Оценка опасных факторов пожара при горении растительных полимеров

в решение комплексной задачи изучения объектах, изымаемых с мест пожаров.

Список использованной литературы

1. Расследование пожаров: Учебник / Под редакцией В.С. Артамонова, М.А. Галишева, С.А. Кондратьева - СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2007.

2. Экспертиза пожаров (объекты, методы и методики исследования) И.Д. Чешко под редакцией Н.А. Андреева СПб СПбИПБ, 1997. - 560 с.

3. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н.: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд. Доп. и перераб. - М.: «МИСиС», 2002. - 360 с.

ОЦЕНКА ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПОЖАРА ПРИ ГОРЕНИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

Е.И. Сухорукова, доцент, к.т.н., доцент

Н.И. Тарасов, к.т.н.

Т.С. Алексеева, преподаватель, соискатель Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России,

г.Санкт-Петербург

Статистические данные о гибели людей на пожаре говорят о следующем: от ожогов гибнет около 18%, в результате отравления оксидом углерода 48%, от воздействия оксида углерода и цианидов 16%, в результате комбинированного воздействия опасных факторов 18%.

Данные по воздействию высокой температуры на человека значительно отличаются друг от друга. Во многих работах авторы утверждают, что температура 49-54 °С является максимальным пределом температуры, при котором могут безопасно находиться пожарные в специальном снаряжении.

Высокая температура вызывает ожоги кожи. Несмотря на использование прогрессивных методов лечения ожогов, у человека, получившего ожоги третьей степени на большей части тела, очень мало шансов выжить. В институте космической медицины ВМФ США считают, что всякое повышение температуры кожи выше 44 °С приводит к ее повреждениям [1]. При этом время воздействия, вызывающие вторую степень ожога в сухой атмосфере, составляло: 7 секунд при температуре 177 °С 15 секунд при 100 °С и 28 секунд при 71 °С.

В перечне токсичных продуктов горения, выделяющиеся при пожарах, авариях и других ЧС содержится до 60-70 видов химических

соединений, оказывающих токсическое воздействие на человека. Перечень некоторых токсичных компонентов выделяемых при горении различных веществ, приведен, в таблице 1.

Токсический эффект этих соединений зависит от целого ряда факторов и прежде всего от состава газоводушных смесей, который определяется видом материалов, его количеством, технологией изготовления. Большое влияние оказывают также условия, в которых протекает ЧС: температура и скорость нагрева материала, время воздействия на людей, температура окружающего воздуха, содержание в нем кислорода. Из токсичных соединений наиболее опасны окись и двуокись углерода, хлористый водород, цианистый водород, альдегиды и акролеин, опасен также недостаток кислорода в воздухе.

Окись углерода (СО) - продукт неполного сгорания. Она в 300 раз интенсивнее реагирует с гемоглобином крови, чем кислород, образуя карбоксигемоглобин.

Таблица 1

Характерные токсичные продукты горения на пожарах_

Источник образования (материал) Токсичные компоненты

Все горючие материалы, содержащие углерод Двуокись (диоксид) углерода, окись (оксид) углерода

Целлулоид, полиуретаны Оксиды азота

Древесина, шелк, кожа, пластмасса, содержащая азот, целлюлозные материалы, целлюлозные пластмассы, Двуокись (диоксид) углерода, окись (оксид) углерода, цианистый водород

Древесина, бумага Акролеин

Резина, тиоколы Диоксид серы

Поливинилхлорид, огнезащищенные пластмассы, фторированные пластмассы Галогеносодержащие кислоты и другие соединения

Меламин, нейлон, мочевиноформальдегидные смолы Аммиак

Фенолформальдегид, древесина, нейлон, полиэфирные смолы Альдегиды

Полистирол Бензол

Пенополиуретан Изоцианаты

Окись углерода (СО) - продукт неполного сгорания. Она в 300 раз интенсивнее реагирует с гемоглобином крови, чем кислород, образуя карбоксигемоглобин. По мнению большинства ученых, отравление окисью углерода и недостаток кислорода являются причиной гибели 50-80% людей на пожарах.

Это объясняется высокой токсичностью окиси углерода и большим ее выделением при пожарах и авариях. Даже в хорошо вентилируемых помещениях содержание окиси углерода нередко превышало 0,5% (летальный исход). При расчетах эвакуации людей в качестве критической

-5

принята концентрация окиси углерода 0,00116 кг/м3 (0,1% по объему; 4 г/кг).

