Опасности и меры профилактики на электроустановках

Многие компоненты, из которых состоят электрические установки, обладают разной степенью надежности. Однако, несмотря на присущую им хрупкость, все они должны надежно работать в суровых условиях. К сожалению, даже при самых благоприятных обстоятельствах электрическое оборудование может выйти из строя, что может привести к травмам или материальному ущербу.

Безопасная эксплуатация электроустановок является результатом хорошего первоначального проектирования, а не простой модернизации систем безопасности. Это следствие того факта, что в то время как ток течет со скоростью света, все электромеханические и электронные системы демонстрируют задержки реакции, вызванные, прежде всего, тепловой инерцией, механической инерцией и условиями обслуживания. Эти латентные периоды, независимо от их происхождения, достаточно продолжительны, чтобы люди могли получить травмы и повредить оборудование (Lee, Capelli-Schellpfeffer and Kelly, 1994; Lee, Cravalho and Burke, 1992; Kane and Sternheim, 1978).

Очень важно, чтобы оборудование устанавливалось и обслуживалось квалифицированным персоналом. Следует подчеркнуть, что технические меры необходимы как для обеспечения безопасной эксплуатации установок, так и для защиты людей и оборудования.

Введение в электрические опасности

Надлежащая эксплуатация электроустановок требует, чтобы машины, оборудование, электрические цепи и линии были защищены от опасностей, вызванных как внутренними (т.е. возникающими внутри установки), так и внешними факторами (Andreoni and Castagna 1983).

К внутренним причинам относятся:

• перенапряжения

• короткие замыкания

• изменение формы волны тока

• индукционный

• вмешательство

• сверхтоки

• коррозия, приводящая к утечке электрического тока на землю

• нагрев проводящих и изоляционных материалов, который может привести к ожогам оператора, выбросу токсичных газов, возгоранию компонентов и, в легковоспламеняющихся средах, к взрывам

• утечки изоляционных жидкостей, таких как масло

• образование водорода или других газов, которые могут привести к образованию взрывоопасных смесей.

Каждая комбинация опасного оборудования требует определенных защитных мер, некоторые из которых предусмотрены законом или внутренними техническими регламентами. Производители обязаны знать конкретные технические стратегии, способные снизить риски.

К внешним причинам относятся:

• механические факторы (падения, удары, вибрация)

• физические и химические факторы (естественное или искусственное излучение, экстремальные температуры, масла, агрессивные жидкости, влажность)

• ветер, лед, молния

• растительность (деревья и корни, как сухие, так и влажные)

• животные (как в городских, так и в сельских условиях); они могут повредить изоляцию линии электропередачи и вызвать короткое замыкание или ложный контакт.

И последний по порядку но не по значимости,

• взрослые и дети, которые проявляют неосторожность, безрассудство или не знают о рисках и рабочих процедурах.

К другим внешним причинам относятся электромагнитные помехи от таких источников, как линии высокого напряжения, радиоприемники, сварочные аппараты (способные генерировать переходные перенапряжения) и соленоиды.

Наиболее часто встречающиеся причины проблем возникают из-за неисправности или нестандартности:

• средства механической, тепловой или химической защиты
• системы вентиляции, системы охлаждения машин, оборудование, линии или контуры
• согласование изоляторов, используемых в разных частях установки
• согласование предохранителей и автоматических выключателей.

Один плавкий предохранитель или автоматический выключатель не могут обеспечить достаточную защиту от перегрузки по току в двух разных цепях. Предохранители или автоматические выключатели могут обеспечить защиту от обрыва фазы в нейтрали, но для защиты от обрыва фазы на землю требуются автоматические выключатели дифференциального тока.

• использование реле напряжения и разрядников для согласования защитных систем
• датчики и механические или электрические компоненты в системах защиты установки
• разделение цепей при разном напряжении (между проводниками должны быть обеспечены достаточные воздушные зазоры; соединения должны быть изолированы; трансформаторы должны быть оснащены заземленными экранами и соответствующей защитой от перенапряжения, а также иметь полностью изолированные первичную и вторичную обмотки)
• цветовые коды или другие подходящие положения, чтобы избежать неправильной идентификации проводов
• ошибочное принятие активной фазы за нейтральный проводник приводит к электризации внешних металлических компонентов оборудования.
• средства защиты от электромагнитных помех.

Это особенно важно для контрольно-измерительных приборов и линий, используемых для передачи данных или обмена сигналами защиты и/или управления. Должны быть обеспечены достаточные зазоры между линиями или использованы фильтры и экраны. Волоконно-оптические кабели иногда используются для наиболее критических случаев.

Риск, связанный с электрическими установками, увеличивается, когда оборудование эксплуатируется в тяжелых условиях, чаще всего в результате поражения электрическим током во влажной или мокрой среде.

Тонкие жидкие проводящие слои, образующиеся на металлических и изоляционных поверхностях во влажной или мокрой среде, создают новые, неравномерные и опасные пути прохождения тока. Проникновение воды снижает эффективность изоляции, а попадание воды в изоляцию может привести к утечке тока и короткому замыканию. Эти эффекты не только повреждают электрические установки, но и значительно увеличивают риск для человека. Этот факт обосновывает необходимость специальных стандартов для работы в суровых условиях, таких как открытые площадки, сельскохозяйственные установки, строительные площадки, ванные комнаты, шахты и подвалы, а также некоторые промышленные объекты.

Доступно оборудование, обеспечивающее защиту от дождя, боковых брызг или полного погружения. В идеале оборудование должно быть закрыто, изолировано и защищено от коррозии. Металлические корпуса должны быть заземлены. Механизм отказа во влажной среде такой же, как и во влажной атмосфере, но последствия могут быть более серьезными.

Опасность поражения электрическим током в запыленной атмосфере

Мелкая пыль, попадающая в машины и электрическое оборудование, вызывает истирание, особенно подвижных частей. Проводящая пыль также может вызвать короткое замыкание, а изолирующая пыль может прервать протекание тока и увеличить контактное сопротивление. Скопления мелкой или крупной пыли вокруг корпусов оборудования являются потенциальными резервуарами влаги и воды. Сухая пыль является теплоизолятором, уменьшающим рассеивание тепла и повышающим локальную температуру; это может привести к повреждению электрических цепей и вызвать пожар или взрыв.

Влаго- и взрывозащищенные системы необходимо устанавливать на промышленных или сельскохозяйственных объектах, где осуществляются пыльные процессы.

Опасность поражения электрическим током во взрывоопасных средах или на объектах, содержащих взрывоопасные материалы

Взрывы, включая взрывы атмосфер, содержащих взрывоопасные газы и пыль, могут быть вызваны размыканием и замыканием электрических цепей под напряжением или любым другим переходным процессом, способным генерировать искры достаточной энергии.

Эта опасность присутствует на таких объектах, как:

• шахты и подземные площадки, где могут скапливаться газы, особенно метан
• химическая промышленность
• помещения для хранения свинцовых аккумуляторов, где может накапливаться водород
• пищевая промышленность, где могут быть получены натуральные органические порошки
• промышленность синтетических материалов
• металлургия, особенно алюминий и магний.

При наличии такой опасности количество электрических цепей и оборудования должно быть сведено к минимуму, например, за счет удаления электродвигателей и трансформаторов или замены их пневматическим оборудованием. Электрическое оборудование, которое нельзя демонтировать, должно быть закрыто, чтобы избежать любого контакта горючих газов и пыли с искрами, а внутри корпуса должна поддерживаться атмосфера инертного газа с избыточным давлением. Взрывозащищенные корпуса и огнеупорные электрические кабели должны использоваться там, где существует вероятность взрыва. Разработана полная номенклатура взрывозащищенного оборудования для ряда производств повышенной опасности (например, нефтяной и химической промышленности).

Из-за высокой стоимости взрывозащищенного оборудования заводы принято делить на электроопасные зоны. При таком подходе в зонах повышенного риска используется специальное оборудование, а в других допускается определенная доля риска. Разработаны различные отраслевые критерии и технические решения; они обычно включают некоторую комбинацию заземления, разделения компонентов и установки зонирующих барьеров.

Эквипотенциальное соединение

Если бы все проводники, включая землю, к которым можно прикоснуться одновременно, находились под одинаковым потенциалом, опасности для человека не было бы. Системы уравнивания потенциалов являются попыткой достичь этого идеального состояния (Andreoni and Castagna 1983; Lee, Cravalho and Burke 1992).

При эквипотенциальном соединении каждый оголенный проводник непередающего электрооборудования и каждый доступный посторонний проводник на одном и том же участке соединяются с защитным заземленным проводником. Следует помнить, что хотя проводники непередающего оборудования обесточены при нормальной работе, они могут оказаться под напряжением после нарушения изоляции. Снижая контактное напряжение, уравнивание потенциалов предотвращает попадание на металлические компоненты напряжений, опасных как для людей, так и для оборудования.

На практике может оказаться необходимым подключить одну и ту же машину к сети уравнивания потенциалов более чем в одной точке. Области плохого контакта, например, из-за присутствия изоляторов, таких как смазочные материалы и краска, должны быть тщательно определены. Точно так же рекомендуется подключать все местные и внешние трубопроводы (например, водопровод, газ и отопление) к сети уравнивания потенциалов.

Заземление

В большинстве случаев необходимо минимизировать падение напряжения между проводниками установки и землей. Это достигается подключением проводников к заземленному защитному проводу.

Существует два типа заземления:

• функциональные основания - например, заземление нейтрального проводника трехфазной системы или средней точки вторичной обмотки трансформатора.
• защитное заземление — например, заземление каждого проводника на единице оборудования. Целью этого типа заземления является минимизация напряжения проводника за счет создания предпочтительного пути для токов короткого замыкания, особенно тех токов, которые могут повлиять на людей.

В нормальных условиях эксплуатации через заземляющие соединения ток не течет. Однако в случае случайного срабатывания цепи ток, протекающий через низкоомное заземляющее соединение, достаточно велик, чтобы расплавить плавкий предохранитель или незаземленные проводники.

Максимальное напряжение короткого замыкания в эквипотенциальных сетях, разрешенное большинством стандартов, составляет 50 В для сухих сред, 25 В для мокрых или влажных сред и 12 В для медицинских лабораторий и других сред с высоким риском. Хотя эти значения являются лишь рекомендациями, следует подчеркнуть необходимость обеспечения надлежащего заземления на рабочих местах, в общественных местах и ​​особенно в жилых помещениях.

Эффективность заземления зависит в первую очередь от наличия высоких и стабильных токов утечки на землю, а также от адекватной гальванической связи эквипотенциальной сети и диаметра проводников, ведущих к сети. Из-за важности утечки на землю ее необходимо оценивать с большой точностью.

Соединения с землей должны быть такими же надежными, как эквипотенциальные сети, и их надлежащая работа должна регулярно проверяться.

По мере увеличения сопротивления заземления потенциал как заземляющего проводника, так и земли вокруг проводника приближается к потенциалу электрической цепи; в случае земли вокруг проводника генерируемый потенциал обратно пропорционален расстоянию от проводника. Во избежание опасных скачков напряжения заземляющие проводники должны быть должным образом экранированы и проложены в земле на соответствующей глубине.

В качестве альтернативы заземлению оборудования стандарты допускают использование оборудования с двойной изоляцией. Это оборудование, рекомендованное для использования в жилых помещениях, сводит к минимуму вероятность повреждения изоляции за счет использования двух отдельных систем изоляции. Нельзя полагаться на оборудование с двойной изоляцией для надлежащей защиты от сбоев интерфейса, например, связанных с незакрепленными, но работающими вилками, поскольку стандарты вилок и настенных розеток некоторых стран не регулируют использование таких вилок.

Предохранители

Самый надежный метод снижения опасности поражения электрическим током для людей и оборудования — свести к минимуму продолжительность повышения тока и напряжения короткого замыкания, в идеале еще до того, как электрическая энергия начнет увеличиваться. Системы защиты в электрооборудовании обычно включают в себя три реле: реле дифференциального тока для защиты от пробоя на землю, магнитное реле и тепловое реле для защиты от перегрузок и коротких замыканий.

В устройствах защитного отключения проводники в цепи намотаны по кольцу, которое определяет векторную сумму токов, входящих и выходящих из защищаемого оборудования. Сумма векторов равна нулю при нормальной работе, но равна току утечки в случае неисправности. Когда ток утечки достигает порога срабатывания выключателя, выключатель срабатывает. Устройства защитного отключения могут срабатывать при токах до 30 мА с задержкой до 30 мс.

Максимальный ток, который может безопасно проходить по проводнику, зависит от его площади поперечного сечения, изоляции и установки. Перегрев произойдет, если будет превышена максимальная безопасная нагрузка или если будет ограничено рассеивание тепла. Устройства максимального тока, такие как плавкие предохранители и магнитотермические выключатели, автоматически разрывают цепь при протекании чрезмерного тока, замыканиях на землю, перегрузке или коротком замыкании. Устройства перегрузки по току должны прерывать протекание тока, когда он превышает мощность проводника.

Выбор средств защиты, способных защитить как персонал, так и оборудование, является одним из важнейших вопросов при управлении электроустановками и должен учитывать не только токопроводящую способность проводников, но и характеристики цепей и подключенного к ним оборудования. их.

В цепях с очень большой токовой нагрузкой необходимо использовать специальные предохранители или автоматические выключатели большой мощности.

Плавкие предохранители

Доступны несколько типов предохранителей, каждый из которых предназначен для конкретного применения. Использование предохранителя неправильного типа или предохранителя неправильной мощности может привести к травмам и повреждению оборудования. Перегрев часто приводит к перегреву проводки или оборудования, что, в свою очередь, может привести к возгоранию.

Перед заменой предохранителей заблокируйте, пометьте и проверьте цепь, чтобы убедиться, что она обесточена. Тестирование может спасти жизнь. Затем определите причину любых коротких замыканий или перегрузок и замените перегоревшие предохранители на предохранители того же типа и мощности. Никогда не вставляйте предохранители в цепь под напряжением.

Предохранители

Хотя автоматические выключатели уже давно используются в высоковольтных цепях с большими токами, они все чаще используются во многих других типах цепей. Доступно множество типов, предлагающих выбор немедленного или отсроченного срабатывания, а также ручного или автоматического управления.

Автоматические выключатели делятся на две основные категории: тепловые и магнитные.

Тепловые автоматические выключатели реагируют исключительно на повышение температуры. Таким образом, колебания температуры окружающей среды автоматического выключателя повлияют на точку срабатывания выключателя.

С другой стороны, магнитные автоматические выключатели реагируют исключительно на величину тока, проходящего через цепь. Этот тип выключателя предпочтительнее, когда сильные колебания температуры требуют завышения номинала выключателя или когда выключатель часто отключается.

В случае прикосновения к линиям, несущим сильноточные нагрузки, защитные цепи не могут предотвратить травмы людей или повреждение оборудования, так как они предназначены только для защиты линий электропередач и систем от протекания избыточного тока, вызванного неисправностями.

Из-за сопротивления контакта с землей ток, проходящий через объект, одновременно контактирующий с линией и землей, обычно меньше тока отключения. Токи повреждения, протекающие через людей, могут быть дополнительно уменьшены сопротивлением тела до такой степени, что они не отключают выключатель, и поэтому они чрезвычайно опасны. Практически невозможно спроектировать энергосистему, которая предотвратила бы травмы или повреждение любого объекта, вызвавшего неисправность линий электропередач, и в то же время оставалась бы полезной системой передачи энергии, поскольку пороги срабатывания соответствующих устройств защиты цепи значительно превышают уровень опасности для человека.

Стандарты и правила

Структура международных стандартов и правил проиллюстрирована на рисунке 1 (Winckler 1994). Строки соответствуют географическому охвату стандартов: всемирному (международному), континентальному (региональному) или национальному, а столбцы соответствуют областям применения стандартов. IEC и Международная организация по стандартизации (ISO) имеют общую структуру, Совместную координационную группу президентов (JPCG); европейский эквивалент - Объединенная группа президентов (JPG).

Рисунок 1. Система международных стандартов и правил

Каждый орган по стандартизации регулярно проводит международные совещания. Состав различных органов отражает развитие стандартизации.

Ассоциация Европейский комитет по нормализации электротехники (CENELEC) была создана электротехническими комитетами стран, подписавших в 1957 году Римский договор об учреждении Европейского экономического сообщества. Позже к шести членам-основателям присоединились члены Европейской ассоциации свободной торговли (ЕАСТ), и CENELEC в его нынешнем виде датируется 13 февраля 1972 года.

В отличие от Международной электротехнической комиссии (МЭК), CENELEC занимается внедрением международных стандартов в странах-членах, а не созданием новых стандартов. Особенно важно помнить, что хотя принятие стандартов IEC странами-членами является добровольным, принятие стандартов и правил CENELEC является обязательным в Европейском Союзе. Более 90 % стандартов CENELEC основаны на стандартах IEC, и более 70 % из них идентичны. Влияние CENELEC также привлекло интерес стран Восточной Европы, большинство из которых стали аффилированными членами в 1991 году.

