/
Автор: Баратов А.Н. Корольченко А.Я. Иванов Е.Н.
Теги: справочник взрывчатые вещества взрывные работы пожарная безопасность пожарное дело
Год: 1987
Текст
6П7.1
П46
УДК [658,345.44 + 658.345.43] 66
Рецензент: канд. хим. наук Стр ижевский И. И.
УДК [658.345.44+ 658.345.43] 66
Пожарная безопасность. Взрывобезопасность. Справ,
изд./А. Н. Баратов, Е. Н. Иванов, А. Я. Корольченко
и др. — М.: Химия, 1987. 272 с.
Рассмотрены физико-химические основы процессов горения и взрыва.
Приведены важнейшие показатели пожаро- и взрывоопасности веществ
и материалов; пределы воспламенения горючих емесей, минимальное взрьы
воопасное содержание кислорода, температура вспышки и воспламенения
веществ и др. Описаны средства и способы пожаротушения и взрывоподав-
ления. Показана эффективность противопожарных мероприятий. Уделено
внимание вопросам охраны труда при тушении пожаров.
Для работников пожарной охраны, а также инженерно-технического
персонала промышленных предприятий. Может быть полезно студентам
высших учебных заведений и работникам, специализирующимся в области
пожарной безопасности, охраны труда и защиты окружающей среды.
Табл. 65. Ил. 55. Библиографический список 67 названий
2801000000—038
П 050 (01)—87
38—87
© Издательство «Химия», 1987 г,
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 5
/. Физико-химические основы процессов горения и взрыва 6
1 I. Общие понятия 6
I 2. Горение газов 7
1 3. Горение жидкостей. 18
1,1. Горение твердых веществ 20
I 5. Горение пылей 21
I 6. Расход воздуха при горении. Состав продуктов горения 22
I 7. Адиабатическая температура горения 25
/ о ?. Показатели пожаро- и взрывоопасности веществ
и материалов 27
2.1. Определение и область применения показателей пожаро-
взрывоопасности 27
2.2. Расчет показателей пожаро- и взрывоопасности газов и жидко-
стей 34
2.3. Расчет показателей пожаро- и взрывоопасности газовзвесей 57
2.4. Зависимость показателей пожаро- и взрывоопасности от
температуры, давления и других факторов 60
I !<.,! а. Предотвращение пожаров и взрывов 63
3.1. Оценка пожаро- и взрывоопасности производств 63
3.2. Возгораемость и огнестойкость строительных конструкций 76
з.З. Мероприятия по ограничению последствий пожаров 81
3.3.1, Меры по ограничению масштабов пожаров 81
3,3.2. Эвакуация людей при пожарах 91
3.3.3. Огнезащита строительных материалов и конструкций 94
3.4. Мероприятия по предупреждению взрывов и уменьшению их
последствий 96
3.1.1. Предохранительные (легкосбрасываемые) конструкции 96
3.4.2. Исключение источников воспламенения 98
3.4.3. Газосигнализация, флегматизация и вентиляция 102
3,4.4. Мероприятия по взрывозащите технологического оборудова-
ния 108
/ lo/td I. Средства и способы пожаротушения ш
4.1. Общие сведения о пожаротушении 111
4.1.1. Условия, необходимые для прекращения горения 111
4.1.2. Основные понятия о пожаре и его развитии 112
4.2. Способы и средства пожаротушения 115
1,3. Параметры и общие закономерности пожаротушения 117
4.4. Тушение водой 123
4.5. Тушение пенами 129
4.6. Тушение инертными разбавителями 134
4.7. Тушение галогенуглеводородными составами 137
I /.1. Механизм огнетушащего действия хладонов 139
I 7.2. Токсичность хладонов и продуктов их разложения 147
I /.3. Коррозионная активность хладонов 149
4.3. Тушение порошками 150
4.3.1, Механизм огнетушащего действия порошков 152
। *
3
4,8.2. Свойства и особенности применения огнетушащих порошков 154
4.9. Тушение комбинированными составами 156
4,10. Средства тушения различных веществ и материалов 158
Глава 5. Установки пожаротушения 163
5.1. Противопожарное водоснабжение 163
5.2. Классификация стационарных установок противопожарной
защиты 171
5.3. Установки водяного пожаротушения 173
5.3.1. Схемы установок 173
5.3.2. Расход воды на пожаротушение 176
5.3.3. Устройство установок 179
5.3.4. Установки тушения пожаров водой с химическими добавками 187
5.4. Установки пенного пожаротушения 188
5.5. Установки газового пожаротушения 195
5,5.1. Комбинированные установки 201
5.5.2. Установки пожаротушения галогенсодержащими составами 203
5.5.3. Огнетушители 205
5.6. Установки порошкового пожаротушения 206
5.6.1. Стационарные установки 206
5.6.2. Передвижные,порошковые установки 210
5.6.3. Порошковые огнетушители 210
5.6.4. Расчет элементов установок 211
Г лава 6. Системы и устройства пожарной сигнализации 215
6.1. Выбор автоматических пожарных извещателей в зависимости
от назначения помещения 216
6.2. Требования к установкам пожарной сигнализации 218
6.2.1, Требования к размещению оборудования и аппаратуры 221
6.2.2. Требования к шлейфам пожарной сигнализации, соединитель-
ным и питающим линиям установок пожарной сигнализации 223 .
6.3. Основные технические характеристики пожарных извещате-
лей и прием но-контрольный аппаратуры , 224
6.3.1. Извещатель пожарный ручной ИПР 225
6.3.2. Извещатели тепловые 226
6.3.3. Извещатели пожарные дымовые 229
6.3.4. Извещатель пожарный пламени 234
6.3.5. Приемно-контрольные устройства 235
Глава 7. Общие вопросы обеспечения пожаро- и взрывобезо-
пасност и 241
7.1. Организационные основы обеспечения пожаро- и взрывобезо-
пас пости -241
7.2. Организация службы пожарной охраны 241
7.3. Общественные противопожарные формирования 243
7,4. Экономическая эффективность противопожарных мероприятий 243
7.5. Охрана труда и техника безопасности при тушении пожаров 259
Библиографический список 261
Предметный указатель ~ 263
ПРЕДИСЛОВИЕ
В соответствии с «Основными направлениями экономического и социального
;; развития СССР на 1986—1990 годы и до 2000 года» намечается широкое примене-
ние синтетических материалов, концентрирование производств, интенсификация
технологических процессов. Естественно, что при этом в случае аварийных
ситуаций возрастает возможность возникновения пожаров и взрывов, особенно
в химической и родственных ей отраслях промышленности. Поэтому проблемы,
связанные с обеспечением пожаровзрывобезопасности как отдельных технологи-
ческих процессов и аппаратов, так и производств в целом представляют собой
одну из важнейших народнохозяйственных задач.
Для обеспечения требуемого уровня пожаровзрывозащиты промышленных
объектов необходимо постоянно совершенствовать принципы и способы снижения
' пожаровзрывоопасности этих объектов, а также средства и способы борьбы с воз-
никшими пожарами и взрывами. Совершенствованием профилактических меро-
приятий, разработкой и внедрением новых эффективных средств и способов
защиты объектов от пожаров и взрывов занимается Всесоюзный научно-исследо-
; вательский институт противопожарной обороны (ВНИИПО), вопросами взрыво-
безопасности химических предприятий — Всесоюзный научно-исследовательский
институт по технике безопасности в химической промышленности (ВНИИТБХП),
соответствующие кафедры и лаборатории Московского инженерно-строительного
института им. В. В. Куйбышева, ряда химико-технологических институтов. Со-
вершенствование пожарной профилактики в строительстве осуществляют также
институты Госстроя СССР.
В последние годы в области профилактики разработаны такие основопола-
гающие нормативные документы, как «Пожаровзрывоопасность веществ и мате-
риалов. Номенклатура показателей и методы их определения», ГОСТ 12.1.044—85,
«Пожарная безопасность. Общие требования», Общесоюзные нормы технологи-
ческого проектирования (ОНТП) и на их основе ведомственные нормы (ВНТП)
для химической и электронной отраслей и т. д. Существенно изменены прин-
ципы и методы оценки пожаровзрывоопасности и нормирования промышленных
объектов. Установлены новые закономерности в развитии процесса горения.
Разработаны новые методы испытаний веществ и материалов, средства борьбы
с пожарами и взрывами и т. д.
В отличие от ранее изданных справочников по пожарной безопасности в
настоящем справочнике рассмотрен значительно больший круг вопросов, в част-
ности инженерные методы расчетов средств пожаротушения при использовании
различных огнетушащих веществ. Приведены сведения о нормативных и инструк-
тивных документах, изложены новые принципы нормирования средств защиты,
даны рекомендации по обеспечению пожарной безопасности и взрывобезопасности
. промышленных объектов.
Авторы считают своим долгом выразить благодарность за ценные советы
рецензенту И. И. Стр ижевскому.
* *
*
Главы 1 и Е2 написаны канд. техн, наук А. Я, Корольченко, разделы 3.1 (
3.4.1 — А, Н. Баратовым и Т. Е. Стороженко, 3.4.2. — 3.4.4, а также гла-
ва 4 — докт. техн, наук А, Н. Баратовым, разделы 3.2, 3.3 — канд. техн,
наук Т. Е. Стороженко, глава 5 — докт, техн, наук Е. Н. Ивановым, глава 6 —
канд, техн, наук Ю, К, Писковым, глава 7 — канд. экон, наук С, Н, Минаевым,
Глава 1
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ
ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА
1.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
Горение — сложное, быстро протекающее химическое превра-
щение, сопровождающееся выделением значительного количества
тепла и ярким свечением. В большинстве случаев горение проис-
ходит в результате экзотермического окисления вещества, спо-
собного к горению (горючего), —окислителем (кислородом воз-
духа, хлором, закисью азота и др.). К горению относят и другие
процессы, связанные с быстрым превращением и тепловым или
цепным их ускорением: разложение взрывчатых веществ, озона;
взаимодействие оксидов натрия и бария с диоксидом углерода;
распад ацетилена и т. д.
Горение представляет собой комплекс взаимосвязанных хи-
мических и физических процессов. Важнейшие процессы при
горении —тепло- и массоперенос.
Наиболее общим свойством горения является способность
возникшего очага пламени перемещаться по всей горючей смеси
путем передачи тепла или диффузии активных частиц из зоны
горения в свежую смесь. В первом случае реализуется тепловой,
а во втором —диффузионный механизм распространения пла-
мени. Как правило, горение протекает по комбинированному
тепловому диффузионному механизму.
Для процессов горения характерно наличие критических усло-
вий (по составу смеси, давлению, температуре, геометрическим
размерам системы) возникновения и распространения пламени.
Во всех случаях для горения характерны три типичные ста-
дии: возникновение, распространение и погасание пламени.
В зависимости от агрегатного состояния горючего и окислителя
различают три вида горения:
гомогенное горение газов и парообразных горючих веществ
в среде газообразного окислителя;
гетерогенное горение жидких и твердых горючих веществ
в среде газообразного окислителя (разновидность гетерогенного
горения — горение жидких горючих в жидких окислителях);
горение взрывчатых веществ и порохов.
По скорости распространения пламени горение подразделяют?
на дефлаграционное, протекающее с дозвуковыми скоростями,
и детонацию, распространяющуюся со сверхзвуковыми скоростями.
Дозвуковое горение подразделяется на ламинарное и турбу-
лентное. Скорость ламинарного горения зависит от состава смеси,
начальных давления и температуры, а также от кинетики хими-
ческих превращений в пламени. Скорость распространения тур-
6
булентного пламени помимо перечисленных факторов зависит от
скорости потока, степени и масштаба турбулентности.
Горючие — вещества (или смеси), способные к распростране-
нию горения.
Взрыв — процесс быстрого выделения большого количества
энергии. В результате взрыва взрывоопасная (или взрывчатая)
смесь, заполняющая объем, в котором произошло выделение
энергии, превращается в сильно нагретый газ с высоким давле-
нием. Этот газ с большой силой воздействует на окружающую
среду, вызывая образование взрывной волны. Разрушения, вы-
званные взрывом, обусловлены действием взрывной волны. По
мере удаления от места взрыва механическое воздействие взрывной
волны ослабевает.
1.2. ГОРЕНИЕ ГАЗОВ
Зажигание — процесс инициирования начального очага горения
в горючей смеси. Зажигание горючих газовых смесей может про-
исходить при их контакте с накаленными поверхностями, при
появлении внутри смеси искр различного происхождения или
пламени.
Зажигание в результате соприкосновения с накаленной по-
верхностью происходит, если температура этой поверхности пре-
вышает некоторое предельное значение, называемое температурой
зажигания Т3. Условия зажигания иллюстрируются схемой,
представленной на рис. 1.1. В том случае, когда температура
стенки Тст недостаточна для возникновения процесса прогрес-
сивного разогрева горючей смеси и самоускорения реакции,
теплота экзотермического превращения отводится в холодную
смесь, имеющую температуру То (кривая /). Если Тст превышает
температуру зажигания, в горю-
чей смеси возникает прогрессив-
ный саморазогрев и на некото-
ром расстоянии от нагретой по-
верхности температура горючей
смеси превышает Тст (кривая 2).
При этих условиях формируется
начальный очаг горения. Кри-
вая 3 на рис. 1.1 характеризует
критические условия зажига-
ния.
При зажигании газовой смеси
накаленными шариками зави-
симость между температурой
Рис. 1.1. Распределение температуры в го-
рючей газовой среде вблизи нагретой по-
верхности
7
зажигания и диаметром шара d, при котором возможно зажи-
гание, выражается соотношением
d = [2p/(pCQ)J (Т3 - То) ехр [£/(ЯГ3)Ь (1.1)
где р — коэффициент теплопередачи; р — плотность реагирующего газа, пред-
полагаемая постоянной во время зажигания; С — концентрация горючего газа;
Q — количество тепла, выделяемого при горении единичного объема газовой сме-
си.
Температура зажигания горючей смеси всегда выше темпера-
туры самовоспламенения. Это обусловлено разными условиями
теплоотвода из зоны реакции: при самовоспламенении реагиру-
ющая смесь окружена высоконагретыми стенками.
При зажигании газов накаленной поверхностью проявляются
каталитические свойства этой поверхности. Они для разных газов
различны и могут быть как положительными, так и отрицатель-
ными. Если взаимодействие реагирующего газа с поверхностью
приводит к обрыву цепей в цепной реакции, то для зажигания
необходимо повысить температуру накаленной поверхности. Если
каталитическое действие проявляется в разветвлении цепной
реакции, то критическая температура зажигания снижается.
На практике температура зажигания существенно зависит от
природы поверхности материала.
В табл. 1.1 приведены критические температуры зажигания
горючих газов различными материалами.
Температура зажигания изменяется в зависимости от началь-
ного давления смеси: снижение давления приводит к повышению
критической температуры зажигания. Например, для пропано-
воздушной смеси стехиометрического состава снижение давле-
ния с 30 до 6 ... 7 кПа приводит к повышению Та нихромовой
проволокой на 300 град.
Возникновение электрического разряда в горючем газе при-
водит к ионизации газа и превращению его в плазму. Этот процесс
сопровождается сильным разогревом ионизированной зоны. В ка-
нале разряда температура превышает 10 000 К. Опыт показывает,
что не всякий электрический разряд вызывает в заведомо горючей
среде возникновение очага пламени. Пламя появляется лишь
в том случае, когда энергия, выделившаяся при разряде, превос-
ходит некоторую величину, называемую минимальной энергией
зажигания. В иных случаях очаг пламени не возникает.
Нагрев электрическим разрядом начального объема горючей
газовой смеси вызывает дополнительное выделение тепла в ре-
зультате химического превращения. При распространении теп-
лового импульса по горючей смеси энергия химической реакции
суммируется с энергией начального импульса. Увеличение раз-
меров сферы нагрева сопровождается возрастанием суммарного
количества выделившегося тепла и доли в нем энергии химиче-
ской реакции. Если воздействие электрической искры на горю-
чую смесь привело к вовлечению в химическое превращение до-
8
Таблица L1. Критические температуры зажигания горючих
газовоздушных смесей
Горючее Зажигающее тело Т3. К d, мм Скорость потока, М’ с“» Литера- турный источник
Водород Металлический стер- жень 1150 6,3 60 [1]
Шарики из кварца и платины 1070 5,0 2—5 [2]
Вольфрамовая и пла- тиновая проволоки 1070 0,025— 0,050 Свобод- ная кон- векция [3]
Нихромовая прово- лока 960 1,0 То же [4]
Ацетилен Металлический стер- жень 1096 6,3 50 [1]
Сероуглерод То же 1040 6,3 25 [1]
Этиленоксид » 1150 6,3 25 [11
Пропиленоксид » 1340 6,3 25 [1]
Диэтиловый эфир » 1340 6,3 25 [11
Диизопропиловый » 1450 6,3 25 [1]
ькрир Метан Латунные и желез- ные сетки 1430 [51
Вольфрамовая про- волока Не за- жигает- ся —— [51
Пропан Нихромовая прово- лока 1170 7—100 [61
Бензол Металлическая лен- та 1190 2,2 Свобод- ная кон- векция [41
Примечание. Содержание горючего в смеси, % (об.) =• стехиометрическое, для
зажигающего тела в виде шариков из кварца и платины 2D.
статочного количества горючего вещества и температура процесса
с ростом объема разогретой смеси стремится к температуре горе-
ния, то в системе устанавливается стационарный режим. Отводи-
мое из зоны реакции в свежую смесь тепло полностью компен-
сируется выделением тепла при реакции: возникает устойчивый
фронт пламени.
При удалении фронта пламени от места возникновения искро-
вого разряда воздействие начального импульса на развивающийся
процесс становится все менее значительным.
Поэтому понятно, почему возможность зажигания горючей
смеси электрической искрой зависит от ее энергии. Устойчивый
фронт пламени формируется в том случае, когда энергии раз-
ряда оказывается достаточно для нагрева до температуры горения
сферического объема горючей смеси, радиус которой гкр должен
быть в несколько раз больше характерной ширины зоны лами-
нарного пламени бпл [7 ]:
гнр 3,76пл. (1<2)
9
При выполнении этого условия окружающие горящую сферу
слои смеси успевают воспламениться прежде, чем остынет нагре-
тый искрой объем.
Если соотношение (1.2) не выполняется, стационарный режим
не устанавливается. В этом случае теплоотвод из зоны реакции
превышает тепловыделение, горючая смесь охлаждается, и воз-
никшая в зоне разряда реакция прекращается.
Минимальная энергия искрового разряда, необходимая для
нагрева шарообразного объема горючей смеси радиусом гкр от
начальной температуры Ти до температуры горения Тгор, опре-
деляется формулой вида:
= “/з^крСрР (’’гор - (1-3)
где Ср—теплоемкость смеси при постоянном давлении; р — плотность смеси.
Самовоспламенение — явление резкого увеличения скорости
экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения
вещества в отсутствие источника зажигания.
В теоретических работах, посвященных исследованию про-
цессов горения, зачастую не делается различия между терминами
«воспламенение» и «самовоспламенение». В области пожаровзрыво-
безопасности понятие «воспламенение» применяется к процессам
принудительного зажигания, т. е. инициирования горения высо-
конагретым источником зажигания, а понятие «самовоспламене-
ние» — к процессам возникновения пламени в отсутствие таких
источников.
Тепловая теория самовоспламенения газовых смесей разрабо-
тана Н. Н. Семеновым [8]. Сущность ее заключается в следующем.
Рассмотрим поведение горючей смеси, заключенной в сосуд
объемом V с постоянной температурой стенок То. В смеси проте-
кает химическая реакция. Предположим, что температура во
всех точках сосуда одинакова и равна Т. Скорость химического
превращения W подчиняется соотношению
W = Косп exp (-E/RT), (1.4)
где с — концентрация кислорода; п — порядок реакции; Е — энергия актива-
ции; R — универсальная газовая постоянная.
Скорость выделения тепла в результате протекания реакции qr
равна:
qi = цКйсп exp (—E/RT) V, (1.5)
где q — тепловой эффект реакции.
Выделившееся тепло расходуется на нагрев смеси и на потери
в окружающую среду. Количественно потери тепла q2 оцениваются
следующим образом:
q^aS(T-T.), (1.6)
где а — коэффициент теплоотвода; S — площадь поверхности стенок сосуда.
Изменение подвода и отвода тепла в зависимости от темпера-
туры, выражаемое соотношениями (1.5 и 1.6), иллюстрирует
ю
рис. 1.2. Три кривые q2 (Т) соответствуют трем значениям Го.
При установившемся состоянии системы qx равно q2, и температура
в сосуде определится как абсцисса точек пересечения кривых
<71 (Л и Яг (Т)- Из рис. 1.2 видно, что кривые прихода и отвода
тепла пересекаются в двух точках, а иногда в одной.
-• Рассмотрим первый случай: нагрев смеси, имевшей начальную
температуру То. Нагревание смеси прекратится и система достиг-
нет равновесного состояния, когда температура газа станет рав-
ной Та, соответствующей точке пересечения а кривых qr и q2.
Такое равновесие будет устойчивым. Вторая точка пересечения
кривых b находится в области более высоких температур, и тепло-
вой режим в этом случае будет неустойчивым. При отклонении
от равновесного состояния, соответствующего точке Ь, система
в него уже не возвращается.
Повышение начальной температуры TQ стенок сосуда приводит
к смещению вправо кривой теплоотвода q2. Значение стационар-
ной температуры Та будет при этом плавно возрастать. При не-
которой температуре стенки кривые подвода и отвода тепла будут
касаться одна другой, как это показано при среднем положении
кривой теплоотвода на рис. 1.2. Точка касания кривых с является
граничной точкой существования стационарного режима. Неболь-
шое повышение температуры стенки будет сопровождаться пре-
вышением прихода тепла над отводом, что вызовет повышение
температуры смеси и соответственно увеличение скорости взаи-
модействия горючего с окислителем. Процесс, характеризующийся
переходом от медленно протекающей реакции к прогрессивно
ускоряющемуся выгоранию смеси, является процессом самовос-
пламенения.
Теория [8] устанавливает следующее соотношение между
температурой самовоспламенения Тсв и давлением смеси Р
в реакционном сосуде:
lg(P/T‘;2/') = A(l/7CB)+B, (1.7)
где А и В — величины, зависящие от объема реакционного сосуда, состояния его
стенок, числа столкновений и других факторов; Г — порядок реакции.
Увеличение объема реакционного сосуда приводит к сниже-
нию Тсв: при изменении объема от нескольких десятков мл до
3—4 л температура самовоспламенения понижается на десятки
градусов; при дальнейшем увеличении объема Тсв незначительно
снижается. Если объем реакционного сосуда превышает 5 л,
изменение температуры самовоспламенения несущественно.
