КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЖАРОВ. ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ЗДАНИЙ

Классификация пожаров и опасных факторов пожара

пожара

1.1. Термины и определения

Термины и определения данной главы приведены в [1; 2; 12]:

Пожар — неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства [1].

Пожарная опасность веществ и материалов — состояние веществ и материалов, характеризуемое возможностью возникновения горения или взрыва веществ и материалов [2].

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов — способность веществ и материалов к образованию горючей (пожароопасной или взрывоопасной) среды, характеризуемая их физико-химическими свойствами и (или) поведением в условиях пожара [2].

Горючая среда — среда, способная воспламеняться при воздействии источника зажигания [2].

Источник зажигания — средство энергетического воздействия, инициирующее возникновение горения [2].

Окислители — вещества и материалы, обладающие способностью вступать в реакцию с горючими веществами, вызывая их горение, а также увеличивать его интенсивность [2].

Горение — экзотермическая реакция окисления вещества, сопровождающаяся по крайней мере одним из трех факторов: пламенем, свечением, выделением дыма [12].

Тление — беспламенное горение материала [12].

Дым — аэрозоль, образуемый жидкими и (или) твердыми продуктами неполного сгорания материалов [12].

Возгорание — начало горения под воздействием источника зажигания [12].

Самовозгорание — возгорание в результате самоинициируемых экзотермических процессов [12].

Воспламенение — начало пламенного горения под воздействием источника зажигания [12].

Самовоспламенение — самовозгорание, сопровождающееся пламенем [12].

Сажа — тонкодисперсный аморфный углеродный остаток, образующийся при неполном сгорании [12].

Опасный фактор пожара — фактор пожара, воздействие которого на людей и (или) материальные ценности может привести к ущербу [12].

Опасные факторы пожара [2, ст. 9]:

  • 1. К опасным факторам пожара относятся:
  • 1) пламя и искры;
  • 2) тепловой поток;
  • 3) повышенная температура окружающей среды;
  • 4) повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;
  • 5) пониженная концентрация кислорода;
  • 6) снижение видимости в дыму.
  • 2. К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:
  • 1) осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
  • 2) радиоактивные и токсичные вещества и материалы из разрушенных агрегатов;
  • 3) вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;
  • 4) опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;
  • 5) воздействие огнетушащих веществ.

Предельные значения опасных факторов пожара [77; 78]: по повышенной температуре — +70 °С; по тепловому потоку — 1400 Вт/м2; по потере видимости — 20 м;

по пониженному содержанию кислорода — 0,226 кг/м3; по каждому из токсичных газообразных продуктов горения (кг/м3):

С02 - 0,11; СО - 1,1610-3; НС/ - 2310-6.

1.2. Общие сведения о горении

Диффузионное и кинетическое горение

Все горючие (сгораемые) вещества содержат углерод и водород — основные компоненты газовоздушной смеси, участвующие в реакции горения. Температура воспламенения горючих веществ и материалов различна и не превышает для большинства 300 °С.

Физико-химические основы горения заключаются в термическом разложении вещества или материала до углеводородных паров и газов, которые под воздействием высоких температур вступают в химическое воздействие с окислителем (кислородом воздуха), превращаясь в процессе сгорания в углекислый газ (С02), угарный газ (СО), сажу (С2) и воду (Н20), и при этом выделяется тепло и световое излучение.

Воспламенение представляет собой процесс распространение пламени по газопаровоздушной смеси. При скорости истечения горючих паров и газов с поверхности вещества равной скорости распространения пламени по ним наблюдается устойчивое пламенное горение. Если же скорость пламени больше скорости истечения паров и газов, то происходит выгорание газопаровоздушной смеси и самозатухание пламени, т.е. вспышка.

В зависимости от скорости истечения газов и скорости распространения пламени по ним можно наблюдать:

горение на поверхности материала; горение с отрывом от поверхности материала.

Горение газопаровоздушной смеси подразделяется на диффузионное или кинетическое.

Кинетическое горение представляет собой горение предварительно перемешанных горючих газов и окислителя (кислорода воздуха). На пожарах этот вид горения встречается крайне редко. Однако он часто встречается в технологических процессах: в газовой сварке, резке и т.п.