Международная ассоциация по испытаниям и материалам, предшественница Международной организации по стандартизации (ISO), как она известна сегодня, была основана в 1886 году и действовала до Первой мировой войны, после чего перестала функционировать как международная ассоциация. Некоторые национальные организации, такие как Американское общество испытаний и материалов (ASTM), выжили. В 1926 году в Нью-Йорке была основана Международная ассоциация стандартов (ISA), которая действовала до Второй мировой войны. В 1946 году ISA была заменена ISO, отвечающей за все области, кроме электротехники и телекоммуникаций. Европейский комитет по нормализации (CEN) является европейским эквивалентом ISO и имеет ту же функцию, что и CENELEC, хотя только 40% стандартов CEN являются производными от стандартов ISO.

Нынешняя волна международной экономической консолидации создает потребность в общих технических базах данных в области стандартизации. Этот процесс в настоящее время идет в нескольких частях мира, и вполне вероятно, что новые органы по стандартизации появятся за пределами Европы. CANENA — это региональный орган по стандартизации, созданный странами Североамериканского соглашения о свободной торговле (НАФТА) (Канада, Мексика и США). Электромонтаж помещений в США регулируется Национальным электротехническим кодексом, ANSI/NFPA 70-1996. Этот Кодекс также используется в ряде других стран Северной и Южной Америки. В нем приведены требования к монтажу электропроводки помещений за пределами точки подключения к системе электроснабжения. Он охватывает установку электрических проводников и оборудования внутри или на общественных и частных зданиях, включая дома на колесах, транспортные средства для отдыха и плавучие здания, складские дворы, карнавалы, парковки и другие площадки, а также промышленные подстанции. Он не распространяется на установки на кораблях или плавсредствах, за исключением плавучих зданий — железнодорожных остановок, самолетов или автомобильных транспортных средств. Национальный электротехнический кодекс также не применяется к другим областям, которые обычно регулируются Национальным кодексом электробезопасности, таким как установка коммуникационного оборудования и электрические коммунальные установки.

Европейские и американские стандарты эксплуатации электроустановок

Европейский стандарт EN 50110-1, Эксплуатация электроустановок (1994a), подготовленный Целевой группой CENELEC 63-3, является основным документом, применимым к эксплуатации и работам на электроустановках, рядом с ними. Стандарт устанавливает минимальные требования для всех стран CENELEC; дополнительные национальные стандарты описаны в отдельных подразделах стандарта (EN 50110-2).

Стандарт распространяется на установки, предназначенные для производства, передачи, преобразования, распределения и использования электроэнергии и работающие при обычно встречающихся уровнях напряжения. Хотя типичные установки работают при низком напряжении, стандарт также применяется к установкам сверхнизкого и высокого напряжения. Установки могут быть постоянными и стационарными (например, распределительные установки на заводах или в офисных комплексах) или мобильными.

Правила безопасной эксплуатации и технического обслуживания при работах на электроустановках или рядом с ними изложены в стандарте. Применимые виды работ включают неэлектрические работы, такие как строительство рядом с воздушными линиями или подземными кабелями, в дополнение ко всем видам электромонтажных работ. Некоторые электрические установки, например, на борту самолетов и кораблей, не подпадают под действие стандарта.

Эквивалентным стандартом в США является Национальный кодекс электробезопасности (NESC), Американский национальный институт стандартов (1990 г.). NESC распространяется на объекты коммунального хозяйства и действует от точки выработки электроэнергии и сигналов связи через передающую сеть до точки поставки на объекты потребителя. Некоторые установки, в том числе в шахтах и ​​на кораблях, не подпадают под действие NESC. Рекомендации NESC предназначены для обеспечения безопасности работников, занятых монтажом, эксплуатацией или обслуживанием линий электроснабжения и связи и сопутствующего оборудования. Эти руководящие принципы представляют собой минимально приемлемый стандарт безопасности труда и общественной безопасности в указанных условиях. Код не предназначен для использования в качестве спецификации проекта или руководства по эксплуатации. Формально NESC следует рассматривать как национальный кодекс безопасности, применимый к Соединенным Штатам.

Обширные правила как европейских, так и американских стандартов предусматривают безопасное выполнение работ на электроустановках.

Европейский стандарт (1994a)

Определения

Стандарт дает определения только для наиболее распространенных терминов; дополнительная информация доступна в Международной электротехнической комиссии (1979 г.). Для целей настоящего стандарта под электроустановкой понимается все оборудование, задействованное в производстве, передаче, преобразовании, распределении и использовании электрической энергии. Сюда входят все источники энергии, включая батареи и конденсаторы (ENEL 1994; EDF-GDF 1991).

Основные принципы

Безопасная операция: Основным принципом безопасной работы на электроустановке или рядом с ней является необходимость оценки риска поражения электрическим током перед началом работы.

персонал: Наилучшие правила и процедуры работы на электроустановках, вблизи них или рядом с ними не имеют никакой ценности, если работники не знают их досконально и не соблюдают их неукоснительно. Весь персонал, участвующий в работе с электроустановкой или рядом с ней, должен быть проинструктирован о требованиях безопасности, правилах безопасности и политиках компании, применимых к их работе. Если работа длительная или сложная, эта инструкция должна быть повторена. Работники обязаны соблюдать эти требования, правила и инструкции.

Организация: Каждая электрическая установка должна находиться под ответственностью назначенного лица, контролирующего электрическую установку. В случаях деятельности, включающей более одной установки, важно, чтобы назначенные лица, контролирующие каждую установку, сотрудничали друг с другом.

Ответственность за каждую рабочую деятельность несет назначенное лицо, контролирующее работу. Если работа включает подзадачи, будут назначены лица, ответственные за безопасность каждой подзадачи, каждый из которых будет подчиняться координатору. Одно и то же лицо может выступать в качестве назначенного лица, контролирующего работу, и назначенного лица, контролирующего электроустановку.

Общение: Сюда входят все средства передачи информации между людьми, т. е. устная речь (включая телефоны, радио и речь), письмо (включая факс) и визуальные средства (включая приборные панели, видео, сигналы и свет).

Должно быть предоставлено официальное уведомление обо всей информации, необходимой для безопасной эксплуатации электроустановки, например, об организации сети, состоянии распределительного устройства и расположении предохранительных устройств.

Рабочее место: Надлежащее рабочее пространство, доступ и освещение должны быть обеспечены на электроустановках, на которых или рядом с которыми должны выполняться какие-либо работы.

Инструменты, оборудование и процедуры: Инструменты, оборудование и процедуры должны соответствовать требованиям соответствующих европейских, национальных и международных стандартов, если таковые существуют.

Чертежи и отчеты: Чертежи и отчеты по установке должны быть актуальными и легкодоступными.

Вывески: Надлежащие знаки, привлекающие внимание к конкретным опасностям, должны отображаться по мере необходимости, когда установка работает и во время любой работы.

Стандартные операционные процедуры

Основная деятельность: Эксплуатационная деятельность предназначена для изменения электрического состояния электроустановки. Есть два типа:

• операции, предназначенные для изменения электрического состояния электроустановки, например, чтобы использовать оборудование, подключать, отключать, запускать или останавливать установку или часть установки для выполнения работы. Эти действия могут выполняться локально или дистанционно.
• отключение до или повторное подключение после работы без отрыва от производства должно выполняться квалифицированными или обученными рабочими.

Функциональные проверки: Сюда входят процедуры измерения, тестирования и проверки.

Измерение определяется как весь спектр действий, используемых для сбора физических данных в электроустановках. Измерение должно проводиться квалифицированными специалистами.

Тестирование включает в себя все действия, предназначенные для проверки работы или электрического, механического или теплового состояния электроустановки. Испытания должны проводиться квалифицированными работниками.

Инспекция – это проверка того, что электроустановка соответствует действующим установленным техническим нормам и правилам техники безопасности.

Рабочие процедуры

Генеральная: Назначенное лицо, контролирующее электроустановку, и назначенное лицо, контролирующее работу, должны обеспечить получение рабочими конкретных и подробных инструкций до начала работы и по ее завершении.

Перед началом работы назначенное лицо, контролирующее работу, должно уведомить назначенное лицо, контролирующее электроустановку, о характере, месте и последствиях для электроустановки предполагаемых работ. Это уведомление должно быть дано предпочтительно в письменной форме, особенно когда работа сложная.

Трудовую деятельность можно разделить на три категории: мертвая работа, живая работа и работа вблизи действующих установок. Для каждого вида работ разработаны мероприятия, направленные на защиту от поражения электрическим током, коротких замыканий и искрения.

Индукция: При работе с электрическими линиями, подверженными индукционному току, необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

• заземление через соответствующие промежутки времени; это снижает потенциал между проводниками и землей до безопасного уровня
• уравнивание потенциалов рабочего места; это предотвращает проникновение рабочих в индукционную петлю.

Погодные условия: Если видна молния или слышен гром, запрещается начинать или продолжать работы на наружных установках или на внутренних установках, непосредственно подключенных к воздушным линиям.

Мертвая работа

Следующие основные приемы работы гарантируют, что электроустановки на рабочем месте останутся обесточенными на время проведения работ. Если нет четких противопоказаний, практики следует применять в указанном порядке.

Полное отключение: Участок установки, в котором должны выполняться работы, должен быть изолирован от всех источников электропитания и защищен от повторного включения.

Защита от повторного подключения: Все прерыватели цепи, используемые для отключения электроустановки во время работы, должны быть заблокированы, желательно путем блокировки рабочего механизма.

Проверка того, что установка мертва: Отсутствие тока должно быть проверено на всех полюсах электроустановки на рабочем месте или как можно ближе к нему.

Заземление и короткое замыкание: На всех высоковольтных и некоторых низковольтных рабочих площадках все части, с которыми предстоит работать, должны быть заземлены и закорочены после их отключения. Системы заземления и короткого замыкания должны быть подключены к земле в первую очередь; компоненты, подлежащие заземлению, должны подключаться к системе только после ее заземления. Насколько это возможно, системы заземления и короткого замыкания должны быть видны с рабочей площадки. К низковольтным и высоковольтным установкам предъявляются свои особые требования. При этих типах монтажа все стороны рабочих площадок и все проводники, входящие на площадку, должны быть заземлены и закорочены.

Защита от соседних токоведущих частей: Дополнительные защитные меры необходимы, если части электроустановки вблизи места проведения работ нельзя обесточить. Рабочие не должны приступать к работе, пока не получат на это разрешение от назначенного лица, контролирующего работу, которое, в свою очередь, должно получить разрешение от назначенного лица, контролирующего электроустановку. После завершения работ рабочие должны покинуть рабочую площадку, инструменты и оборудование должны быть складированы, а системы заземления и короткого замыкания удалены. Назначенное лицо, контролирующее работы, должно затем уведомить назначенное лицо, контролирующее электроустановку, о том, что установка доступна для повторного подключения.

Живая работа

Генеральная: Живая работа — это работа, выполняемая в зоне, в которой есть ток. Руководство по размерам рабочей зоны можно найти в стандарте EN 50179. Должны применяться защитные меры, предназначенные для предотвращения поражения электрическим током, дугового разряда и коротких замыканий.

Обучение и квалификация: Должны быть созданы специальные программы обучения для развития и поддержания способности квалифицированных или обученных рабочих выполнять работу в режиме реального времени. После завершения программы рабочие получат квалификационный рейтинг и разрешение на выполнение конкретных работ под напряжением определенного напряжения.

Поддержание квалификации: Способность выполнять живую работу должна поддерживаться либо практикой, либо новой подготовкой.

Методы работы: В настоящее время существует три общепризнанных метода, отличающихся своей применимостью к различным типам токоведущих частей и оборудованию, необходимому для предотвращения поражения электрическим током, дугового разряда и короткого замыкания:

• работа с горячей палкой
• изоляционно-перчаточный рабочий
• работа голыми руками.

Каждый метод требует различной подготовки, оборудования и инструментов, и выбор наиболее подходящего метода будет зависеть от характеристик рассматриваемой работы.

Инструменты и оборудование: Должны быть указаны характеристики, хранение, техническое обслуживание, транспортировка и осмотр инструментов, оборудования и систем.

Погодные условия: Ограничения распространяются на живую работу в неблагоприятных погодных условиях, поскольку снижаются изоляционные свойства, видимость и мобильность рабочих.

Организация работы: Работа должна быть надлежащим образом подготовлена; письменная подготовка должна быть представлена ​​заранее для комплексной работы. Установка в целом и участок, на котором должны выполняться работы, в частности, должны поддерживаться в состоянии, соответствующем требуемой подготовке. Назначенное лицо, контролирующее работы, информирует назначенное лицо, контролирующее электроустановку, о характере работ, месте установки, на котором будут выполняться работы, и предполагаемой продолжительности работ. Перед началом работы работникам должны быть разъяснены характер работы, соответствующие меры безопасности, роль каждого работника, а также используемые инструменты и оборудование.

Существуют специальные методы для установок сверхнизкого, низкого и высокого напряжения.

Работа вблизи токоведущих частей

Генеральная: Работы вблизи токоведущих частей с номинальным напряжением выше 50 В переменного тока или 120 В постоянного тока должны выполняться только при соблюдении мер безопасности, исключающих прикосновение к токоведущим частям или вход в зону, находящуюся под напряжением. Для этой цели могут использоваться экраны, перегородки, ограждения или изолирующие покрытия.

Перед началом работы назначенное лицо, контролирующее работу, должно проинструктировать рабочих, особенно тех, кто не знаком с работой вблизи токоведущих частей, о безопасных расстояниях, которые необходимо соблюдать на рабочем месте, основных правилах техники безопасности, которых необходимо придерживаться, и потребность в поведении, обеспечивающем безопасность всей рабочей бригады. Границы рабочей площадки должны быть точно определены и отмечены, а внимание должно быть обращено на необычные условия труда. Эта информация должна повторяться по мере необходимости, особенно после изменения условий труда.

Рабочие должны следить за тем, чтобы ни одна часть их тела или какой-либо предмет не попадали в живую зону. Особую осторожность следует соблюдать при работе с длинными предметами, например, инструментами, наконечниками кабелей, трубами и лестницами.

Защита экранами, барьерами, кожухами или изолирующими покрытиями: Выбор и установка этих защитных устройств должны обеспечивать достаточную защиту от предсказуемых электрических и механических воздействий. Оборудование должно содержаться в надлежащем состоянии и быть закреплено во время работы.

Обслуживание

Генеральная: Целью технического обслуживания является поддержание электроустановки в требуемом состоянии. Техническое обслуживание может быть профилактическим (т. е. проводиться на регулярной основе для предотвращения поломок и поддержания оборудования в рабочем состоянии) или корректирующим (т. е. выполняться для замены неисправных деталей).

Работы по техническому обслуживанию можно разделить на две категории риска:

• работа, связанная с риском поражения электрическим током, когда необходимо соблюдать процедуры, применимые к работам под напряжением и работам вблизи токоведущих частей
• работы, при которых конструкция оборудования позволяет выполнять некоторые работы по техническому обслуживанию без полных рабочих процедур

персонал: Персонал, который должен выполнять работу, должен иметь соответствующую квалификацию или подготовку и должен быть обеспечен соответствующими измерительными и испытательными инструментами и устройствами.

Ремонтные работы: Ремонтные работы состоят из следующих этапов: локализация неисправности; устранение неисправностей и/или замена компонентов; ввод в эксплуатацию отремонтированного участка установки. Для каждого из этих шагов могут потребоваться определенные процедуры.

Работа по замене: Как правило, замена плавких предохранителей в высоковольтных установках должна выполняться без отрыва от работы. Замена предохранителей должна выполняться квалифицированными рабочими в соответствии с соответствующими рабочими процедурами. Замена ламп и съемных частей, таких как стартеры, должна выполняться без отрыва от производства. В высоковольтных установках процедуры ремонта должны также применяться к работам по замене.

Обучение персонала опасностям поражения электрическим током

Эффективная организация труда и обучение технике безопасности являются ключевым элементом любой успешной организации, программы профилактики и программы охраны труда и техники безопасности. Рабочие должны иметь надлежащую подготовку для безопасного и эффективного выполнения своей работы.

Ответственность за проведение обучения сотрудников лежит на руководстве. Руководство должно признать, что сотрудники должны работать на определенном уровне, прежде чем организация сможет достичь своих целей. Для достижения этих уровней необходимо разработать политику обучения работников и, соответственно, конкретные программы обучения. Программы должны включать этапы обучения и квалификации.

Живые рабочие программы должны включать следующие элементы:

Обучение: В некоторых странах программы и учебные заведения должны быть официально одобрены действующим комитетом или аналогичным органом. Программы основаны прежде всего на практическом опыте, дополненном техническими инструкциями. Обучение проходит в форме практической работы на моделях внутренних или наружных установок, аналогичных тем, на которых должна выполняться реальная работа.