Условие теплового самовоспламенения сводится к тому, что
начальный саморазогрев горючей смеси в результате реакции окис-
ления должен превысить некоторое критическое значение АТ
RTq/E. Время, в течение которого в реагирующей системе
достигается разогрев, определяемый соотношением (1.7), назы-
вается периодом индукции самовоспламенения.
11
Рис. 1.2. Изменение выделения qr и отвода <?2 тепла в зависимости от температуры
Рис. 1.3. Зависимость температуры самовоспламенения от состава горючей смеси
при постоянном давлении
Критерий теплового самовоспламенения выражается соотно-
шением [9, 10]:
EQr2k exp (-E/RTCB)/(RTсв^) > у, (1.8)
где г — характерный размер сосуда; k — константа скорости реакции; % — коэф*
фициент теплопроводности; у — безразмерный критерий, равный 3,3, 0,88 и 2,0
соответственно для сферического, плоскопараллельного и цилиндрического со-
судов.
Из выражения (1.8) следует, что тепловое самовоспламенение
возникает тем легче, чем выше скорость реакции и температура
сгорания (Q/c) и чем меньше скорость теплоотдачи и предвзрыв-
ной разогрев.
Зависимость температуры самовоспламенения от состава горю-
чей смеси иллюстрирует рис. 1.3.
Процессы самовоспламенения могут иметь тепловой цепной
и комбинированный цепочечно-тепловой характер. Формулировка
основных положений теории цепных реакций дана в трудах
Н. Н. Семенова и его школы. Сущность этой теории заключается
в следующем. Инициированная каким-либо образом химическая
реакция приводит к образованию активных центров. В свою
очередь, эти центры вызывают химические превращения, при
которых вновь создаются активные центры, и в конечном итоге
возникает цепная реакция.
Начавшийся процесс химических превращений будет продол-
жаться до тех пор, пока на одном из звеньев начальный центр не
вступит в реакцию обрыва. Обрыв цепи может происходить либо
в объеме реагирующей смеси при взаимодействии начальных
центров реакции между собой или с какими-либо примесями, либо
на поверхности стенок реакционного сосуда.
12
Процессом зарождения цепи всегда является эндотермическая
реакция. Поглощение энергии необходимо для разрыва внутри-
молекулярных связей. Энергия активации, необходимая для
элементарных актов продолжения цепи, обеспечивается тепловым
эффектом одного из экзотермических процессов продолжения цепи.
Для реакций, протекающих по механизму прямых цепей,
предельно достижимая скорость реакции ^пред определяется
числом образующихся в единице реагирующего объема в единицу
времени начальных центров цепей п0 и числом звеньев цепи v:
Гпред-^ (1-9)
При обрыве цепи после образования v звеньев вероятность
обрыва В равна:
P=!/v, (1.10)
т. е. предельная скорость реакции в случае развития прямой цепи
определяется соотношением
^пред ~ по/Р • (1’11)
Поскольку длина прямой цепи всегда конечна и скорость
образования начальных центров цепей при начавшейся реакции
убывает (вследствие расходования компонентов), реакции такого
типа не могут привести сами по себе к возникновению самовоспла-
менения. Самовоспламенение является следствием протекания
разветвленных цепных реакций, отличающихся тем, что в них
наряду с актами продолжения цепи возникают и такие реакции,
в которых взамен одного прореагировавшего активного центра
возникают по крайней мере два новых. Схему типичной цепной
разветвленной реакции иллюстрирует взаимодействие водорода
с кислородом:
0.
1.
2.
3.
4.
5.
Н2 + О2 2ОН
ОН + Н2-> HoO-p /l
н + О2 -> ОН + О 1
д + н2->онн-н
Н + Н 4- Стенка -* На
нд-о2-> нд2
Разветвление цепи
Зарождение цепи
Продолжение цепи
Разветвления цепи
Обрыв цепей на стенке
Обрыв цепей в объеме
происходит при следующих реакциях:
• 1 • • » 9 Ч *
н + о2 о + он + н2 X нао + н
14 5 * •
4- н., --> ОН + н
1-^-»4-Н3^->Н2О4-Н,
когда за один цикл превращений каждый вступающий в реакцию
атом водорода вызывает образование двух молекул воды и трех
новых атомов водорода.
13
С учетом разветвления эффективная вероятность обрыва цепей
равна:
Рэф = 3-6, (1.12)
и соответственно общая длина цепи:
т' = 1/рЭф=1/ф-6). (1.13)
Скорость разветвленной цепной реакции W определяется длиной
цепи у и скоростью образования начальных центров
W =nov' = no/(p — &). (1.14)
Из формулы (1.14) следует, что при Р — 6 скорость химического
превращения становится бесконечно большой (несмотря на то
что величина п0 может оставаться сколько угодно малой), т. е.
разветвленные цепные реакции могут приводить к самовоспламе-
нению при условии равенства вероятностей разветвления и обрыва
цепей. Условие цепного самовоспламенения выражается следу-
ющим образом:
РЭф=М = 0, (1.15)
или, учитывая, что (3 — 1/у:
Sy=l. (1.16)
Если на каждые два звена прямой цепи имеется хотя бы одно
разветвление, то переход от медленной реакции к самовоспламе-
нению может происходить при отводе всего выделяющегося при
реакции тепла.
Распространение пламени. Инициирование горения газовой
смеси в одной точке приводит к нагреву близлежащих слоев;
в них также начинается химическое превращение. Сгорание
этих слоев влечет за собой инициирование горения следующих
и т. д. до полного выгорания горючей смеси. Таким образом, при
зажигании горючая смесь сгорает послойно. Зона горения пере-
мещается по смеси, обеспечивая распространение пламени.
Зона, в которой протекает химическое превращение и проис-
ходит интенсивный разогрев сгорающего газа, называется фрон-
том пламени. Ширина фронта пламени газовых смесей при атмо-
сферном давлении составляет несколько десятых долей милли-
метра (для пламен распада ширина фронта существенно шире).
Теория распространения пламени разработана советскими
учеными Я- Б. Зельдовичем и Д. А. Франк-Каменецким.
Условия, определяющие возможность распространения пла-
мени по газовой смеси. Перед распространяющимся фронтом
пламени находится свежая (несгоревшая) смесь, а сзади — про-
дукты горения. Если свежая смесь движется навстречу фронту
пламени со скоростью, равной скорости распространения пламени,
то пламя будет неподвижным, как, например, в газовой горелке.
Распределение температуры в газе характеризуется кривой, при-
веденной на рис. 1.4.
14
Рис. 1.4. Распределение температуры в газовой смеси» по которой распростра-
няется пламя
Рис. 1.5. Изменение давления в замкнутом сосуде при сгорании в нем газовой
смеси
К свежей смеси от единицы поверхности пламени в единицу
времени в результате теплопроводности подводится количество
тепла q, равное»
q = b(Tp-T9)/d, (1.17)
где X — коэффициент теплопроводности; 6 — ширина фронта пламени.
Это тепло расходуется на нагрев свежей смеси от начальной
температуры TQ до температуры 7\л
q = иср (Тг - Т9), (1.18)
где U — скорость потока газа, равная скорости распространения пламени; с —
удельная теплоемкость; р — плотность смеси.
С учетом зависимостей (1.17) и (1.18) U определяется соотно-
шением:
и = Л/(ср6) = а/б, (1.19)
в котором а = Х/(ср) — среднее значение коэффициента температуропроводности.
Поскольку скорость химического превращения очень сильно
зависит от температуры, сгорание основной массы газа происхо-
дит в зоне, температура которой близка к Тг. Поэтому зона
реакции £ оказывается меньше 6. В первом приближении можно
принять, что
В = (1.20)
(т —время пребывания смеси в зоне горения).
15
Время т обратно пропорционально скорости реакции К ~
= Ко exp [—ERRTJk
т== 1/К =тоехр[Е/(ЯТг)]. (1.21)
Поскольку £ занимает некоторую долю от 6, то примем, что
% = (1.22)
где величина безразмерного множителя b (определяемая кинети-
кой горения) меньше 1.
С учетом зависимостей (1.20)—(1.22) скорость распространения
пламени определяется соотношением
и = bQ exp [-Е/(/?Тг)] (1.23)
(bQ —величина, зависящая от свойств смеси).
При распространении пламени тепло, выделяющееся при реак-
ции, расходуется на нагрев свежей смеси и частично теряется
в окружающее пространство. Если потери тепла превысят некото-
рое критическое значение, то произойдет прогрессивное снижение
температуры пламени и его затухание. С учетом взаимного влия-
ния потерь тепла из зоны горения и температуры горения, а также
скорости распространения пламени Я. Б. Зельдович [111 сфор-
мулировал основные положения теории пределов распространения
пламени. Из этой теории следует, что условием возможности рас-
пространения пламени по горючей смеси является выполнение
соотношения
7’пр.д=7’1еор-(«г2еор/£), (1.24)
где Т’пред — предельное значение Тг (см. рис. 1,4); 7\еОр — теоретическая тем-
пература горения.
Предельное значение скорости распространения пламени U
предопределяется соотношением
^ггред ~ Uinax/V"^* (1.25)
Формула (1.24) свидетельствует о том, что пламя не сможет
распространяться по горючей смеси, если его температура будет
ниже теоретической па величину, превышающую RT?eQV/E.
Горение в замкнутых обьемах. При сгорании газов в свобод-
ном объеме продукты реакции свободно расширяются и давление
остается практически постоянным. Сгорание в замкнутом объеме
сопровождается повышением давления. Максимальное давление
взрыва в замкнутом объеме определяется термодинамическими
свойствами горючей смеси и потерями тепла из зоны горения.
При сгорании без тепловых потерь в замкнутом объеме в резуль-
тате увеличения температуры от То до Тг и изменения числа мо-
лекул при реакции ц давление возрастает от Ро до Ppi
Рг—РоцТг/Т0, (1.26)
Изменение давления при сгорании горючей смеси в замкнутом
сосуде показано на рис. 1.5 (г —текущий радиус пламени; /?0 —
радиус сферического сосуда), Ход кривой на рис. 1.5 свидетель-
16
ствует о том, что первые 30—40 % пути фронт пламени проходит
при Р ъ const и лишь при сгорании оставшейся части смеси у сте-
нок давление резко возрастает.
Характер изменения давления во времени описывается соот-
ношением
dPjdx == Ро (е — 1) dm!(dx), (1.26а)
(е = \\ТУП\\ т—масса сгоревшего газа).
Флегматизация и ингибирование. Одним из способов обеспече-
ния пожаровзрывобезопасности является добавление в горючую
смесь инертного компонента до тех пор, пока смесь не перестанет
быть горючей. Такая смесь называется зафлегматизированной,
а инертные компоненты, сделавшие смесь негорючей, —флегма-
тизаторами. Характерные примеры ингибирования горючих газо-
вых смесей показаны на рис. 1.6, а и 1.6, б, из которых видно, что
увеличение содержания флегматизатора в смеси приводит к повы-
шению нижнего и снижению верхнего пределов распространения
пламени. Сужение пределов происходит вплоть до их слияния
в точке Ф, называемой точкой флегматизации. Влияние одного
и того же флегматизатора на разные горючие смеси различно
(см. рис. 1.6, а).. Справедливо и другое утверждение- эффектив-
ность флегматизации одной и той же горючей смеси разными флег-
матизаторами —различна (см. рис. 1.6, б).
Подавление горения инертными флегматизаторами (азотом,
диоксидом углерода, парами воды и др.) сводится к чисто тепло-
вому воздействию на пламя. Не участвуя в реакции горения,
17
флегматизатор понижает температуру зоны реакции, в резуль-
тате того что часть выделяющегося тепла расходуется на его
нагрев одновременно с продуктами горения.
Более сложные процессы протекают при введении органиче-
ских горючих флегматизаторов в пламена богатых горючим сме-
сей, так как в этом случае снижение температуры обусловлено
не только высокой теплоемкостью флегматизатора, но и эндо-
термическими превращениями при высоких температурах.
Химически активные в пламенах соединения, называемые
ингибиторами горения, оказывают более значительное влияние
на процессы горения, чем инертные флегматизаторы. Механизм
их действия заключается в обрыве реакционных цепей процесса
окисления горючего. Ингибиторы более активно взаимодействуют
с активными центрами цепной реакции, чем горючие компоненты
смеси, переводя их в устойчивые соединения и прекращая таким
образом развитие реакционных цепей. Незначительные количества
ингибиторов существенно понижают концентрацию активных цен-
тров в зоне горения.
1.3. ГОРЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ
Структура пламени. Горение жидкостей представляет собой слож-
ный физико-химический процесс, протекающий при взаимном
влиянии кинетических, тепловых и гидродинамических явлений.
Горение жидкостей происходит в газовой фазе. В результате
испарения над поверхностью жидкости образуется паровая струя,
смешение и химическое взаимодействие которой с кислородом
воздуха обеспечивает формирование зоны горения. Упрощенная
схема диффузионного пламени показана на рис. 1.7. Зоной горе-
ния является тонкий светящийся слой газов, в который с поверх-
ности жидкости поступают горючие пары, а из воздуха диффун-
диоует кислород. Образующаяся стехиометрическая смесь сгорает
в доли секунды. На рис. 1.7. б показана качественная картина
распределения газов и паров в диффузионном пламени. Кривая 1
характеризует распределение кислорода, кривая 2 —продуктов
горения, кривая 3 — азота, кривая 4 —паров горючего. По-
скольку скорость химического превращения в зоне горения в рас-
сматриваемом случае зависит от скорости поступления реагиру-
ющих компонентов к поверхности пламени путем молекулярной
или конвективной диффузии, процесс горения жидкостей называют
диффузионным горением.
Форма и размеры пламени жидкостей существенно зависят
от диаметра резервуара, в котором происходит горение. Высота
пламени растет с увеличением диаметра резервуара. Пламя
жидкостей в горелках с малым диаметром является ламинарным,
в резервуарах —турбулентным.
Воспламенение жидкостей. Пламя над поверхностью горючей
жидкости устойчиво, если к нему с определенной скоростью под-
18
Рис. 1.7. Схема диффузионного пламени:
а — распределение концентраций паров и газов в пламени; б — диффузионное пламя
Рис. 1.8. Зависимость скорости выгорания от диаметра резервуара:
1 — бензин; 2 «=- керосин; 3 — дизельное топливо; 4 — нефть
водятся пары горючего и кислорода. Скорость поступления го-
рючего зависит от давления его паров над поверхностью жидко-
сти, а следовательно, и от ее температуры. Тв —наименьшая
температура жидкости, при которой возникшее пламя не погас-
нет, называется температурой воспламенения.
В. И. Блинов установил, что температура воспламенения
определяется зависимостью [12]:
Рв = А/(ДОРГВ),
где рв — давление насьицеииых паров жидкости при температуре воспламенения;
А — постоянная прибора; До — коэффициент диффузии пара в воздух; (3 — сте-
хиометрический коэффициент кислорода.
Выгорание жидкостей. Пр°иесс выгорания жидкостей харак-
теризуется скоростью выгорания. Скорость выгорания не является
физико-химической константой; она зависит от свойств горючей
жидкости, диаметра резервуара и условий тепло- и массообмена
в зоне пожара. Для всех жидкостей зависимость скорости выго-
рания от диаметра резервуара имеет общий характер (рис. 1.8).
При горении жидкости в горелках разных диаметров реализуются
три режима с характерными для каждого из них условиями тепло-
и массопереноса: ламинарный (при диаметрах горелок до 10 см),
переходный (при диаметрах от 10 до 100 см) и турбулентный (при
диаметрах более 100 см). В первых двух режимах передача тепла
от факела пламени к поверхности жидкости происходит в основ-
ном в результате теплопроводности и конвекции, при третьем
становится существенной передача тепла излучением.
19
1.4. ГОРЕНИЕ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ
Механизм воспламенения. Горение твердых веществ отличается
от горения газов наличием стадии разложения и газификации.
Горение в среде газообразного окислителя чаще всего происходит
в результате воспламенения летучих продуктов пиролиза. Пре-
вращение твердого горючего вещества в продукты горения, не
сосредоточено только в зоне пламени,
Горение твердых веществ имеет многостадийный характер.
Под воздействием внешнего тепла происходит нагрев твердой
фазы, сопровождающийся разложением и выделением газообраз-
ных продуктов. Затем эти продукты воспламеняются и сгорают.
Тепло от образовавшегося факела воздействует на поверхность
твердого вещества, вызывая поступление в зону горения новых
порций горючих газов
Модель горения твердого вещества [13], изображенная на
рис. 1.9, предполагает наличие следующих зон:
прогрева конденсированной фазы. У термопластичных ве-
ществ в этой зоне происходит плавление. Толщина зоны прогрева
определяется соотношением коэффициентов температуропровод-
ности и скорости горения и составляет около 3 мм;
пиролиза, или реакционной зоны в конденсированной фазе,
в которой образуются газообразные горючие вещества;
предпламенной в газовой фазе, в которой происходит образова-
ние горючей, смеси;
пламени, или реакционной зоны в газовой фазе, в которой
происходит превращение продуктов пиролиза в газообразные
продукты горения;
продуктов горения.
Интенсивность реакций, протекающих в поверхностном слое
твердого вещества, и условия теплообмена газообразных продук-
тов разложения с окружающей средой определяют режимы про-
текания процессов горения —самовоспламенение или зажигание.
В режиме самовоспламенения тепло, поступающее к поверх-
ности твердого вещества от источника нагрева, равномерно рас-
всей толщине приповерхностного слоя, соот-
ветствующей характерному
размеру материала. В режиме
вынужденного зажигания
пределяется по
Конденсированная
। раза
Газобая
(раза
Реакционная зона д
конденсированной (разе
внешним источником являет-
ся толщина прогретого слоя,
в котором протекает гетеро-
генная реакция, существен-
но меньше характерного
размера материала.
Рис. 1.9, Модель горения твердого
вещества
20
1.5. ГОРЕНИЕ ПЫЛЕЙ
Газовзвеси химических органических веществ. Процесс горения
газовзвесей в существенной степени определяется механизмом
теплопередачи во фронте пламени. Существует несколько теорий,
объясняющих закономерности распространения пламени по газо-
взвесям с позиций кондуктивной, радиационной и кондуктивно-
радиационной теплопередачи из зоны горения в свежую смесь.
Для органических систем теплопередача осуществляется в основ-
ном путем кондуктивно-конвективного теплообмена. Вследствие
низких температур газификации горючего, а также узких зон
горения преобладающим механизмом теплопередачи является
теплопроводность по газу. Влияние гравитации на горение газо-
взвесей проявляется в оседании частиц под действием силы тя-
жести, что приводит к появлению относительной скорости фаз
в свежей смеси; разогретые продукты горения испытывают дей-
ствие архимедовой силы. Модель фронта пламени в этом случае
в первом приближении выглядит следующим образом. Под воз-
действием теплового потока из высокотемпературной зоны го-
рящего пылевого облака частицы успевают испариться до воспла-
менения. Фронт пламени распространяется по однородной газо-
образной смеси паров горючего с воздухом. Реакция взаимодей-
ствия горючего с окислителем протекает в кинетической области,
подчиняясь известным из тепловой теории закономерностям.
Движение фронта пламени приводит к частичному рассеянию
свежей смеси вблизи ведущих точек пламени. При этом газовая
фаза (окислитель) рассеивается в большей степени, чем конденси-
рованная (горючее), в результате чего фазы приобретают относи-
тельную скорость и соответственно изменяется соотношение горю-
чее — окислитель во фронте пламени. Увеличение концентрации
горючего сопровождается ростом скорости пламени в этих обла-
стях, что вызывает дальнейший рост выпуклых участков фронта
пламени и отставание вогнутых областей.
Проявление описанного эффекта приводит к тому, что пламя
способно распространяться по аэровзвеси со средней концентра-
цией горючего ниже концентрационного предела распростране-
ния пламени плоского фронта пламени газовой смеси. Ориенти-
ровочные оценки показывают, что НКПР газовзвесей примерно
в два раза ниже НКПР газовых смесей этих же веществ. Это
свойство газовзвесей органических веществ проявляется, начиная
с диаметра частиц 10 мкм.
Газовзвеси природных топлив. Твердые природные топлива
отличаются от большинства химических веществ наличием трех
составляющих: летучей части, кокса и золы. Процессы воспламе-
нения и распространения пламени каждой из этих частей имеют
определенные особенности. Летучая часть топлива —это газо-
образные компоненты, выделяющиеся из топлива при нагреве без
участия окислителя. Кокс по составу близок к углероду. Скорость
21
горения кокса во много раз ниже скорости горения летучих.
В связи с этим участие кокса в пылевых взрывах натуральных
топлив незначительно. В золе, составляющей минеральную часть
топлива, содержится ряд компонентов, которые могут принимать
участие в горении (щелочные металлы, пириты и колчеданы).
Но тем не менее зола в целом играет роль инертного материала.
Взрывы газовзвесей твердых топлив —это типичные тепловые
взрывы. Распространение фронта пламени по взвеси происходит
в результате передачи тепла от продуктов горения в свежую
смесь. Тепло может передаваться по различным механизмам
в зависимости от размеров частиц, их концентрации, состава
и параметров газовой среды и других факторов. В отличие от
горения газовых смесей процессы в газовзвесях природных топлив
усложняются из-за длительности прогрева частиц и возможности
протекания реакции окисления горючего как в кинетической,
так и в диффузионной области. Температура частиц в общем
случае отличается от температуры окружающего газа как в зоне
химического взаимодейстия, так и в зоне подогрева.
Наибольшее признание получила модель распространения
пламени по газовзвеси частиц природного топлива, предложенная
Нуссельтом [14] и развитая в работах О. М. Тодеса с сотр. [15].
Согласно этой модели максимальная скорость распространения
пламени С/пл при достаточно большой толщине фронта равна:
________
срц (ТCQ То)
(1-27)
где Тэ — эффективная температура излучения фронта пламени; о — постоянная
Стефана-Больцмана; с, р и р — соответственно объемные теплоемкость, плотность
и концентрация твердой фазы; Тсв — температура самовоспламенения; То —
начальная температура смеси.
Начальный период распространения пламени по газовзвеси
характеризуется скачкообразным изменением скорости, обуслов-
ленным размерами первоначально зажженной зоны, продолжи-
тельностью подогрева до температуры самовоспламенения, зави-
сящей от толщины излучающего фронта пламени, и сгорания
частицы.
1.6. РАСХОД ВОЗДУХА ПРИ ГОРЕНИИ.
СОСТАВ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ
Для оценки расхода воздуха при горении и вычисления состава
продуктов горения используются понятия стехиометрическая
смесь, стехиометрический коэффициент, коэффициент избытка
окислителя.
Стехиометрической называется горючая смесь, которая не со-
держит в избытке ни горючий компонент, ни окислитель. При
избытке горючего смесь называют богатой, а при избытке окис-
лителя — бедной.
22
Таблица 1.2. Области диссоциации продуктов горения
при разных температурах и давлениях [21]
Диапазон давлений, кПа Диапазон температур, °C
отсутствие диссоциации слабая диссоциация сильная диссоциация
101—5-102 <1300 1300—2100 >2100
5-102—25-105 <1500 1500— 2300 >2300
25-102—Ы0^ <1700 1700 — 2500 >2500
103—5-Ю3 <1900 1900 — 2700 >2700
Наименьшее количество окислителя, необходимое для полного
окисления 1 моля (или 1 кг, или 1 м3) горючего, называется сте-
хиометрическим коэффициентом 0. Стехиометрический коэффи-
циент (3 может быть вычислен по брутто-формуле горючего:
т„ — mv т,-.
р = тс + ms -J-------д— + 2,5тр----------
где тс> tns, тИ, тр, то — соответственно число атомов углерода, серы, водо-
рода, фосфора и кислорода в молекуле соединения; т^— число атомов галоге-
нов в молекуле соединения, окисляющих водород до галогеноводорода, а угле-
род — до галогеноуглерода вида СХ4.
Избыток окислителя по отношению к стехиометрическому
его количеству называется коэффициентом избытка окисли-
теля.
Если горючая смесь состоит из следующих веществ (в %):
2 СтНп, Н2, СО, H2S, О2, СО2 и N2, то количество воздуха VB
с содержанием кислорода 21 %, необходимого для ее полного
сгорания, определяется по формуле
2(m + 0,25«)CmHn + 0,5Hs + 0,5CO+1.5HaS-O,
VB = --------------------gj-------------------- м3/м3 (1.28)
Состав продуктов горения определяется массовыми долями
химических элементов, входящих в соединения горючей смеси,
а также температурой и давлением, при которых происходит
горение. На состав и температуру продуктов горения оказывает
влияние их диссоциация, проявляющаяся при температурах,
превышающих 1800 °C. По температуре и давлению условно
выделены области отсутствия диссоциации, со слабой диссо-
циацией и с сильной диссоциацией (табл. 1.2).
Если пренебречь компонентами смеси, парциальные давления
которых в сумме не превышают 1,5 %, то для смесей углеродных
горючих с воздухом в начальном состоянии при 20 °C и давле-
нии 101 кПа могут быть выделены области, в которых для опре-
23
деленных соотношении горючее — окислитель в составе продуктов
горения присутствуют следующие вещества [21 ]:
Коэффициент избытка
окислителя
Состав продуктов горения
а < 0,87
0,85 < се < 1,25
а > 1,25
N2; Н3О; СО2; СО; Н2
N2; Н2О; СО2; СО; ОН; О2
N2; Н2О; СО2; О2
При необходимости получения точных данных о составе про-
дуктов горения составляют систему уравнений, в которую входят:
уравнения констант равновесия реакций диссоциации;
уравнения баланса элементов, входящих в горючую смесь;
уравнения полного давления продуктов горения.
При горении веществ, молекулы которых состоят из атомов
углерода, водорода, кислорода и азота, в воздухе или кислороде
образуются продукты сгорания, содержащие только четыре эле-
мента: С, Н, О и N. <
Уравнение реакций диссоциации продуктов горения и кон-
станты скорости этих реакции записываются в следующем виде:
СО2ч =>СО4 -0,5О2 ~ ^со^о25/^соа’ (1.29)
Н2О; ё^Н2 4 -0,5О2 ^2 == Рн/ой7РНгО’ (1.30)
со2 + н2 СО 4- Н2О ^3 ~ ^СО^Н2о/(РСО8^Н2)' (1.31)
Н2О<: =>ОН4- 0,5Н2 К 4 == ^ОН^Н25/^Н2О» (1.32)
n2 4-02 4= ^2NO ^5 — ^No/G’nZoJ* (1.33)
Н2; г=>2Н ^6 ~ ^н/^на» (1-34)
02 = ё=>20 ^7 = Рс/РОл* (1.35)
n2= ?=>2N (1.36)
Уравнения баланса элементов составляются путем приравни-
вания количества элемента, входящего в исходную смесь, к коли-
честву элемента, содержащегося в продуктах сгорания:
У С — (12Рх/^2) (рсо2 + ^со)» = GHs/^s) (2^нйо + 2Рнй + ^он + рн)« (1-37) (1.38)
/N “ (14M-s№s) (2fNs + + ^No)’ (1.39)
— (16p2/P2) (2Pq2 4* 2PeOj 4- РНгО + Pco 4- POH 4- PNO 4- P0)t (1.40)
где Ус, Ун, l^N, Ko—массовая доля соответственно углерода, водорода, азота
и кислорода в горючей смеси; — число кмолей продуктов горения, приходя-
щихся на 1 кг горючей смеси; Р£ — общее давление газов.
В балансовых уравнениях элементов парциальные давления
берутся с коэффициентом, равным числу атомов данного элемента
в молекуле вещества.
24
Для определения ц2 и Рг используются уравнения
= Р2/2 «А = (1-41)
i
= ^СО2 + ^Н2О + РСО + ^N2 + РО2 + РН2 + ^ОН + ^NO +
+ ^н + Лэ + ^= S^. (1-42)
Состав продуктов горения с учетом процессов диссоциации
определяется решением системы уравнений (1.29)—(1.42) методом
последовательных приближений.
1.7. АДИАБАТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА ГОРЕНИЯ
Адиабатической называется температура полного сгорания ве-
щества при отсутствии потерь тепла в окружающую среду.
Адиабатическая температура горения Тая может быть найдена
из уравнения
гад . Гад
S 1 %cxdr + A//-=S J (1-«)
273 273
где сРисх — теплоемкость исходных веществ; сРпрод — теплоемкость продуктов
горения.
При вычислении адиабатической температуры горения процес-
сов, протекающих в замкнутых объемах, вместо теплоемкостей
при постоянном давлении ср необходимо использовать значения
теплоемкостей при постоянном объеме Cv.
Для упрощения вычислений по уравнению (1.43) вместо
истинных теплоемкостей можно пользоваться значениями сред-
них теплоемкостей (табл. 1.3). Ошибки вычисления Тап при этом
не выходят за пределы погреш-
ности высокотемпературных зна-
чений теплоемкости.
Пример. Вычислить адиабатическую
температуру горения метановоздушной
смеси, содержащей 5,3 % (об.) метана.
Стандартная теплота сгорания метана
—— 212 790 ккал-моль-1.
Уравнение процесса сгорания метана
имеет вид:
СН4 + 2Ог +
+ 2 Na = СО2 + 2Н2О + 2 N2.
Рис. 1.10. Схема определения адиабати-
ческой температуры горения
25
Поскольку воздух в исходной смеси содержится в избытке, то в продук-
тах горения будет присутствовать непрореагировавший кислород.
Оценим состав продуктов горения. Из 1 моль метана образуется
1 моль СО2 в 2 моль Н2О; на горение 1 моль метана расходуется
2 моль О2. Следовательно, продукты горения будут содержать 0,053 моль СО2
и 0,106 моль Н2О.
Количество кислорода и азота найдем, учитывая состав исходной смеси,
содержащей 100 — 5,3 = 94,7 % (об.) воздуха, в котором содержалось
21-94,7/100 = 19,9 % (об.) кислорода и 79-94,7/100 = 74,8 % (об.)
азота.
Из 0,01-19,9% (об.) = 0,199 моль кислорода на горение израсходовано
0,053-2 = 0,106 моль. Следовательно, в продуктах горения кислорода осталось
0,199 — 0,106 = 0,093 моль.
Таким образом, продукты горения имеют следующий состав; СО2 —
— 0,053 моль; Н3О — 0,106 моль; О2 — 0,093 моль; N2 — 0,748 моль.
Следовательно,
212 790-0,053 = 0,053с « (Г — 273) + 0,106ср (Т —273) +
СО2 HjO
+ 0,093ср (7 - 273) + 0,748сг, (Т —273),
11 280— [0,053«p +0,106?p 4-0,093cp + 0,7485,. 1(7-273).
Последнее уравнение решаем методом подбора. Предположим, что Т —
= 1500 °C.
Тогда
(0,053-12,56 + 0,106-9,84 + 0,093-8,20 + 0,748-7,78) -1500 = 12,400 кал,
что больше 11,280.
Предположим, что Т = 1400 °C, тогда:
(0,053-12,45 + 0,106-9,72+ 0,093-8,16 + 0,748-7,73) 1400 = 11,500 кал,
также превышает 11,280.
Примем Т = 1300 °C. Тогда
(0,053 12,32 + 0,106-9,58 + 0,093-8,11 +0,748-7,67) 1300 = 10,600 кал.
т
а д
По трем полученным величинам J сРпрод(1Т = ДЯ построим их зави-
273
симость от температуры (рис. 1.10). Методом интерполяции при теплосодержании
продуктов горения, равном 11,280 кал, находим искомую температуру; 7+^
1380 °C.
Глава 2
ПОКАЗАТЕЛИ П0ЖАР0ВЗРЫВ00ПАСН0СТИ
ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ
2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
ПО КАЗАТЕЛ ЕЙ ПОЖАРОВЗРЫВООП АСНОСТИ
В соответствии со стандартом [171 при оценке пожаровзрыво-
опасности все вещества разделены по агрегатному состоянию на
газы, жидкости и твердые. В связи со спецификой поведения при
горении твердых веществ в тонкоизмельченном состоянии они
выделены в самостоятельную группу — грудпу пылей.
Перечень показателей, которые характеризуют пожаровзрыво-
опасность веществ, приведен в табл. 2.1 [171.
При оценке пожаровзрывоопасности к газам относят вещества,
абсолютное давление паров которых при температуре 50 °C равно
или превышает 300 кПа или критическая температура которых
менее 50 °C, к жидкостям — вещества с температурой плавления
(каплепадения) менее 50 °C, к твердым — вещества с температурой
плавления (каплепадения) от 50 °C и выше, к пылям — дисперги-
рованные твердые вещества с частицами размером менее 850 мкм.
Горючестью называется способность вещества или материала
к горению.
По горючести вещества и материалы подразделяют на три
группы:
негорючие (несгораемые) — вещества и материалы, не спо-
собные к горению в воздухе;
трудногорючие (трудносгораемые) — вещества и материалы,
способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не
способные самостоятельно гореть после удаления источника за-
жигания;
горючие (сгораемые) — вещества и материалы, способные са-
мовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и
самостоятельно гореть после его удаления. Из группы горючих
веществ и материалов выделяют легковоспламеняющиеся вещества
и материалы.
Легковоспламеняющимися называют горючие вещества и ма-
териалы, способные воспламеняться от кратковременного (до
30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя
спички, искра, тлеющая сигарета и т. п.). К легковоспламеня-
ющимся относят жидкости с температурой вспышки не выше
61 °C в закрытом тигле или 66 °C в открытом тигле.
Пользуясь понятием горючесть, следует иметь в виду, что оно
неэквивалентно более общему понятию — пожаровзрывоопас-
ность. Негорючие вещества могут быть пожароопасными (напри-
мер, окислители, а также вещества, выделяющие горючие про-
27
Таблица 2.1. Перечень показателей пожаровзрывоопасности
веществ и материалов
Применяемость показателей
пожаровзрывоопасности
Показатель
газов
жидко-
стей
твердых
веществ
пылей
Группа горючести
Температура вспышки
Температура воспламенения
Температура самовоспламенения
Нижний и верхний концентрационные пре-
делы распространения пламени (воспламене-
ния)
Температурные пределы распространения
пламени (воспламенения)
Температура самонагревания
Температура тления
Условия теплового самовозгорания
Минимальная энергия зажигания
Кислородный индекс
Способность взрываться и гореть при взаимо-
действии с водой, кислородом воздуха и дру-
гими веществами
Нормальная скорость распространения пла-
мени
Скорость выгорания
Коэффициент дымообразования
Индекс распространения пламени
Показатель токсичности продуктов горения
полимерных материалов
Минимальное взрывоопасное содержание кис-
лорода
Минимальная флегматизирующая концентра-
ция флегматизатора
Максимальное давление взрыва
Скорость нарастания давления при взрыве
Примечания!
1, Знак «+» означает применяемость, знак «—» — неприменяемость показателя.
2. Для пылей определяется только нижний концентрационный предел распространения
пламени.
3. Кроме указанных в табл. 2.1 можно определить и другие показатели, ,более детально
характеризующие поЖаровзрывоопасность веществ и материалов.
дукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или один
с другим).
Данные о горючести применяют при определении категорий
производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности
в соответствии с требованиями «Строительных норм и правил на
проектирование производственных зданий промышленных пред-
приятий», утвержденных Госстроем СССР, а также классов взры-
воопасных и пожароопасных зон в соответствии с требованиями
«Правил устройства электроустановок», утвержденных Госэнерго-
надзором; при разработке мероприятий для обеспечения пожарной
28
^безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004—85;
при подразделении материалов по горючести и обеспечении про-
тивопожарной защиты в соответствии с требованиями «Правил
классификации и постройки морских, речных судов и судов
смешанного плавания», утвержденных Регистром СССР.
Вспышка — быстрое сгорание горючей смеси, не сопровож-
дающееся образованием сжатых газов и не переходящее в стацио-
нарное горение.
Температурой вспышки называется самая низкая температура
горючего вещества, при которой в условиях специальных испыта-
ний над его поверхностью образуются пары или газы, способные
вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования
еще недостаточна для возникновения устойчивого горения.
Значения температуры вспышки применяют при классифика-
ции жидкостей по степени пожароопасности, при определении
категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной
опасности в соответствии с требованиями «Строительных норм
и правил на проектирование производственных зданий промыш-
ленных предприятий», утвержденных Госстроем СССР, а также
классов взрывоопасных и пожароопасных зон в соответствии
с требованиями Правил устройства электроустановок, утверж-
денных Госэнергонадзором; при разработке мероприятий для
обеспечения пожарной безопасности и взрывобезопасности в со-
ответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004—85 и ГОСТ 12.1.010—76.
Температурой воспламенения называется наименьшая темпе-
ратура вещества, при которой в условиях специальных испытаний
вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что
после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.
Данные о температуре воспламенения применяют при уста-
новлении группы горючести веществ, оценке пожарной опасности
оборудования и технологических процессов,"связанных с перера-
боткой горючих веществ; при разработке мероприятий для обеспе-
чения пожаровзрывобезопасности технологических процессов в со-
ответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004—85 и ГОСТ 12.1.010—76.
Температура самовоспламенения — самая низкая температура
вещества, при которой в условиях специальных испытаний про-
исходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций,
заканчивающихся пламенным горением. Температура самовоспла-
менения, не являясь физико-химической константой вещества,
существенно зависит от формы, объема и состояния стенок сосуда,
в котором проводится ее определение, от вида материала сосуда
и других факторов. Поэтому для получения сопоставимых резуль-
татов при пожарно-технических исследованиях применяют уста-
новку и методику, описанные в ГОСТ 12.1.044—84.
Данные о температуре самовоспламенения применяют при
оценке пожаровзрывоопасности веществ, при определении группы
взрывоопасной смеси по ГОСТ 12.1.011—78 для выбора типа
взрывозащищенного электрооборудования, при разработке меро-
29
приятии для обеспечения пожаровзрывобезопасности технологиче-
ских процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004—8б
и ГОСТ 12.1.010—76.
Нижний концентрационный предел распространения пламени
(предел воспламенения) <рн — это такая объемная (массовая)
доля горючего в смеси с окислительной средой (выраженная
в процентах или в г-м'3), ниже которой смесь становится не-
способной к распространению пламени.
Верхний концентрационный предел распространения пламени
Фв — это такая объемная (массовая) доля горючего в смеси с окис-
лительной средой, выше которой смесь становится не способной
к распространению пламени.
Область распространения пламени (область воспламенения) —
это область объемных (массовых) долей горючего в смеси с окис-
лительной средой, заключающаяся между нижним и верхним
концентрационными пределами воспламенения.
Данные о нижнем концентрационном пределе распространения
пламени применяют при определении категории производств по
пожаровзрывоопасности в соответствии с требованиями Строи-
тельных норм и правил на проектирование производственных
зданий, утвержденных Госстроем СССР.
Данные о нижнем и верхнем концентрационных пределах рас-
пространения пламени применяют при расчете взрывобезопасных
концентраций газов, паров и пылей внутри технологического обо-
рудования, трубопроводов, при проектировании вентиляционных
систем, а также при расчете предельно допустимых взрывобезопас-
ных концентраций газов, паров и пылей в воздухе рабочей зоны
с потенциальными источниками зажигания в соответствии с тре-
бованиями ГОСТ 12.1.010—76.
Температурные пределы распространения пламени — такие
температуры вещества, при которых его насыщенные пары обра-
зуют в определенной окислительной среде концентрации, равные
соответственно нижнему (нижний температурный предел) и верх-
нему (верхний температурный предел) концентрационным пре-
делам распространения пламени.
Данные о температурных пределах распространения пла-
мени применяют при разработке мероприятий для обес-
печения пожаровзрывобезопасности в соответствии с требова-
ниями ГОСТ 12.1.004—85 и ГОСТ 12.1.010—76, при расчете
пожаровзрывобезопасных температурных режимов работы тех-
нологического оборудования, при оценке аварийных ситуа-
ций, связанных с разливом горючих жидкостей, и для
расчета концентрационных йределов распространения пла-
мени.
Допускается использовать значения температурных пределов
распространения пламени, полученные экспериментальным путем,
методом пересчета из концентрационных пределов и расчетно-
аналитическим методом.
30
Температура самонагревания — самая низкая температура ве-
щества, при которой самопроизвольный процесс его нагревания
не приводит к тлению или пламенному горению.
Данные о температуре самонагревания применяют при вы-
боре безопасных условий нагрева вещества, при разработке меро-
приятий для обеспечения пожаробезопасности технологических
процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004—85.
Безопасная температура длительного нагрева вещества —
температура, не превышающая 90% температуры самонагревания.
Температура тления — температура вещества, при которой
происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций
окисления, заканчивающихся возникновением тления.
Данные о температуре тления следует применять при экспер-
тизах причин пожаров, при выборе взрывозащищенного электро-
оборудования в соответствии с требованиями «Правил устройства
электроустановок», утвержденных Госэнергонадзором, и раз-
работке мероприятий для обеспечения пожарной безопасности
• технологических процессов в соответствии с требованиями
ГОСТ 12.1.004—85.
Условия теплового самовозгорания — экспериментально вы-
явленная зависимость между температурой окружающей среды,
массой (удельной поверхностью) вещества и временем до момента
его самовозгорания.
Данные об условиях теплового самовозгорания следует при-
менять при выборе безопасных условий хранения и переработки
самовозгорающихся веществ в соответствии с требованиями
ГОСТ 12.1.004.85.
Минимальная энергия зажигания — наименьшее значение энер-
гии. электрического разряда, способной воспламенить наиболее
легковоспламеняющуюся смесь газа, пара или пыли с воздухом.
Данные о минимальной энергии зажигания применяют при
разработке мероприятий для обеспечения пожаровзрывобезо-
пасных условий переработки горючих веществ и электростати-
ческой искробезопасности технологических процессов в соответ-
ствии с требованиями ГОСТ 12.1.004—85, ГОСТ 12.1.010—76
и ГОСТ 12.1.018—79.
Кислородный индекс — минимальное содержание кислорода
в кислородоазотной смеси, при котором возможно свечеобразное
горение материалов в условиях специальных испытаний.
Данные о кислородном индексе применяют при разработке
полимерных композиций пониженной горючести и контроле горю-
чести твердых материалов.
Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой,
кислородом воздуха и другими веществами — это оценочный пока-
затель, характеризующий особую пожарную опасность некоторых
веществ.
Данные об опасности взаимного контакта веществ применяют
при определении категории производства в соответствии с тре-
31
бованиями «Строительных норм и правил на проектирование
производственных зданий», утвержденных Госстроем СССР; при
выборе безопасных условий проведения технологических процес-
сов и условий совместного хранения и транспортирования ве-
ществ и материалов.
Нормальная скорость распространения пламени — скорость
перемещения плоского фронта пламени относительно несгорев-
шего газа в направлении, перпендикулярном к его поверхности.
Данные о нормальной скорости применяют в расчетах скоро-
сти нарастания взрывного давления газо-, паровоздушных смесей,
критического (гасящего) диаметра, при разработке мероприятий
для обеспечения пожаровзрывобезопасности технологических про-
цессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004—85 и
ГОСТ 12.1.010—76.
Скорость выгорания — количество горючего, сгорающего в еди-
ницу времени с единицы площади. Скорость выгорания характе-
ризует интенсивность сгорания вещества в условиях пожара.
Данные о скорости выгорания применяют при расчетах про-
должительности пожара в резервуарах, интенсивности тепловы-
деления и температурного режима пожара.
Коэффициент дымообразования —величина, характеризующая
оптическую плотность дыма, образующегося при сгорании веще-
ства (материала) с заданной насыщенностью в объеме помещения.
Данные о коэффициенте дымообразования применяют для
классификации материалов по дымообразующей способности.
Ниже приведена классификация материалов по дымообра-
зующей способности:
Дымообразующая Коэффициент
способность дымообразования
Малая До 50
Умеренная От 50 до 500
Высокая Свыше 500
Индекс распространения пламени — условный безразмерный
показатель, характеризующий способность веществ распростра-
нять пламя по поверхности.
Данные об индексе распространения пламени применяют для
классификации 'материалов.
Ниже приведена классификация строительных материалов,
лакокрасочных и полимерных покрытий, тканей и пленок в за-
висимости от их способности распространять пламя по поверх-
ности:
Среднеарифметический
индекс распространения
пламени
Не распространяющие пламя 0
Медленно распространяющие пламя 0—20
Быстро распространяющие пламя Свыше 20
Показатель токсичности продуктов горения полимерных ма-
териалов — отношение количества материала, при сгорании ко-
32
торого в единице объема замкнутого пространства выделяющиеся
Продукты вызывают гибель 50% подопытных животных.
Данные о показателе токсичности продуктов горения поли-
мерного материала применяют для сравнительной оценки поли-
мерных материалов.
Ниже приведена классификация полимерных материалов по
Показателю токсичности продуктов горения (в г.м-3);
Показатель
токсичности
До 13
От 13 до 40
От 40 до 120
Свыше 120
Чрезвычайно опасные
Высокоопасные
Умеренно опасные
Малоопасные
Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК) —
Такая объемная доля кислорода в смеси горючего с окислительной
Фредой и флегматизатором (выраженная в процентах), которая
соответствует составу смеси в экстремальной точке области вос-
пламенения (т. е. в точке на кривой флегматизации, отвечающей
Максимальной объемной доле флегматизатора). Минимальное взры-
воопасное содержание кислорода зависит от природы горючего
Вещества флегматизатора и начальной температуры смеси.
Данные о минимальном взрывоопасном содержании кислорода
применяют при расчетах пожаровзрывобезопасных режимов ра-
боты технологического оборудования, выборе режимов работы
систем «азотного дыхания», выборе безопасных условий работы
пневмотранспорта, разработке мероприятий для обеспечения
пожаровзрывобезопасности в соответствии с требованиями
ГОСТ 12.1.004—85 и ГОСТ 12.1.010—76.
Минимальная флегматизирующая концентрация флегматиза-
тора — такая объемная доля флегматизатора в смеси с горючим
и окислительной средой, при которой смесь становится не способ-
ной к распространению пламени при любом соотношении горючего
и окислительной среды.
Данные о минимальной флегматизирующей концентрации при-
меняют при расчетах безопасных составов газовых и пылегазовых
смесей, при разработке мероприятий по пожаровзрывобезопас-
ности технологических процессов в соответствии с требованиями
ГОСТ 12.1.004—85 и ГОСТ 12.1.010—76.
Максимальное давление взрыва — наибольшее давление, воз-
никающее при дефлаграционном взрыве газо-, паро- или пыле-
воздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении
смеси 101,3 кПа.
Данные о максимальном давлении взрыва применяют
при разработке мероприятий по пожаровзрывобезопасности
.>• технологических процессов в соответствии с требованиями
i; ГОСТ 12.1.004—85 и ГОСТ 12.1.010—76.
I Скорость нарастания давления при взрыве — производная
[давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости
2 П/р А. Н. Баратова
33
давления взрыва газо-, пара-, пылевоздушной смеси в- замкнутом
сосуде от времени.
Данные о скорости нарастания давления при взрыве приме-
няют при расчетах предохранительных устройств, при разработке
мероприятий пожаровзрывобезопасности технологических про-
цессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004—35 и
ГОСТ 12.1.010—76.
Помимо приведенных в табл. 2.1 показателей для оценки по-
жаровзрывоопасности веществ, их смесей и технологических про-
цессов используются также такие понятия, как стехиометрическая
концентрация горючего, адиабатическая температура горения
и максимальная степень расширения продуктов горения.
Стехиометрическая концентрация горючего (рст — такая доля
горючего в смеси с окислительной средой, которая вычисляется
по формуле
Фет = 100/(4,84^ + 1), (2.1)
где р — стехиометрический коэффициент кислорода в уравнении химической реак-
ции горения данного горючего.
Адиабатическая температура горения — теоретически вычис-
ляемая температура продуктов горения. Расчет проводится в пред-
положении о достижении термодинамического равновесия между
участниками реакции и отсутствия потерь тепла из зоны реак-
ции. Расчет адиабатической температуры горения приведен
в гл. 1.
Максимальная степень расширения продуктов горения — ма-
ксимальное отношение объема конечных продуктов горения при
температуре пламени к объему исходной смеси.
2.2. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРО- И ВЗРЫВООПАСНОСТИ
ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ
Концентрационные пределы распространения пламени. Нижний
концентрационный предел распространения пламени (в %) <рн
веществ, молекулы которых состоят из атомов углерода, водорода,
кислорода, азота, серы, кремния, фосфора, хлора и фтора, может
быть ориентировочно вычислен по формуле
/ / / <7 \
Фн = 100 / I 1 + hf + £ fijm; 4- £ hsms ], (2.2)
I \ i~\ s=i J
где hf — коэффициент при теплоте образования газа, моль-кДж х; — стан-
дартная теплота образования вещества в газообразном состоянии при 25 °C,
кДж-моль-1; hj, ha — коэффициент соответственно j-го элемента и s-ой. группы,
влияющей на нижний предел распространения пламени; ту, т3 — число ато-
мов /-го элемента и число s-x структурных групп в молекуле вещества; Z, q — соот-
ветственно число химических элементов и число типов структурных групп в мо-
лекуле вещества, влияющих на нижний предел распространения пламени.
34
Значения коэффициентов (в моль. кДж’1}, входящих в формулу
приведены ниже:
hf 0,0399 10,602
ЙС 3,929 Й$1 34,352
Лн 4,476 Йр 27,944
Йо —ода йр 5,283
—0,494 ЙС1 —1,767
Пример 1, Рассчитать, используя формулу (2.2), <рн метилфенилдихлорси-
цана CyHgSiClg, теплота образования которого Д/У® = —453,13 кДж-моль-1.
Принимая значения he = 3,929, йц — 4,476, ftSj = 34,352 и йа = — 1,767,
Имеем:
*““ 1 4-0,0399 (—453,13)+ 3,929-7+ 4,476-8+ 34,352-1 + (—1,767) 2 ~
« 1,30 % (об.)
Экспериментальное значение фн метил фен ил дихлор сил а на равно 0,7% (об.)*
Если молекула вещества содержит только атомы углерода,
Водорода, кислорода, азота и хлора, то <рн целесообразно рассчи-
тывать по формуле (2.2), принимая следующие значения коэф-
фициентов (в моль-кДж’1):
Йр 0,0246 йы —0,494
йс 9,134 ЙС1 —3,57
Йн 2,612 лс=С 7,88
ЙО —0,522 йс—о 6,50
о
Относительное среднее квадратическое отклонение расчета
при этом не превышает 9 %,
Для веществ, принадлежащих к алканам, алкенам, спиртам
или ароматическим углеводородам, погрешность вычисления <ря
по формуле (2.2) может быть еще больше снижена, если исполь-
зовать значения коэффициентов, приведенные в табл. 2.2.
При использовании коэффициентов (табл. 2.2) относительное
среднее квадратическое отклонение расчетных данных, вычислен-
ных по формуле (2.2), от экспериментальных не превышает6 %.
Таблица 2.2. Коэффициенты формулы (2.2) для некоторых классов веществ
Г Класс соединений - йр моль-кДж-1 hs, моль-кДж-1 ! Ч- МОЛЬ - кДж" 4
ЛС АН ftO
-Алканы 3,919 4,483 - 0 0,0399
Алкены 4,141 4,727 0 0,0419
Спирты 4,287 4,889 —0,522 0 0,0432
Ароматические углеводоро- ды 4,904 5,569 —• 0 0,0489
2*
35
Таблица 2.3. Коэффициенты ha в формуле (2.3)
Вид структурной группы hs Вид структурной группы
с—н 49,2 с=с 341,5
с—с 41,2 с—н 25,0
с=с 122,1 N—Н 20,9
с—о 10,9 С—С1 7,8
с=о 34,3 N—N 152,2
О—н 5,7 О 485,4
Пример 2. Рассчитать <рн о-ксилола по формуле (2.2) с использованием коэф-
фициентов табл. 2.2. Формула о-ксилола С8Н10; стандартная теплота образова-
ния. ДЯобр = 18,99 кДж-моль”1.
Фн “ 1 + 0,0489-18,99 + 4,904-8 + 5,569-10 1,03 % (°б,)
Экспериментальное значение предела равно 1,0 % (об.), т. е. относительная по-
грешность расчета составляет 2,9 %.
С погрешностью, не превышающей 9%, <рн можно рассчитать
по формуле
Фв-1100/(2 м,)- <2-3’
Значения коэффициентов формулы (2.3) приведены в табл. 2.3.
Пример. Рассчитать <рн о-ксилола по формуле (2.3), Структурная формула
о-ксилола имеет вид:
С
//\
сн8
Молекула о-ксилода содержит бензольное кольцо и имеет две связи между ^уг-
леродными атомами бензольного кольца и углеродными атомами заместителей, а
также десять связей С—Н. hs для бензольного кольца равен 485,4, для связи
С—С 41,2 и для связи С—Н — 49,2. Поэтому
грн= 100/(485.4-1 4-41,2-2 + 49,2-10) = 1,04% (об.)
Для соединений, молекулы которых содержат атомы галоге-
нов. серы и кремния, <рн вычисляют по формуле
Фй — 100
т
/==1
(2.4)
36
Значения коэффициентов hj для этой формулы приведены
Ниже:
/lQ 10,1 ^С1 -1,0
Йц 1,5 hs 10,9
Ло —2,2 AS1 1,3
An 0,8
Ар —2,6 * Al
—4,2 ** лс==с 16,84
О***
* Используется, если в молекуле горючего число атомов фтора
не превышает числа атомов водорода, т. е. при > тр. ** Ис«
пользуется при mjj < тр. *** Если в молекуле горючего имеются
" атомы Вг, в числитель формулы (2.4) вместо числа 100 следует
подставить выражение 88,3 4- 226 (mQr/mc)’ а ПРИ наличии атомов
р йода » выражение 88,3 -р 226 (zTij/m^). Примечание. По*
j правка на наличие связи С=С в молекуле горючего учитывается
в формуле (2.4) независимо от прочих значений hi.
&
; Пример. Вычислить фн бутилбромида С4Н9Вг и сравнить его с экспери-
ментальным значением, равным 2,5 % (об.).
11 Расчет выполняем по формуле (2.4), числитель которой для рассматриваемого
Случая будет равен
88,3 4- 226 (mBr/mc) = 88,3 + 226 (1/4) = 144,8
Отсюда фп= 144,8/(10,1-4 + 1,5-9)= 2,69 % (об.)
Погрешность расчета составляет (2,69—2,5) 100/2,5 = 7,6 %.
Верхний концентрационный предел распространения пла-
мени индивидуальных химических соединений может быть вы-
числен по формулам:
фв = юо[1-л(1-5;я|тр)] при0<8; (2.5)
Ф„ = 100/(0,7680 + 6,554) лри0>8. (2,6)
₽ вычисляют по формуле
P = mc4-0,25(mH — mcl) — 0,5тОв (2.7)
; Коэффициент К вычисляют по формуле:
, * «
* К = 0,937 + 0,002тг + У ж-----
-г > ст 7.та mc~0,6kCB’
f “
Где тс — число атомов углерода в молекуле вещества; q — число различных
Л Структурных групп в молекуле вещества; а.— коэффициент при структурной
Группе; ??кс — общее число полуторных, двойных и тройных связей углерод —
Оглерод в молекуле вещества; &св — средняя кратность связей углерод—углерод
А® молекуле вещества.
37
Коэффициенты aj, входящие в формулу (2.8), приведены ниже:
Функциональная
группа
Функциональная
группа
—ОН
—0,13
-N
—СНО
0=0
-СОО—
—0,18
—0,06
—0,11
—0,07
—0,05
—С1 —0,05
—С1 (а) 0,07
Цикл неароматический —0,02
0,07
—О—
—0,13
0,50
—С
—0,17
0,10
-н3
—0,07
—н—
—0,07
0,26
Примечание. С1 (а) «» атом хлора присоединен к ароматическому
циклу. Относительное среднее квадратическое отклонение расчета по 4°Р*
муле (2.5) составляет 16% по формуле (2.6) — 13%.
Пример. Рассчитать верхний концентрационный предел распространения
пламени <рв кротонового альдегида. Эмпирическая формула С4Н6О, структурная
формула Н2С=СН—СН2—СН=0.
По формуле (2.7) вычисляем р:
0 = 44-6:4 — 1:2=5
так как £ 8, то расчет срв ведем по формуле (2.5). По формуле (2.8) вычисляем
коэффициент /С:
К св — (2 + 1 + 1): 3 — 1,333; пкс — 1; triQ — 4
Параметры а. находим из приведенных выше данных:
Оно = —9,18;
К = 0,937 4- 0,002-4 — 0,18 : 4— (0,05-1,333) : (4 — 0,6-1,333) = 0,88
Фв = 100 {1 — 0,88 [1 — 1 : (4,84-5 + 1)]} = 15,5 % (об.).
Экспериментальное значение предела составляет 15,3 % (об.), т. е. относи-
тельная погрешность расчета в данном случае— 1,3%.
Нижний и верхний концентрационные пределы распростра-
нения пламени фп смеси нескольких горючих веществ при началь-
ной температуре смеси 25 °C рассчитывают по формуле
Фп ~ У, Фк / ( У Фк/Фпк
(2-9)
где п — число горючих компонентов смеси; <рк — концентрация к-го компонента
в смеси, % (об.); <рпк — концентрационный предел распространения пламени
к-го горючего компонента смеси, % (об.).
Формула (2.9) применима для веществ, не вступающих между
собой в химическую реакцию при температуре 25 °C. Относи-
тельное среднеквадратическое отклонение расчета от зкспери-
38
цента составляет 30 %. Погрешность расчета по формуле (2.9)
возрастает, если горючая смесь содержит более 75 % (об.) водорода.
Пример. Рассчитать нижний концентрационный предел распространения
Цламени смеси, содержащей 50 % (об.) этанола и 50 % (об.) изопропанола.
Для этанола фн = 3,61 % (об.), для изопропанола фн = 2,23 % (об.).
* По формуле (2.9) имеем:
; фн = (50 4- 50)/[(50/3,61) + (50/2,23)] = 2,76 % (об.).
Экспериментальное значение нижнего предела данной смеси равно 3,00 %
4Ы5.), т. е. относительная погрешность расчета составляет 8 %.
р Нижний предел распространения пламени смесей
(веществ с негорючими (диоксидом углерода, азотом и водяным
|Ларом) при начальной температуре 25 °C вычисляют по Г_ ;
if фн= 100/(1 +vB)*,
НДС vB — число молей воздуха, приходящихся на 1 моль исходной смеси.
К?
В п
I __ V Фк
горючих
формуле
(2.Ю)
AJ Фнк
К=1
100,
(2.П)
п
т
К=1 /=1
гуде п, т — число соответственно горючих и негорючих компонентов смеси;
«нк — нижний предел распространения пламени к-го горючего компонента, %
(об.); ф; — концентрация /-го негорючего компонента, % (об.); с. — коэффициент
?=При /-м негорючем компоненте.
Значения коэффициентов С;, входящих в формулу (2.11),
‘ приведены ниже:
' Вещество (флегматизатор)
Азот N2
Диоксид углерода СО2
Водяной пар Н2О
cj
0,988
1,590
1,247
Относительная погрешность расчета по формуле (2.10) не
превышает 30 %.
Пример. Рассчитать фп смеси горючих веществ с негорючими. Состав смеси:
% (об.): водород — 6,3; оксид углерода — 5,25; метан — 6,0; азот — 72,45;
диоксид углерода — 10,0.
» Расчет выполняем по формуле (2.10). Исходные данные для фн в % (об.):
водород —4,09; оксид углерода— 12,5; метан — 5,28. По формуле (2.11) рас-
' Считываем vB:
J ' vB = (6,3 : 4,09 4-5,25 : 12,5 4-6,0 : 5,28) —(6,3 + 5,25 + 6)-f-
4-(72,45-0,988 4-10-1,590): 100 = 2,046.
IF Вычисляем фи по формуле (2.10):
Фн = 100 : (1 4- 2,046) = 32,8% (об.).
t Экспериментальное значение предела 34 % (об.), т. е. относительная погреш-
ность расчета составляет 3,7 %.
S * Формула (2.ГО) применима для смесей, молекулы горючих компонентов ко-
Гторых состоят из атомов С, Н, О и N. Кроме того, компоненты смеси не вступают
гЛ химическое взаимодействие при начальной температуре. Смесь не должна со-
держать более 75 % (об.) водорода.
I 39
Верхний концентрационный предел распространения пламени
смесей горючих веществ с негорючими (не содержащими избыточ-
ный по отношению к воздуху кислород) вычисляют по формуле
(2.12)
где <рвк — верхний предел распространения пламени к-го горючего компонента,
% (об.); — условное значение верхнего предела распространения пламени
/-го негорючего компонента, % (об.).
Величину <рв для каждого негорючего компонента (в %) рас-
считывают по формуле
Фв = Фф
(1-Ц(
(2.13)
где фф — минимальная флегматизир угощая концентрация негорючего (инерт-
ного) компонента, % (об.); k$ — коэффициент флегматизации.
Минимальную флегматизирующую концентрацию каждого не-
горючего компонента <рф вычисляют по формуле [16]:
а; +ч + е h’imi
<Рф - юо-------------------,
/=1
(2Л4)
где hf — коэффициент при теплоте образования газа, моль-кДж"1; йф, Лф —
свободные члены; /ij, ft'- — коэффициенты атомов и структурных групп; т{- —
число атомов вида / в молекуле горючего.
Значения коэффициентов в формуле (2.14) указаны в табл. 2.4.
Значение (в кДж.моль-1) рассчитывают по формулам
(2.15) и (2.16):
д«;= S / S % . (2-15)
\к—1 I / \к=1 Z
(2.16)
где kHfK — стандартная теплота образования к-го горючего компонента в газо-
образном состоянии, кДж-моль-1; — число атомов вида / в к-м горючем ком-
поненте.
Когда среди горючих компонентов смеси отсутствуют моле-
кулярный водород, оксид углерода и уксусная кислота, значения
коэффициентов флегматизации Л'ф берут из табл. 2.5. Если же
40
'лица 2.4. Коэффициенты формулы (2.14)
I Коэффициенты f ftp ft/ Значение коэффициента при разбавлении смеси
избыточным азотом | водяным паром диоксидом углерода
|( моль-кДж-1 0,865* 10-3 0,802- Ю"3 0,736-10*3
1,256 0,780 0,584
2,528 1,651 1,292
0,759 0,527 0,427
0,197 0,446 0,570
—0,151 —0,147 —0,133
»о 1,500 1,500 1,500
2,800 2,236 2,020
5,946 5,000 4,642
1,486 1,250 1,160
—2,973 —2,500 —2,321
0 0 0
Ема 0 0 0
коэффициенты отсутствуют, В, 17) с использованием данных то А'ф вычисляют по формуле из табл. 2.5:
К - V i “ / м (2.17)
И9 КфК — коэффициент флегматизации к-го горючего компонента данным флег-
'Штиэатором.
-Г Пример. Рассчитать фГ1 смеси, содержащей горючие и негорючие компоненты,
«став смеси (% об.): водород — 10,9; метан — 10,9; азот — 78,2. Исходные дан-
К№! нижний и верхний пределы распространения пламени водорода 4,09 % (об.);
— 5,28 и 14 % (об,). Стандартная теплота образования метана:
йЯ,85 кДж «моль*1.
Находим АД/ горючей части смеси по формуле (2.15):
f &H°f = (—74,85.10,9 + 0-10,9) : 21,8 = —37,42 кДж- моль'\ Таблица 2.5. Коэффициенты флегматизации
Флегматизатор Дф при флегматизации
органических веществ молекулярного водорода оксида углерода
A'OI :вНи«сид углерода родиной пар 0,100 0,190 0,160 0,003 0,028 0,020 0,096
41
Вычисляем число атомов каждого элемента, входящего в состав условной
формулы, с помощью соотношения (2.16)-
mc = (1-10,9 4-0-10,9) : 21,8 = 0,5;
тн = (2 10,9 + 4-10,9): 21,8 = 3.
Вычисляем срв по формуле (2.14) с коэффициентами из табл. 2.4:
фв = 100 [(-0,00865-37,420 + 1,256 + 2,528-0,5 + 0,759-3): (2,8— 1 +
+ 5,946-0,5-4- 1,486-3;] = 48 % (об.).
Находим коэффициент флегматизации по формуле (2.17):
Кф= 21,8: (10.9 : 0,003 + 10,9 :0,1) = 0,006.
Вычисляем условный предел распространения пламени для негорючего
компонента по формуле (2.13):
Фв = 48 :{[(! — (10,9 : 72+ 10,9: 14) : (10,9 : 4,09+ 10,9 : 5,28)]х
Х(1 —0,006)} = 60 % (Об.).
Вычисляем по формуле (2.12) <рв смеси:
ФВ = 100 : [(10,9 : 72 + 10,9 : 14) + 78,2 : 60] = 45 % (об.).
Экспериментальное значение предела 48 % (об.), т. е. относительная по-
грешность расчета составляет 7 %.
Флегматизирующие концентрации инертных разбавителей.
Если известна кривая флегматизации данного горючего, то ми-
нимальную флегматизирующую концентрацию флегматизатора <рф
[в % (об.) ] вычисляют по формуле
(2.18)
где <рфс и сргф — концентрация флегматизатора и горючего в экстремальной
точке области распространения пламени (в точке флегматизации).
Концентрацию флегматизатора в точке флегматизации фф0
для горючих, состоящих из атомов С, Н, О, N, вычисляют по
формуле
<Рфс = (Ргф¥ф’ <2-19)
где тф = (8,097/пс + 65,571/пн + 69,079що — 17,469/nN +
(2.20)
<Ргф = 100/i 1 + 2,42 (mc + 0,5mB — то) + Уф]. (2.21)
Разность (Нф — Яф) для стабильных в условиях пламени
флегм ат и заторов вычисляют по заимствованным из справочников
значениям абсолютных энтальпий флегматизатора при темпера-
турах 1400 и 298 К соответственно, выраженных в кДж моль"1.
Для нестабильных в условиях пламени флегматизаторов,
а также для ингибиторов горения разность (Нф — Нф) вычисляют
с использованием экспериментальных данных по флегматизации
42
какого-либо горючего (или нескольких горючих) данным флегма-
Гизатором или ингибитором по формуле
' 0 <ргф (8,097/ne 4- 65,571 тн 4- 69,079/nc — 17,469mN 4- Д/ф
' НФ-НФ= — .
(2.22)
Значения разности (Яф — Яф) для ряда хладонов, а также
для N2, Н20, СО2 (в кДж-моль-1) приведены ниже:
Азот Na 34,9 Тетрафтор дихлорэтан C2F4C12 200
Водяной пар Н2О 43,6 Дифторхлорбромметан CF2ClBr 449
Диоксид углерода СО2 55,9 Трифторбромметан CF3Br 573
®, 1,2-Трифтортрихлорэтан К- 36I3 218 Фтортрихлорметан CFC13 Тетрахлорметан СС14 132 170
|Щестифтористая сера SFe 150 Тетрафтор метан CF4 90
Дифтор хлор метан CHF2C1 ПО Трифтор хлор пропан C3H4F3C1 208
Дифтордихлорметан CF2C12 170 Перфторпропан C3F8 216
ji ,2-Дибромтетрафторэтан fCaF4Br2 830 Пентафторхлорэтан C2F5C1 200
Относительная среднеквадратическая погрешность расчета по
^формуле (2.18) составляет 10 %.
Пример. Рассчитать концентрации горючего фг и разбавителя <рф в экстре-
мальной точке области распространения пламени при флегматизации пропана
С3Н8 диоксидом углерода.
Разность Нф — Нф равна 55,9 кДж-моль-1. Вычисляем Уф по формуле (2.20),
•учитывая, что теплота образования пропана минус 103,85 кДж* моль-1, а адиа-
батическая температура горения составов, отвечающих экстремальным точкам,
^эавна 1400 К:
Уф= (8,097.3 4-65,571-8- 103,85)755,9 = 7,96.
г Находим <рГф и ффс по формулам' (2.19) и (2.21):
Фгф = 100/[ 1 4-2,42 (3 4-4) 4-7,961 = 3,86 % (об.);
ффс = 3,86 • 7,96 = 30,7 % (об.).
Г'
Экспериментальные значения концентраций горючего* и флегматизатора CO-
S'ставляют 3,9 и 28 % (об.), т. е. относительные погрешности расчета равны 1 и
' 9,6 % соответственно.
< Концентрация флегматизатора в экстремальной точке области
распространения пламени может быть вычислена также пк» фор-
|муле (2.14) с коэффициентами из табл. 2.4. Погрешность расчета
[при этом не превышает Т2 %.
Пример. Вычислить концентрацию разбавителя в экстремальной точке об-
йбтасти распространения пламени при флегматизации н-бутана С4Н10 азотом по
^формуле (2.14).
в. Теплота образования н-бутана минус 126,15 кДж-моль-1.
й : Параметры Л/ и hj принимаем по данным табл. 2.4. Получим:
фф = 100 (—0,865-Ю’2-126,15 4- 1,256 4-2,528-4 4-0,759-10) :
: (2,8 — 1 4-4-5,946 4- 10-1,486) = 44,2% (об.).
Экспериментальное значение фф равно 39 % (об.), то есть относительная по-
грешность расчета составляет 11,8%.
43
Минимальное взрывоопасное содержание кислорода МВСК
в паро- и газовоздушных смесях в процентах рассчитывают по
формуле
МВСК « (100 — Фф0 — фгф) 0,20642. (2.23)
Значения ффС и <рГф вычисляют по формулам (2.19) и (2.21).
Относительная среднеквадратическая погрешность расчета по
формуле (2.23) составляет 10 %.
Температура вспышки. Температура вспышки /всп примени-
тельно к приборам закрытого типа может быть вычислена по
формуле
q
^всп ~ *Т О^кип (2.24)
/=2
где а0 — размерный коэффициент, равный минус 73,14 °C; nj— безразмерный
коэффициент; равный 0,659; /кип — температура кипения исследуемой жидко-
сти, °C; lj — число структурных групп вида / в молекуле; aj — эмпирический
коэффициент (значения приведены в табл. 2-6).
Средняя квадратическая погрешность, рассчитанная по фор-
муле (3.25), составляет 10 °C.
Пример. По формуле (2.24) вычислить температуру вспышки толуола и срав-
нить ее с экспериментальной, равной 4 °C.
Температура кипения толуола 110,6 °C. Структурная формула имеет вид
СН3
Молекула толуола содержит шесть связей вида С = С, одну связь С—С и
восемь связей С—Н. По табл. 2.6 находим: —®,28, аСя5гС =—2,03,
аС-Н = 1»Ю5. Тогда формула (2.24) примет вид:
?всп =—73,14 + 0,659-110,6 + (—0,28) 6 + (—2,03) 1 + 1,105-8 = 5°C.
Погрешность расчета составила 1 град.
Таблица 2.6. Структурные константы для формулы (2.24)
Структурная группа а! Структурная группа ai
С—С —2,03 С=О 11,66
С—И 1,105 C=N 12,13
С—О 2,47 N—Н 5,83
с-с 1,72 0—Н 23,90
С—N 14,15 С=--С —0,28
С—С! 15,11 С—F 3,33
С—Вг 19,40 С—S 2,09
Si—Н 11,00 C=S —11,91
Si—С —4,84 Н—S 5,64
Si—Cl 10,07 Р—О 3,27
Р=О 9,64
44
Таблица 2.7. Эмпирические константы формулы (2.25)
для соединений некоторых классов
Класс соединений Со С1 Сг
Соединения, состоящие из атомов С, Н, О, N —45,5 0,83 —0,0082
Соединения, состоящие из атомов С, Н, О, N, С1 —39,6 0,86 —0,0114
'Соединения, содержащие атомы F, Вг —57,4 0,79 —0,0147
Элементоорганические соединения, содержащие ато- —45,5 0,83 —0,0082
мы S, Si, Р, С1
• Для органических соединений, молекулы которых состоят из
I атомов С, Н, О, N, а также для галогенорганических и элементо-
органических веществ, содержащих атомы S, Si, Р и С1, темпера-
тура вспышки может быть вычислена по формуле
*всп ~ + с/кип + с2 A^cr> (2,25>
где с0, с1г с2 — эмпирические константы, величины которых для соединений
разных классов приведены в табл. 2.7; АДсг — мольная теплота сгорания веще-
ства, кДж-моль"1.
Пример. Рассчитать температуру вспышки диэтиламина (C2H5)2NH по фор-
муле (2.25) и сравнить с экспериментальной, равной —26 °C.
Температура кипения диэтиламина 55,2 °C, теплота сгорания 2820 кДж-моль-1.
По табл. 2.7 находим значения коэффициентов формулы (2.25); с0 — —45,5;
q = 0,83; с2 = —0,0082. Температура вспышки диэтиламина равна
?всп = —45,5 + 0,83-55,2 — 0,0082-2820 = —23 °C
Отклонение расчета от эксперимента составило 3 град.
Наиболее точно температуру вспышки в закрытом тигле можно
найти по формуле, учитывающей линейную зависимость /всп
от ^кип в пределах отдельных классов химических соединений
^всп = а 4“ ^кип> (2.26)
где а и b — эмпирические константы, значения которых приведены ниже:
Средняя
Класс веществ а ь квадратическая погрешность
расчета, °C
Алканы 10,6 0,69 2
Спирты 53,4 0,65 2
Алкиланилины 105,5 0,53 2
Карбоновые кислоты 36,1 0,71 2
Алкилфенолы 64,5 0,62 2
Ароматические углеводороды 23,6 0,66 3
Альдегиды —23,7 0,81 2
Бромалканы 41,9 0,66 2
Кетоны 44,8 0,64 2
Хлоралканы 45,0 0,63 2
Пример. Рассчитать температуру вспышки (в °C) в закрытом тигле додекана
по формуле (2.26).
Температура кипения додекана 216 °C.
45
Для класса алканов коэффициенты формулы (2.26) равны: а = 10,6; b ==
= 0,69.
*воп = 1°»6 + 0,69.216 » 159,6
Экспериментальное значение температуры вспышки додекана 161 °C. Откло-
нение расчета от эксперимента составило 1,4 град.
Если известна зависимость давления насыщенных паров от
температуры, то температуру вспышки можно вычислить по фор-
муле В. И. Блинова
^всп “ 1^б/(Рвсп^оР)] ^73, (2.27)
где Аб—константа, принимаемая равной 280 кПа-смг«с-1«К; Рвсп— пар-
циальное давление паров горючего вещества при температуре вспышки, кПа;
Dq — коэффициент диффузии пара в воздух, см2-с-1; £ — стехиометрический коэф-
фициент кислорода в реакции горения.
Средние квадратические погрешности расчета температуры
вспышки по формуле (2.27) составляют от 10 до 13 град.
Пример. По формуле (2.27) рассчитать температуру вспышки этиленгликоля
в закрытом тигле. Брутто-формула С2Н6О2.
Вначале вычислим коэффициент диффузии пара в воздух
£>0 “ Vj/"(25 4- Згас) пс + пн + 17ло = °.099
(мс, и — число атомов углерода, водорода и кислорода в молекуле этилен-
гликоля).
Из уравнения реакции горения найдем
С2НвО2 + 2,5О2 = 2СО2 + ЗН2О;
₽ - 2,5
Затем вычислим произведение рвсц (/всп + 273):
Рвсп Овед + 273) = 280/(2,5-0,099) = 1131.
Температуру вспышки определяем методом последовательных приближений,.
Задаваясь произвольным значением /всп, вычисляем произведение Рвсп(^всп+
+ 273) и сравниваем его с 1131.
Примем /всп — 107 °C, тогда
1g Рвсп = 8,8672 — [3193,6/(107 + 273,15)] = 0,46299;
Рвсп =2,903 кПа;
Риса (^всп 4~ 273) = 1103.
Получили величину, меньшую, чем 1131. Поэтому примем /всц= 108 °C,
тогда
1g Рвсп = 8,8672 — [(3196,6/(108 + 273,15)] = 0,48505;
Рвсп =» 3>055 кПа;
Рвсп (^всп 4* 273) «= 1167.
Линейной интерполяцией находим, что /веп = 107,5 °C, Экспериментальное
значение температуры вспышки этиленгликоля равно 120 °C. Отклонение .расчета
от эксперимента составило 12,5 град.
По формуле (2.27) можно вычислить температуру вспышки
веществ в открытом тигле. При этих расчетах коэ^ициент Ав
принимают равным 427. В этом случае средняя квадратическая
погрешность расчета составляет 13 град.
46
Температуру вспышки смесей горючих жидкостей (в °C) рас-
читывают по формуле
i=i
Xi exp
А^исп. I________А^исгг. i
(Gen./4-273) /? </всп + 273) J
(2.28)
Где Xf — мольная доля г-го компонента в жидкой фазе; Л/7ПСП) г- — мольная теп-
ЙОта испарения г-го компонента, кДж-моль'1; ^всп, t — температура вспышки
(•Го компонента, °C; R — универсальная газовая постоянная.
Величину HacUti/R можно рассчитать по интерполяционной
формуле
ДЯисп. i/R = —2918,6 + 19,6. (/кип. I + 273), (2.29)
Где ^кип, г — температура кипения г-го компонента, °C.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле
р.28) составляет 9 град.
- Если известна зависимость давления насыщенных паров от
температуры для каждого компонента, то температуру вспышки
£меси (Асп. см) (в °Q рассчитывают по формуле 1
f к
S и.ю“г(1642-0г)/(1642-есм. ()]=1, (2.30)
1=1
где Bt (^см. г б/)/(®см. /0/);
в/ = ^всп. г 4“ С*А. £» ®СМ. г ~ ^всп. СМ 4“ Саф i\
СА, i — константы уравнения Антуана для г-го компонента.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле
(2.30) составляет 11 °C.
Температуру вспышки бинарных смесей жидкостей (/ВС11. см),
принадлежащих одному гомологическому ряду (в С)°, рассчиты-
вают по формуле
<в=п. см =^сп + А Ь+И-1) (х)“]. <2-3»
Где /'СЛ1 — температура вспышки, легкокипящего компонента, °C; А— гомологи-
(..веская разность по температуре вспышки в.рассматриваемом- ряду, °C;, х — мае-
кСОвая доля высококипящего компонента в жидкой фазе; т — разность между чис-
лом углеродных атомов компонентов смеси; х' — коэффициент, учитывающий
Нелинейный характер зависимости £всп от х. Пои х 0,5 хг — 2х — 1, при х <
Й 0,5 х' = 0.
F Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле
'(2.31) составляет 2 град.
Температура воспламенения. Если известна зависимость лав-
• дения насыщенных паров от температуры, то температуру вос-
'Пламенения можно вычислить по формуле В. И. Блинова (2.27),
.Приняв постоянную Ав равной 453 (для фосфорорганических ве-
ществ рекомендуется принимать АБ = 1333). Средняя квадрати-
ческая погрешность расчета при этом составляет 6 град.
47
Для некоторых веществ температуру воспламенения /восп
можно найти по формуле
п
(2-32)
/=1
—вид связи / в молекуле вещества; /7- — число связей вида
в молекуле).
Значения коэффициентов в формуле (2.32) в зависимости
от вида связей в молекулах приведены нижез
Вид СВЯЗИ ai Вид связи а * J
с-с 0,027 с=о —0,826
с—н —2,118 N—И —0,261
с—о —1,111 0—н 8,216
С=С —8,980 С=С —2,069
С—N —5,876
Средняя квадратическая погрешность расчета температуры
воспламенения по формуле (2.32) составляет 5 град.
Температуру воспламенения алифатических спиртов и слож-
ных эфиров карбоновых кислот рассчитывают по формуле
*восп = {('кип - 273)/[1 + k (/кии + 273)]} 273. (2.33)
Коэффициент k для спиртов равен 10"7, для сложных эфиров —
10-4. Средняя квадратическая погрешность расчета температуры
вомпламенения для спиртов составляет 2 град, для сложных эфи-
ров — 4 град.
Температурные пределы распространения пламени. Если из-
вестна зависимость давления насыщенных паров жидкости от
температуры, то нижний или верхний температурные пределы
распространения пламени ta (в °C) рассчитывают по соответствую-
щему концентрационному пределу распространения пламени <рв
по формуле
/п = {В/[А - 1g (ФпРо/ЮО)]} - СА, (2.34)
где А, В, СА — константы уравнения Антуана; р0 — атмосферное давление, кПа,
Значение фи можно рассчитать по методам, рекомендованным
ранее. Погрешность расчета по формуле (2.34) определяется по-
грешностью величины срп.
Пример. Рассчитать нижний температурный предел воспламенения этилен-
гликоля СаН6О2 по формуле (2.34), Коэффициенты А, В, C L равняются 8,8672;
3193,6 и 273,15 соответственно.
Находим нижний концентрационный предел воспламенения срн по формуле
фн = 100/(8,6843 4- 4,679) = 3,8% (об.),
«Н~пх
4
где р = пс +
% _9 , J_2
2^4 2
2,5.
Теперь по формуле (2,34) вычисляем /н (в °C):
3193,6
8,8672 — 1g (3,8-1,013)
— 273,15 = 112.
48
Таблица 2.8. Коэффициенты aj формулы (2.35)
(Г Вид связи aj для aj для tB Вид связи aj Для (ц $ у ДЛЯ /g
с—н —0,009 0,570 с-о 5,57 5,86
с-с —0,909 —1,158 С=-< —4,40 —4,60
, С—0 0,110 1,267 С—N —2,14 0,0967
О—II 19,80 17,80 N—Н 6,53 6,152
с=с —2,66 —4,64
Экспериментальное значение нижнего температурного предела этиленгли-
коля равно 112 °C,
' Для веществ, молекулы которых содержат связи, указанные
;В табл. 2.8, температурные пределы распространения пламени Та
эюжно вычислить по формуле
п
< ^П=% + «ЛИП+2«А- (2.35)
I- /=1
^Значения коэффициентов принимаем по табл. 2.8. В формуле
42.35) Та и Ткип выражены в град. К.
При вычислении нижнего температурного предела а0 = 31,73;
аг = 0,655; при вычислении верхнего температурного предела
а0 = 34,19; «! = 0,723.
Пример. Рассчитать нижний температурный предел распространения пла-
мени этиленгликоля по формуле (2.35).
Температура кипения этиленгликоля равна 197,8 °C (470,8 К); его структур-
ная формула имеет вид: НО—СН2—СН2—ОН. Отсюда имеем, что в молекуле
•тиленгликоля содержатся четыре связи С—Н, одна связь С—С, две связи С—О
и две связи О—И. Используя значения коэффициентов из табл, 2.8, получаем
Тн = 31,73 ф 0,655.470,8 ф (—0,009) 4 ф (—0,909) 1 ф
ф 0,110-2 ф 19,75-2 = 378,9 К.
Отклонение рассчитанной величины от экспериментальной составило 6,1
Град.
Для некоторых классов веществ установлена непосредственная
связь температурных пределов и температуры кипения:
^п = ^нип“^> (2.36)
где k и I — постоянные в пределах гомологических рядов коэффициенты, значе-
, ния которых приведены в табл. 2.9.
Г
Среднеквадратичная погрешность расчета по формуле (2.36)
не превышает 10 град.
Ориентировочно нижний температурный предел распростра-
нения пламени /н можно оценить по температуре вспышки, ис-
пользуя соотношение
Ф = Фен с< (2.36а)
Постоянную с принимают равной 2 °C, если в расчете использу-
ется значение /ь.сп, полученное в закрытом тигле, и с — 8 °C,
49
Таблица 2.9. Коэффициенты k и 1в формуле (2.36)
Гомологический ряд Температурный предел k i
Углеводороды алифатические Нижний 0,69 74
Верхний 0,79 51
Спирты алифатические Нижний 0,61 38
Верхний 0,69 15
Эфиры сложные Нижний 0,61 54
Верхний 0,75 33
Алкиламины первичные Нижний 0,50 55
если используется значение температуры вспышки* полученное
в открытом тигле.
Температурные пределы смесей горючих жидкостей* для каж-
дого компонента которых известна зависимость давления насы-
щенных паров от температуры, вычисляют по формуле
k
£ VjXj•= 1, (2.37)
i=i
где k — число компонентов смеси; Vj — коэффициент активности i-го компонента;
Xi — мольные доли/-го компонента в жидкой фазе; at — Bi (0CM $—Gi)/(0CM. jfy);
= in, i + ®см = in. см + Сдб Cai — константы уравнения. Антуана
для /-го компонента смеси; ta, t — температурный предел распространения пла-
мени /-го компонента.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле
(2.37) составляет 10 град для нижнего температурного предела
и не превышает 20 град —для верхнего.
Если зависимость давления насыщенных паров от температуры
неизвестна хотя бы для одного компонента, то нижний темпера-
турный предел распространения пламени для смеси (ta, см) рас-
считывают по формуле (в °C):
k
Г А/7иСП< i А-^исп. i 1 1 /л оо\
и₽ L Я(/н.< + 273)- - 7?(/h.om + WJ -1 • <2-38)
1=1 ,
где ДЯИСП, i— мольная теплота испарения /-го компонента смеси, кДж-моль*1;
R — универсальная газовая постоянная; tSi i — нижний температурный предел
распространения пламени z-го компонента, °C.
Отношение ^H^JR можно определить по интерполяционной
формуле
ДЯЙСП/Я = -2918,6 + 19,6 (/кип. i + 273), (2.39)
где /кип — температура кипения /-го компонента, °C.
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле
(2.39) составляет 10 град.
Температурные пределы смесей взаимно растворимых горю-
чих и негорючих жидкостей можно вычислить, используя зави-
50
Симости давления насыщенных паров от температуры негорючих
Компонентой
k
исп. i
i=l
л
1 1
Т’н. i “Вя. см
1 1
ИСП. J т1 Т*
1 н. j 1 н. см
(2.40)
/=1
Где Xi, Xi — мольные доли i-го горючего и /-го негорючего компонентов в жидкой
'Фазе; ДЯясп. ь Д/7исп. j~ мольные теплоты испарения i-го горючего и /-го не-
горючего компонентов,’ кДж-моль*1; Тя, j — нижний температурный предел рас-
‘Температурный предел распространения пламени /-го негорючего компонента,
WnTnnww пяссчитмнлтлт по <Ьопмуле
Bj
мольные теплоты испарения г-го горючего и /-го не-
". "’н. i — нижний температурный предел рас-
пространения пламени i-го горючего компонента, К; ?н. j— условный нижний
„ .. .... ------------------------------------------------- ----------
жоторый рассчитывают по формуле
Г Bj
! Л, —lg[Po/(Y —1)] °А’'’
ЯГде Aj, Bj, Сду— константы уравнения Антуана для данного негорючего ком-
понента; Ро — атмосферное давление, кПа; у — параметр, характеризующий
Ьфлегматизирующее или ингибирующее влияние негорючего компонента в паро-
(2.41)
Значение параметра у для некоторых негорючих жидкостей
Лриведено ниже:
• Вода
Тетрахлорметан
1,1,2-Т рифтортрихлорэтан
1,2-Дибромтетрафторэтан
1,23
4,80
5,60
21,30
Средняя квадратическая погрешность расчета по формуле
(2.40) составляет 10 град.
Минимальная энергия зажигания. Минимальную энергию за-
жигания (в Дж) рассчитывают по значению критического зазора
4 и количеству тепла q, необходимого для нагрева горючей смеси
от ее начальной температуры /нач до температуры самовоспламе-
i нения /св:
IF = aqlK, (2.42)
; Тде а = 0,16 — коэффициент пропорциональности; q — удельное объемное ко-
?' личество тепла, необходимое для нагрева смеси до температуры самовоспламене-
► яия, Дж-м~?; ZB — величина критического зазора, м.
L Удельное объемное количество тепла, необходимое для нагрева
( горючей смеси от /нач до /св, рассчитывают как тепло, необходимое
j для нагрева воздуха qr (в Дж), по формуле
F =
ь t
k где — теплоемкость воздуха, Дж-кг*1*
Количество тепла, необходимое для нагрева воздуха, можно
| .вычислить по диаграмме «/—х» зависимости теплосодержания
t ' 51
(2.43)
нал
град*1; рг — плотность воздуха, кг-м*3.
У
воздуха от его влагосодержания или по данным, приведенным
ниже:
т ,°с СР' кДж.м~»‘Град~& Тепло, затрачи- ваемое на нагрев 1 м3 воздуха от 20 °C, кДж Т ,°С ср> кДж-м-3 .град-i Тепло, затрачи- ваемое на нагрев 1 м3 воздуха от 20 °C, кДж
20 1,211 200 0,765 169,1
30 1,171 11,9 250 0,700 204,1
40 1,134 23,4 300 0,644 236,3
50 1,098 34,6 350 0,600 266,3
60 1,055 45,4 400 0,560 294,3
70 1,034 55,8 500 0,501 344,4
80 1,009 66,2 600 0,450 384,4
90 0,977 75,9 700 0,411 430,5
100 0,955 85,5 800 0,380 468,5
120 0,906 103,6 900 0,353 503,8
140 0,865 121,3 1000 0,328 536,6
160 0,829 137,9 1100 0,308 567,4
180 0,796 153,8 1200 0,290 596,4
Критический зазор зажигания /н рассчитывают через макси-
мальный экспериментальный безопасный зазор (МЭБЗ) по формуле
1К=2МЭБЗ. (2.44)
Пример. Рассчитать минимальную энергию зажигания паровоздушной смеси
керосина осветительного марки А, дезодорированного (МРТУ 12.Н43—68) по фор-
муле (2.42). Исходные данные: начальная температура смеси /нач = 70 °C; тем-
пература самовоспламенения смеси /св = 238 °C; критический зазор /к — 1,8 мм.
По приведенным выше данным iHa4 и /св находим qr:
qv= 1,4-105 Дж-м"3
Подставляя значение q = qT в формулу (2.42), определяем минимальную
энергию зажигания паров керосина при 70 °C.
W =0,16-1,4-106 (1,8-10-3)3= 1,3-10“4 Дж.
Температура самовоспламенения. Забетакисом [19] была уста-
новлена зависимость температуры самовоспламенения tCB от сред-
ней длины углеродной цепочки /ц
алканов (рис. 2.1), которая вычи-
сляется по формуле
l» = 2'Xlgint/l2(z-D], (2.45)
i
где i — число углеродных цепочек, начи-
нающихся и оканчивающихся группой
СН3; gi — число возможных цепочек, со-
держащих rtj атомов углерода; z — число
групп СН3 в молекуле.
Рис. 2.1. Зависимость температуры само-
воспламенения парафиновых углеводоро-
дов от средней длины углеродной цепочки:
1 — метан; 2 — этан; 3 — пропан; 4 — бутан;
5 — пентан; 6 — гексан; 7 — гептан; 8 — ок-
тан; 9 — нонан; 10 — декан; 11 — додекан;
12 — тетрадекан; 13 — гексадекан; 14 — 2-ме-
тилпропан; 15 — 2,2-диметилпропан; 16 —
2,2-диметилбутан; 17 — 2,2,3,3-тетраметилпен-
тац; 18 — 2-метилбутаи; 19 — 2,2-диметил-4-ме-
тилпентан; 20 — 2,2-диэтилпентац
52
Таблица 2.10. Величины, входящие в формулу (2.45)
Фая гептана и 2,2,3,3-тетраметилпентана
Структурная формула
Углеводород
i — । .. .-
Гептан
2,2,3,3-Тетра-
Метилпентан
н н н н н н н
Н—с—С—С—С— С—С—С—II
н н н н н i н
н н
н н—с—н н—с—н н н
Н—С---С-----(!-С—с— н
Н Н-С-Н н—с-н н н
н н
Z I П1
В табл. 2.10 для иллюстрации приведены значения величин,
входящих в формулу (2.45), для двух углеводородов: гептана и
2,2,3,3-тетраметилпентана.
Пользуясь зависимостью температуры самовоспламенения от
(см. рис. 2.1), можно получить только ориентировочные зна-
чения /св. В. Т. Монахов [16] для повышения точности нахожде-
ния температуры самовоспламенения выразил зависимость между
/Св и /ц в табличной форме (табл. 2.11).
В. Т. Монахов распространил метод расчета температуры само-
воспламенения по средней длине углеродной цепочки и на хими-
ческие соединения других классов, предложив следующие фор-
мулы для расчета [16 b
^св(. = 300+ 116 Кб-/Ср
^cbq “ 300 — 38 К 1ср — 3
при /Ср
при /Ср
(2.46)
(2.47)
где /ср — условная средняя длина молекулы соединения, которая равна среднему
арифметическому всех возможных длин цепей молекулы.
/ср — (Упу) У] // (2.48)
/=1
(пу —число цепей в молекуле соединения).
Под цепью молекулы понимается непрерывная цепь атомов,
соединяющая две концевые группы.
пу ~ 0,5/и (т—1) (2.49)
(т — число концевых групп в молекуле).
Концевыми принято считать группы —СН3, — СН2, все функ-
циональные группы и циклы. Если функциональная группа или
53
Таблица 2.11. Зависимость температуры самовоспламенения
парафиновых углеводородов от эффективной длины углеродной цепочки
^СВ» °C ^CB> lu W °C
3,0 470 6,1 232 9,1 208 12,1 204
3,1 465 6,2 231 9,2 208 12,2 204
3,2 460 6,3 230 9,3 208 12,3 204
3,3 455 6,4 229 9,4 207 12,4 204
3,4 450 6,5 228 9,5 207 12,5 204
3,5 444 6,6 227 9,6 207 12,6 204
3,6 439 6,7 226 9,7 207 12,7 204
3,7 433 6,8 225 9,8 206 12,8 204
3,8 426 6,9 224 9,9 206 12,9 204
3,9 420 7,0 223 10,0 206 13,0 204
4,0 413 7,1 222 10,1 206 13,1 204
4,1 407 7,2 221 10,2 206 13,2 204
4,2 400 7,3 221 10,3 206 13,3 204
4,3 392 7,4 220 10,4 205 13,4 204
4,4 381 7,5 219 10,5 205 13,5 203
4,5 370 7,6 218 10,6 205 13,6 203
4,6 358 7,7 217 10,7 205 13,7 203
4,7 344 7,8 216 10,8 205 13,8 203
4,8 328 7,9 216 10,9 205 13,9 203
4,9 308 8,0 215 11,0 205 14,0 203
5,0 287 8,1 214 11,1 205 14,1 203
5,1 274 8,2 213 11,2 205 14,2 203
5,2 262 8,3 213 11,3 205 14,3 203
5,3 255 8,4 212 Н,4 205 14,4 203
5,4 249 8,5 211 11,5 205 14,5 203
5,5 244 8,6 211 11,6 204 14,6 203
5,6 240 8,7 210 11,7 204 14,7 203
5,7 238 8,8 210 11,8 204 14,8 203
5,8 236 8,9 209 11,9 204 14,9 203
5,9 235 9,0 234 12,0 204 16,0 202
6,0 234
цикл расположены в середине цепи, их следует считать одновре-
менно и концевой, и промежуточной группой.
Длину цепи молекулы lj вычисляют по формуле
+ ^э»
(2.50)
где тс_
— число атомов углерода в /-й цепи; 1Э — эквивалентная длина функ-
циональной группы или цикла, входящих в /-ю цепь.
Эквивалентную длину функциональной группы или цикла вы-
числяют по следующим правилам.
Эквивалентная длина 1Э функциональной группы является ад-
дитивной величиной, не зависящей от класса соединения, и. вы-
числяется по формуле
/э — (а + Ьтс)/г, (2.51)
где тс — общее число атомов углерода в молекуле.
Если функциональная группа, для которой вычисляется при-
соединена к ароматическому циклу с боковой углеродной цепью
54
цл-и отделена от ароматического цикла не менее чем одним ато-
мом углерода, то при подсчете тс вместо реального числа атомов
углерода в этом ароматическом цикле следует использовать его
Эквивалентную длину, определенную по формуле (2.52);
г —общее число функциональных групп, циклов и локализо-
ванных кратных связей углерод—углерод в молекуле (см. также
примечание к табл. 2.12);
r а, b —коэффициенты, значения которых приведены в табл. 2.12.
f Тройная связь СнС увеличивает длину цепи, в которой она
расположена, на 6/тс атомов углерода.
» Двойная связь С==С длину цепи не изменяет.
Эквивалентная длина неароматического моноядерного угле-
водного цикла равна числу атомов углерода в цикле, уменьшен-
|5рому на 0,6.
£• Эквивалентная длина /эа ароматического цикла определяется
|"по соотношению
[ 4а = пя ^,5 4* 4ф (2.52)
кпя —число ядер в цикле; £4$ —алгебраическая сумма экви-
валентных длин функциональных групп, входящих в состав ци-
' кла). К ароматическим в данном случае отнесены все циклы, имею-
Таблица 2.12. Значения коэффициентов а и Ь формулы (2.51) [/5]
Функцио- нальная группа а ь Примечание
—О— 16,5 —1 Только для алифатических эфиров, в которых атом кислорода с обеих сторон присоединен к первичным или вторичным атомам углерода
—О— 10 —0,5 Для эфиров, в которых атом кислорода с одной стороны присоединен к первичному или вторич- ному атому углерода алифатической группы
—О— 3,5 0 В прочих соединениях
—он 3 —0,5
-0-0 1 0 Полагать г = 1
—СО— “ 1,2 —0,4
—ООО— 1 0 Полагать г = 1
-nh2 3 —0,2
NH— .2,5 0
— 2,5 0 Полагать г = 1
— р/ 6,2 —0,23 Полагать г — 1
\рон -4,8 6,9 Только для веществ с
^РО 3,8 —0,38 Полагать т — 1
55
щие симметрию правильного многоугольника, удовлетворяющие
равенству
jr = 4п 2
(л —число л-электронов в цикле; п — 1, 2, 3, ...),
Эквивалентная длина неароматического моноядерного цикла
условно приравнивается алгебраической сумме общего числа ато-
мов углерода и эквивалентных длин функциональных групп, со-
ставляющих цикл. Группы, присоединенные к циклу, рассматри-
ваются как самостоятельные и при подсчете эквивалентной длины
цикла не учитываются.
Эквивалентная длина неароматического конденсированного
цикла принимается равной алгебраической сумме углеродных
атомов в ядре цикла, эквивалентных длин моноядерных неарома-
тических циклов, ароматических циклов и функциональных групп,
входящих в состав данного ядра.
Длина lj цепи молекулы увеличивается на 2, если в состав
входят две группы или цепи, присоединенные к ароматическому
циклу в орто-положении один к другому.
Если среднюю длину молекулы можно подсчитать различными
из указанных выше способами, то в качестве предпочтительной
следует принимать среднюю из всех подсчитанных величин.
Погрешность расчета по формулам (2.46 и 2.47) для органиче-
ских соединений, состоящих из атомов С, Н, О и N, составляет
25 град.
Температуру самовоспламенения представителей отдельных
классов органических соединений можно рассчитывать с большей
точностью, чем по формулам (2.46 и 2.47), методом сравнительного
расчета по следующему соотношению:
*св = ^ci?K + (2.53)
где а м Ь — коэффициенты; — температура самовоспламенения алкана.
Значения коэффициентов а и b приведены в табл. 2.13.
Таблица 2.13. К расчету температуры самовоспламенения
Соединения а ь Погрешность расчета по фор- муле (2.53) °C
Спирты 0,6796 121,2 28
Соединения с группами NH3— 0,4722 170,4 19,8
Ароматические соединения 0,6412 252,9 15
Формиаты 0,7719 81,5 19,2
Ацетаты 0,7909 52,0 15
Пропионаты 0,7158 91,3 10
Кислоты 0,7556 86,0 17
Прочие соединения с одной группой —СОО— 0,8439 46,4 19
56
Таблица 2.14. Температура самовоспламенения алканов
Ц некоторых их производных
Алканы °C Спирты Дв’ °C Кислоты Дв» ?С
Метан 530 Метанол 440 Муравьиная 510
Этан 516 Этанол 400 Уксусная 480
Пропан 474 Пропанол 400 Пропионовая 440
Бутан 406 Бутанол 370 Масляная 445
Пентан 286 Пентанол 300 Валериановая 390
Гексан 244 Гексанол 285 Капроновая 330
Гептан 234 Гептанол 275 Гептановая 275
Октан 228 Октанол 260 Каприловая 245
। Нонан 210 Нонанол 260 Каприновая 230
I Декан 208 Деканол 250 Лауриновая 230
t Ундекан 202 Додеканол 250 Миристиновая 235
ГДодекан 201 Тетрадеканол 240 Пальмитиновая 240
Тридекан 200 Стеариновая 245
J Тетрадекап 201
г Гексадекан >• 203
F. Экспериментальные значения температур самовоспламенения
[ для я-алканов и некоторых их производных приведены в табл. 2.14.
Углеводороды нормального строения различных гомологиче-
- ских рядов с одинаковым числом атомов углерода в молекуле
располагаются по температуре самовоспламенения в такой после-
довательности: парафиновые, олефиновые, нафтеновые и аромати-
ческие. Первые три ряда незначительно различаются по темпера-
туре самовоспламенения; производные бензола имеют значительно
более высокие ZCB.
Температура самовоспламенения смесей жидкостей в общем
случае не подчиняется правилу аддитивности. Зачастую /св
смесей оказывается ниже температуры самовоспламенения, вы-
численной по правилу смешения.
2.3. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРО- И ВЗРЫВООПАСНОСТИ
ГАЗОВЗВЕСЕЙ
Нижний концентрационный предел распространения пламени
НКП газовзвесей органических веществ, содержащих частицы
размером менее 100 мкм с влажностью не более 5 % (масс.), мо-
жно вычислить по формуле (2.54)
НКП = 8- 105/(- АЯ®Т), (2.54)
где ДЯст — стандартная теплота сгорания вещества, кДж-кг-1.
Относительная средняя квадратическая погрешность вычисле-
ния по формуле (2.54) составляет 17 %.
Пример. Вычислить НКП аэровзвесей подсолнечного шрота (ГОСТ 11246—75)
и полистирола (в г-м~3). Теплоты сгорания этих веществ соответствен чэ
составляют 18,4- 1(Я кДж-кг и 42-Ю3 кДж-кг-1. Экспериментальные величины
57
Рис. 2.2. Зависимость НКП аэрозоля,
состоящего из двух горючих компонен-
тов, от состава твердой фазы:
1 —> полиоксадиазол и окаиметилпропил-
целлюлоза; S — полиоксадиазол и сополи-
мер стирола с дивицилбензолож; 3 •— тюли-*
оксадиазол и полиакрилонитрилонитрил?
4 — полиоксадназол и вискоза
НКП равны: подсолнечного шрота
40 г-м-3, полистирола 20 г«м-3.
Используя формулу (2.53), полу-
чаем для подсолнечного шрота
НКП = 8-106/(18,4-103) = 43,7 г-м’3
для полистирола
НКП = 8-10Б/(42-103) = 19 г.м-з
Таким образом, относительная
погрешность расчета составила 9,2
и 5,0 %.
НКП смеси горючих компо-
нентов в общем случае не подчи-
няется правилу смешения. На рис. 2.2 показано изменение НКП
в зависимости от состава твердой фазы аэровзвеси. В случае ком-
позиций, составленных из веществ разных классов, отклонение
НКП от линейной зависимости будет еще большим.
Максимальное давление взрыва. Максимальное давление взрыва
аэровзвеси Ртах, находящейся первоначально при нормальных
условиях (начальное давление 101,3 кПа, температура 25 РС)
в предположении адиабатичности процесса горения и отсутствия
диссоциации продуктов горения можно вычислить по формуле
где
Рmax 0,34CiC7 — 101,3,
Ci = I1 + (mo + + тн/2)]/9’6;
(2.55)
С7 = 2000 + 24,4С2 (Ce - C&)7(CiC3) - С4/С3;
С2 — тс -|~ ш^/2 -|- /zipq/2 3,8|J;
. Cg = 53/tzg ~j- 23/tz^j 14/72^, -j- 110p,‘
(0,83^ -j- 0,33ffijj -p 0,24ffiw ~1 ,-8$) 16®;
® 8,5 (7,6ztIq -J- 19,2mH — 4,3/tiq — 4,3тт1^)уф -|- 255;
C6 = 8,5-10-3
M = 32mc4- + 16mo -f- 14mN;
0 = mG4-«iH/4 —mo/2.
Экспериментальные значения оказываются, как правило,
ниже расчетных. Это обусловлено неадиабатичностью процессов
взрыва, протекающих в реальных условиях.
пример. Рассчитать макшшальное давление взрыва аэровзвеси мелкодис-
персного полистирола, Химическая формула элементарного звена—С8Н8. Теп-
58
Лота сгорания ДЯсг = 42-105 кДж-кг"г. Экспериментальное значение давления
Взрыва 610 кПа.
Рассчитываем вспомогательные коэффициенты формулы (2.55):
М= 12-8-1-8+ 16-0+ 14-0= 104;
Р = 8 + 8/4 — 0/2 = 10;
Q = [1 + (0 + 0 + 8/2)]/9,6 = 1,04;
Са = 8 + 8/2 + 0/2 + 3,8-10 = 50;
С3 = 53-8 + 23-8+ 14-0+ ПО-10 = 1716;
(0,83-8 + 0,33.8+ 0,24-0 + 1,8-10) 105 = 2,7-10°;
С5 = 8,5 (7,6-8 + 19,2-8 — 4,3-0 — 4,3-0)/10 + 255 = 439;
С6 = 8,5-10“3-42-103-104/10 = 3713;
С7 = 2000 + 24,4-50 (3713 — 439)/(1,04-1716) — 2,7 -10«/1716 = 2665;
Отсюда в соответствии с формулой (2.55) получим:
, =0,34-1,04.2665— 101,3 = 841 кПа.
Ill a л
’ Минимальное взрывоопасное содержание кислорода. Минп-
•>!альное взрывоопасное содержание кислорода в пылевоздушной
смеси МВСК при разбавлении ее азотой можно вычислить по
формуле
МВСК =--------7--=----s----------—------------------Г------. (2.56)
1 + (Д//°т-10"3М — 55,8mG—21,8/nH — 8,8/nN)/(350)
Относительная среднеквадратичная погрешность расчета по
формуле (2.56) составляет 20 %.
Пример. Рассчитать МВСК в аэровзвеси полистирола и сравнить его с экспе-
риментальным, равным 90 (об.).
Исходные данные для расчета: элементарное звено молекулы полистирола
—CgHg— имеет восемь атомов углерода и восемь атомов водорода. Отсюда, тс =
= 8; /кн = 8; /но — mN = 0; Д//£т = 42-103 кДж/кг-1.
Молекулярная масса элементарного звена
М = 12-8+ 1-8= 104.
Стехиометрический коэффициент кислорода
₽ = 8 + 8/4 == 10.
Подставляя эти величины в формулу (2.56), получаем:
МВСК = 1 + (42- 10э-10~3-104 — 55,8^8 — 21,8^8)7(35. 10) = 8‘5% (о6*^
Погрешность расчета составила 0,5% (об.).
Минимальная энергия зажигания. Минимальную энергию
зажигания Wmin аэровзвесей органических веществ можно оценить
по формуле
У„,1П = 4,8-10-7 [94 (М/Р) - 20) + (-23 + 0,97/св - 4,5-1^) 103]
(2.57)
Где /к — критический зазор зажигания, мм. При отсутствии экспериментальных
данных допускается принимать /й = 3,5 мм.
59
Относительная средняя квадратическая погрешность рас-
чета по формуле (2.57) составляет 15 %.
Пример. Рассчитать П7 для шрота подсолнечного (ГОСТ 11246—65), Экспе-
риментальное значение показателя составляет 8,9 мДж.
Исходные данные для расчета:
М — 99,5; pz=3,73; /св = 400; 1К = 3,5.
По формуле (2,57) получаем:
Г = 4,8- 10-г [9,4 (99,5/3,73) (400 — 20) +
+ (—23 + 0,97-400 — 4,5-10"4-4002) 103] 3,53 «= 8,0 мДж.
Относительная ошибка расчета составила 10 %,
2.4. ЗАВИСИМОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ПОЖАРО- И ВЗРЫВООПАСНОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ,
ДАВЛЕНИЯ И ДРУГИХ ФАКТОРОВ
Концентрационные пределы распространения пламени. С повыше-
нием начальной температуры смеси концентрационные пределы
расширяются в результате снижения нижнего и повышения верх-
него пределов. Это расширение описывается соотношениями;
/ /__25\
Фн. t — Фн. 25 ^1 -1250 / (2.58)
и
(у 25 \
1 4 gQQ у , (2.59)
где<рЯ11 ифв_ t— нижний и верхний концентрационные пределы распространения
пламени при температуре t\ <рН125 и <рв, 25 — нижний и верхний пределы при
25 С,
Влияние давления более высокого, чем атмосферное, зависит
от вида горючей смеси. Для смесей оксида углерода с воздухом
пределы распространения пламени с повышением давления не-
сколько сближаются, для смесей углеводородов с воздухом —
расходятся.
Нижний и верхний концентрационные пределы распростране-
ния пламени водородовоздушных смесей сближаются при увели-
чении начального давления до 103 —2-103 кПа; дальнейшее по-
вышение давления приводит к расширению пределов.
Уменьшение давления ниже атмосферного сопровождается
сближением пределов, вплоть до их слияния при некотором пре-
дельном давлении /’пред (рис. 2.3). Для углеводородовоздушных
смесей при температуре 20—25 °C предельное давление составляет
4.0—4,5 кПа. для водородовоздушных смесей —0,5—1,0 кПа.
Замена азота воздуха на кислород приводит к снижению предель-
ного давления ^углеводородных горючих до 0,5—1,0 кПа.
Повышение начальной температуры смеси сопровождается не
только расширением пределов, но и уменьшением минимального
60
К % t>'C
пЬис. 2.3. Зависимость концентрационных пределов распространения пламени от
начального давления смеси [19] (t = 20 °C):
If я» метан; 2 — бутан; 3 — гексан
Крис. 2.4. Зависимость критического давления изооктановоздушных смесей от
^начальной температуры [20]:
1 — энергия зажигания 8640 мДж; 2 1440 мДж; 3 =** 720 мДж
давления, при котором еще возможно распространение пламени
по смеси. На рис. 2.4 на примере изооктана показан характер
изменения предельного давления в зависимости от темпера-
туры.
На нижний концентрационный предел распространения пла-
мени аэровзвесей существенное влияние оказывают размеры ча-
стиц, их влагосодержание и присутствие в них инертных компо-
нентов.
Влияние размера частиц на НКП (рис. 2.5) носит сложный ха-
рактер; при увеличении среднего диаметра от 3—5 до 60—100 мкм
НКП снижается; дальнейшее увеличение диаметра приводит
К повышению НКП. При диаметре частиц 450—500 мкм аэровзвеси
становятся невзрывоопасными.
Увлажнение частиц аэровзвеси приводит к повышению НКП
(рис. 2.6)о Увеличение влагосодержания с 0 до 5 % повышает
НКП незначительно, с 5 до 10 % —существенно. При влагосо-
&ержании 10—15 % (масс.) аэровзвеси многих органических ве-
ществ перестают быть взрывоопасными.
Аналогично влаге изменяют НКП инертные частицы, добав-
ляемые в аэровзвесь. На рис. 2.7 показано влияние талька на
НКП аэровзвесей двух антибиотиков. Подобные зависимости ха-
рактерны и для других горючих аэро взвесей, содержащих частицы
инертных веществ.
Флегматизирующие концентрации. Повышение начальной тем-
пературы смеси сопровождается увеличением флегматизирующей
61
Влагосодержание частиц, % масс.
Рис. 2.5. Зависимость НКП аэровзвесей от размера частиц:
1 — полиакрилонитрил; 2 — полиоксадиазол; 3 сополимер стирола с дивинилбензо*
лом; 4 полидиантерефталат
Рис. 2.6. Влияние влагосодержания частиц на НКП аэрозолей:
1 — вискоза; 2 полибензоксазол; 3 =- полидиантерефталат; 4 — поликапроамид
концентрации. Эго увеличение описывается зависимостью вида
[16]:
’♦.-п. О+ 4^7?)’ <2'60)
где фф4 и ффа — минимальная флегматизирующая концентрация соответственно
при температурах 7\ и Tz, % (об.); ТГ — адиабатическая температура горения
смеси в экстремальной точке области распространения пламени (принимается
равной 1400 К при разбавлении
смеси азотом и 1450 К — при раз-
бавлении диоксидом углерода или
водяным паром).
Погрешность расчета по
формуле (2.60) не превьь
шает 10 %.
Температуры вспышки,
воспламенения и температур-
ные пределы распростране-
ния пламени. На темпера-
туры вспышки, воспламе-
нения и температурные пре-
делы распространения пла-
мени (нижний и верхний)
оказывает влияние на чаль-
Рис. 2.7. Зависимость НКП аэрозо-
лей от содержания инертных частиц
в твердой фазе:
Л — левомицетин; 2 слеандомицин
€2
вое давлением уменьшение начального давления по сравнению
< атмосферным приводит к снижению этих показателей, повы-
шение — к увеличению.
> Температуру вспышки, воспламенения и температурные пре-
делы распространения пламени t при давлении можно вычислить
Во формуле
f *= 1В/(Сд 4- /„)] - 1g (р/р„) - Са’ (2-6!)
*Тде /0 — значение соответствующего показателя при давлении р0, равном
'101,3 кПа; В, Сд—константы уравнения Антуана.
Формула (2.61) справедлива в интервале давлений 13,3 —
J02,6 кПа.
гГлава 3
Т ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ПОЖАРОВ И ВЗРЫВОВ
^Предотвращение пожаров и взрывов объединяется общим по-
снятием —пожарная профилактика. Ее можно обеспечивать раз-
личными способами и средствами? технологическими (например,
автоматическая блокировка технологических аппаратов, сигна-
лизация о создании взрывоопасной среды и т. п.), строительными
(оборудование зданий системами дымоудаления и эвакуации,
легкосбрасываемыми и другими предохранительными конструк-
циями и т. д.), организационно-техническими (создание на объек-
тах пожарных частей, постов газоспасательной службы и т. п.).
Пожарная профилактика является важнейшей составной частью
общей проблемы обеспечения пожаровзрывобезопасности различ-
ных объектов, и потому ей уделяется первостепенное внимание при
решении вопросов защиты объектов от пожаров и взрывов1.
Пожарная профилактика предусматривает оценку пожаро
взрывоопасности производств и назначение различных мероирия4-
Тий организационного и технического характера. Мероприятия
пожарной профилактики регламентируются различными норма-
тивными документами.
f 3.1. ОЦЕНКА ПОЖАРО- И ВЗРЫВООПАСНОСТИ ПРОИЗВОДСТВ
Пожаро- и взрывоопасность производств, зданий и сооружений, в
которых размещаются производства, оценивается с учетом пожаро-
взрывоопасных свойств и количеств обращающихся веществ* и ма-
териалов. Вопросы оценки пожаро- и взрывоопасных свойств ве-
ществ и материалов изложены в предыдущих главах.
, Как отмечалось выше, оценка пожаровзрывоопасности про-
изводств регламентируется нормативными документами.
63
Известны два подхода к оценке пожаровзрывоопасности про-
изводств; детерминированный и вероятностный. Детерминирован-
ный метод основан на определенной количественной дифференциа-
ции производств на категории, классы и т. п. Вероятностный под-
ход основан на расчете вероятности достижения определенного
уровня пожаровзрывоопасности. Примерами такого подхода яв-
ляются ГОСТ 12.1.004—85 [22] и ГОСТ 12.1.010—76 [231.
Примерами детерминированного подхода являются следующие
нормативные документы: СНиП II.-90—81* [24], СНиП 2.09.02—
85 [25], СН 463—74 [26], ПУЭ [27].
Первый документ регламентирует категорирование производств
по пожаровзрывоопасности. Нормы [24] предусматривают 6 ка-
тегорий производств: категории А и Б —взрывопожароопас-
ные, критериями назначения которых является наличие в рас-
сматриваемых объектах веществ, способных создать взрывоопас-
ные среды в объеме, превышающем 5 % объема помещения, или
обусловливать высокую пожарную нагрузку; категория В —по-
жароопасная, характеризуемая наличием горючих материалов и
веществ, способных только гореть, но не создавать взрывоопас-
ные среды; категория Г —характеризуется отсутствием горючих
материалов, но применением высоких температур; категория Д —
непожароопасная, связанная с применением несгораемых ма-
териалов в холодном состоянии; категория Е —взрывоопасная,
связанная с применением горючих газов, которые могут создать
лишь взрывоопасные среды в объеме, превышающем 5 % объема
помещения, но не могут создать значительную пожарную нагру-
зку.
Для определения категорий производств по пожаровзрыво-
опасности пользуются нормами СН 463—74 [261**, в которых
содержится методика расчета максимально возможного объема
взрывоопасной среды горючих газов и паров с учетом аварийного
режима выхода горючих газов жидкостей в производственное по-
мещение. Согласно этому документу максимальное количество
горючих веществ, которое может попасть в помещение, рассчиты-
вается исходя из возможности аварии наиболее крупной единицы
технологического оборудования и утечки горючего из подводящих
трубопроводов в течение времени до их отключения. В случае
утечки и выбросов. горючих газов к взрывоопасным относят
производства, если
V= 1,5П02(/д/рСнЛ)>0,051/п, (3.1)
где V — взрывоопасный объем, м3; т — максимально возможная масса газа, г;
р — плотность газа,т«м“3; Сн — НКПР газа, % (об.); Vn — объем помещения,
м?; К = Ат + 1 — коэффициент, учитываемый при наличии аварийной венти-
ляции (А — кратность воздухообмена, с-1; т — время, с)
* С. 1.01.87 СНиП II 90—81 заменен на ОНТП24-86.
** С. 1.01.87 СН463—74 [26] заменен на ОНТП24-86 [28].
64
Таблица 3.1. Влияние скорости и температуры воздушного потока
|а испарение жидкости
й-
Скорость ... логоков, М'С-1 Т] при температуре, °C
10 15 '20 30 35
0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
' 0,1 3,0 2,6 2,4 1,8 1,6
0,2 4,6 3,8 3,5 2,4 2,3
0,5 6,6 5,7 5,4 3,6 3,2
( 1,0 10 8,7 7,7 5,6 4,6
! В случае аварийного пролива горючих жидкостей категории
и Б назначаются по времени испарения жидкости в количестве,
Издающем взрывоопасную паровоздушную среду в объеме, пре-
вышающем 0,05Уц, рассчитываемому по уравнению
К г
К " уMF 9
Пе д — коэффициент, принимаемый по табл. 3.1; Р— давление пара, кПа;
№ — масса вещества, моль; F— площадь пролива, мг.
| При ти < 1 ч производство считается взрывопожарным.
Скорость испарения с 1 м2 пролива жидкостей рассчитывают по
^формуле
W = 10-«д У"МР. (3.2)
I В результате дальнейшего развития принципа детермини-
рованного категорирования промышленных объектов по пожаро-
ВЗрывоопасности взамен СНиП 11.90—81 и СН 463—74 создан
Новый нормативный документ «Общесоюзные нормы технологи-
ческого проектирования» (ОНТП) L28 1. В отличие от [241 и [26]
В новых нормах категорируются не производства, а здания и соору-
жения, в которых размещаются производства. В новом документе
оставлено пять категорий, а категория Е исключена, поскольку
•Она практически не применялась.
1 Согласно [28] категории помещений по взрывопожарной и
(пожарной опасности принимаются в соответствии с табл. 3.2.
; Количество поступивших в помещение веществ, которые могут
образовать взрывоопасные газовоздушные или паровоздушные
Смеси, определяют, исходя из следующих предпосылок:
. а) происходит расчетная (наиболее неблагоприятная) авария
^Одного из аппаратов;
!? б) все содержимое аппарата поступает в помещение;
jp в) происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов,
г Читающих аппарат по прямому и обратному потокам в течение
Йфемени, необходимого для отключения трубопроводов.
3 П/р А. Н. Баратова
65
Таблица 3.2. Категория помещений
Категория помещения Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
Л взрыво- пожаро- опасная Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температу- рой вспышки не более 28 °C в таком количестве, что могут обра- зовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспла- менении которых развивается расчетное избыточнее давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и мате- риалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или один с другим в таком коли- честве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б взрыво- пожаро- опасная Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °C, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздуш- ные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых раз- вивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В пожаро- опасная Легковоспламеняющиеся, горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы, ве- щества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или один с другим только гореть при усло- вии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б
Г Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопро- вождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горю- чие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
д Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии
Расчетное время отключения трубопроводов определяют в ка-
ждом конкретном случае, исходя из реальной обстановки, оно
должно быть минимальным с учетом паспортных данных на за-
порные устройства, характера технологического процесса и вида
расчетной аварии-.
Расчетное время отключения трубопроводов следует принимать
равным:
а) времени срабатывания системы автоматики отключе-
ния трубопроводов согласно паспортным данным установки,
если вероятность отказа системы автоматики в соответст-
вии с ГОСТ 19460—74, ГОСТ 13216—74, ГОСТ 19490—74,
СТ СЭВ 1190—78 не превышает 0,000001 в год или обеспечено
резервирование ее элементов (но не более 3 с);
б) 120 с, если вероятность отказа системы автоматики пре-
вышает 0,000001 в год и не обеспечено резервирование ее эле-
ментов;
в) 300 с при ручном отключении.
66
I He допускается использование технических средств для от-
ключения трубопроводов, для которых время отключения пре-
вышает приведенные выше значения.
LВремя срабатывания и время отключения —промежуток вре-
мени от начала возможного поступления горючего вещества из
Ьубопровода (перфорация, разрыв, изменение номинального
Ьвления и т. п.) до полного прекращения поступления газа или
Ьидкости в помещение. Быстродействующие клапаны-отсекатели
Ьлжны автоматически перекрывать подачу газа или жидкости
Ери нарушении электроснабжения.
If. Превышение приведенных выше значений времени отключения
рубопроводов допускается в установленном порядке специаль-
Kim решением соответствующих министерств или ведомств по
Ьгласованию с Госгортехнадзором СССР на подконтрольных ему
юоизводствах и предприятиях и МВД СССР в следующих исклю-
Бтельных случаях:
В а) происходит испарение с поверхности разлившейся жид-
кости; площадь испарения при разливе на пол определяется
Ьри отсутствии справочных данных), исходя из расчета, что 1 л
Ьлесей и растворов, содержащих 70 % и менее (по массе) раствори-
гелей, разливается на площади 0,5 м2, а остальных жидкостей —
1 м2 пола помещения;
: б) происходит также испарение жидкости из емкостей, экс-
плуатируемых с открытым зеркалом жидкости, или со све-
жеокрашенных поверхностей [испарение рассчитывают по фор-
муле (3.2)].
в) длительность испарения жидкости принимается равной
Времени ее полного испарения, но не более 3600 с.
Количество пыли, которое может образовать взрывоопасную
5месь, определяется из следующих предпосылок:
а) расчетной аварии предшествовало накопление пыли в про-
изводственном помещении, происходящее в условиях нормаль-
ного режима работы (например, вследствие выделения пыли из
цегерметичного производственного оборудования);
б) в момент расчетной аварии произошла плановая (ремонт-
ные работы) или внезапная разгерметизация одного из техноло-
гических аппаратов, за которой последовал аварийный выброс
I помещение всей находившейся в аппарате пыли.
Свободный объем помещения определяется как разность ме-
цду объемом помещения и объемом, занимаемым технологическим
оборудованием. Если свободный объем помещения определить
(евозможно, то допускается принимать его условно равным 80 %
геометрического объема помещения.
В основу оценки взрывопожарной опасности производственных
Помещений положен энергетический подход, развитый в работах
[29, 30] и заключающийся в оценке расчетного избыточного дав-
1ения взрыва и сравнении его с допустимым.
3*
67
Расчетное избыточное давление взрыва ДР для индивидуаль-
ных горючих веществ, состоящих из атомов С, Н, О, С1, Вг,
1, F, определяется по формуле
ДР = (Ртах - Р»)-7^-, (3.3)
v с вР о с т
где Ртах — максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной
или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально
или по справочным данным; при отсутствии данных допускается принимать
^inax> равным 900 кПа; Ро — начальное давление, кПа (допускается принимать
равным 101 кПа); т — масса горючего газа (ГГ) или паров легковоспламеняю-
щихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ), вышедших в результате расчетной ава-
рии в помещение, кг; г — коэффициент участия горючего во взрыве, который мо-
жет быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме
помещения согласно методике, приведенной в ОНТП; VCB — свободный объем
помещения, м3; р — плотность пара или газа, кг-м-3; Сст — стехиометрическая
концентрация ГГ или паров ЛВЖ и ГЖ, % (об.), вычисляемая по формуле
Сст = 100/(1 + 4,84Д), (3,4)
Р = "с +
Ж
-----——-----тт---стехиометрический коэффициент кислорода в реак-
Л
ции сгорания; п^, «н, «о, пх — число атомов С, Н, О и галогенов в молекуле
горючего; kn — коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и не-
адиабатичность процесса горения. Допускается принимать «д — 3.
Допускается принимать в формуле 3.3 приведенные ниже
значения коэффициента г:
Горючие газы 0,5
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры 0,3
вспышки и выше
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже темпера- 0,3
туры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля
Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже темпера- 0
туры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля
Избыточное давление взрыва ДР индивидуальных веществ,
кроме упомянутых выше, а также смесей можно рассчитать по
формуле
(3-5}
где НТ — теплота/сгорания, Дж-кг-1; рв — плотность воздуха до взрыва при на-
чальной температуре Т(), кг-м“3; ср — теплоемкость воздуха, Дж-кг^-К-1 (до-
пускается принимать равной 1,01-103 Дж-кг-1-К”1); Т()—начальная темпера-
тура воздуха, К.
В случае обращения в помещении горючих газов, легковоспла-
меняющихся или горючих жидкостей при определении значения
массы гп, входящей в формулы (3.4) и (3.5), допускается учитывать
работу аварийной вентиляции, если обеспечен ее автоматический
пуск при превышении предельно допустимой взрывобезопасной
концентрации и электроснабжение по первой категории надежно-
сти. Действие вентиляции учитывается в соответствии с [26].
Избыточное давление взрыва ДР (кПа) для пылевоздушных
смесей рассчитывается по формуле (3.5), где под величиной г
68
Юнимается доля участия взвешенной горючей пыли во взрыве,
к отсутствие экспериментальных сведений о величине z допуска-
йся принимать z = 0,5.
* Расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли т
KF), образовавшейся в результате аварийной ситуации, определя-
йся по формуле
т == тав, ' (3.6)
|ё твз — расчетная масса взвихрившейся пыли, кг; тав—расчетная масса
или, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, кг.
* Расчетная масса взвихрившейся пыли mBd определяется по
Ьрмуле
твз — ^ватп> (3-7)
Йе ^вз — доля отложенной в помещении пыли, способной перейти во взвешенное
стояние в результате аварийной ситуации. В отсутствие экспериментальных
Ведений допускается принимать £вз = 0,9; та — масса отложившейся в поме-
щении пыли к моменту аварии, кг.
) Расчетная масса пыли, поступившей в помещение в результате
варийной ситуации, тав определяется по формуле
J ™ав = + (3.8)
де kn — коэффициент пыления, представляющий отношение массы взвешенной
воздухе пыли ко всей массе пыли, поступившей из аппарата в помещение; гпап —
веса горючей пыли, выбрасываемой в помещение из аппарата, кг; q — произво-
й^ельность, с которой продолжается поступление пылевидных веществ в аварий-
Ый аппарат по трубопроводам до момента их отключения, кг*с-1; Т — время ст-
Лючения,
Г
Г В отсутствие экспериментальных сведений о величине ka
допускается полагать:
р kn = 0,5 для пылей с дисперсностью от 350 мкм до 850 мкм;
~ 1,0 для пылей с дисперсностью менее 350 мкм.
| Масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии
определяется по формуле
| тп = /,г//гу (щ, 4- щ2),
(3.9)
►де kT — доля горючей пыли в общей массе отложений пыли; /гу — коэффициент
ффективности пылеуборки; тг — масса пыли, оседающей на труднодоступных
(Ля уборки поверхностях в помещении за период времени между генеральными
жами, кг; т2 — масса пыли, оседающей на доступных для уборки поверх-
ютях в помещении за период времени между текущими уборками, кг.
убор
,|ЮСТ!
ь Ниже приведены значения
Г вида уборки пыли:
Ручная
сухая влажная
коэффициента ky в зависимости
Механизированная
пол ровный пол с выбоинами
(до 5% площади)
0,6 0,7 0,9 0,7
if К труднодоступным для уборки помещениям относят такие
поверхности в производственных помещениях, которые очищают
Ьолько при генеральных уборках пыли. Доступными для уборки
местами являются поверхности, пыль с которых удаляется в про-
цессе текущих уборок (ежесменно, ежесуточно и т. п,).
69
Масса пыли m-L (i = 1, 2), оседающей на различных поверх-
ностях в помещении за межуборочный период, определяется по
формуле
пц = (i = l, 2), (3.10)
где М} = Е —масса пыли, выделяющейся в объем помещения за период
времени между генеральными уборками пыли, кг; М-^ ~ масса пыли, выделяе-
мая единицей пылящего оборудования за указанный период, кг; а — доля вы-
деляющейся в объем помещения пыли, которая удаляется вытяжными вентиля-
ционными системами. В отсутствие экспериментальных данных принимают а =
= 0; Р2 — доли выделяющейся в объем помещения пыли, оседающей соответ-
ственно на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях помещения
<₽1 + ₽2 = 1). „ „
При отсутствии сведений о величине коэффициентов рх и р2 допускается по-
лагать Pi = 1, (32 = 0.
Значение (i = 1, 2) можно также определить эксперимен-
тально (или по аналогии с действующими образцами производств)
в период максимальной загрузки оборудования по формуле
Alj = У। (Gijfij)Ti, (3.11)
/
где Gtj — интенсивность пылеотложений соответственно на труднодоступных F^
(м2) и доступных F2j (м2) площадях, кг-м~2'С-х; тх> т3 — промежуток времени
соответственно между генеральными и текущими уборками пыли, с.
Расчетное избыточное давление взрыва ДР для веществ и ма-
териалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии
с водой, кислородом воздуха или один с другим, определяют по
приведенной выше методике, полагая z = 1 и принимая в каче-
стве энергию, выделяющуюся при взаимодействии (с учетом
сгорания продуктов взаимодействия до конечных соединений),
или экспериментально в натурных испытаниях. В тех случаях,
когда определить величину ДР не представляется возможным, ее
следует принимать превышающей 5 кПа.
Расчетное избыточное давление взрыва ДР для гибридных взры-
воопасных смесей, содержащих газы (пары) и пыли, определяется
по формуле
ДР-= АРХ + ДР2, (3.12)
где ДРЪ ДР2 — давления взрыва, вычисляемые для газа (пара) и пыли соответ-
ственно по изложенной выше методике.
Порядок расчета массы горючих газов, паров и пылей, необ-
ходимой для вычисления ДР, а также методика расчетного опре-
деления коэффициента z для газов и паров подробно изложены
в [281.
Категории зданий определяют, исходя из площадей находя-
щихся в них помещений различных категорий.
Здание относится к категории А, если в нем суммарная пло-
щадь помещений категории А превышает 5% площади всех по-
мещений или равна 200 м2.
Допускается не относить здание к категории А, если суммарная
площадь помещений категории А в здании не превышает 25%
70
Суммарной площади всех размещенных в нем помещений (но не
йолее 1000 м2) и эти помещения оборудуются установками авто-
матического пожаротушения.
f Здание относится к категории Б, если одновременно выполнены
|ва условия:
’ а) здание не относится к категории А;
б) суммарная площадь помещений категорий А и Б пре-
Ышает 5% суммарной площади всех помещений или
00 м2.
Допускается не относить здание к категории Б, если суммарная
(лощадь помещений категорий А и Б в здании не превышает
!5% суммарной площади всех размещенных в нем помещений
ио не более 1000 м2) и эти помещения оборудуются установками
Стоматического пожаротушения.
Здание относится к категории В, если одновременно выпол-
ни два условия:
а) здание не относится к категориям А или Б;
б) суммарная площадь помещений категории А, Б и В пре-
шает 5% (10%, если в здании отсутствуют помещения катего-
й А и Б) суммарной площади всех помещений.
Допускается не относить здание к категории В, если суммарная
ощадь помещений категорий А, Б и В в здании не превы-
1ет 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений
) не более 3500 м2) и эти помещения оборудуются установками
гоматического пожаротушения.
Здание относится к категории Г, если одновременно выполнены
два условия:
а) здание не относится к категориям А, Б или В;
б) суммарная площадь помещений категорий А, Б, В и Г
превышает 5% суммарной площади всех помещений.
Допускается не относить здание к категории Г, если суммарная
Площадь помещений категорий А, Б, В и Г в здании не превы-
шает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений
(но не более 5000 м2) и помещения категории А, Б и В оборуду-
ются установками автоматического пожаротушения.
Здание относится к категории Д, если оно не относится к ка-
тегориям А, Б, В или Г.
В качестве граничного условия отнесения помещений к кате-
Й)рии В можно пользоваться нормами [26], в соответствии с кото-
выми к пожароопасным относятся объекты с пожарной нагруз-
кой, превышающей 5-Ю2 МДЖ на каждые 10 м2 площади поме-
щений. При этом к пожарной нагрузке относятся имеющиеся в по-
мещении горючие и трудногорючие вещества и материалы, кроме
(Ограждающих конструкций, полов и перекрытий.
Приведенная выше методика категорирования помещений и
Зданий по взрывопожарной и пожарной опасности является дос-
таточно простой и универсальной и может быть использована
Технологами и проектировщиками на стадии проектирования про-
71
мышленных объектов, а также в практике работы органов Гос-
пожнадзора.
Нормы [28] являются основой для установления требований
к помещениям и зданиям в отношении планировки и застройки,
этажности, площадей, конструктивных решений и инженерного
оборудования, предусматривающих сохранность помещений и
зданий от пожаров и взрывов. Эти требования содержатся в спе-
циальных строительных нормах и правилах (СНиП), рассматри-
ваемых в последующих разделах главы. Следует иметь в виду, что
мероприятия для обеспечения безопасности людей следует также
выбирать в зависимости от пожаровзрывоопасных свойств и коли-
честв веществ и материалов в соответствии с [22, 23].
Правилами [27] предусматривается классификация производ-
ственных помещений и наружных установок по взрывоопасным
и пожароопасным зонам с учетом взрывопожароопасных свойств
и количеств веществ и материалов,
Взрывоопасная зона —помещение или ограниченное про-
странство в помещении или наружной установке, в котором име-
ются или могут образовываться взрывоопасные смеси. Пожаро-
опасная зона — пространство внутри и вне помещений, в пре-
делах которого постоянно или периодически обращаются
горючие вещества и в котором они могут находиться при
нормальном технологическом процессе или при его наруше-
ниях.
Классы взрывоопасных и пожароопасных зон определяют
технологи совместно с электриками проектной или эксплуатиру-
ющей организации.
При определении взрывоопасных зон принимается, что взрыво-
опасная зона в помещении занимает весь объем помещения, если
объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема
помещения. Взрывоопасной считается зона в помещении в пре-
делах до 5 м по горизонтали-и вертикали от технологического
аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или
паров ЛВЖ, если объем взрывоопасной смеси равен или менее
5% свободного ббъема помещения. Помещение за пределами взры-
воопасной зоны.следует считать невзрывоопасным, если нет других
факторов, создающих в нем взрывоопасность.
Зоны классов В-1 — зоны, расположенные в помещениях,
в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком ко-
личестве и с такими свойствами, что они могут образовывать с воз-
духом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы
(загрузка или разгрузка технологических аппаратов, хранение или
переливание ЛВЖ в открытых емкостях и т. д.).