При диффузионном горении окислитель поступает в зону горения извне. Поступает он, как правило, снизу пламени вследствие разрежения, которое создается у его основания. В верхней части пламени, выделяющееся в процессе горения тепло, создает давление. Основная реакция горения (окисления) происходит на границе пламени, поскольку истекающие с поверхности вещества газовые смеси препятствуют проникновению окислителя вглубь пламени (вытесняют воздух). Большая часть горючей смеси в центре пламени, не вступившая в реакцию окисления с кислородом, представляет собой продукты неполного горения (СО, СН4, С2 и пр.).

Диффузионное горение, в свою очередь, бывает ламинарным (спокойным) и турбулентным (неравномерным во времени и пространстве). Ламинарное горение характерно при равенстве скоростей истечения горючей смеси с поверхности материала и скорости распространения пламени по ней. Турбулентное горение наступает, когда скорость выхода горючей смеси значительно превышает скорость распространения пламени. В этом случае граница пламени становится неустойчивой вследствие большой диффузии воздуха в зону горения. Неустойчивость вначале возникает у вершины пламени, а затем перемещается к основанию. Такое горение встречается на пожарах при объемном его развитии (см. ниже).

Горение веществ и материалов возможно только при определенном количестве кислорода в воздухе. Содержание кислорода, при котором исключается возможность горения различных веществ и материалов, устанавливается опытным путем. Так, для картона и хлопка самозатухание наступает при 14% (об.) кислорода, а полиэфирной ваты — при 16% (об.) [117].

Исключение окислителя (кислорода воздуха) является одной из мер пожарной профилактики. Поэтому хранение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, карбида кальция, щелочных металлов, фосфора должно осуществляться в плотно закрытой таре.

Источники зажигания

Необходимым условием воспламенения горючей смеси являются источники зажигания. Источники зажигания подразделяются на открытый огонь, тепло нагревательных элементов и приборов, электрическую энергию, энергию механических искр, разрядов статического электричества и молнии, энергию процессов саморазо- гревания веществ и материалов (самовозгорание) и т.п.

Характерные параметры источников зажигания принимаются по [13]:

Температура каната молнии — 30000 °С при силе тока 200000 А и времени действия около 100 мкс. Энергия искрового разряда вторичного воздействия молнии превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения горючих материалов с минимальной энергией зажигания до 0,25 Дж. Энергия искровых разрядов при заносе высокого потенциала в здание по металлическим коммуникациям достигает значений 100 Дж и более, что достаточно для воспламенения всех горючих материалов.

Поливинилхлоридная изоляция электрического кабеля (провода) воспламеняется при кратности тока короткого замыкания более 2,5.

Температура сварочных частиц и никелевых частиц ламп накаливания достигает 2100 °С. Температура нагрева при резке металла 1350, сварке — 3150 °С. Температура дуги при сварке и резке достигает 4000 °С.

Зона разлета частиц при коротком замыкании при высоте расположения провода 10 м колеблется от 5 (вероятность попадания 92%) до 9 (вероятность попадания 6%) м; при расположении провода на высоте 3 м — от 4 (96%) до 8 м (1%); при расположении на высоте 1 м — от 3 (99%) до 6 м (6%).

Максимальная температура, °С, на колбе электрической лампочки накаливания зависит от мощности, Вт: 25 Вт — 100 °С; 40 Вт — 150 °С; 75 Вт — 250 °С; 100 Вт - 300 °С; 150 Вт - 340 °С; 200 Вт - 320 °С; 750 Вт - 370 °С.

Искры статического электричества, образующегося при работе людей с движущимися диэлектрическими материалами, достигают величин от 2,5 до 7,5 мДж.

Температура пламени (тления) и время горения (тления), °С (мин), некоторых малокалорийных источников тепла: тлеющая папироса — 320-410 (2-2,5); тлеющая сигарета — 420-460 (26-30); горящая спичка — 620-640 (0,33).

Для искр печных труб, котельных, труб паровозов и тепловозов, а также других машин, костров установлено, что искра диаметром 2 мм пожароопасна, если имееттемпе- ратуру около 1000 °С, диаметром 3 мм — 800 °С, диаметром 5 мм — 600 °С.