Двуокись углерода (СО2) образуется при пожарах и авариях, сопровождающихся горением (деструкцией) органических материалов или разгерметизацией емкости с углекислотой.

В проведенных в Японии натурных огневых экспериментах в различных условиях горения при интенсивном газообмене содержание двуокиси углерода достигало 15,6%. В качестве критической для человека

-5

принимается концентрация двуокиси углерода 0,11кг/м (6% по объему).

Хлористый водород (HCl) - раздражающий газ, выделяющийся при горении или термической деструкции материалов, содержащих в своем составе хлор, например, линолеума и других изделий из поливинилхлорида, а также при авариях, сопровождающихся растеканием соляной кислоты. По токсичности он приравнивается к окиси углерода. Воздействие хлористого водорода может вызвать повреждения слизистой оболочки органов дыхания и смерть от удушья вследствие отека трохеи и легких.

При концентрации хлористого водорода 0,01-0,015% останавливается дыхание. Концентрация, равная 0,001% опасна через 8 часов; 0,004% через 1-2 часа, а 0,1-0,2% - уже через несколько минут. По данным ученых США хлористый водород обнаруживали при 92% пожаров, а его концентрация достигала 0,037%.

При расчетах эвакуации людей критическая концентрация

-5

хлористого водорода принимается равной 0,023 кг/м .

Цианистый водород (HCN) - наиболее токсичный газ. При его воздействии прекращается доступ кислорода в ткани тела. Симптомы отравления: раздражение слизистой оболочки дыхательных путей, ослабление сердечной деятельности, затруднение дыхания, прекращение деятельности центральной нервной системы.

Пониженная концентрация кислорода (О2) нередко создается при пожаре, аварии или другой ЧС. Недостаточное снабжение кислородом приводит к необратимым поражениям головного мозга. При концентрации кислорода 15% смерть наступает через 8 часов, 14% через 1-2 часа, 11% -через 0,5 часа, 9% - через 5 мин., а при 6% - через 2-3 минуты.

В качестве критической принимается концентрация кислорода, при которой ухудшается двигательная функция, нарушается мускульная координация, то есть становится невозможной эвакуация людей. Эта концентрация составляет 16%.

Комбинированный эффект воздействия нескольких опасных факторов может быть суммарным, синергическим или антагонистическим. Токсичность окиси углерода увеличивается при наличии дыма и повышения влажности среды, то есть возникает синергический эффект -совместное воздействие факторов, превосходящее сумму отдельных воздействий тех же факторов.

Установлено, что синергический эффект отмечается в случае комбинированного воздействия окиси углерода и недостатка кислорода, окиси углерода и повышенной температуры. Исследовалось также действие на организм смеси газов, состоящий из окиси углерода, двуокиси углерода и кислорода при повышенной температуре. В таблице 2 в вариантах 1,2,3 в среду добавлялись соответственно двуокись серы, азота, цианистый водород.

Из таблицы 2 видно, что добавление незначительного количества двуокиси серы, двуокиси азота и цианистого водорода к первым четырем компонентам (при уровне гораздо ниже опасного) создавало условия высокой токсичности. Синергическое воздействие установлено и в случае совместного действия удушающего газа (двуокиси азота) и пониженной концентрации кислорода при повышенной температуре, а также при совместном действии цианистого водорода и окиси углерода.

Причиной массовой гибели людей при пожаре может быть заполнение помещений, транспортных средств, эвакуационных путей и выходов дымом. Дым состоит из несгоревших частиц углерода и аэрозолей с размерами частиц от 0,05-5,0 мкм. При деструкции целлюлозных материалов, в том числе древесины примерно 25-30% их массы удаляется в виде конденсирующихся паров, составляющих дисперсную фазу дыма. Количество образующейся сажи зависит от природы веществ и материалов, размеров пламени и условий газообмена и может достигать 10% массы горючего материала.

Таблица 2

Синергический эффект при комбинированном воздействии токсичных

продуктов горения, температуры и пониженной концентрации кислорода

Опасный фактор Смертельные значения опасных факторов

при воздействии в течение 4ч.

Одного Нескольких факторо в

фактора № 1 № 2 № 3

Температура, 0С 94 43 43 43

Кислород, % 8 17 17 17

Двуокись углерода, % 20 10 10 10

Окись углерода, % 0,04 0,01 0,01 0,01

Двуокись серы, млн.доли 100 3 - -

Двуокись азота, млн.доли 100 - 10 -

Цианистый водород, млн.доли 100 - - 10

Для сравнительной оценки времени наступления опасных факторов пожара для древесных материалов различного эксплуатационного возраста и породы древесины можно воспользоваться следующими зависимостями

[2, 3]:

По повышенной температуре:

{Г п

В/А*1п 1+(70-37)/(273+37)*2 }

где В - размерный комплекс, зависящий от теплоты сгорания материала и свободного объема помещения; А - размерный параметр, учитывающий удельную массовую скорость выгорания горючего материала и площадь пожара; ^ - начальная температура воздуха в помещении; ъ - параметр, учитывающий неравномерность распределения ОФП по высоте помещения; п - показатель степени, учитывающий изменение массы выгорающего материала во времени

Б-

353* Cp *V

/ [(1 -ф) *^*Q

Ср - удельная изобарная теплоемкость газа; V - свободный объем помещения; ф - коэффициент теплопотерь; п - коэффициент полноты горения; Р - низшая теплота сгорания, кДж/г.

V = 0,8* V,

пом

A = 1,05*yF*v2

yF - удельная массовая скорость выгорания; v - линейная скорость распространения пламени

h - высота рабочей зоны; H - высота помещения. h = h^ + 1,7 - 0,5*5

hnji - высот площадки, на которой находятся люди, под полом помещения; 5 - разность высот пола, равная нулю при его горизонтальном расположении.

По потере видимости:

f^ = {B/A*ln[1 - V*ln(1,05*a*E) / (1пр*В*В^)]-1}1/п а - коэффициент отражения предметов на путях эвакуации; E -начальная освещенность; 1пр - предельная дальность видимости в дыму; Dm - дымообразующая способность горящего материала. По пониженному содержанию кислорода:

1О2кр = {B/A*ln[1 - 0,045 / ^*L02/V + 0,27)*Z]-1}1/n L02 - удельный расход кислорода

Так как под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности. По содержанию СО2:

1тгкр = {B/A*ln[1 - V*X / (В*L*Z)]-1}1/n Так как под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности.

L - удельный выход токсичных газов при сгорании 1 кг материала

Х - предельно допустимое содержание токсичного газа в помещении.

По содержанию СО:

Пр = {B/A*ln[1 - V*X / (B*L*Z)]-1}1/n

Так как под знаком логарифма получается отрицательное число, то данный ОФП не представляет опасности.

Сравнение расчетных данных с использованием стандартной базы данных по горючим материалам показывает в некоторых случаях существенные расхождения с уточненными данными с использованием значений низшей теплоты сгорания, коэффициента дымообразования и другими в зависимости от разновидности и возраста растительных полимеров.

Список использованной литературы

1. Hurley M.J.; Madrzykowski D. Evaluation of the Computer Fire Model DETACT-QS. Performance-Based Codes and Fire Safety Design Methods, 4th International Conference. Proceedings. March 20-22, 2002, Melbourne, Australia, Almand, K.; Coate, C.; England, P.; Gordon, J., Editors, 241-252 pp, 2002.

2. Расследование пожаров Учебник В.С. Артамонов, В.П. Белобратова, Ю.Н. Бельшина, и др. - СПб.: СПб УГПС МЧС России, 2007. 562 с.

3. Прогнозирование опасных факторов пожара: Учебное пособие / Ю.Д. Моторыгин, В.А. Ловчиков, Ф.А. Дементьев, Ю.Н. Бельшина. -СПб.: Астерион, 2013. - 108 с.

ОСОБЕННОСТИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ РЕЗЕРВУАРОВ

С ЗАЩИТНОЙ СТЕНКОЙ

А.А. Цой, адъюнкт Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России,

г.Санкт-Петербург

Повышение пожарной безопасности объектов нефтегазового комплекса является одной из важнейших составных частей обеспечения защиты населения от угроз техногенного характера. Пожары и взрывы на таких объектах опасны не только человеческими потерями, но и большими экономическими затратами, связанными с ликвидацией последствий разрушений и восстановление работоспособности предприятий, которые приводят как к прямому, так и к косвенному ущербу.

Анализ статистических данных аварий и пожаров на этих объектах