Квалификация: Процедуры живой работы очень требовательны, и очень важно использовать нужного человека в нужном месте. Этого легче всего добиться, если имеется квалифицированный персонал разного уровня квалификации. Назначенное лицо, контролирующее работу, должно быть квалифицированным рабочим. Там, где необходим надзор, он также должен осуществляться квалифицированным лицом. Рабочие должны работать только на установках, напряжение и сложность которых соответствуют их уровню квалификации или подготовки. В некоторых странах квалификация регулируется национальными стандартами.

Наконец, рабочие должны быть проинструктированы и обучены основным методам спасения жизни. Читатель отсылается к главе о первой помощи для получения дополнительной информации.

Назад

Химия и физика огня

Огонь – это проявление неконтролируемого горения. Он включает в себя горючие материалы, которые находятся вокруг нас в зданиях, в которых мы живем, работаем и отдыхаем, а также широкий спектр газов, жидкостей и твердых тел, которые встречаются в промышленности и торговле. Обычно они основаны на углероде и могут называться вместе топливо в контексте этого обсуждения. Несмотря на большое разнообразие этих видов топлива как по химическому, так и по физическому состоянию, в пожаре они имеют общие черты. Различия встречаются в легкости, с которой может быть инициирован огонь (зажигание), скорость, с которой может развиваться пожар (распространение пламени), и мощность, которая может быть получена (скорость тепловыделения), но по мере того, как наше понимание науки о пожаре улучшается, мы становимся более способными количественно оценивать и прогнозировать поведение пожара и применять наши знания к пожарной безопасности в целом. Цель этого раздела состоит в том, чтобы рассмотреть некоторые основополагающие принципы и дать рекомендации по пониманию процессов пожара.

Основные понятия

Горючие материалы окружают нас повсюду. При соответствующих обстоятельствах их можно заставить сжечь, подвергнув источник воспламенения который способен инициировать самоподдерживающуюся реакцию. В этом процессе «топливо» вступает в реакцию с кислородом воздуха с выделением энергии (тепла), при этом превращаясь в продукты сгорания, некоторые из которых могут быть вредными. Необходимо четко понимать механизмы воспламенения и горения.

Большинство повседневных пожаров связаны с твердыми материалами (например, древесиной, изделиями из дерева и синтетическими полимерами), хотя газообразные и жидкие виды топлива не являются чем-то необычным. Перед обсуждением некоторых основных понятий желательно сделать краткий обзор горения газов и жидкостей.

Диффузионное и предварительно смешанное пламя

Горючий газ (например, пропан, C₃H₈) можно сжечь двумя способами: струю или струю газа из трубы (ср. простую бунзеновскую горелку с закрытым воздухозаборником) можно воспламенить и сгореть как диффузионное пламя в которых горение происходит в тех регионах, где газообразное топливо и воздух смешиваются диффузионными процессами. Такое пламя имеет характерное желтое свечение, указывающее на наличие мельчайших частиц сажи, образовавшихся в результате неполного сгорания. Некоторые из них сгорят в пламени, а другие выйдут из острия пламени и сформируются. дым.

Если газ и воздух тщательно перемешаны перед воспламенением, то произойдет предварительное сгорание при условии, что смесь газа с воздухом находится в диапазоне концентраций, ограниченном нижним и верхним значениями. пределы воспламеняемости (см. таблицу 1). Вне этих пределов смесь негорючая. (Обратите внимание, что предварительно смешанное пламя стабилизируется на входе горелки Бунзена, когда воздухозаборник открыт.) Если смесь легко воспламеняется, то она может воспламениться от небольшого источника воспламенения, такого как электрическая искра. стехиометрический наиболее легко воспламеняется смесь, в которой количество присутствующего кислорода находится в правильной пропорции для сжигания всего топлива до углекислого газа и воды (см. прилагаемое ниже уравнение, в котором азот присутствует в той же пропорции, что и на воздухе, но в реакции участия не принимает). Пропан (С₃H₈) является горючим материалом в этой реакции:

C₃H₈ + 5О₂ + 18.8Н₂ = 3СО₂ + 4H₂О + 18.8 Н₂

Электрический разряд мощностью всего 0.3 мДж достаточен для воспламенения стехиометрической смеси пропан/воздух в проиллюстрированной реакции. Это представляет собой едва заметную статическую искру, которую испытал человек, прошедший по синтетическому ковру и прикоснувшийся к заземленному предмету. Еще меньшее количество энергии требуется для некоторых реактивных газов, таких как водород, этилен и этин. В чистом кислороде (как в приведенной выше реакции, но без азота в качестве разбавителя) достаточно даже более низких энергий.

Таблица 1. Нижний и верхний пределы воспламеняемости на воздухе

Диффузионное пламя, связанное с потоком газообразного топлива, является примером режима горения, наблюдаемого при пламенном горении жидкого или твердого топлива. Однако в этом случае пламя питается парами топлива, образующимися на поверхности конденсированной фазы. Скорость подачи этих паров связана со скоростью их горения в диффузионном пламени. Энергия передается от пламени к поверхности, таким образом обеспечивая энергию, необходимую для производства паров. Это простой процесс испарения жидкого топлива, но для твердого топлива необходимо обеспечить достаточно энергии, чтобы вызвать химическое разложение топлива, разбивая большие полимерные молекулы на более мелкие фрагменты, которые могут испаряться и улетучиваться с поверхности. Эта тепловая обратная связь необходима для поддержания потока паров и, следовательно, для поддержания диффузионного пламени (рис. 1). Пламя можно потушить, вмешиваясь в этот процесс несколькими способами (см. ниже).

Рис. 1. Схематическое изображение поверхности горения, показывающее процессы тепло- и массопереноса.

Теплоотдача

Понимание переноса тепла (или энергии) является ключом к пониманию поведения пожара и пожарных процессов. Тема заслуживает тщательного изучения. Есть много прекрасных текстов, к которым можно обратиться (Welty, Wilson and Wicks, 1976; DiNenno, 1988), но для настоящих целей необходимо лишь привлечь внимание к трем механизмам: проводимости, конвекции и излучению. Основные уравнения для стационарного теплообмена () таковы:

Проводимость:   

Конвекция:    

Радиация:      

Теплопроводность имеет отношение к передаче тепла через твердые тела; (k свойство материала, известное как теплопроводность (кВт/мК) и l это расстояние (м), на котором температура падает от T₁ в T₂ (в градусах Кельвина). Конвекция в этом контексте относится к передаче тепла от жидкости (в данном случае воздуха, пламени или продуктов горения) к поверхности (твердой или жидкой); h - коэффициент конвективной теплопередачи кВт/м²K) и зависит от конфигурации поверхности и характера обтекания этой поверхности жидкостью. Излучение похоже на видимый свет (но с большей длиной волны) и не требует промежуточной среды (оно может проходить через вакуум); e - коэффициент излучения (эффективность, с которой поверхность может излучать), s - постоянная Стефана-Больцмана (). Тепловое излучение распространяется со скоростью света (3 х 10⁸ м/с), а находящийся между ними твердый объект будет отбрасывать тень.

Скорость горения и скорость тепловыделения

Теплопередача от пламени к поверхности конденсированных топлив (жидких и твердых тел) представляет собой смесь конвекции и излучения, хотя последнее преобладает, когда эффективный диаметр пламени превышает 1 м. Скорость горения (, (г/с)) можно выразить формулой:

тепловой поток от пламени к поверхности (кВт/м²); - потери тепла с поверхности (например, за счет излучения и теплопроводности через твердое тело), ​​выраженные в виде потока (кВт/м²); A_{топливо} площадь поверхности топлива (м²); а также L_v - теплота газификации (эквивалентная скрытой теплоте испарения жидкости) (кДж/г). Если пожар развивается в замкнутом пространстве, горячие дымовые газы, поднимающиеся от огня (под действием плавучести), отклоняются под потолок, нагревая верхние поверхности. Образовавшийся слой дыма и горячие поверхности распространяются вниз к нижней части ограждения, в частности к поверхности топлива, увеличивая тем самым скорость горения:

в котором дополнительное тепло, подведенное излучением от верхней части ограждения (кВт/м²). Эта дополнительная обратная связь приводит к значительному увеличению скорости горения и к явлению вспышки в закрытых помещениях, где есть достаточный запас воздуха и достаточное количество топлива для поддержания огня (Drysdale 1985).

Скорость горения сдерживается величиной величины L_v, теплота газификации. Для жидкостей этот показатель, как правило, низкий, а для твердых веществ – относительно высокий. Следовательно, твердые тела имеют тенденцию гореть намного медленнее, чем жидкости.

Утверждалось, что наиболее важным отдельным параметром, определяющим поведение материала (или совокупности материалов) при пожаре, является скорость тепловыделения (RHR), которая связана со скоростью горения уравнением:

где – эффективная теплота сгорания топлива (кДж/г). В настоящее время доступны новые методы измерения RHR при различных тепловых потоках (например, конусный калориметр), и теперь можно измерять RHR крупных предметов, таких как мягкая мебель и облицовка стен, в крупномасштабных калориметрах, использующих потребление кислорода. измерения для определения скорости выделения тепла (Бабраускас и Грейсон, 1992).

Следует отметить, что по мере увеличения размеров пожара увеличивается не только скорость тепловыделения, но и скорость образования «продуктов огня». Они содержат токсичные и вредные вещества, а также твердые частицы дыма, выход которых увеличивается, когда пожар, развивающийся в ограждении здания, становится недостаточным.

Зажигание

Воспламенение жидкости или твердого вещества включает повышение температуры поверхности до тех пор, пока пары не будут выделяться со скоростью, достаточной для поддержания пламени после воспламенения паров. Жидкие виды топлива можно классифицировать по их горячие точки, самая низкая температура, при которой на поверхности находится воспламеняющаяся смесь пар/воздух (т. е. давление пара соответствует нижнему пределу воспламеняемости). Их можно измерить с помощью стандартного прибора, и типичные примеры приведены в таблице 2. Для получения достаточного потока паров, необходимого для поддержания диффузионного пламени, требуется несколько более высокая температура. Это известно как огневая точка. Для горючих твердых веществ справедливы те же концепции, но требуются более высокие температуры, поскольку происходит химическое разложение. Температура воспламенения обычно превышает 300 ° C, в зависимости от топлива. Как правило, огнезащитные материалы имеют значительно более высокую температуру воспламенения (см. Таблицу 2).

Таблица 2. Температуры вспышки и воспламенения жидких и твердых топлив

л = жидкость; с = твердый.
¹ Аппарат Пенского-Мартенса в закрытом тигле.
² Жидкости: аппаратом Cleveland с открытым тиглем. Твердые вещества: Драйсдейл и Томсон (1994).
(Обратите внимание, что результаты для огнестойких материалов относятся к тепловому потоку 37 кВт/м²).

Таким образом, легкость воспламенения твердого материала зависит от легкости, с которой температура его поверхности может быть повышена до точки воспламенения, например, под воздействием лучистого тепла или потока горячих газов. Это в меньшей степени зависит от химии процесса разложения, чем от толщины и физических свойств твердого тела, а именно его теплопроводность (k), плотность (r) и расширение теплоемкость (c). Тонкие твердые тела, такие как древесная стружка (и все тонкие срезы), могут очень легко воспламениться, потому что они имеют низкую тепловую массу, то есть для повышения температуры до точки воспламенения требуется относительно небольшое количество тепла. Однако, когда тепло передается поверхности толстого твердого тела, часть тепла будет передаваться с поверхности в тело твердого тела, тем самым замедляя повышение температуры поверхности. Теоретически можно показать, что скорость повышения температуры поверхности определяется тепловая инерция материала, то есть продукта KRC. Это подтверждается на практике, так как толстые материалы с высокой тепловой инерцией (например, дуб, твердый полиуретан) воспламеняются при заданном тепловом потоке достаточно долго, а толстые материалы с низкой тепловой инерцией (например, волокнистая изоляционная плита, пенополиуретан) быстро воспламеняются (Drysdale 1985).

Источники воспламенения

Зажигание схематично показано на рисунке 2 (пилотное зажигание). Для успешного зажигания источник воспламенения должна быть способна не только повышать температуру поверхности до точки воспламенения или выше, но также должна вызывать воспламенение паров. Набегающее пламя будет действовать в обоих направлениях, но навязанный радиационный поток от удаленного источника может привести к выделению паров при температуре выше точки воспламенения без воспламенения паров. Однако, если выделяющиеся пары достаточно горячие (что требует, чтобы температура поверхности была намного выше температуры воспламенения), они могут самовозгораться при смешивании с воздухом. Этот процесс известен как самовозгорание.

Рисунок 2. Сценарий пилотного зажигания.

Можно определить большое количество источников воспламенения, но у них есть одна общая черта: они являются результатом той или иной формы небрежности или бездействия. Типичный список включает открытое пламя, «материалы для курения», фрикционный нагрев, электрические устройства (обогреватели, утюги, плиты и т. д.) и так далее. Отличный обзор можно найти у Cote (1991). Некоторые из них приведены в таблице 3.

Таблица 3. Источники воспламенения

Следует отметить, что тлеющие сигареты не могут непосредственно инициировать пламенное горение (даже в обычном газообразном топливе), но могут вызвать тлеющий в материалах, которые имеют склонность к этому типу горения. Это наблюдается только с материалами, обугливающимися при нагревании. Тление включает поверхностное окисление полукокса, при котором локально выделяется достаточно тепла для образования свежего кокса из соседнего несгоревшего топлива. Это очень медленный процесс, но в конечном итоге он может перейти в пламя. После этого огонь будет развиваться очень быстро.

Материалы, склонные к тлению, также могут проявлять явление саморазогрева (Bowes 1984). Это происходит, когда такой материал хранится в больших количествах и таким образом, что тепло, выделяемое медленным поверхностным окислением, не может уйти, что приводит к повышению температуры внутри массы. Если условия правильные, это может привести к неконтролируемому процессу, который в конечном итоге перерастет в реакцию тления на глубине материала.

Распространение пламени

Основным компонентом в развитии любого пожара является скорость, с которой пламя будет распространяться по соседним горючим поверхностям. Распространение пламени можно смоделировать как продвигающийся фронт воспламенения, в котором передняя кромка пламени действует как источник воспламенения топлива, которое еще не горит. Скорость распространения определяется частично теми же свойствами материала, которые контролируют легкость воспламенения, а частично взаимодействием между существующим пламенем и поверхностью перед фронтом. Вверх вертикальное распространение является наиболее быстрым, поскольку плавучесть обеспечивает движение пламени вверх, подвергая поверхность над областью горения прямой передаче тепла от пламени. Этому следует противопоставлять распространение по горизонтальной поверхности, когда пламя из зоны горения поднимается вертикально, от поверхности. Действительно, общеизвестно, что вертикальное распространение является наиболее опасным (например, распространение пламени по занавескам и драпировкам, а также по свободной одежде, такой как платья и ночные рубашки).

На скорость распространения также влияет наложенный поток лучистого тепла. При развитии пожара в помещении площадь пожара будет расти быстрее при возрастающем уровне радиации, которая накапливается по мере распространения пожара. Это будет способствовать ускорению роста пожара, характерному для перекрытия.

Теория пожаротушения

Тушение и подавление пожара можно исследовать с точки зрения приведенного выше наброска теории пожара. Процессы горения в газовой фазе (т. е. пламенные реакции) очень чувствительны к химическим ингибиторам. Несколько из антипирены используемые для улучшения «огнестойкости» материалов, основаны на том факте, что небольшое количество ингибитора, выделяемого вместе с парами топлива, подавляет установление пламени. Присутствие антипирена не может сделать горючий материал негорючим, но может затруднить воспламенение, возможно, полностью предотвратив воспламенение при условии, что источник воспламенения невелик. Однако, если огнезащитный материал попадает в существующий пожар, он будет гореть, поскольку высокие тепловые потоки подавляют действие антипирена.

Тушить пожар можно несколькими способами:

1. прекращение подачи паров топлива

2. тушение пламени химическими огнетушителями (ингибирование)

3. прекращение подачи воздуха (кислорода) к огню (тушение)

4. «выброс».

Контроль потока паров топлива

Первый способ, прекращение подачи паров топлива, явно применим к газоструйному пожару, при котором подачу топлива можно просто перекрыть. Тем не менее, это также самый распространенный и безопасный метод тушения пожара, связанного с конденсированным топливом. В случае пожара с участием твердого тела требуется охлаждение поверхности топлива ниже точки воспламенения, когда поток паров становится слишком мал, чтобы поддерживать пламя. Наиболее эффективно это достигается подачей воды как вручную, так и с помощью автоматических систем (разбрызгиватели, разбрызгиватели и т. д.). В общем случае с жидкостными пожарами нельзя бороться таким образом: жидкое топливо с низкой температурой воспламенения просто не может быть достаточно охлаждено, а в случае с высокотемпературным горючим происходит интенсивное испарение воды при контакте с горячей жидкостью на поверхность может привести к выбросу горящего топлива из контейнера. Это может иметь очень серьезные последствия для тех, кто борется с огнем. (Есть некоторые особые случаи, когда для борьбы с последним типом пожара может быть разработана автоматическая система распыления воды под высоким давлением, но это не является обычным явлением.)

Жидкостные пожары обычно тушат с помощью огнетушащей пены (Cote 1991). Это достигается путем аспирации пенообразователя в струю воды, которая затем направляется на огонь через специальное сопло, позволяющее вовлекать воздух в струю. Это создает пену, которая плавает поверх жидкости, уменьшая скорость подачи паров топлива за счет эффекта блокировки и защищая поверхность от теплопередачи от пламени. Пену следует наносить осторожно, формируя «плот», который постепенно увеличивается в размерах, покрывая поверхность жидкости. Пламя будет уменьшаться в размерах по мере роста плота, и в то же время пена будет постепенно разрушаться, высвобождая воду, которая будет способствовать охлаждению поверхности. Механизм на самом деле сложен, хотя конечным результатом является контроль потока паров.

Доступен ряд пенообразователей, и важно выбрать тот, который совместим с защищаемыми жидкостями. Первоначальные «белковые пены» были разработаны для сжигания жидких углеводородов, но быстро разрушаются при контакте с жидким топливом, растворимым в воде. Ряд «синтетических пен» был разработан для борьбы со всем диапазоном возгорания жидкости, с которым можно столкнуться. Одна из них, водная пленкообразующая пена (ВППП), представляет собой универсальную пену, которая также образует водяную пленку на поверхности жидкого топлива, что повышает его эффективность.

Гашение пламени

Этот метод использует химические средства подавления пламени для тушения пламени. Реакции, протекающие в пламени, включают свободные радикалы, высокореактивные частицы, которые существуют только мимолетно, но постоянно регенерируются в результате разветвленного цепного процесса, который поддерживает достаточно высокие концентрации, чтобы позволить протекать общей реакции (например, реакции типа R1). быстрым темпом. Химические средства подавления, примененные в достаточном количестве, вызовут резкое падение концентрации этих радикалов, эффективно гася пламя. Наиболее распространенными агентами, действующими таким образом, являются галоны и сухие порошки.

Галоны реагируют в пламени с образованием других промежуточных частиц, с которыми предпочтительно реагируют радикалы пламени. Для тушения пожара требуется относительно небольшое количество галонов, и по этой причине они традиционно считались очень желательными; огнетушащие концентрации являются «вдыхаемыми» (хотя продукты, образующиеся при прохождении через пламя, являются вредными). Сухие порошки действуют аналогичным образом, но при определенных обстоятельствах гораздо эффективнее. Мелкие частицы рассеиваются в пламени и вызывают обрыв радикальных цепей. Важно, чтобы частицы были мелкими и многочисленными. Это достигается производителями многих патентованных марок сухих порохов путем выбора пороха, который «декрепитирует», то есть частицы дробятся на более мелкие частицы, когда они подвергаются воздействию высоких температур пламени.

Для человека, чья одежда загорелась, огнетушитель с сухим порошком признан лучшим методом контроля пламени и защиты этого человека. Быстрое вмешательство дает быстрый «нокдаун», что сводит к минимуму травмы. Однако пламя должно быть полностью погашено, потому что частицы быстро падают на землю, и любое остаточное пламя быстро восстанавливается. Точно так же галоны будут оставаться эффективными только в том случае, если сохраняются локальные концентрации. Если его применять на открытом воздухе, пары галона быстро рассеиваются, и снова огонь быстро возобновится, если есть остаточное пламя. Что еще более важно, за потерей подавителя последует повторное воспламенение топлива, если температура поверхности достаточно высока. Ни галоны, ни сухие порошки не оказывают существенного охлаждающего действия на поверхность топлива.

Удаление подачи воздуха

Следующее описание является чрезмерным упрощением процесса. В то время как «отключение подачи воздуха» обязательно приведет к тушению пожара, для этого необходимо лишь снизить концентрацию кислорода ниже критического уровня. Хорошо известный «тест на кислородный индекс» классифицирует горючие материалы в соответствии с минимальной концентрацией кислорода в кислородно-азотной смеси, которая только поддерживает пламя. Многие распространенные материалы будут гореть при концентрации кислорода примерно до 14% при температуре окружающей среды (около 20 °C) и в отсутствие какой-либо навязанной теплопередачи. Критическая концентрация зависит от температуры и уменьшается с повышением температуры. Таким образом, огонь, который горит в течение некоторого времени, будет способен поддерживать пламя при концентрации, возможно, всего лишь 7%. Огонь в помещении можно сдержать и даже погасить самостоятельно, если ограничить доступ кислорода, оставив двери и окна закрытыми. Пламя может прекратиться, но тление будет продолжаться при гораздо более низких концентрациях кислорода. Попадание воздуха путем открытия двери или разбивания окна до того, как помещение достаточно остынет, может привести к сильному извержению огня, известному как обратная тягаили обратным.

«Удаления воздуха» добиться трудно. Однако атмосферу можно сделать «инертной» за счет полного затопления газом, который не поддерживает горение, например, азотом, двуокисью углерода или газами, образующимися в процессе горения (например, в судовых двигателях), с низким содержанием кислорода и высоким содержанием кислорода. в углекислом газе. Этот прием можно использовать только в закрытых помещениях, так как необходимо поддерживать необходимую концентрацию «инертного газа» до полного тушения пожара или начала работ по тушению пожара. Полное затопление имеет особые применения, например, для трюмов кораблей и коллекций редких книг в библиотеках. Требуемые минимальные концентрации инертных газов приведены в таблице 4. Они основаны на предположении, что пожар обнаруживается на ранней стадии и что затопление осуществляется до того, как в помещении накопится слишком много тепла.

Таблица 4: Сравнение концентраций различных газов, необходимых для инертизации

«Удаление воздуха» может быть осуществлено в непосредственной близости от небольшого пожара путем местного применения тушащего вещества из огнетушителя. Углекислый газ является единственным газом, который используется таким образом. Однако, так как этот газ быстро рассеивается, необходимо во время атаки на огонь погасить все пламя; в противном случае пламя восстановится. Повторное возгорание также возможно, потому что углекислый газ практически не оказывает охлаждающего действия. Стоит отметить, что мелкодисперсная струя воды, увлекаемая в пламя, может вызвать погасание в результате совместного испарения капель (охлаждающего зону горения) и снижения концентрации кислорода за счет разбавления водяным паром (действующего аналогично как углекислый газ). В качестве возможной замены галонов рассматриваются мелкодисперсные водяные брызги и туманы.

Здесь уместно отметить, что не рекомендуется гасить газовое пламя, если поток газа не может быть остановлен сразу же после этого. В противном случае может образоваться значительный объем легковоспламеняющегося газа, который впоследствии воспламенится с потенциально серьезными последствиями.

Задуть

Этот метод включен сюда для полноты. Пламя спички можно легко задуть, увеличив скорость воздуха выше критического значения вблизи пламени. Механизм работает путем дестабилизации пламени вблизи топлива. В принципе, более крупные пожары можно контролировать таким же образом, но для создания достаточной скорости обычно требуются заряды взрывчатого вещества. Таким способом можно потушить пожары на нефтяных скважинах.

Наконец, необходимо подчеркнуть общую черту, заключающуюся в том, что легкость тушения пожара быстро уменьшается по мере увеличения размера пожара. Раннее обнаружение позволяет вымирать с минимальным количеством подавителя и меньшими потерями. При выборе системы пожаротушения следует учитывать потенциальную скорость развития пожара и доступный тип системы обнаружения.

Взрывы

Взрыв характеризуется внезапным высвобождением энергии, создающим ударную или взрывную волну, которая может нанести дистанционный ущерб. Существует два различных типа источников, а именно бризантный взрыв и взрыв под давлением. Типичными взрывчатыми веществами являются такие соединения, как тринитротолуол (ТНТ) и циклотриметилентринитрамин (гексоген). Эти соединения являются сильно экзотермическими веществами, разлагающимися с выделением значительного количества энергии. Несмотря на то, что они термически стабильны (хотя некоторые из них менее стабильны и требуют десенсибилизации, чтобы сделать их безопасными в обращении), их можно вызвать детонацию с разложением, распространяющимся со скоростью звука через твердое тело. Если количество выделяемой энергии достаточно велико, от источника будет распространяться взрывная волна, способная нанести значительный ущерб на расстоянии.

Оценивая дистанционный ущерб, можно оценить размер взрыва в терминах «тротилового эквивалента» (обычно в метрических тоннах). Этот метод основан на большом количестве данных, которые были собраны о потенциальном ущербе от тротила (большая часть из них во время войны), и использует эмпирические законы масштабирования, которые были разработаны на основе исследований ущерба, причиняемого известными количествами тротила.

В мирное время бризантные взрывчатые вещества используются в различных сферах деятельности, в том числе в горнодобывающей промышленности, разработке карьеров и крупных строительных работах. Их присутствие на объекте представляет собой особую опасность, которая требует специального управления. Однако другой источник «взрывов» может быть столь же разрушительным, особенно если опасность не была распознана. Избыточное давление, приводящее к скачкам давления, может быть результатом химических процессов внутри установок или чисто физических эффектов, как это происходит, если сосуд нагревается снаружи, что приводит к избыточному давлению. Срок БЛЕВЕ (взрыв расширяющегося пара кипящей жидкости) берет свое начало здесь, первоначально ссылаясь на выход из строя паровых котлов. В настоящее время он также широко используется для описания случая, когда сосуд под давлением, содержащий сжиженный газ, такой как LPG (сжиженный нефтяной газ), выходит из строя в результате пожара, высвобождая легковоспламеняющееся содержимое, которое затем воспламеняется, образуя «огненный шар».

С другой стороны, избыточное давление может быть вызвано внутренним химическим процессом. В обрабатывающей промышленности самонагревание может привести к неконтролируемой реакции, генерирующей высокие температуры и давления, способные вызвать скачок давления. Однако наиболее распространенный тип взрыва вызывается воспламенением горючей газовоздушной смеси, которая заключена в элементе установки или в любой ограждающей конструкции или ограждении. Предпосылкой является образование легковоспламеняющейся смеси, чего следует избегать путем правильного проектирования и управления. В случае аварийного выброса горючая атмосфера будет существовать везде, где концентрация газа (или пара) находится между нижним и верхним пределами воспламеняемости (таблица 1). Если в одну из этих областей ввести источник воспламенения, предварительно перемешанное пламя будет быстро распространяться от источника, превращая топливно-воздушную смесь в продукты сгорания при повышенной температуре. Оно может достигать 2,100 К, что указывает на то, что в полностью закрытой системе, изначально имеющей температуру 300 К, возможно избыточное давление до 7 бар. Только специально сконструированные сосуды под давлением способны выдержать такое избыточное давление. Обычные здания рухнут, если не будут защищены панелями для сброса давления, разрывными дисками или системой подавления взрыва. Если горючая смесь образуется внутри здания, последующий взрыв может привести к значительным структурным повреждениям — возможно, к полному разрушению, — если только взрыв не выйдет наружу через отверстия (например, выбитые окна), созданные на ранних стадиях взрыва.

Взрывы этого типа также связаны с воспламенением пылевых взвесей в воздухе (Палмер, 1973). Они возникают при значительном скоплении «взрывоопасной» пыли, которая смещается с полок, стропил и уступов внутри здания, образуя облако, которое затем подвергается воздействию источника воспламенения (например, на мукомольных заводах, элеваторах и т. д.). .). Пыль должна (очевидно) быть горючей, но не вся горючая пыль взрывоопасна при температуре окружающей среды. Стандартные тесты были разработаны для определения того, является ли пыль взрывоопасной. Их также можно использовать для иллюстрации того, что взрывоопасная пыль имеет «пределы взрываемости», сходные по концепции с «пределами воспламеняемости» газов и паров. В общем, взрыв пыли может нанести большой ущерб, потому что начальное событие может привести к вытеснению большего количества пыли, образуя еще большее пылевое облако, которое неизбежно воспламенится, что приведет к еще большему взрыву.

Вентиляция взрываили облегчение взрыва, будет успешно работать только в том случае, если скорость развития взрыва относительно низкая, например, при распространении предварительно перемешанного пламени через неподвижную горючую смесь или взрывоопасное пылевое облако. Взрывная вентиляция бесполезна, если речь идет о детонации. Причина этого в том, что отверстия для сброса давления должны быть созданы на ранней стадии события, когда давление еще относительно низкое. Если происходит детонация, давление возрастает слишком быстро, чтобы сброс был эффективным, и ограждающий сосуд или элемент установки испытывает очень высокое внутреннее давление, которое приведет к массивному разрушению. Детонация горючей газовой смеси может произойти, если смесь содержится в длинной трубе или воздуховоде. При определенных условиях распространение предварительно перемешанного пламени будет толкать несгоревший газ впереди фронта пламени со скоростью, которая увеличивает турбулентность, что, в свою очередь, увеличивает скорость распространения. Это обеспечивает петлю обратной связи, которая заставит пламя ускоряться до тех пор, пока не сформируется ударная волна. Это, в сочетании с процессом горения, представляет собой детонационную волну, которая может распространяться со скоростями, значительно превышающими 1,000 м/с. Это можно сравнить с основная скорость горения стехиометрической пропан/воздушной смеси 0.45 м/с. (Это скорость, с которой пламя будет распространяться через неподвижную (т. е. не турбулентную) смесь пропана и воздуха.)

Нельзя недооценивать роль турбулентности в развитии этого типа взрыва. Успешная работа системы взрывозащиты зависит от раннего сброса или раннего подавления. Если скорость развития взрыва слишком высока, то система защиты не будет эффективной, и могут возникнуть недопустимые избыточные давления.

Альтернативой обезвреживанию взрыва является подавление взрыва. Этот тип защиты требует, чтобы взрыв был обнаружен на очень ранней стадии, как можно ближе к воспламенению. Детектор используется для инициирования быстрого выброса гасящего вещества на пути распространения пламени, эффективно останавливая взрыв до того, как давление возрастет до такой степени, при которой целостность ограждающих границ окажется под угрозой. Для этой цели обычно использовались галоны, но по мере того, как они постепенно выводятся из употребления, в настоящее время внимание уделяется использованию систем распыления воды под высоким давлением. Этот тип защиты очень дорог и имеет ограниченное применение, поскольку его можно использовать только в относительно небольших объемах, в пределах которых можно быстро и равномерно распределить подавитель (например, воздуховоды, несущие легковоспламеняющиеся пары или взрывоопасную пыль).

Анализ информации для противопожарной защиты

В общих чертах, пожарная наука только недавно достигла стадии, на которой она способна обеспечить базу знаний, на которой могут быть основаны рациональные решения в отношении инженерного проектирования, включая вопросы безопасности. Традиционно пожарная безопасность развивалась специальный основе, эффективно реагируя на инциденты, вводя правила или другие ограничения, чтобы гарантировать, что они не будут повторяться. Примеров можно привести много. Например, Великий пожар в Лондоне в 1666 году привел к установлению первых строительных правил (или кодексов) и развитию страхования от пожаров. Недавние инциденты, такие как пожары в высотных офисных зданиях в Сан-Паулу, Бразилия, в 1972 и 1974 годах, инициировали изменения строительных норм и правил, сформулированные таким образом, чтобы предотвратить подобные пожары с многочисленными жертвами в будущем. Аналогичным образом решались и другие проблемы. В Калифорнии в Соединенных Штатах была признана опасность, связанная с некоторыми типами современной мягкой мебели (особенно с той, которая содержит стандартный пенополиуретан), и в конечном итоге были введены строгие правила для контроля ее доступности.

Это простые случаи, когда наблюдения за последствиями пожара привели к введению набора правил, направленных на повышение безопасности человека и общества в случае пожара. Решение о действиях по любому вопросу должно быть обосновано на основе анализа наших знаний о пожарах. Нужно показать, что проблема реальна. В некоторых случаях — например, в случае с пожарами в Сан-Паулу — это упражнение носит академический характер, но в других случаях, таких как «доказательство» того, что современная мебель представляет собой проблему, необходимо обеспечить разумное расходование связанных с этим расходов. Для этого требуется надежная база данных о пожарах, которая за несколько лет способна показать тенденции в количестве пожаров, количестве погибших, частоте возгорания определенного типа и т. д. Затем можно использовать статистические методы для изучения того, тенденция или изменение являются значительными, и принимаются соответствующие меры.

В ряде стран пожарная команда обязана представлять отчет о каждом посещенном пожаре. В Соединенном Королевстве и Соединенных Штатах ответственный офицер заполняет форму отчета, которая затем передается в центральную организацию (Министерство внутренних дел в Соединенном Королевстве, Национальную ассоциацию противопожарной защиты, NFPA в Соединенных Штатах), которая затем кодирует и обрабатывает данные в установленном порядке. Затем данные доступны для проверки государственными органами и другими заинтересованными сторонами. Эти базы данных имеют неоценимое значение для выявления (например) основных источников воспламенения и предметов, которые загорелись первыми. Изучение количества смертельных случаев и их связи с источниками воспламенения и т. д. показало, что число людей, погибших при пожарах, вызванных курительными материалами, значительно не соответствует количеству пожаров, возникающих таким образом.