Самовозгорание

Самовозгорание присуще многим горючим веществам и материалам. Это отличительная особенность данной группы материалов.

Самовозгорание бывает следующих видов: тепловое, химическое, микробиологическое.

Тепловое самовозгорание выражается в аккумуляции материалом тепла, в процессе которого происходит самонагревание материала. Температура самонагревания вещества или материала является показателем его пожароопасности. Для большинства горючих материалов этот показатель лежит в пределах от 80 до 150 °С [117]: бумага — 100 °С; войлок строительный — 80 °С; дерматин — 40 °С; древесина: сосновая — 80, дубовая — 100, еловая — 120 °С; хлопок-сырец — 60 °С.

Продолжительное тление до начала пламенного горения является отличительной характеристикой процессов теплового самовозгорания. Данные процессы обнаруживаются по длительному и устойчивому запаху тлеющего материала.

Химическое самовозгорание сразу проявляется в пламенном горении. Для органических веществ данный вид самовозгорания происходит при контакте с кислотами (азотной, серной), растительными и техническими маслами. Масла и жиры, в свою очередь, способны к самовозгоранию в среде кислорода. Неорганические вещества способны самовозгораться при контакте с водой (например, гидросульфит натрия). Спирты самовозгораются при контакте с перманганатом калия. Аммиачная селитра самовозгорается при контакте с суперфосфатом и пр.

Микробиологическое самовозгорание связано с выделением тепловой энергии микроорганизмами в процессе жизнедеятельности в питательной для них среде (сено, торф, древесные опилки и т.п.).

На практике чаще всего проявляются комбинированные процессы самовозгорания: тепловые и химические.

1.3. Классы пожаров. Динамика развития пожара

Пожары классифицируются по виду горючего материала и подразделяются на следующие классы по ФЗ-123 [2, ст. 8]:

  • 1) пожары твердых горючих веществ и материалов (А);
  • 2) пожары горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ и материалов (В);
  • 3) пожары газов (С);
  • 4) пожары металлов (D);
  • 5) пожары горючих веществ и материалов электроустановок, находящихся под напряжением (Е);
  • 6) пожары ядерных материалов, радиоактивных отходов и радиоактивных веществ (F).

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 [13, прил. 4, табл. 12], бензин выгорает со скоростью 61,7-103; дизельное топливо — 42,0-103; мебель в жилых и административных зданиях влажностью 8-10% — 14,0-103; книги, журналы — 4,2-103; резина — 11,2-103; хлопок+капрон (3:1) - 12,5-103 кг/(м2-с).

В источниках [117, 122, 123] приводятся общие схемы развития пожара, которые включают несколько основных фаз (экспериментальные данные для помещения размером 5x4x3 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. Поэтому очень важно в это время обеспечить изоляцию помещения от наружного воздуха (не рекомендуется открывать или вскрывать окна и двери в горящее помещение. В некоторых случаях, при достаточном обеспечении герметичности помещения, наступает самозатухание пожара) и вызвать пожарную охрану. Если очаг пожара виден, необходимо по возможности принять меры к тушению пожара первичными средствами пожаротушения.

Продолжительность I фазы составляет 2-30% продолжительности пожара.

II фаза (30-40 мин) — стадия объемного развития пожара.

Бурный процесс, 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.

Исходя из анализа динамики развития пожара, необходимо сделать некоторые выводы:

  • 1. Автоматические системы пожарной сигнализации и тушения пожара должны сработать в начале I фазы развития пожара.
  • 2. Тушение пожара подразделениями пожарной охраны начинается, как правило, через 10-15 мин после извещения о пожаре, т.е. через 15-20 мин после его возникновения (3-5 мин до срабатывания системы сигнализации о пожаре; 5-10 мин — следование на пожар; 3-5 мин — подготовка к тушению пожара). К этому моменту пожар принимает объемную форму развития и максимальную интенсивность.
  • 3. Эвакуация людей должна быть проведена в течение I фазы пожара. Значение времени начала эвакуации принимается от 0,5 до 9,0 мин [77, п. 1 прил. 5].
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >