше.
Пожаровзрывоопасность веществ и материалов определяется
совокупностью свойств, характеризующих их способность к возникновению
и распространению горения.
Классы и подклассы опасных и особо опасных веществ и материалов
установлены ППБ 01-03. Правила пожарной безопасности в РФ.
При определении пожаровзрывоопасности веществ и материалов
различают:
• газы - вещества, давление насыщенных паров которых при температуре
25°С и давлении 101,3 кПа превышает 101,3 кПа (1 атм. ≈ 760 мм рт.ст. ≈
101325 Па = 101, 325 кПа);
• жидкости - вещества, давление насыщенных паров которых при
температуре 25°С и давлении 101,3 кПа меньше 101,3 кПа. К жидкостям
относят также твердые плавящиеся вещества, температура плавления или
каплепадения которых меньше 50°С;
• твердые вещества и материалы - индивидуальные вещества и их
смесевые композиции с температурой плавления или каплепадения больше
50°С, а также вещества, не имеющие температуру плавления (например,
древесина, ткани и т. п.);
• пыли - диспергированные твердые вещества и материалы с размером
частиц менее 850 мкм.
Пожароопасными и взрывоопасными веществами и материалами
являются:
 взрывчатые вещества и пороха, применяемые в военных и
промышленных целях, изготавливаемые на промышленных предприятиях,
хранящиеся на складах отдельно и в изделиях и транспортируемые
различными видами транспорта;
 смеси газообразных и сжиженных углеводородных продуктов (метана,
пропана, бутана, этилена, пропилена и др.), а также сахарной, древесной,
мучной и прочей пыли с воздухом;
 пары бензина, керосина, природный газ на различных транспортных
средствах, топливозаправочных станциях и др.
В подавляющем большинстве случаев пожар или взрыв возникает в
результате комбинации трех ключевых составляющих, получивших название
«треугольника риска»: горючее - окислитель - воспламенитель. Для
воспламенения пожаровзрывоопасных веществ и материалов необходимо
наличие каждой составляющей.
Горючее может присутствовать в виде горючего вещества.
Окислитель - обычно кислород воздуха, а также хлор, фтор, йод, бром,
оксиды азота. Кислород всегда присутствует в большинстве случаев, так как
содержится в воздухе в количестве 20,94% по объему.
Воспламенитель - искры или горячие поверхности, которые могут быть
потенциальными причинами воспламенения.
По горючести вещества и материалы подразделяют на три группы (см.
ГОСТ 12.1.044-89*. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов):
• негорючие (несгораемые) - вещества и материалы, не способные к
горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожаровзрывоопасными
(например, окислители или вещества, выделяющие горючие продукты при
взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);
• трудногорючие (трудносгораемые) - вещества и материалы, способные
гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но не способные
самостоятельно гореть после его удаления:
• горючие (сгораемые) - вещества и материалы, способные
самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания
и самостоятельно гореть после его удаления.
Все горючие вещества делятся на следующие основные группы:
1. Горючие газы (ГГ) - вещества, способные образовывать с воздухом
воспламеняемые и взрывоопасные смеси при температурах не выше 50°С. К
горючим газам относятся: аммиак, ацетилен, бутадиен, бутан,
бутилацетат, водород, винилхлорид, изобутан, изобутилен, метан, оксид
углерода, пропан, пропилен, сероводород, формальдегид, а также пары
легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.
2. Легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) - вещества, способные
самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие
температуру вспышки не выше 61°С (в закрытом тигле) или 66°С (в
открытом тигле).
К ЛВЖ относятся: ацетон, бензол, гексан, гептан, диметилфорамид,
дифтордихлорметан, изопентан, изопропилбензол, ксилол, метиловый
спирт, сероуглерод, стирол, уксусная кислота, хлорбензол, циклогексан,
этилацетат, этилбензол, этиловый спирт, а также смеси и технические
продукты: бензин, дизельное топливо, керосин, уайт-спирит, растворители.
Особо опасными называют ЛВЖ (см. ГОСТ 12.1.004-91 (1999).
Пожарная безопасность. Общие требования) с температурой вспышки не
более 23°С (ацетальдегид, изопентан, сероуглерод, изопрен).
3. Горючие жидкости (ГЖ) - вещества, способные самостоятельно гореть
после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки
выше 61°С (в закрытом тигле) или 66°С (в открытом тигле). К горючим
жидкостям относятся: анилин, гексадекан, гексиловый спирт, глицерин,
этиленгликоль, а также смеси и технические продукты, например, масла:
трансформаторное, вазелиновое, касторовое.
4. Горючие пыли (ГП) - твердые вещества, находящиеся в
мелкодисперсном
состоянии.
Горючая
пыль,
находящаяся
в
воздухе (аэрозоль), способна образовывать с ним взрывчатые смеси.
Аэрозоль способна взрываться при размерах твердых частиц менее 76 мкм.
Осевшая на стенах, потолке, поверхностях оборудования пыль (аэрогель) пожароопасна.
Горючие пыли по степени взрывоопасности и пожароопасности
делятся на четыре класса:
1) 1-й класс - наиболее взрывоопасные - аэрозоли, имеющие нижний
концентрационный предел воспламенения (взрываемости) - НКПВ до 15 г/м3
(сера, нафталин, канифоль, пыль: мельничная, торфяная, эбонитовая);
2) 2-й класс - взрывоопасные – аэрозоли, имеющие величину НКПВ от 15
до 65 г/м3 (алюминиевый порошок, лигнин, пыль: мучная, сенная, сланцевая);
3) 3-й класс - наиболее пожароопасные - аэрогели, имеющие величину
НКПВ больше 65 г/м3 и температуру самовоспламенения до 250°С (пыль:
табачная, элеваторная);
4) 4-й класс - пожароопасные - аэрогели, имеющие величину НКПВ
больше 65 г/м3 и температуру самовоспламенения свыше 250°С (древесные
опилки, цинковая пыль).
Основными показателями пожаровзрывоопасности горючих веществ
являются:
 температура вспышки – наименьшая температура конденсированного
вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его
поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от
источника зажигания; устойчивого горения при этом не возникает (см.
Правила пожарной безопасности ППБ-01-03). Именно по температуре
вспышки из группы горючих жидкостей выделяют легковоспламеняющиеся
жидкости (ЛВЖ);
 верхний и нижний концентрационные пределы воспламенения
(взрываемости) – ВКПВ и НКПВ - соответственно максимальная и
минимальная концентрация горючих газов, паров легковоспламеняющихся
или горючих жидкостей, пыли или волокон в воздухе, выше и ниже которых
взрыва не произойдет даже при наличии источника инициирования взрыва.
ВКПВ
пыли весьма велики и внутри помещений практически
труднодостижимы, поэтому они не представляют интереса. Например, ВКПВ
пыли сахара составляет 13.5 кг/м3;
 температура самовоспламенения - самая низкая температура
горючего вещества, при которой происходит возникновение пламенного
горения. Причиной воспламенения взрывоопасных смесей может быть и
нагрев электрооборудования, для которого установлена предельная
температура - наибольшая температура поверхностей взрывозащищенного
электрооборудования, безопасная в отношении воспламенения окружающей
взрывоопасной среды. Электрооборудование для внутренней и наружной
установки (кроме рудничного) в зависимости от значения предельной
температуры подразделяется на шесть температурных классов, которые
соответствуют группам взрывоопасных смесей (см. «Правила устройства
электроустановок»). Температурная классификация взрывоопасных смесей
приведена в таблице 1.
Таблица 1
Температурная классификация взрывоопасных смесей
Знак температурного
Предельная
класса
температура, °С
электрооборудования
Т1
Т2
Т3
Т4
Т5
Т6
450
300
200
135
100
85
Температура
воспламенения
взрывоопасной
смеси, °С
выше 450
от 300 до 450
от 200 до 300
от 135 до 200
от 100 до 200
от 85 до 100
Группа взрывоопасной
смеси, для которой
электрооборудование
является
взрывозащищенным
Т1
Т1, Т2
Т1-Т3
Т1-Т4
Т1-Т5
Т1-Т6
 удельная теплота сгорания — физическая величина, показывающая,
какое количество теплоты выделяется при полном сгорании вещества, массой
1 кг. Удельная теплота сгорания измеряется в Дж/кг или кал/кг. Удельная
теплота сгорания веществ приведена в таблице 2;
 скорость выгорания - количество вещества, сгорающего в единицу
времени с единицы площади. Скорость выгорания измеряется в кг/м2с и
характеризует интенсивность горения вещества. Значение скорости
выгорания
следует
применять
при
расчетных
определениях
продолжительности горения жидкости в резервуарах, интенсивности
тепловыделения и температурного режима пожара, интенсивности подачи
огнетушащих веществ. Средняя скорость выгорания и низшая теплота
сгорания веществ и материалов приведены в таблице 3.
Таблица 2
Удельная теплота сгорания веществ
Наименование вещества
Удельная теплота сгорания х106,
Дж/кг
120,9
44 (42)
42,7
40,8
41
39,2
Водород
Бензин
Дизельное топливо
Керосин
Нефть
Мазут
Природный газ (для бытовых
31,8
нужд)
Древесный уголь
Спирт этиловый
Спирт метиловый (метанол)
Каменный уголь
Бурый уголь
Дрова (березовые, сосновые)
Щепа (опил)
Торф
Порох
Углеводороды
Предельные
Метан
Этан
Пропан
Бутан
Пентан
Непредельные
Ацетилен
Этилен
Пропилен
Бутилен
Бутадиен
Ароматические
Циклогексан
Толуол
Бензол
(7600 ккал/м3)
31
25
22,7
22 (29,3)
15 (14,7)
10,2
9,7
8,1 (15)
3,8
50,7
48,2
47,0
46,4
46,01
49,0
47,80
46,45
45,90
45,20
44,50
41,53
41,17
Таблица 3
Средняя скорость выгорания и низшая теплота сгорания веществ и
материалов
Вещества и материалы
Дизельное топливо
Полиэтилен
Полипропилен
Изопентан
Каучук натуральный
Каучук CKC
Керосин
Нефть
Турбинное масло (ТП-22)
Бензин
Толуол
Мазут
Полистирол
Бензол
Резина
Диэтиловый спирт
Изопропиловый спирт
Ацетон
Органическое стекло
Этиловый спирт
Карболитовые изделия
Пенополиуретан
Текстолит
Кинопленка триацетатная
Хлопок в тюках 190 кг/м3
Хлопок+капрон (3:1)
Хлопок разрыхленный
Лен разрыхленный
Древесина (бруски 13,7 %)
Древесина
(мебель в жилых и административных зданиях 8-10%)
Волокно штапельное
Волокно штапельное в кипах (40х40х40 см)
Бумага разрыхленная
Бумага (книги, журналы)
Книги на деревянных стеллажах
Натрий металлический
Низшая теплота
сгорания х106,
Дж/кг
48,870
47,140
45,670
45,220
44,725
43,890
43,540
41,870
41,870
41,870
41,030
39,770
39,000
38,520
33,520
33,500
30,145
28,890
27,670
27,200
26,900
24,300
20,900
18,800
16,750
16,200
15,700
15,700
13,800
Скорость выгорания
x103, кг/м2с
42,0
10,3
14,5
10,3
19,0
13,0
48,3
28,3
30,0
61,7
48,3
34,7
14,4
73,3
11,2
60,0
31,3
44,0
16,1
33,0
9,5
2,8
6,7
9,0
2,4
12,5
21,3
21,3
39,3
13,800
14,0
13,800
13,800
13,400
13,400
13,400
10,900
6,7
22,5
8,0
4,2
16,7
17,5
Характеристики горючих веществ, необходимые для прогнозирования
аварийных ситуаций и оценки обстановки в случае аварий на ПВОО,
приведены в таблицах 4, 5.
Таблица 4
Показатели пожаровзрывоопасности горючих газов и паров
легковоспламеняющихся и горючих жидкостей
Концентрационный предел
воспламенения (взрываемости)
Вещество
Условные
КПВ
обозначения
нижний (НКПВ)
верхний (ВКПВ)
г/м3
г/м3
об. %
об. %
при 20°С
при 20 °С
Эфиры сложные и простые
Амилацетат
ЛВЖ
25
1.08
90.0
10.0
540.0
Бутилацетат
ЛВЖ
29
1.43
83.0
15.0
721.0
Диэтиловый спирт
ЛВЖ
-4 3
1.9
38.6
51.0
1576.0
Окись этилена
ВВ
3.66
54.8
80.0
1462.0
Этилацетат
ЛВЖ
-3
2.98
80.4
11.4
407.0
Спирты
Амиловый
ЛВЖ
49
1.48
43.5
Метиловый
ЛВЖ
8
6.7
46.5
38.5
512.0
Этиловый
ЛВЖ
13
3.61
50.0
19.0
363.0
Углеводороды предельные
Бутан
ГГ
1.8
37.4
8.5
204.8
Гексан
ЛВЖ
-23
1.24
39.1
6.0
250.0
Метан
ГГ
5.28
16.66
15.4
102.6
Пентан
ЛВЖ
-44
1.47
32.8
8.0
238.5
Пропан
ГГ
2.31
36.6
9.5
173.8
Этан
ГГ
3.07
31.2
14.95
186.8
Углеводороды непредельные
Ацетилен
ВВ
2.5
16.5
82.0
885.6
Бутилен
ГГ
1.7
39.5
9.0
209.0
Пропилен
ГГ
2.3
34.8
11.1
169.0
Этилен
ВВ
3.11
35.0
35.0
406.0
Углеводороды ароматические
Бензол
ЛВЖ
-12
1.43
42.0
9.5
308.0
Ксилол
ЛВЖ
25
1.0
44.0
7.6
334.0
Нафталин
ГП4
0.44
23.5
Толуол
ЛВЖ
4
1.25
38.2
7.0
268.0
Соединения, содержащие азот и серу
Аммиак
ГГ
17.0
112.0
27.0
189.0
Анилин
ГЖ
73
1.32
61.0
Сероводород
ГГ
4.0
61.0
44.5
628.0
Сероуглерод
ЛВЖ
-43
1.33
31.5
50.0
157.0
Нефтепродукты и другие вещества
Бензин
ЛВЖ
-36
2.4
137.0
4.9
281.0
(темп. кип. 105°С)
Бензин
ЛВЖ
-36
1.9
5.1
(темп. кип. 64...94°С)
Водород
ГГ
4.09
3.4
880.0
66.4
Керосин
ЛВЖ
>40
0.64
7.0
Нефтяной газ
ГГ
3.2
13.6
Оксид углерода
ГГ
12.5
145.0
80.0
928.0
Скипидар
ЛВЖ
34
0.73
41.3
Коксовый газ
ГГ
5.6
30.4
Доменный газ
ГГ
46.0
68.0
Температура
вспышки, °С
Таблица 5
Показатели взрывной опасности некоторых взрывоопасных
пылей и волокон
Взрывоопасная пыль
(волокно)
Алюминий
Ацетат целлюлозы
Древесная мука
Какао
Каучук синтетический
Магний
Мельничная пыль
Нафталин
Сахар свекловичный
Смола эпоксидная
Титан
Фенопласт
Чай
Этилцеллюлоза
Температура
самовоспламенения
аэрозоля, °С
550
410
430
420
320
480
800
575
360
477
330
491
925
657
Нижний концентрационный предел
взрываемости (НКПВ), г/м3
40
35
11.2
45.0
30.0
20-30
17.6
2.5
8.9
17.2
45.0
36.8
32.8
37.8
Краткие сведения о пожарах и пожарной безопасности приведены в
Приложении 1.
Краткие сведения о взрывоопасности и взрывозащите изложены в
Приложении 2.
«Правила
устройства
электроустановок»
(Раздел
7.
Электрооборудование специальных установок, глава 7.3. Электроустановки
во взрывоопасных зонах и глава 7.4. Электроустановки в пожароопасных
зонах), а также ГОСТ Р 51330.1-99. Электрооборудование взрывозащищенное
(дата введения в действие 01.01.2001) определяют требования по безопасной
эксплуатации электротехнического оборудования в помещениях и наружных
установках, в которых имеются горючие вещества или могут образовываться
взрывоопасные смеси.
«Правилами устройства электроустановок» в помещениях и наружных
установках определены пожароопасные и взрывоопасные зоны.
Все электротехническое оборудование, устанавливаемое в этих зонах, в
том числе оборудование систем безопасности (пожарной сигнализации и
автоматики, охранной сигнализации, оповещения, видеонаблюдения и др.)
должно быть выполнено в специальном взрывозащищенном исполнении, то
есть само не должно являться источником воспламенения или взрыва.
Классификация пожароопасных и взрывоопасных зон приведена в
Приложении 3.
Краткие сведения
о конденсированных взрывчатых веществах
приведены в Приложении 4.