Надежность этих баз данных зависит от навыков, с которыми пожарные проводят расследование пожара. Расследование пожаров — непростая задача, требующая значительных способностей и знаний, в частности знаний в области пожарной науки. Пожарная служба в Соединенном Королевстве по закону обязана представлять форму отчета о пожаре для каждого пожара, на котором присутствовали, что возлагает значительную ответственность на ответственного офицера. Построение формы имеет решающее значение, так как она должна извлекать требуемую информацию достаточно подробно. «Базовая форма отчета об инциденте», рекомендованная NFPA, показана на Справочник по противопожарной защите (Кот 1991).

Данные можно использовать двумя способами: либо для выявления проблемы пожара, либо для предоставления рационального аргумента, необходимого для обоснования определенного курса действий, который может потребовать государственных или частных расходов. Для демонстрации результатов предпринятых действий можно использовать давно созданную базу данных. Следующие десять пунктов были получены из статистики NFPA за период с 1980 по 1989 год (Cote 1991):

1. Домашние извещатели дыма широко используются и очень эффективны (но остаются значительные пробелы в стратегии извещателей).

2. Автоматические разбрызгиватели значительно сокращают человеческие жертвы и потери имущества. Более широкое использование переносного и локального отопительного оборудования резко увеличило количество домашних пожаров, связанных с отопительным оборудованием.

3. Зажигательные и подозрительные пожары продолжали снижаться по сравнению с пиком 1970-х гг., но связанный с ними материальный ущерб перестал снижаться.

4. Большая часть смертельных случаев среди пожарных связана с сердечными приступами и действиями вдали от места пожара.

5. В сельской местности самая высокая смертность от пожаров.

6. Курение материалов, воспламеняющих мягкую мебель, матрасы или постельные принадлежности, приводит к наиболее смертоносным сценариям пожара в жилых помещениях.

7. Смертность от пожаров в США и Канаде одна из самых высоких среди всех развитых стран.

8. В штатах Старого Юга США самый высокий уровень смертности от пожаров.

9. Пожилые люди подвергаются особо высокому риску гибели при пожаре.

Такие выводы, конечно, специфичны для каждой страны, хотя есть и общие тенденции. Тщательное использование таких данных может обеспечить средства для разработки разумной политики в отношении пожарной безопасности в сообществе. Однако следует помнить, что они неизбежно являются «реактивными», а не «упреждающими». Упреждающие меры могут быть введены только после детальной оценки пожарной опасности. Такой образ действий вводился постепенно, начиная с атомной промышленности и переходя в химическую, нефтехимическую и морскую промышленность, где риски гораздо легче определить, чем в других отраслях. Их применение в отелях и общественных зданиях, как правило, намного сложнее и требует применения методов моделирования пожара для прогнозирования течения пожара и того, как продукты пожара будут распространяться по зданию, воздействуя на находящихся в нем людей. В этом типе моделирования были достигнуты значительные успехи, хотя следует сказать, что предстоит пройти долгий путь, прежде чем эти методы можно будет уверенно использовать. Техника пожарной безопасности по-прежнему нуждается во многих фундаментальных исследованиях в области науки о пожарной безопасности, прежде чем надежные инструменты оценки пожарной опасности станут широко доступными.

Назад

Для пожарных и сжигание определялись различными способами. Для наших целей наиболее важными утверждениями в связи с горением как явлением являются следующие:

• Горение представляет собой самоподдерживающийся ход реакций, состоящих из физических и химических превращений.

• Участвующие материалы вступают в реакцию с окислителем в их окружении, что в большинстве случаев происходит с кислородом воздуха.

• Воспламенение требует благоприятных начальных условий, которые обычно представляют собой достаточный нагрев системы, который покрывает первоначальную потребность в энергии цепной реакции горения.

• Результирующие реакции часто являются экзотермическими, что означает, что во время горения выделяется тепло, и это явление часто сопровождается видимым пламенем.

Зажигание можно считать первой стадией самоподдерживающегося процесса горения. Это может произойти как пилотное зажигание (или принудительное зажигание) если явление вызвано каким-либо внешним источником воспламенения или оно может произойти как автоматическое зажигание (или самовоспламенение) если явление является результатом реакций, происходящих в самом горючем материале и сопряженных с выделением тепла.

Склонность к воспламенению характеризуется эмпирическим параметром Температура возгорания (т. е. самая низкая температура, определяемая испытанием, до которой необходимо нагреть материал для воспламенения). В зависимости от того, определяется ли этот параметр специальными методами испытаний при использовании любого источника воспламенения, мы различаем пилотная температура воспламенения и температура самовоспламенения.

В случае пилотного воспламенения энергия, необходимая для активации материалов, участвующих в реакции горения, обеспечивается источниками воспламенения. Однако прямой зависимости между количеством теплоты, необходимой для воспламенения, и температурой воспламенения нет, поскольку хотя химический состав компонентов горючей системы является существенным параметром температуры воспламенения, на него существенное влияние оказывают размеры и форма материалов. , давление окружающей среды, условия воздушного потока, параметры источника воспламенения, геометрические особенности испытательной установки и т. д. Это является причиной того, что опубликованные в литературе данные для температуры самовоспламенения и температуры пилотного воспламенения могут существенно различаться.

Механизм воспламенения материалов в различных состояниях можно просто проиллюстрировать. Это включает в себя изучение материалов в виде твердых тел, жидкостей или газов.

Большинство твердые материалы поглощают энергию любого внешнего источника воспламенения путем теплопроводности, конвекции или излучения (чаще всего за счет их комбинации) или нагреваются в результате происходящих внутри процессов выделения тепла, которые начинают разложение на их поверхности.

Чтобы воспламенение произошло с жидкости, они должны иметь над своей поверхностью паровое пространство, способное гореть. Выделяющиеся пары и газообразные продукты разложения смешиваются с воздухом над поверхностью жидкого или твердого материала.

Возникающие в смеси турбулентные потоки и/или диффузия помогают кислороду достигать молекул, атомов и свободных радикалов на поверхности и над ней, которые уже пригодны для реакции. Индуцированные частицы вступают во взаимодействие, в результате чего выделяется тепло. Процесс неуклонно ускоряется, и по мере запуска цепной реакции материал воспламеняется и горит.

Горение в подповерхностном слое твердых горючих материалов называется тлеющий, а реакция горения, протекающая на границе раздела твердых материалов и газа, называется пылающий. Сгорая пламенем (или пламенный) — процесс, при котором экзотермическая реакция горения протекает в газовой фазе. Это характерно для горения как жидких, так и твердых материалов.

Горючие газы естественно горят в газовой фазе. Важное эмпирическое утверждение состоит в том, что смеси газов и воздуха способны воспламеняться только в определенном диапазоне концентраций. Это справедливо и для паров жидкостей. Нижний и верхний пределы воспламенения газов и паров зависят от температуры и давления смеси, источника воспламенения и концентрации инертных газов в смеси.

Источники возгорания

Явления, обеспечивающие тепловую энергию, можно разделить на четыре основные категории по своему происхождению (Sax 1979):

1. тепловая энергия, образующаяся при химических реакциях (теплота окисления, теплота сгорания, теплота растворения, самонагрев, теплота разложения и т. д.)

2. электрическая тепловая энергия (резистивный нагрев, индукционный нагрев, тепло от дуги, электрических искр, электростатических разрядов, тепло от удара молнии и т. д.)

3. механическая тепловая энергия (тепло трения, искры трения)

4. тепло, выделяющееся при ядерном разложении.

Следующее обсуждение касается наиболее часто встречающихся источников воспламенения.

Открытое пламя

Открытый огонь может быть самым простым и наиболее часто используемым источником воспламенения. Большое количество инструментов общего пользования и различных видов технологического оборудования работают с открытым пламенем или позволяют создавать открытое пламя. Горелки, спички, печи, отопительное оборудование, пламя сварочных горелок, сломанные газовые и маслопроводы и т. д. практически могут считаться потенциальными источниками воспламенения. Поскольку при открытом пламени сам первичный источник воспламенения представляет собой существующее самоподдерживающееся горение, механизм воспламенения по существу означает распространение горения на другую систему. При условии, что источник воспламенения с открытым пламенем обладает достаточной энергией для инициирования воспламенения, начнется горение.

Самовозгорание

Химические реакции, самопроизвольно выделяющие тепло, влекут за собой риск воспламенения и возгорания как «внутренних источников воспламенения». Однако материалы, склонные к самовозгоранию и самовозгоранию, могут стать вторичными источниками воспламенения и привести к воспламенению горючих материалов в окружающей среде.

Хотя некоторые газы (например, фосфористый водород, гидрид бора, гидрид кремния) и жидкости (например, карбонилы металлов, металлоорганические соединения) склонны к самовозгоранию, большинство самовоспламенений происходит в результате поверхностных реакций твердых материалов. Самовозгорание, как и все возгорания, зависит от химической структуры материала, но его возникновение определяется степенью дисперсности. Большая удельная поверхность обеспечивает локальное накопление тепла реакции и способствует повышению температуры материала выше температуры самовоспламенения.

Самовозгоранию жидкостей способствует также их контакт с воздухом на твердых материалах с большой удельной поверхностью. Жиры и особенно ненасыщенные масла, содержащие двойные связи, при поглощении волокнистыми материалами и изделиями из них, а также при пропитке тканей растительного или животного происхождения склонны к самовоспламенению при нормальных атмосферных условиях. Самовозгорание изделий из стекловаты и минеральной ваты, изготовленных из негорючих волокон или неорганических материалов, покрывающих большие удельные поверхности и загрязненных нефтью, приводило к очень тяжелым пожарам.

Самовозгорание наблюдалось в основном с пылью твердых материалов. Для металлов с хорошей теплопроводностью локальное накопление тепла, необходимое для воспламенения, требует очень тонкого дробления металла. С уменьшением размера частиц увеличивается вероятность самовоспламенения, а с некоторыми металлическими пылями (например, железными) наступает пирофорность. При хранении и обращении с угольной пылью, сажей мелкого рассеяния, пылью лаков и синтетических смол, а также при проведении с ними технологических операций особое внимание следует уделять противопожарным мерам по снижению опасности самовозгорания.

Материалы, склонные к самопроизвольному разложению, проявляют особую способность к самовозгоранию. Гидразин при попадании на любой материал с большой площадью поверхности мгновенно воспламеняется. Пероксиды, широко используемые в пластмассовой промышленности, легко самопроизвольно разлагаются и в результате разложения становятся опасными источниками воспламенения, иногда инициируя взрывное горение.

Бурная экзотермическая реакция, возникающая при контакте определенных химических веществ друг с другом, может рассматриваться как частный случай самовозгорания. Примерами таких случаев являются контакт концентрированной серной кислоты со всеми органическими горючими материалами, хлоратов с солями или кислотами серы или аммония, галогенорганическими соединениями со щелочными металлами и т. д. Особенностью этих материалов является «непереносимость друг друга» (несовместимые материалы) требует особого внимания, особенно при их хранении и совместном хранении и разработке правил пожаротушения.

Следует отметить, что такой опасно высокий самопроизвольный нагрев в ряде случаев может быть обусловлен неправильными технологическими условиями (недостаточная вентиляция, низкая холодопроизводительность, несоответствие технического обслуживания и очистки, перегрев реакции и т. д.) или им способствовать.

Некоторые сельскохозяйственные продукты, такие как волокнистые корма, масличные семена, прорастающие злаки, конечные продукты перерабатывающей промышленности (сушеная свекольная стружка, удобрения и т. д.), проявляют склонность к самовозгоранию. Самопроизвольный нагрев этих материалов имеет особенность: опасный температурный режим систем усугубляется некоторыми экзотермическими биологическими процессами, которые трудно контролировать.

Источники электрического воспламенения

Силовые машины, приборы и нагревательные устройства, работающие от электрической энергии, а также оборудование для преобразования энергии и освещения, как правило, не представляют пожарной опасности для окружающей их среды при условии, что они установлены с соблюдением соответствующих норм и требований безопасности. стандартов и что при их эксплуатации соблюдены связанные с ними технологические инструкции. Регулярное техническое обслуживание и периодический надзор значительно снижают вероятность пожаров и взрывов. Наиболее частыми причинами возгорания электроприборов и электропроводки являются: перегрузка, короткие замыкания, электрические искры и высокое контактное сопротивление.

Перегрузка возникает, когда проводка и электроприборы подвергаются воздействию более высокого тока, чем тот, на который они рассчитаны. Перегрузки по току, протекающему по проводке, приборам и оборудованию, могут привести к такому перегреву, что перегретые элементы электрической системы повреждаются или выходят из строя, стареют или обугливаются, что приводит к расплавлению покрытий шнуров и кабелей, возгоранию металлических частей и возгоранию конструкций. агрегаты, приходящие к воспламенению и, в зависимости от условий, также распространяющие огонь на окружающую среду. Наиболее частой причиной перегрузки является превышение допустимого количества подключенных потребителей или превышение их мощности установленного значения.

Безопасность работы электрических систем чаще всего подвергается опасности из-за коротких замыканий. Они всегда являются следствием любого повреждения и возникают, когда части электропроводки или оборудования с одинаковым уровнем потенциала или с разными уровнями потенциала, изолированные друг от друга и земли, соприкасаются друг с другом или с землей. Этот контакт может возникать непосредственно как контакт металла с металлом или косвенно, через электрическую дугу. При коротких замыканиях, когда некоторые узлы электрической системы соприкасаются друг с другом, сопротивление будет значительно меньше, и, как следствие, сила тока будет чрезвычайно высока, может быть, на несколько порядков ниже. Тепловая энергия, выделяющаяся при перегрузках по току с большими короткими замыканиями, может привести к пожару в устройстве, пострадавшем от короткого замыкания, с воспламенением материалов и оборудования в окружающей зоне и распространением огня на здание.

Электрические искры являются источниками тепловой энергии малой природы, но, как показывает опыт, часто выступают в роли источников воспламенения. В нормальных условиях работы большинство электроприборов не испускают искры, но работа некоторых устройств обычно сопровождается искрами.

Искрообразование представляет опасность прежде всего в местах, где в зоне их образования могут возникнуть взрывоопасные концентрации газа, пара или пыли. Следовательно, оборудование, обычно выделяющее искры во время работы, разрешается устанавливать только в местах, где искры не могут привести к возгоранию. Энергии искры самой по себе недостаточно для воспламенения материалов в окружающей среде или инициирования взрыва.

Если электрическая система не имеет идеального металлического контакта между структурными единицами, через которые протекает ток, в этом месте будет возникать высокое контактное сопротивление. Это явление в большинстве случаев связано с неправильной конструкцией соединений или с некачественной установкой. Разъединение соединений во время работы и естественный износ также могут быть причиной высокого контактного сопротивления. Большая часть тока, протекающего через места с повышенным сопротивлением, преобразуется в тепловую энергию. Если эта энергия не может быть рассеяна в достаточной степени (и причина не может быть устранена), чрезвычайно большое повышение температуры может привести к пожару, представляющему опасность для окружающей среды.

Если устройства работают на основе индукционной концепции (двигатели, динамо-машины, трансформаторы, реле и т. д.) и не рассчитаны должным образом, то при работе могут возникать вихревые токи. Из-за вихревых токов возможен нагрев узлов конструкции (катушек и их железных сердечников), что может привести к возгоранию изоляционных материалов и возгоранию оборудования. Вихревые токи могут возникать — с такими вредными последствиями — и в металлических конструктивных узлах вокруг высоковольтного оборудования.

Электростатические искры

Электростатический заряд — это процесс, в ходе которого любой материал, изначально обладавший электронейтральностью (и не зависящий от какой-либо электрической цепи), заряжается положительно или отрицательно. Это может происходить одним из трех способов:

1.      зарядка с разделением, так что заряды субтрактивной полярности накапливаются на двух телах одновременно

2.      зарядка с прохождением, так что уходящие заряды оставляют после себя заряды противоположных знаков полярности

3.      зарядка, взяв, так что тело получает заряды извне.

Эти три способа зарядки могут возникать в результате различных физических процессов, включая разделение после контакта, раскалывание, разрезание, измельчение, перемещение, трение, течение порошков и жидкостей в трубе, удары, изменение давления, изменение состояния, фотоионизацию, тепловую ионизацию и т. электростатическое распределение или высоковольтный разряд.

Электростатический заряд может возникать как на проводящих, так и на изолирующих телах в результате любого из упомянутых выше процессов, но в большинстве случаев за накопление нежелательных зарядов ответственны механические процессы.

Из большого количества вредных воздействий и рисков, связанных с электростатическим зарядом и возникающим при этом искровым разрядом, можно выделить, в частности, два риска: опасность для электронного оборудования (например, компьютера для управления технологическим процессом) и опасность пожара и взрыва. .

Электронное оборудование подвергается опасности в первую очередь, если энергия разряда от зарядки достаточно высока, чтобы вызвать разрушение входа любой полупроводниковой детали. Развитие электронных устройств в последнее десятилетие сопровождалось быстрым увеличением этого риска.

Развитие пожаро- или взрывоопасности требует совпадения в пространстве и времени двух условий: наличия какой-либо горючей среды и разряда, способного к воспламенению. Эта опасность возникает в основном в химической промышленности. Его можно оценить на основе так называемого искрочувствительность опасных материалов (минимальная энергия воспламенения) и зависит от степени зарядки.

Важнейшей задачей является снижение этих рисков, а именно большого разнообразия последствий, которые простираются от технологических неполадок до катастроф со смертельным исходом. Существует два способа защиты от последствий электростатического заряда:

1. предотвращение начала процесса зарядки (очевидно, но обычно очень сложно реализовать)

2. ограничение накопления зарядов для предотвращения возникновения опасных разрядов (или любого другого риска).

Молния представляет собой атмосферное электрическое явление в природе и может рассматриваться как источник воспламенения. Статический заряд, создаваемый в облаках, уравновешивается по отношению к земле (удар молнии) и сопровождается высокоэнергетическим разрядом. Горючие материалы в месте удара молнии и в его окрестностях могут воспламениться и сгореть. При некоторых ударах молнии генерируются очень сильные импульсы, и энергия выравнивается в несколько ступеней. В других случаях начинают протекать длительные токи, иногда достигающие порядка 10 А.

Механическая тепловая энергия

Техническая практика постоянно связана с трением. При механической работе выделяется тепло трения, и если ограничить потери тепла до такой степени, что тепло аккумулируется в системе, ее температура может повыситься до значения, опасного для окружающей среды, и может возникнуть пожар.

Искры трения обычно возникают при металлотехнологических операциях из-за сильного трения (шлифование, скалывание, резка, удары) или из-за падения металлических предметов или инструментов на твердый пол или во время шлифовальных работ из-за металлических загрязнений в материале при шлифовальном воздействии. . Температура образующейся искры обычно выше температуры воспламенения обычных горючих материалов (например, для искры из стали 1,400—1,500 °С; искры из медно-никелевых сплавов 300—400 °С); однако воспламеняющая способность зависит от всего теплосодержания и наименьшей энергии воспламенения материала и вещества, подлежащих воспламенению, соответственно. На практике доказано, что искры трения представляют собой реальную пожароопасность в воздушных пространствах, где в опасных концентрациях присутствуют горючие газы, пары и пыль. Таким образом, в этих условиях следует избегать использования материалов, которые легко образуют искры, а также процессов с механическим искрообразованием. Безопасность в этих случаях обеспечивают искробезопасные инструменты, т. е. изготовленные из дерева, кожи или пластмассы, или инструменты из сплавов меди и бронзы, дающие искры малой энергии.

Горячие поверхности

На практике поверхности оборудования и устройств могут нагреваться до опасной степени как в норме, так и из-за неисправности. Печи, топки, сушильные устройства, газоотводы, паропроводы и т. д. часто вызывают пожары во взрывоопасных воздушных пространствах. Кроме того, их горячие поверхности могут воспламенять горючие материалы, приближающиеся к ним или соприкасающиеся с ними. Для профилактики следует соблюдать безопасные расстояния, а регулярный надзор и техническое обслуживание снизят вероятность возникновения опасного перегрева.

Пожарная опасность материалов и изделий

Присутствие горючего материала в горючих системах представляет собой очевидное условие горения. Явления горения и фазы процесса горения принципиально зависят от физических и химических свойств участвующего материала. Поэтому представляется разумным провести обзор воспламеняемости различных материалов и продуктов с точки зрения их характера и свойств. В этом разделе порядок группировки материалов определяется техническими аспектами, а не теоретическими концепциями (NFPA 1991).

Древесина и изделия из дерева

Дерево – один из самых распространенных материалов в человеческой среде. Из дерева изготавливают дома, строительные конструкции, мебель и товары народного потребления, а также оно широко используется для таких изделий, как бумага, а также в химической промышленности.

Древесина и изделия из дерева являются горючими и при контакте с высокотемпературными поверхностями и при воздействии теплового излучения, открытого огня или любого другого источника воспламенения обугливаются, тлеют, воспламеняются или горят в зависимости от условий горения. Для расширения области их применения требуется улучшение их горючих свойств. Чтобы сделать конструкции из дерева менее горючими, их обычно обрабатывают антипиренами (например, пропитывают, пропитывают, снабжают поверхностным покрытием).

Важнейшей характеристикой горючести различных пород древесины является температура воспламенения. Его величина сильно зависит от некоторых свойств древесины и условий определения испытаний, а именно плотности образца древесины, влажности, размера и формы, а также источника возгорания, времени выдержки, интенсивности выдержки и атмосферы во время испытаний. . Интересно отметить, что температура воспламенения, определяемая различными методами испытаний, различается. Опыт показал, что склонность чистых и сухих изделий из древесины к воспламенению крайне низка, однако известно несколько случаев пожаров, вызванных самовозгоранием, при хранении запыленных и промасленных древесных отходов в помещениях с недостаточной вентиляцией. Опытным путем доказано, что более высокое содержание влаги повышает температуру воспламенения и снижает скорость горения древесины. Термическое разложение древесины представляет собой сложный процесс, но его фазы можно четко проследить следующим образом:

• Термическое разложение с потерей массы начинается уже в интервале 120-200°С; в камере сгорания происходит выделение влаги и разложение негорючих материалов.

• При 200-280 °С протекают в основном эндотермические реакции с поглощением тепловой энергии источника воспламенения.

• При 280-500 °С экзотермические реакции продуктов разложения неуклонно ускоряются как первичный процесс, при этом могут наблюдаться явления карбонизации. В этом диапазоне температур уже развилось поддерживающее горение. После воспламенения горение неустойчиво во времени из-за хорошей теплоизоляционной способности его обугленных слоев. Следовательно, прогрев более глубоких слоев ограничен и требует много времени. При ускорении всплытия горючих продуктов разложения горение будет полным.

• При температурах выше 500 °C древесный уголь образует остатки. При его дополнительном накаливании образуется пепел, содержащий твердые, неорганические вещества, и процесс завершился.

Волокна и текстиль

Большинство тканей, изготовленных из волокнистых материалов, находящихся в непосредственной близости от людей, являются горючими. Одежда, мебель и застроенная среда частично или полностью состоят из текстиля. Опасность, которую они представляют, существует при их производстве, обработке и хранении, а также при ношении.

Основные материалы текстиля бывают как натуральными, так и искусственными; синтетические волокна используются либо отдельно, либо в смеси с натуральными волокнами. По химическому составу натуральные волокна растительного происхождения (хлопок, пенька, джут, лен) представляют собой целлюлозу, которая горюча, и эти волокна имеют относительно высокую температуру воспламенения (<<400°С). Выгодной особенностью их обжига является то, что при нагревании до высокой температуры они обугливаются, но не плавятся. Это особенно полезно для лечения пострадавших от ожогов.

По пожароопасным свойствам волокна белковой основы животного происхождения (шерсть, шелк, волосы) даже более благоприятны, чем волокна растительного происхождения, так как для их воспламенения требуется более высокая температура (500-600 °С), а при одинаковых условиях их горение менее интенсивно.

Пластмассовая промышленность, использующая несколько чрезвычайно хороших механических свойств полимерных продуктов, также получила известность в текстильной промышленности. Среди свойств акриловых, полиэфирных и термопластичных синтетических волокон (нейлон, полипропилен, полиэтилен) наименее выгодны свойства, связанные с горением. Большинство из них, несмотря на высокую температуру воспламенения (<<400-600 °С), плавятся при воздействии тепла, легко воспламеняются, интенсивно горят, падают или плавятся при горении и выделяют значительное количество дыма и ядовитых газов. Эти свойства горения могут быть улучшены за счет добавления натуральных волокон, образующих так называемые текстиль со смешанными волокнами. Дальнейшая обработка осуществляется антипиренами. Для изготовления тканей технического назначения и теплозащитной одежды уже в больших количествах используются неорганические, негорючие волокнистые изделия (в том числе стеклянные и металлические волокна).

Важнейшими пожароопасными характеристиками текстильных изделий являются свойства, связанные с воспламеняемостью, распространением пламени, выделением тепла и токсичными продуктами горения. Для их определения разработаны специальные тестовые методы. Полученные результаты испытаний влияют на области применения этих изделий (палатки и квартиры, мебель, обивка транспортных средств, одежда, ковры, шторы, специальная защитная одежда от жары и непогоды), а также на условия ограничения рисков при их использовании. Важнейшей задачей промышленных исследователей является разработка тканей, выдерживающих высокие температуры, обработанных антипиренами (трудногорючих, с длительным временем воспламенения, низкой скоростью распространения пламени, малой скоростью тепловыделения) и выделяющих небольшое количество токсичных продуктов горения. , а также для улучшения неблагоприятного воздействия пожарных аварий из-за горения таких материалов.

Горючие и легковоспламеняющиеся жидкости

При наличии источников воспламенения горючие и легковоспламеняющиеся жидкости являются потенциальными источниками риска. Во-первых, закрытое или открытое паровое пространство над такими жидкостями создает пожаро- и взрывоопасность. Возгорание, а чаще взрыв, может произойти, если материал присутствует в паровоздушной смеси в подходящей концентрации. Отсюда следует, что горение и взрыв в зоне горючих и легковоспламеняющихся жидкостей можно предотвратить, если:

• исключаются источники воспламенения, воздух и кислород; или же

• вместо кислорода в окружающей среде присутствует инертный газ; или же

• жидкость хранится в закрытом сосуде или системе (см. рис. 1); или же

• надлежащей вентиляцией предотвращается образование опасной концентрации паров.

Рисунок 1. Распространенные типы резервуаров для хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

На практике известно большое количество характеристик материалов в связи с опасным характером горючих и легковоспламеняющихся жидкостей. Это температуры вспышки в закрытом и открытом тигле, температура кипения, температура воспламенения, скорость испарения, верхний и нижний пределы концентрации воспламеняемости (пределы воспламеняемости или взрыва), относительная плотность паров по сравнению с воздухом и энергия, необходимая для возгорание паров. Эти факторы дают полную информацию о чувствительности к воспламенению различных жидкостей.

Почти во всем мире температура вспышки, параметр, определяемый стандартными испытаниями в атмосферных условиях, используется в качестве основы для группировки жидкостей (и материалов, ведущих себя как жидкости при относительно низких температурах) по категориям риска. Требования безопасности к хранению жидкостей, обращению с ними, технологическим процессам и электрооборудованию, устанавливаемому в их зоне, должны быть разработаны для каждой категории воспламеняемости и горючести. Зоны риска вокруг технологического оборудования также должны быть определены для каждой категории. Опыт показал, что в зависимости от температуры и давления в системе могут произойти пожар и взрыв в диапазоне концентраций между двумя пределами воспламеняемости.

газов

Хотя все материалы - при определенной температуре и давлении - могут стать газами, на практике газообразными считаются материалы, которые находятся в газообразном состоянии при нормальной температуре (~ 20 ° C) и нормальном атмосферном давлении (~ 100 кПа).

По пожаро- и взрывоопасности газы можно разделить на две основные группы: топливо и негорючие газы. Согласно принятому на практике определению, горючие газы — это те, которые горят на воздухе с нормальной концентрацией кислорода при наличии необходимых для горения условий. Воспламенение происходит только выше определенной температуры, при необходимой температуре воспламенения и в пределах заданного диапазона концентраций.

Негорючие газы – это те, которые не горят ни в кислороде, ни в воздухе при любой концентрации воздуха. Часть этих газов поддерживает горение (например, кислород), а другая часть тормозит горение. Негорючие газы, не поддерживающие горение, называются инертные газы (азот, инертные газы, углекислый газ и др.).

Для достижения экономической эффективности газы, хранящиеся и транспортируемые в контейнерах или транспортных сосудах, обычно находятся в сжатом, сжиженном или охлажденно-конденсированном (криогенном) состоянии. В основном существуют две опасные ситуации, связанные с газами: когда они находятся в контейнерах и когда они выпущены из своих контейнеров.

Для сжатых газов в контейнерах для хранения внешнее тепло может значительно повысить давление внутри контейнера, а чрезмерное избыточное давление может привести к взрыву. Контейнеры для хранения газа обычно включают паровую фазу и жидкую фазу. Из-за изменений давления и температуры расширение жидкой фазы вызывает дальнейшее сжатие парового пространства, а давление паров жидкости увеличивается пропорционально повышению температуры. В результате этих процессов может создаваться критически опасное давление. Контейнеры для хранения, как правило, должны содержать устройства для сброса избыточного давления. Они способны смягчить опасную ситуацию из-за более высоких температур.

Если резервуары для хранения недостаточно герметизированы или повреждены, газ будет вытекать в свободное воздушное пространство, смешиваться с воздухом и в зависимости от его количества и пути его течения может вызвать образование большого взрывоопасного воздушного пространства. Воздух вокруг протекающего резервуара для хранения может быть непригоден для дыхания и может быть опасен для находящихся рядом людей, частично из-за токсического действия некоторых газов и частично из-за разбавленной концентрации кислорода.

Принимая во внимание возможную пожароопасность газов и необходимость безопасной эксплуатации, необходимо детально знать следующие свойства газов, как хранимых, так и используемых, особенно для промышленных потребителей: химические и физические свойства газов, температуру воспламенения, нижний и верхний пределы концентрации воспламеняемости, опасные параметры газа в баллоне, факторы риска возникновения опасной ситуации, вызванной выбросами газов в открытый воздух, размеры необходимых зон безопасности и специальные меры, которые необходимо принять на случай возможной аварийной ситуации, связанной с тушением пожара.

Химия

Знание опасных параметров химических веществ является одним из основных условий безопасной работы. Предупредительные меры и требования по защите от пожара могут разрабатываться только с учетом физико-химических свойств, связанных с пожароопасностью. Из этих свойств наиболее важными являются следующие: горючесть; воспламеняемость; способность реагировать с другими материалами, водой или воздухом; склонность к коррозии; токсичность; и радиоактивность.

Информацию о свойствах химических веществ можно получить из технических паспортов, выпускаемых производителями, а также из руководств и справочников, содержащих данные об опасных химических веществах. Они предоставляют пользователям информацию не только об общих технических характеристиках материалов, но и о фактических значениях параметров опасности (температура разложения, температура воспламенения, предельные концентрации горения и т. д.), их особенном поведении, требованиях к хранению и пожаробезопасности. боевых действий, а также рекомендации по оказанию первой помощи и медикаментозной терапии.

Токсичность химических веществ, как потенциальная пожароопасность, может действовать двояко. Во-первых, высокая токсичность некоторых химических веществ может быть опасна при пожаре. Во-вторых, их присутствие в зоне пожара может существенно ограничить тушение пожара.

Окислители (нитраты, хлораты, неорганические пероксиды, перманганаты и др.), даже если они сами негорючи, в значительной степени способствуют воспламенению горючих материалов и их интенсивному, иногда взрывному горению.

В группу нестабильных материалов входят химические вещества (ацетальдегид, этиленоксид, органические перекиси, цианистый водород, винилхлорид), которые самопроизвольно или очень легко полимеризуются или разлагаются в бурных экзотермических реакциях.

Материалы, чувствительные к воде и воздуху, чрезвычайно опасны. Эти материалы (оксиды, гидроксиды, гидриды, ангидриды, щелочные металлы, фосфор и др.) взаимодействуют с водой и воздухом, всегда присутствующими в обычной атмосфере, и вступают в реакции, сопровождающиеся очень большим тепловыделением. Если это горючие материалы, они могут самовоспламениться. Однако горючие компоненты, которые инициируют горение, могут взорваться и распространиться на горючие материалы в окружающем пространстве.

Большинство агрессивных веществ (неорганические кислоты — серная, азотная, хлорная и др. — и галогены — фтор, хлор, бром, йод) являются сильными окислителями, но в то же время оказывают очень сильное разрушительное действие на живые организмы. тканей, поэтому необходимо принимать специальные меры по тушению пожаров.

Опасные свойства радиоактивных элементов и соединений усиливаются тем фактом, что испускаемое ими излучение может быть вредным по нескольким причинам, кроме того, что такие материалы сами могут быть пожароопасными. Если во время пожара конструктивная оболочка вовлеченных радиоактивных объектов будет повреждена, может произойти выброс λ-излучающих материалов. Они могут оказывать очень сильное ионизирующее действие и способны к фатальному уничтожению живых организмов. Ядерные аварии могут сопровождаться пожарами, продукты разложения которых связывают радиоактивные (α- и β-излучающие) загрязнения путем адсорбции. Они могут причинить необратимые травмы лицам, участвующим в спасательных операциях, если проникнут в их тела. Такие материалы чрезвычайно опасны, так как пораженные ими люди не воспринимают никаких излучений своими органами чувств, и их общее самочувствие не выглядит хуже. Очевидно, что в случае горения радиоактивных материалов радиоактивность площадки, продуктов разложения и воды, используемой для пожаротушения, следует держать под постоянным наблюдением с помощью радиоактивных сигнализаторов. Знание этих факторов необходимо учитывать при разработке стратегии вмешательства и всех дополнительных операций. Здания для обращения и хранения радиоактивных материалов, а также для их технологического использования необходимо строить из негорючих материалов высокой огнестойкости. При этом должны быть предусмотрены качественные, автоматические средства обнаружения, сигнализации и тушения пожара.

Взрывчатые вещества и бризантные вещества

Взрывчатые материалы используются во многих военных и промышленных целях. Это химические вещества и смеси, которые при воздействии сильной механической силы (удар, удар, трение) или при возгорании внезапно превращаются в газы большого объема за счет чрезвычайно быстрой окислительной реакции (например, 1,000—10,000 2,500 м/с). Объем этих газов кратен объему уже взорванного взрывчатого вещества, и они будут оказывать очень большое давление на окружающую среду. При взрыве могут возникать высокие температуры (4,000—XNUMX °С), способствующие воспламенению горючих материалов в зоне взрыва.

Производство, транспортировка и хранение различных взрывчатых веществ регулируется строгими требованиями. Примером может служить NFPA 495, Кодекс взрывчатых материалов.

Помимо взрывчатых веществ, используемых в военных и промышленных целях, к опасным веществам относятся также материалы для индукционных взрывов и пиротехнические изделия. Вообще часто применяют смеси взрывчатых веществ (пикриновая кислота, нитроглицерин, гексоген и др.), но применяют и смеси взрывоопасных веществ (черный порох, динамит, аммиачная селитра и др.). В ходе террористических актов получили известность пластические материалы, представляющие собой, по существу, смеси бризантных и пластифицирующих материалов (различные воски, вазелин и др.).

Для взрывоопасных материалов наиболее эффективным методом защиты от пожара является исключение источников воспламенения из окружающей среды. Некоторые взрывчатые материалы чувствительны к воде или различным органическим материалам, способным окисляться. Для этих материалов следует тщательно учитывать требования к условиям хранения и правила хранения в одном месте вместе с другими материалами.

Драгоценные металлы

Из практики известно, что почти все металлы при определенных условиях способны гореть на атмосферном воздухе. Сталь и алюминий при большой конструкционной толщине на основании их поведения при пожаре однозначно оцениваются как негорючие. Однако пыль алюминия, железа в тонком распределении и металлической ваты из тонких металлических волокон легко воспламеняется и при этом интенсивно горит. Щелочные металлы (литий, натрий, калий), щелочноземельные металлы (кальций, магний, цинк), цирконий, гафний, титан и др. чрезвычайно легко воспламеняются в виде порошка, опилок или тонких полосок. Некоторые металлы обладают настолько высокой чувствительностью, что их хранят отдельно от воздуха, в атмосфере инертного газа или под нейтральной для металлов жидкостью.

Горючие металлы и те, которые предназначены для горения, вызывают чрезвычайно бурные реакции горения, которые представляют собой высокоскоростные процессы окисления, выделяющие значительно большее количество тепла, чем наблюдаемое при горении горючих и легковоспламеняющихся жидкостей. Горение металлической пыли в случае осевшего пороха после предварительной фазы тлеющего воспламенения может перерасти в быстрое горение. При взбалтывании пыли и облаках пыли могут произойти сильные взрывы. Горючая активность и сродство к кислороду некоторых металлов (например, магния) настолько высоки, что после воспламенения они продолжают гореть в определенных средах (например, в азоте, углекислом газе, паровой атмосфере), которые используются для тушения пожаров, вызванных горючими веществами. твердые вещества и жидкости.

Тушение металлических пожаров представляет особую задачу для пожарных. Большое значение имеет выбор подходящего огнетушащего вещества и способа его применения.

Пожары металлов можно контролировать при очень раннем обнаружении, быстрых и адекватных действиях пожарных с использованием наиболее эффективного метода и, по возможности, удалении металлов и любых других горючих материалов из зоны горения или, по крайней мере, уменьшении их количества. количества.

Особое внимание следует уделить защите от радиации при горении радиоактивных металлов (плутоний, уран). Должны быть приняты профилактические меры, чтобы избежать попадания токсичных продуктов разложения в живые организмы. Например, щелочные металлы из-за их способности бурно реагировать с водой можно тушить только сухими огнетушащими порошками. Горение магния нельзя с успехом потушить водой, двуокисью углерода, галонами или азотом, и, что более важно, если эти вещества используются при тушении пожара, опасная ситуация станет еще более серьезной. Единственными агентами, которые можно успешно применять, являются благородные газы или, в некоторых случаях, трифторид бора.

Пластмассы и резина

Пластмассы представляют собой высокомолекулярные органические соединения, полученные синтетическим путем или путем модификации природных материалов. Структура и форма этих макромолекулярных материалов, полученных в результате реакций полимеризации, полиаддитивной реакции или поликонденсации, будут сильно влиять на их свойства. Цепные молекулы термопластов (полиамидов, поликарбонатов, полиэфиров, полистирола, поливинилхлорида, полиметилметакрилата и др.) линейны или разветвлены, эластомеры (неопрен, полисульфиды, изопрен и др.) слабо сшиты, а термореактивные пластмассы (дуропласты: полиалкиды, эпоксидные смолы, полиуретаны и др.) плотно сшиты.

Натуральный каучук используется в качестве сырья в резиновой промышленности, а после вулканизации производится каучук. Искусственные каучуки, близкие по структуре к натуральному каучуку, представляют собой полимеры и сополимеры бутадиена.

Ассортимент изделий из пластмасс и каучука, используемых практически во всех сферах быта, неуклонно расширяется. Использование большого разнообразия и превосходных технических свойств этой группы материалов приводит к таким изделиям, как различные строительные конструкции, мебель, одежда, товары, детали для автомобилей и машин.

Как правило, в качестве органических материалов пластмассы и резина также считаются горючими материалами. Для описания их поведения при пожаре используется ряд параметров, которые можно проверить специальными методами. Зная эти параметры, можно выделить области их применения (определить, указать, задать), а также разработать меры пожарной безопасности. Этими параметрами являются горючесть, воспламеняемость, способность выделять дым, склонность к выделению токсичных газов и горению.

Во многих случаях температура воспламенения пластмасс выше, чем у дерева или любых других материалов, но в большинстве случаев они легче воспламеняются, а их горение происходит быстрее и с большей интенсивностью. Пожары пластмасс часто сопровождаются неприятными явлениями выделения большого количества густого дыма, который может сильно ограничивать видимость и выделять различные ядовитые газы (соляная кислота, фосген, окись углерода, цианистый водород, азотистые газы и др.). Термопластические материалы плавятся во время горения, затем текут и, в зависимости от их расположения (при монтаже на потолке или на потолке), образуют капли, которые остаются в зоне горения и могут воспламенить находящиеся под ними горючие материалы.

Улучшение горючести представляет собой сложную проблему и «ключевой вопрос» химии пластмасс. Антипирены подавляют горючесть, воспламенение будет медленнее, скорость горения упадет, распространение пламени замедлится. При этом количество и оптическая плотность дыма будут выше, а образующаяся газовая смесь будет более токсичной.

Пыль

По физическому состоянию пыли относятся к твердым материалам, но их физико-химические свойства отличаются от свойств тех же материалов в компактном виде. Известно, что причиной промышленных аварий и катастроф являются взрывы пыли. Материалы, не горючие в своей обычной форме, такие как металлы, могут инициировать взрыв в виде пыли, смешанной с воздухом, при воздействии любого источника воспламенения, даже низкой энергии. Опасность взрыва также существует с пылью горючих материалов.

Пыль может быть взрывоопасной не только при плавании в воздухе, но и при осаждении. В слоях пыли может накапливаться тепло, а внутри может развиваться медленное горение в результате повышенной реакционной способности частиц и меньшей их теплопроводности. Тогда пыль может быть всколыхнута вспышками, и возрастет вероятность взрыва пыли.

Мелкодисперсные плавающие частицы представляют более серьезную опасность. Подобно взрывным свойствам горючих газов и паров, пыль также имеет особый диапазон концентраций пыли в воздухе, в котором может произойти взрыв. Нижнее и верхнее предельные значения концентрации взрыва и ширина концентрационного диапазона зависят от размера и распределения частиц. Если концентрация пыли превышает наибольшую концентрацию, приводящую к взрыву, часть пыли не уничтожается огнем и поглощает тепло, вследствие чего развиваемое давление взрыва остается ниже максимального. Влажность воздуха также влияет на возникновение взрыва. При большей влажности температура воспламенения облака пыли будет возрастать пропорционально количеству теплоты, необходимому для испарения влаги. Если к облаку пыли подмешать инертную инородную пыль, взрывоопасность пылевоздушной смеси уменьшится. Тот же эффект будет, если в смесь воздуха и пыли подмешать инертные газы, потому что концентрация кислорода, необходимая для горения, будет ниже.

Опыт показал, что все источники воспламенения даже с минимальной энергией воспламенения способны воспламенить пылевые облака (открытое пламя, электрическая дуга, механическая или электростатическая искра, горячие поверхности и т. д.). Согласно результатам испытаний, полученных в лаборатории, затраты энергии на воспламенение пылевых облаков в 20-40 раз выше, чем в случае смесей горючих паров и воздуха.

Факторами, влияющими на взрывоопасность осевшей пыли, являются физические и теплотехнические свойства пылевого слоя, температура тления пыли и воспламеняющие свойства продуктов разложения, выделяемых пылевым слоем.

Назад

История говорит нам, что костры были полезны для обогрева и приготовления пищи, но причинили большой ущерб многим городам. Многие дома, крупные строения, а иногда и целые города были уничтожены огнем.

Одной из первых противопожарных мер было требование тушить все возгорания до наступления темноты. Например, в 872 г. в Оксфорде, Англия, власти приказали звонить в колокол комендантского часа на закате, чтобы напомнить горожанам о необходимости тушить все пожары в помещениях на ночь (Bugbee 1978). Действительно, слово «комендантский час» происходит от французского комендантский час что буквально означает «прикрыть огонь».

Причина пожаров часто является результатом действий человека, которые смешивают топливо и источник воспламенения (например, макулатура, хранящаяся рядом с нагревательным оборудованием, или летучие легковоспламеняющиеся жидкости, используемые вблизи открытого огня).

Для пожаров требуется топливо, источник воспламенения и какой-либо механизм для объединения топлива и источника воспламенения в присутствии воздуха или какого-либо другого окислителя. Если можно разработать стратегии по снижению топливных нагрузок, устранению источников воспламенения или предотвращению взаимодействия топлива и воспламенения, тогда потери от пожара, а также гибель и травмы людей могут быть уменьшены.

В последние годы все большее внимание уделяется предотвращению пожаров как одной из наиболее экономически эффективных мер в решении проблемы пожаров. Часто проще (и дешевле) предотвратить возникновение пожара, чем контролировать или тушить его после того, как он начался.

Это проиллюстрировано в Дерево концепций пожарной безопасности (NFPA 1991; 1995a), разработанные NFPA в США. Этот систематический подход к проблемам пожарной безопасности показывает, что такие цели, как снижение смертности от пожаров на рабочем месте, могут быть достигнуты путем предотвращения возгорания или управления воздействием огня.

Предупреждение пожаров неизбежно означает изменение поведения человека. Для этого требуется обучение пожарной безопасности, поддерживаемое руководством, с использованием новейших учебных пособий, стандартов и других учебных материалов. Во многих странах такие стратегии подкреплены законом, требующим от компаний выполнения установленных законом задач по предотвращению пожаров в рамках своих обязательств по охране труда и технике безопасности перед своими работниками.

Обучение пожарной безопасности будет рассмотрено в следующем разделе. Однако в настоящее время в торговле и промышленности есть четкие доказательства важной роли предотвращения пожаров. На международном уровне широко используются следующие источники: Lees, Предотвращение потерь в обрабатывающей промышленности, тома 1 и 2 (1980); NFPA 1 — Кодекс пожарной безопасности (1992); Правила управления охраной труда и промышленной безопасностью (ECD 1992); и Справочник по противопожарной защите NFPA (Cote 1991). Они дополняются многими нормативными актами, стандартами и учебными материалами, разработанными национальными правительствами, предприятиями и страховыми компаниями для минимизации потерь жизни и имущества.

Обучение и практика пожарной безопасности

Для того чтобы программа обучения пожарной безопасности была эффективной, в ней должны быть основные корпоративные политические обязательства по обеспечению безопасности и разработка эффективного плана, состоящего из следующих этапов: (a) этап планирования — установление целей и задач; b) этап разработки и реализации; и с) этап оценки программы — мониторинг эффективности.

Цели и задачи

Граттон (1991) в важной статье об обучении пожарной безопасности определил различия между целями, задачами и практикой или стратегией реализации. Цели — это общие заявления о намерениях, о которых на рабочем месте можно сказать «уменьшить количество пожаров и, таким образом, снизить смертность и травмы среди рабочих, а также финансовые последствия для компаний».

Люди и финансовые составляющие общей цели не являются несовместимыми. Современная практика управления рисками показала, что повышение безопасности работников за счет эффективных методов контроля убытков может быть финансово выгодным для компании и приносить пользу обществу.

Эти цели необходимо преобразовать в конкретные задачи пожарной безопасности для конкретных компаний и их сотрудников. Эти цели, которые должны быть измеримыми, обычно включают такие утверждения, как:

• снизить количество несчастных случаев на производстве и связанных с ними пожаров

• снизить смертность и травматизм при пожарах

• уменьшить материальный ущерб компании.

Для многих компаний могут быть дополнительные цели, такие как снижение затрат на прерывание бизнеса или минимизация юридической ответственности.

Некоторые компании склонны считать, что соблюдения местных строительных норм и стандартов достаточно для достижения их целей пожарной безопасности. Однако такие кодексы, как правило, концентрируются на безопасности жизни, предполагая возникновение пожаров.

Современное управление пожарной безопасностью понимает, что абсолютная безопасность не является реалистичной целью, но ставит перед собой измеримые цели:

• свести к минимуму пожары за счет эффективной профилактики пожаров

• обеспечить эффективные средства ограничения размера и последствий пожаров с помощью эффективного аварийного оборудования и процедур

• использовать страховку для защиты от крупных непредвиденных пожаров, особенно вызванных стихийными бедствиями, такими как землетрясения и лесные пожары.

Дизайн и реализация

Разработка и реализация программ обучения пожарной безопасности для предотвращения пожаров в решающей степени зависят от разработки хорошо спланированных стратегий и эффективного управления и мотивации людей. Должна быть сильная и абсолютная корпоративная поддержка полной реализации программы пожарной безопасности, чтобы она была успешной.

Ряд стратегий был определен Коффелем (1993) и в исследовании NFPA. Справочник по промышленным пожарным опасностям (Линвилл, 1990). Они включают:

• доведение политики и стратегии компании в области пожарной безопасности до всех сотрудников компании

• выявление всех возможных сценариев пожара и осуществление соответствующих действий по снижению риска

• мониторинг всех местных норм и стандартов, определяющих стандарт медицинской помощи в конкретной отрасли

• использование программы управления убытками для измерения всех убытков для сравнения с целевыми показателями

• обучение всех сотрудников правилам пожарной безопасности и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

• Некоторые международные примеры стратегий реализации включают:

• курсы, проводимые Ассоциацией противопожарной защиты (FPA) в Соединенном Королевстве, по итогам которых выдается Европейский диплом по предотвращению пожаров (Уэлч, 1993 г.)

• создание SweRisk, дочерней компании Шведской ассоциации противопожарной защиты, для оказания помощи компаниям в проведении оценки рисков и разработке программ предотвращения пожаров (Jernberg 1993)

• массовое участие граждан и рабочих в предотвращении пожаров в Японии в соответствии со стандартами, разработанными Японским агентством противопожарной защиты (Hunter, 1991).

• обучение пожарной безопасности в Соединенных Штатах с использованием Пособие для преподавателей пожарной безопасности (NFPA 1983) и Руководство по пожарному просвещению населения (Остерхауст, 1990).

Крайне важно измерять эффективность программ обучения пожарной безопасности. Это измерение обеспечивает мотивацию для дальнейшего финансирования программы, разработки и корректировки, где это необходимо.

Наилучший пример мониторинга и успеха обучения пожарной безопасности, вероятно, можно найти в Соединенных Штатах. Научись не гореть^Ò Программа, направленная на обучение молодых людей в Америке опасностям пожара, координируется Отделом народного образования NFPA. Мониторинг и анализ в 1990 году выявили в общей сложности 194 жизни, спасенных в результате надлежащих действий по обеспечению безопасности жизни, усвоенных в рамках программ обучения пожарной безопасности. Около 30% этих спасенных жизней можно напрямую отнести к Научись не гореть^Ò программы.

Внедрение детекторов дыма в жилых помещениях и программы обучения пожарной безопасности в Соединенных Штатах также были предложены в качестве основных причин снижения числа смертей от пожаров в домах в этой стране с 6,015 1978 в 4,050 г. до 1990 1991 в XNUMX г. (NFPA XNUMX).

Практика промышленного хозяйства

В области промышленности Lees (1980) является международным авторитетом. Он указал, что сегодня во многих отраслях вероятность очень больших человеческих жертв, серьезных травм или материального ущерба намного выше, чем в прошлом. Это может привести к крупным пожарам, взрывам и выбросам токсичных веществ, особенно в нефтехимической и ядерной промышленности.

Таким образом, предотвращение возгорания является ключом к минимизации воспламенения. Современные промышленные предприятия могут добиться высоких показателей пожарной безопасности за счет хорошо управляемых программ:

• проверка дома и техники безопасности

• инструктаж сотрудников по противопожарной безопасности

• обслуживание и ремонт оборудования

• безопасность и предотвращение поджогов (Блай и Бэкон, 1991).

Полезное руководство о важности ведения домашнего хозяйства для предотвращения пожаров в коммерческих и промышленных помещениях дано Хиггинсом (1991) в NFPA. Справочник по противопожарной защите.

Значение надлежащего ведения хозяйства для сведения к минимуму горючих нагрузок и предотвращения воздействия источников воспламенения признано современными компьютерными инструментами, используемыми для оценки пожарных рисков в производственных помещениях. Программное обеспечение FREM (метод оценки пожарного риска) в Австралии определяет ведение домашнего хозяйства как ключевой фактор пожарной безопасности (Keith 1994).

Оборудование для утилизации тепла

Оборудование для утилизации тепла в торговле и промышленности включает в себя печи, топки, печи для обжига, дегидраторы, сушилки и закалочные баки.

В NFPA Справочник по промышленным пожарным опасностям, Симмонс (1990) определил проблемы пожара с нагревательным оборудованием как:

1. возможность воспламенения горючих материалов, хранящихся поблизости
2. Опасность топлива в результате несгоревшего топлива или неполного сгорания
3. перегрев, приводящий к выходу оборудования из строя
4. воспламенение горючих растворителей, твердых материалов или других перерабатываемых продуктов.

Эти проблемы с пожаром можно решить, сочетая надлежащее ведение хозяйства, надлежащие средства управления и блокировки, обучение и тестирование операторов, а также очистку и техническое обслуживание в рамках эффективной программы предотвращения пожаров.

Подробные рекомендации для различных категорий оборудования для утилизации тепла изложены в инструкциях NFPA. Справочник по противопожарной защите (Cote 1991). Они кратко изложены ниже.

Духовки и топки

Пожары и взрывы в печах и печах обычно возникают из-за используемого топлива, из-за летучих веществ, содержащихся в материале печи, или из-за их комбинации. Многие из этих печей или печей работают при температуре от 500 до 1,000 ° C, что значительно выше температуры воспламенения большинства материалов.

Печи и печи требуют ряда средств управления и блокировок, чтобы гарантировать, что несгоревшие топливные газы или продукты неполного сгорания не могут накапливаться и воспламеняться. Как правило, эти опасности возникают при розжиге или во время операций по останову. Поэтому требуется специальное обучение, чтобы гарантировать, что операторы всегда соблюдают правила техники безопасности.

Негорючая конструкция здания, разделение другого оборудования и горючих материалов и некоторая форма автоматического пожаротушения обычно являются важными элементами системы пожарной безопасности для предотвращения распространения в случае возникновения пожара.

Печи

Печи используются для сушки древесины (Lataille 1990) и для обработки или «обжига» глиняных изделий (Hrbacek 1984).

Опять же, это высокотемпературное оборудование представляет опасность для окружающих. Надлежащая конструкция разделения и надлежащее ведение хозяйства необходимы для предотвращения пожара.

Печи для обжига древесины, используемые для сушки древесины, дополнительно опасны, потому что сама древесина имеет высокую огневую нагрузку и часто нагревается до температуры воспламенения. Очень важно регулярно чистить печи, чтобы предотвратить скопление мелких кусков дерева и опилок, чтобы они не соприкасались с нагревательным оборудованием. Предпочтение отдается печам из огнеупорного строительного материала, оборудованным автоматическими спринклерами и качественной системой вентиляции/циркуляции воздуха.

Дегидраторы и сушилки

Это оборудование используется для снижения содержания влаги в сельскохозяйственных продуктах, таких как молоко, яйца, зерно, семена и сено. Сушилки могут быть с прямым нагревом, и в этом случае продукты горения контактируют с высушиваемым материалом, или они могут быть с непрямым нагревом. В каждом случае необходимы средства управления для отключения подачи тепла в случае чрезмерной температуры или возгорания в сушилке, вытяжной системе или системе конвейера или выходе из строя вентиляторов циркуляции воздуха. Опять же, требуется адекватная очистка для предотвращения накопления продуктов, которые могут воспламениться.

Закалочные баки

Общие принципы пожарной безопасности закалочных резервуаров определены Островским (1991) и Уоттсом (1990).

Процесс закалки или контролируемого охлаждения происходит, когда нагретый металлический предмет погружают в емкость с закалочным маслом. Процесс проводится для упрочнения или отпуска материала посредством металлургических изменений.

Большинство закалочных масел представляют собой горючие минеральные масла. Их необходимо тщательно выбирать для каждого применения, чтобы гарантировать, что температура воспламенения масла выше рабочей температуры резервуара, когда горячие металлические детали погружаются.

Крайне важно, чтобы масло не переливалось через стенки резервуара. Поэтому необходимы средства контроля уровня жидкости и соответствующие дренажи.

Частичное погружение горячих предметов является наиболее распространенной причиной пожаров в резервуарах для тушения. Этого можно избежать с помощью соответствующего устройства транспортировки материала или конвейера.

Кроме того, должны быть предусмотрены соответствующие средства контроля, чтобы избежать чрезмерной температуры масла и попадания воды в резервуар, что может привести к выкипанию и сильному пожару внутри и вокруг резервуара.

Для защиты поверхности резервуара часто используются специальные автоматические системы пожаротушения, такие как углекислый газ или сухие химикаты. Желательна накладная автоматическая спринклерная защита здания. В некоторых случаях также требуется специальная защита операторов, которым необходимо работать рядом с резервуаром. Часто для защиты рабочих от воздействия влаги предусмотрены системы распыления воды.

Прежде всего, необходима надлежащая подготовка рабочих по реагированию на чрезвычайные ситуации, включая использование переносных огнетушителей.

Химическое технологическое оборудование

Операции по химическому изменению природы материалов часто становились источником крупных катастроф, приводя к серьезным повреждениям предприятий, гибели и травмам рабочих и окружающих сообществ. Риски для жизни и имущества, связанные с авариями на химических предприятиях, могут быть связаны с пожарами, взрывами или выбросами токсичных химических веществ. Энергия разрушения часто исходит от неконтролируемой химической реакции технологических материалов, сжигания топлива, приводящего к волнам давления или высоким уровням радиации, а также от летящих снарядов, которые могут нанести ущерб на больших расстояниях.

Заводские операции и оборудование

Первым этапом проектирования является понимание задействованных химических процессов и их потенциала для высвобождения энергии. Лиз (1980) в его Предотвращение потерь в обрабатывающей промышленности подробно описывает шаги, которые необходимо предпринять, включая:

• правильное проектирование процесса

• изучение механизмов отказов и надежности

• идентификация опасностей и аудиты безопасности

• оценка опасностей – причина/следствия.

• При оценке степеней опасности необходимо изучить:

• потенциальный выброс и рассеивание химических веществ, особенно токсичных и загрязняющих веществ

• воздействия излучения огня и рассеивания продуктов горения

• результаты взрывов, особенно ударных волн давления, которые могут разрушить другие растения и здания.

Более подробная информация об опасностях процесса и их контроле приведена в Инструкции по техническому управлению безопасностью химических процессов (Айше, 1993 г.); Опасные свойства промышленных материалов Сакса (Льюис, 1979 г.); и NFPA Справочник по промышленным пожарным опасностям (Линвилл, 1990).

Размещение и защита от воздействия

После выявления опасностей и последствий пожара, взрыва и выброса токсичных веществ можно приступить к выбору места для размещения химических заводов.

Опять же, Lees (1980) и Bradford (1991) предоставили рекомендации по размещению станций. Растения должны быть отделены от окружающих сообществ в достаточной степени, чтобы гарантировать, что промышленная авария не повлияет на эти сообщества. Метод количественной оценки риска (QRA) для определения разделительных расстояний широко используется и законодательно закреплен при проектировании химических заводов.

Катастрофа в Бхопале, Индия, в 1984 году продемонстрировала последствия размещения химического завода слишком близко к населенному пункту: более 1,000 человек погибли в результате воздействия токсичных химикатов в результате промышленной аварии.

Обеспечение разделительного пространства вокруг химических заводов также обеспечивает свободный доступ для тушения пожара со всех сторон, независимо от направления ветра.

Химические предприятия должны обеспечивать защиту от облучения в виде взрывозащищенных диспетчерских, укрытий для рабочих и противопожарного оборудования, чтобы обеспечить защиту рабочих и возможность эффективного тушения пожара после инцидента.

Контроль разлива

Разливы легковоспламеняющихся или опасных материалов должны быть небольшими благодаря соответствующей конструкции процесса, отказоустойчивым клапанам и соответствующему оборудованию для обнаружения/контроля. Однако, если происходят большие разливы, они должны быть ограничены участками, окруженными стенами, иногда земляными, где они могут безвредно гореть в случае воспламенения.

Пожары в дренажных системах являются обычным явлением, и особое внимание необходимо уделять дренажным и канализационным системам.

Опасности теплопередачи

Оборудование, передающее тепло от горячей жидкости к более холодной, может стать источником пожара на химических предприятиях. Чрезмерно локальные температуры могут вызвать разложение и выгорание многих материалов. Иногда это может привести к разрыву теплообменного оборудования и переходу одной жидкости в другую, вызывая нежелательную бурную реакцию.

Высокий уровень осмотра и технического обслуживания, включая очистку теплообменного оборудования, необходим для безопасной эксплуатации.

Реакторы

Реакторы – это сосуды, в которых осуществляются желаемые химические процессы. Они могут быть непрерывного или периодического действия, но требуют особого внимания при проектировании. Сосуды должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать давление, которое может возникнуть в результате взрывов или неконтролируемых реакций, или, в качестве альтернативы, должны быть снабжены соответствующими устройствами для сброса давления, а иногда и аварийной вентиляцией.

Меры безопасности для химических реакторов включают:

• соответствующие приборы и средства управления для обнаружения потенциальных инцидентов, включая резервные схемы

• качественная очистка, проверка и техническое обслуживание оборудования и средств контроля безопасности

• адекватная подготовка операторов по управлению и аварийному реагированию

• соответствующие средства пожаротушения и пожарный персонал.

Сварка и резка

Фабрика взаимной инженерной корпорации (FM) Лист данных по предотвращению потерь (1977) показывает, что почти 10% потерь промышленной собственности происходят из-за инцидентов, связанных с резкой и сваркой материалов, как правило, металлов. Ясно, что высокие температуры, необходимые для плавления металлов во время этих операций, могут вызвать пожар, как и искры, возникающие во многих из этих процессов.

FM Спецификация (1977) указывает, что материалы, наиболее часто вызывающие пожары из-за сварки и резки, — это легковоспламеняющиеся жидкости, маслянистые отложения, горючая пыль и древесина. Типы производственных зон, где наиболее вероятны аварии, — это складские помещения, строительные площадки, ремонтируемые или переделываемые объекты и системы утилизации отходов.

Искры от резки и сварки часто могут распространяться на расстояние до 10 м и оседать в горючих материалах, где могут возникать тлеющие, а затем и возгорания.

Электрические процессы

Дуговая сварка и дуговая резка являются примерами процессов, в которых используется электричество для получения дуги, которая является источником тепла для плавления и соединения металлов. Вспышки искр являются обычным явлением, и требуется защита рабочих от поражения электрическим током, искровых вспышек и интенсивного излучения дуги.

Кислородно-газовые процессы

В этом процессе используется теплота сгорания топливного газа и кислорода для создания высокотемпературного пламени, которое плавит соединяемые или разрезаемые металлы. Manz (1991) указал, что ацетилен является наиболее широко используемым топливным газом из-за его высокой температуры пламени, составляющей около 3,000 °C.

Присутствие топлива и кислорода под высоким давлением создает повышенную опасность, как и утечка этих газов из баллонов для их хранения. Важно помнить, что многие материалы, которые не горят или только медленно горят на воздухе, бурно горят в чистом кислороде.

Гарантии и меры предосторожности

Надлежащая практика безопасности определена Manz (1991) в NFPA. Справочник по противопожарной защите.

Эти меры предосторожности включают:

• надлежащее проектирование, установка и техническое обслуживание сварочного и режущего оборудования, особенно хранение и проверка герметичности топливных и кислородных баллонов.

• надлежащая подготовка рабочих зон для исключения возможности случайного воспламенения окружающих горючих материалов

• строгий управленческий контроль за всеми процессами сварки и резки

• обучение всех операторов технике безопасности

• Надлежащая огнеупорная одежда и средства защиты глаз для операторов и находящихся поблизости рабочих

• надлежащая вентиляция для предотвращения воздействия ядовитых газов и паров на операторов или находящихся поблизости рабочих.

Особые меры предосторожности требуются при сварке или резке резервуаров или других сосудов, в которых находились легковоспламеняющиеся материалы. Полезным справочником является руководство Американского общества сварщиков. Рекомендуемые безопасные методы подготовки к сварке и резке контейнеров, содержащих опасные вещества (1988).

Для строительных работ и переделки, британское издание, Совет по предотвращению убытков Предотвращение пожаров на строительных площадках (1992) полезен. Он содержит образец разрешения на проведение огневых работ для контроля операций по резке и сварке. Это было бы полезно для управления на любом заводе или промышленной площадке. Аналогичный образец разрешения предоставляется в ФМ Спецификация по резке и сварке (1977).

Молниезащита

Молния является частой причиной пожаров и гибели людей во многих странах мира. Например, каждый год около 240 граждан США погибают в результате удара молнии.

Молния — это форма электрического разряда между заряженными облаками и землей. FM Спецификация (1984) о молниях указывает, что сила удара молнии может варьироваться от 2,000 200,000 до 5 50 А в результате разности потенциалов от XNUMX до XNUMX миллионов В между облаками и землей.

Частота молний варьируется между странами и районами в зависимости от количества грозовых дней в году для данной местности. Ущерб, который может нанести молния, во многом зависит от состояния грунта, причем больший ущерб возникает в районах с высоким удельным сопротивлением земли.

Защитные меры — здания

NFPA 780 Стандарт на установку систем молниезащиты (1995b) устанавливает требования к конструкции для защиты зданий. В то время как точная теория грозовых разрядов все еще исследуется, основной принцип защиты состоит в том, чтобы предоставить средства, с помощью которых грозовой разряд может войти в землю или выйти из нее, не повреждая защищаемое здание.

Таким образом, системы освещения выполняют две функции:

• для перехвата разряда молнии до того, как он ударит по зданию

• обеспечить безопасный путь разряда на землю.

• Для этого здания должны быть оборудованы:

• громоотводы или мачты

• токоотводы

• хорошее заземление, обычно 10 Ом или меньше.

Более подробная информация о проектировании молниезащиты зданий представлена ​​Davis (1991) в NFPA. Справочник по противопожарной защите (Cote 1991) и в Британском институте стандартов. Код практики (1992).

Воздушные линии электропередачи, трансформаторы, открытые подстанции и другие электроустановки могут быть повреждены прямыми ударами молнии. Электропередающее оборудование также может улавливать индуцированные скачки напряжения и тока, которые могут попасть в здания. Это может привести к пожарам, повреждению оборудования и серьезному прерыванию работы. Ограничители перенапряжения необходимы для отвода этих пиков напряжения на землю посредством эффективного заземления.

Более широкое использование чувствительного компьютерного оборудования в торговле и промышленности сделало операции более чувствительными к переходным перенапряжениям, возникающим в силовых и коммуникационных кабелях во многих зданиях. Требуется соответствующая защита от переходных процессов, и в Британском институте стандартов BS 6651:1992 приведены специальные рекомендации. Защита сооружений от молнии.

Обслуживание

Надлежащее техническое обслуживание систем освещения имеет важное значение для эффективной защиты. Особое внимание следует уделить заземлению. Если они неэффективны, системы молниезащиты будут неэффективны.

Назад