Зоны класса В-1а — зоны, расположенные в помещениях,
в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси
горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а
образование их возможно только в результате аварий или неис-
правностей.
72
; Зоны класса В-16 — зоны, расположенные в помещениях,
в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси
^Горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются; а об-
разование их возможно только в результате аварий или неисправ-
ностей, характеризующихся одной из следующих особенностей:
[ горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним концен-
трационным пределом распространения пламени [15% (об.) и
^5олее1 и резким запахом (например, машинные залы аммиачных
компрессорных и холодильных абсорбционных установок);
t помещения, где присутствует газообразный водород, в которых
/то условиям технологического процесса исключается образование
'Взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5% свободного объ-
ема помещения, имеют взрывоопасную зону только в верхней
!йасти помещения от отметки 0,75 общей высоты помещения, счи-
тая от уровня пола, но не выше кранового пути, если таковой име-
йся. Этот пункт не распространяется на электромашинные по-
мещения с турбогенераторами с водородным охлаждением при
.условии обеспечения помещения вытяжной вентиляцией с естест-
венным побуждением; такие помещения имеют нормальную среду,
- К классу В-16 относятся также зоны лабораторных и других
Помещений, в которых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших
количествах, недостаточных для создания взрывоопасной смеси
'В зоне, превышающей 5% свободного объема помещения, и в кото-
рых работа с горючими газами и ЛВЖ проводится без применения
'открытого огня. Эти зоны не относятся к взрывоопасным, если ра-
бота с горючими газами и ЛВЖ проводится в вытяжных шкафах
или под вытяжными зонтами.
Зоны класса В-1г — пространства у наружных установок:
технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ;
надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами
(газгольдеры); эстакад для слива и налива ЛВЖ; открытых
нефтеловушек, прудов-отстойников с плавающей нефтяной плен-
кой и т. п.
К зонам класса В-1г также относятся: пространства у проемов
за наружными ограждающими конструкциями помещений с взры-
воопасными зонами классов В-I, В-1а и В-II; пространства у на-
ружных ограждающих конструкций, если на них расположены
устройства для выброса воздуха из систем вытяжной вентиляции
помещений с взрывоопасными зонами любого класса или если они
находятся в пределах наружной взрывоопасной зоны; простран-
гства у предохранительных и дыхательных клапанов емкостей и
технологических аппаратов с горючими газами и ЛВЖ.
Зоны класса В-Н — зоны, расположенные в помещениях, в ко-
торых выделяются переходящие во взвешенное состояние горю-
чие пыли или волокна в таком количествен с такими свойствами,
что они способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси при
формальных режимах работы (например, при загрузке и раз-
грузке технологических аппаратов).
73
Зоны класса В-Па — зоны, расположенные в помещениях,
в которых опасные состояния не возникают при нормальной
эксплуатации, а возможны только в результате аварий или не-
исправностей.
Помещения и установки, в которых содержатся жидкости
с температурой вспышки выше 61 °C и пыли с НКПР выше
65 г-м“3, относят к пожароопасным и классифицируют по следу-
ющим зонам.
Зона класса П-1 — помещения, в которых содержатся ГЖ
(например, масла).
Зона класса П-П — помещения, в которых содержатся горю-
чие пыли с НКПР выше 65 г-м~3.
Зона класса П-Па — помещения, в которых содержатся твер-
дые горючие вещества, не способные переходить во взвешенное
состояние.
Установки класса П-Ш — наружные установки, в которых
содержатся жидкости с температурой вспышки выше 61 °C или
твердые горючие вещества.
Основополагающим документом, базирующимся на вероят-
ностном подходе, является стандарт [22]*. Этот документ рег-
ламентирует требования к мероприятиям по пожарной профи-
лактике и системам противопожарной защиты, исходя из условия,
что вероятность воздействия на людей опасных факторов пожара
(ОФП), превышающих предельно допустимые значения, должно
быть не выше 1-10"в в год. Наиболее рациональные решения для
обеспечения безопасности выбирают, исходя из формулы
Ро = Сп(1-Фп)(1-Фа), (3.13)
где Qo — вероятность достижения предельных значений ОФП; Qn — вероятность
возникновения пожара или взрыва; Фп — вероятностная эффективность про-
филактических мер; Фа — вероятностная эффективность активных мер противо-
пожарной защиты.
Достаточность мероприятий для защиты определяется усло-
вием
(З-В)
где Qq — нормативная величина QB, равная Ы0—6.
Вероятность возникновения пожара или взрыва рассчитыва-
ют по формуле
Qn — 1— П (1—Qni)i (3.15)
i=i
где Qni— вероятность возникновения пожара или взрыва в г-м помещении зда-
ния в год; п — число помещений в здании.
Основу оценки Qni составляет вероятность образования горю-
чей среды Qro и появления в ней источника зажигания QH3. Зна-
* ГОСТ 12.1.004—85 «Пожарная безопасность. Общие правила» введен с 1
июня 1985 г,
74
(316)
чение Qrc определяют путем расчета вероятности поступления го-
рючего в помещение QP по выражению
А т
г* ,^1
где k$ — коэффициент безопасности, выбираемый по статистическим данным;
/ф — анализируемый интервал времени; tj — время существования причины по-
явления горючего в объекте при /-й реализации этой причины; т — число реали-
заций (появлений) этой причины за анализируемый период времени.
Значения Qr и Qo (вероятность появления окислителя) мо-
жно также определить по данным о надежности технологического
оборудования
Предельное
значение
70 °C
500 Вт-м-2
0,1% (об.)
6% (об.)
Менее 17% (об.)
2,4
Q = 1 _ exp (-М). (3.17)
Где X — интенсивность отказов (неисправностей) элементов технологического обо-
рудования; t — время работы этих элементов в рассматриваемом периоде.
Определение QII3 в элементе объекта производится путем ана-
лиза условий появления в нем источника, температура, энергия
и время контакта которого с горючей средой достаточны для за-
жигания.
Фп и Фа оценивают по надежности функционирования соот-
ветствующих устройств и систем.
Ниже приведены предельные значения опасных факторов
пожара (ОФП):
Опасный фактор
Температура среды
Тепловое излучение
Содержание оксида углерода
Содержание диоксида углерода
Содержание кислорода
Показатель ослабления света дымом на еди-
ницу длины
Стандарт [23], по существу, исчерпывается стандартом [22].
Помимо рассмотренных основополагающих в нашей стране
Действует еще ряд общесоюзных и ведомственных нормативных
документов. Важнейшими среди них являются Правила [31] и
ВНТП Минхимпрома[32]. Первый документ содержит требования
к пожаробезопасному содержанию промышленных объектов, а
также к мерам обеспечения пожарной безопасности; второй —
методические указания по расчету различных величин, необходи-
мых в соответствии с [26] для категорирования химических пред-
приятий по пожаровзрывоопасности.
Нормы [25] регламентируют оценку пожарной опасности по
пожарной нагрузке, т. е. по теплоте сгорания имеющихся в по-
мещении горючих и трудногорючих материалов, приходящейся
на единицу площади пола. Пожарную нагрузку (q) рассчитывают
io формулам
и
(3.18)
75
й-
(<7п — временная нагрузка, мДж/м2; qs — постоянная нагрузка,
мДж/м2).
п
<h<ls = ‘^—p-> (3-19)
где Mi — масса /-го материала, кг; Hi— удельная теплота сгорания /-го материа-
ла, мДж/itr; F — площадь, на которой размещаются материалы, м2; п — число
видов материалов..
Резюмируя состояние вопросов по оценке пожаровзрыво-
опасности промышленных объектов, отметим следующее.
К достоинствам детерминированного подхода можно отнести
сравнительную простоту соответствующих методов категориро-
вания, высокую степень завершенности всех элементов этих ме-
тодов и однозначность решения задач категорирования с их
помощью, а также выбор мероприятий защиты, регламентирован-
ных нормами применительно к установленным категориям. Не-
достатками детерминированного метода являются жесткость
«граничных условий» и ограниченная возможность варьирования
при определении категорий. Установление границ категорий и
распределение по ним объектов производится часто субъектив-
но. Поэтому назначаемая с помощью детерминированных методов
категория для отдельных объектов может оказаться «прокрусто-
вым ложем» при размещении технологического оборудования.
Вероятностный подход более совершенен. Он основан на ко-
личественной зависимости между ОФП, материальным ущербом
и вероятностью пожара или взрыва с учетом эффективности за-
щитных мер. Только с помощью вероятностных методов можно
находить оптимальные конструктивные и технические решения
для конкретных объектов. Однако подобные методы более сложны
и еще до конца не разработаны. Но перспектива за вероятностным
подходом, который в конечном счете приведет к отказу от детер-
минированного категорирования.
3.2 ВОЗГОРАЕМОСТЬ И ОГНЕСТОЙКОСТЬ
СТРОИТЕЛЬНЫХ конструкций
Огнестойкость строительных конструкций — свойство конст-
рукций сохранять несущую и ограждающую способность в усло-
виях пожара.
В соответствии со СНиП 2.01.02—85 [33] имеется восемь сте-
пеней огнестойкости зданий и сооружений, которые характеризу-
ются пределами огнестойкости основных строительных конструк-
ций и пределами распространения огня по этим конструкциям.
Для степеней огнестойкости зданий и сооружений приняты
минимальные пределы огнестойкости основных строительных кон-
струкций (в часах) и максимальные пределы распространения огня
по ним (в см), (приведенные в табл. 3.3). В приложении 2 к [331
76
Таблица 3.8. Минимальные пределы огнестойкости строительных конструкций (в ч)
и максимальные пределы распространения огня по ним (в см) для степеней огнестойкости зданий
Степень огнестой- кости зданий Стены Колонны Лестничные площадки, ко- соуры, ступени, балки, марши лестничных клеток Плиты, настилы (в том числе с утеплителем) и другие несу- щие конструк- ции перекрытий Элементы покрытий
несущие и лест- ничных клеток само- несущие наружные несущие (в том числе из навесных панелей) внутренние ненесущие (в том числе перегородки) плиты, настилы (в том числе с утеплителем) и прогоны Г балки, фермы, арки, рамы
I 2,5 1,25 0,5 0,5 2,5 1 1 0,5 0,5
0 0 0 0 'о 0 0 0 0
тт 2 1 0,25 0,25 2 1 0,75 0,25 0,25
11 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ш 2 1 0,25 0,5 0,25 2 1 0,75 0,25 н. н.
0 0 0 40 40 0 0 25 н. н. н. н.
Ша 1 0 0,5 0 0,25 40 0,25 40 0,25 0 1 0 0,25 0 0,25 25 0,25 0
Шб 1 0,5 0,25 0.5 0,25 1 0,75 0,75 0,25 0,5 0,75
40 40 0 40 40 40 0 25 0 25 (40) (40)
IV 0,5 0,25 0,25 0,25 0,5 0,25 0,25 0,25 н. н.
40 40 40 40 40 25 25 н. н. н. н.
IVa 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
40 40 н. н. 40 0 0 0 н. н. 0
V Н е н о р м и р у ю т с я
Примечания: 1. В числителе указаны пределы огнестойкости строительных конструкций, в знаменателе — пределы распространения
огня по ним.
2. В скобках в знаменателе приведены пределы распространения огня для вертикальных участков конструкций.
ч 3. Сокращение «н. н.» означает, что показатель не нормируется.
даны примерные конструктивные характеристики степеней огне-
стойкости (табл. 3.3).
Пределы огнестойкости строительных конструкций опреде-
ляются в соответствии со стандартом СЭВ [34 1. Предел распро-
странения огня определяется по методике, приведенной в прило-
жении 1 к [33].
Строительные материалы подразделяются по возгораемости
на группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
При определении групп возгораемости руководствуются стан-
дартом СЭВ 382—76 [35] «Определение группы несгораемых
материалов» и стандартом СЭВ 2437—80 [36].
Определение предела огнестойкости строительных конструк-
ций заключается в установлении времени от начала испытания до
наступления одного из предельных состояний по огнестойкости
строительных конструкций при стандартном тепловом воздейст-
вии.
Ниже приведены примерные конструктивные характеристики
зданий в зависимости от степени их огнестойкости.
Степень
огнестой- Конструктивные характеристики
кости
I Здания с несущими и ограждающими конструкциями из естествен-
ных или искусственных каменных материалов, бетона или железо-
бетона с применением листовых и плитных негорючих материалов
II Здания с несущими и ограждающими конструкциями из естествен-
ных или искусственных каменных материалов, бетона или железо-
бетона с применением листовых и плитных негорючих материалов.
В покрытиях зданий допускается применять незащищенные сталь-
ные конструкции
III Здания с несущими и ограждающими конструкциями из естествен-
ных или искусственных каменных материалов, бетона или железо-
бетона. Для перекрытий допускается использование деревянных
конструкций, защищенных штукатуркой или трудногорючими ли-
стовыми, а также плитными материалами. К элементам покрытий
не предъявляются требования по пределам огнестойкости и пре-
делам распространения огня; при этом элементы покрытия из дре-
весины подвергаются огнезащитной обработке
II 1а Здания преимущественно с каркасной конструктивной схемой.
Элементы каркаса — из стальных незащищенных конструкций.
Ограждающие конструкции — из стальных профилированных ли-
стов или других негорючих листовых материалов с трудногорючим
утеплителем
Шб Здания преимущественно одноэтажные с каркасной конструктив-
ной схемой. Элементы каркаса из цельной или клееной древесины,
подвергнутой огнезащитной обработке, обеспечивающей требуемый
предел распространения огня. Ограждающие конструкции — из па-
нелей или поэлементной сборки, выполненные с применением дре-
весины или материалов на ее основе. Древесина и другие горючие
материалы ограждающих конструкций должны быть подвергнуты
огнезащитной обработке или защищены от воздействия огня и вы-
соких температур таким образом, чтобы обеспечить требуемый
предел распространения огня
IV Здания с несущими и ограждающими конструкциями из цельной
или клееной древесины и других горючих или трудногорючих
материалов, защищенных от воздействия огня и высоких темпера-
78
даны примерные конструктивные характеристики степеней огне-
стойкости (табл. 3.3).
Пределы огнестойкости строительных конструкций опреде-
ляются в соответствии со стандартом СЭВ [34]. Предел распро-
странения огня определяется по методике, приведенной в прило-
жении 1 к [33].
Строительные материалы подразделяются по возгораемости
на группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
При определении групп возгораемости руководствуются стан-
дартом СЭВ 382—76 [35] «Определение группы несгораемых
материалов» и стандартом СЭВ 2437—80 [36].
Определение предела огнестойкости строительных конструк-
ций заключается в установлении времени от начала испытания до
наступления одного из предельных состояний по огнестойкости
строительных конструкций при стандартном тепловом воздейст-
вии.
Ниже приведены примерные конструктивные характеристики
зданий в зависимости от степени их огнестойкости.
Степень
огнестой- Конструктивные характеристики
кости
I Здания с несущими и ограждающими конструкциями из естествен-
ных или искусственных каменных материалов, бетона или железо-
бетона с применением листовых и плитных негорючих материалов
II Здания с несущими и ограждающими конструкциями из естествен-
ных или искусственных каменных материалов, бетона или железо-
бетона с применением листовых и плитных негорючих материалов.
В покрытиях зданий допускается применять незащищенные сталь-
ные конструкции
III Здания с несущими и ограждающими конструкциями из естествен-
ных или искусственных каменных материалов, бетона или железо-
бетона. Для перекрытий допускается использование деревянных
конструкций, защищенных штукатуркой или трудногорючими ли-
стовыми, а также плитными материалами. К элементам покрытий
не предъявляются требования по пределам огнестойкости и пре-
делам распространения огня; при этом элементы покрытия из дре-
весины подвергаются огнезащитной обработке
II 1а Здания преимущественно с каркасной конструктивной схемой.
Элементы каркаса — из стальных незащищенных конструкций.
Ограждающие конструкции — из стальных профилированных ли-
стов или других негорючих листовых материалов с трудногорючим
утеплителем
II16 Здания преимущественно одноэтажные с каркасной конструктив-
ной схемой. Элементы каркаса из цельной или клееной древесины,
подвергнутой огнезащитной обработке, обеспечивающей требуемый
предел распространения огня. Ограждающие конструкции — из па-
нелей или поэлементной сборки, выполненные с применением дре-
весины или материалов на ее основе. Древесина и другие горючие
материалы ограждающих конструкций должны быть подвергнуты
огнезащитной обработке или защищены от воздействия огня и вы-
соких температур таким образом, чтобы обеспечить требуемый
предел распространения огня
IV Здания с несущими и ограждающими конструкциями из цельной
или клееной древесины и других горючих или трудногорючих
материалов, защищенных от воздействия огня и высоких темпера-
78
! тур штукатуркой или другими листовыми или плитными материа-
лами. К элементам покрытий не предъявляются требования по пре-
р делам огнестойкости и пределам распространения огня; при этом
р элементы покрытия из древесины подвергаются огнезащитной
si обработке
IVa Здания преимущественно одноэтажные с каркасной конструктивной
£ схемой. Элементы каркаса — из стальных незащищенных конструк-
f ций. Ограждающие конструкции — из стальных профилированных
р листов или других негорючих материалов с горючим утеплителем
i V Здания, к несущим и ограждающим конструкциям которых не
предъявляются требования по пределам огнестойкости и пределам
р распространения огня
i. Предельное состояние в зависимости от вида конструкций
& характеризуется несущей способностью, обрушением или проги-
бом в зависимости от типа конструкции; теплоизолирующей спо-
собностью — повышение температуры на необогреваемой поверх-
ности в среднем более чем на 160 °C или в любой точке этой по-
верхности более чем на 190 °C в сравнении с температурой кон-
струкции до испытания или более 220 °C независимо от темпера-
туры конструкции до испытания; плотностью — образование в кон-
струкциях сквозных трещин или сквозных отверстий, через кото-
рые проникают продукты горения или пламя. Для конструкций,
защищенных огнезащитными покрытиями и испытываемых без
нагрузок, предельное состояние определяется достижением кри-
тической температуры материала конструкции.
Стандартное тепловое воздействие (в °C) характеризуется за-
висимостью
Г - 70 = 345 log10 (8т + 1), (3.20)
где Т — температура в печи, °C за время т; То — температура до теплового воз-
действия принимается равной 20 °C; т — время от начала испытания, мин.
Пределы огнестойкости строительных конструкций определяют
на основании испытания образцов конструкций в специальных
лабораторных печах.
Испытание строительных конструкций на распространение огня
заключается в определении размера повреждения конструкции
вследствие ее горения за пределами зоны нагрева — в контроль-
ной зоне.
Воздействие огня в пределах зоны нагрева определяют по
'установленному режиму, как и для испытания на огнестойкость
по [34], в специальных огневых печах из огнеупорного кирпича
^или жаростойкого бетона в течение 15 мин.
i За предел распространения огня принимают максимальный
[размер повреждения (в см), которым считается обугливание или
^Выгорание материалов, определяемое визуально, а также оплав-
ление термопластичных материалов.
» Образцы строительных конструкций подвергаются огневому
^воздействию с одной или нескольких сторон в зависимости от ус-
ловий эксплуатации: например, наружные стены — с одной сто-
роны, колонны — с четырех сторон. Контрольная зона конструк-
ции должна быть не менее 1 м.
Установленные пределы огнестойкости строительных конструк-
ций и пределы распространения огня по ним сравниваются со
значениями этих величин по табл. 3,3. На основании этого сравне-
ния определяют соответствие конструкций той или иной степени
огнестойкости. Здание может быть отнесено к определенной сте-
пени огнестойкости, если значение пределов огнестойкости и пре-
делов распространения огня всех конструкций не превышает
значений этих показателей для данной степени огнестойкости.
Возгораемость материала характеризует его способность к са-
мостоятельному горению. В [35] содержится методика определения
группы несгораемых материалов. Сущность ее заключается в оп-
ределении признаков возгораемости при воздействии температуры
800—850 °C If выдержке в течение 20 мин. Для испытания исполь-
зуют печь трубчатого типа, изготовленную из огнеупорного ма-
териала и установленную на стальной опорной станине. Наружная
стенка печи представляет собой асбестоцементный кожух. Внут-
ренняя стенка печи имеет углубление для электроспирали. Дер-
жатель образца имеет цилиндрическую форму и изготовляется
из жаростойкой стали. Под печью располагается стабилизатор
воздушного потока из стального листа.
Для испытаний изготавливают пять образцов цилиндрической
формы диаметром 45 + 2 мм, высотой 50 + 3 мм.
Образцы до испытаний выдерживают в вентилируемом су-
шильном шкаф}' при температуре 60 + 5 °C не менее 20 ч, затем
охлаждают до температуры окружающей среды. Перед испытанием
образцы взвешивают.
Температурный режим в печи регулируется таким образом,
чтобы на внутренней стенке в средней части печи на участке длиной
100 мм температура равнялась 800—850 °C со средним значением.
825 + 5 °C. Температуру в печи измеряют оптическим микропиро-
метром и термопарами.
Образцы помещают в держатель, подвешенный к направляющей
планке, и быстро, в течение 5 с, опускают в печь и устанавливают
в средней части печи на равном расстоянии от стенки.
В период испытания регистрируют температуру по показаниям
термопар, а также отмечают место, время и продолжительность
воспламенения образца. Воспламенение считается устойчивым при
наличии пламени в печи в течение 10 с и более.
На основании результатов испытаний материал может быть
отнесен к группе несгораемых при следующих условиях:
среднее из всех максимальных показаний термопары для из-
мерения температуры в печи не должно превышать более чем на
50 °C первоначально установившуюся температуру печи;
среднее из всех максимальных показаний термопары для из-
мерения температуры поверхности образца не должно превышать
более чем на 50 °C первоначально установившуюся температуру;
средняя потеря массы образцов не должна превышать 50%
от их первоначальной массы после кондиционирования;
80
среднее из всех отмеченных максимальных значений продол-
жительности пламени не должно превышать 10 с. При вычислении
средней продолжительности устойчивого воспламенения пяти об-
разцов результаты испытаний, составляющей менее 10 с, прини-
маются равными нулю.
Стандарт 136] содержит методику определения группы трудно-
сгораемых материалов. Показателем трудносгораемых материалов
и изделий является степень повреждения массы опытного образца
(%), степень повреждения опытного образца по длине (%) при
локальном воздействии огневого источника в течение 10 мин,
а также длительность самостоятельного горения опытного образца
после отнятия или прекращения действия огневого источника.
Материал относится к группе трудносгораемых, если соблю-
дены условия, приведенные ниже:
Параметр
Температура дымовых газов, °C
Время самостоятельного горения, с
Степень повреждения по длине, %
Степень повреждения по массе, %
Среднее
арифметическое
трех испытаний,
не более
235
30
85
80
Максимальное
значение одного
из трех испытаний,
не более
250
60
90
85
Если показатели испытания превышают эти значения, материал
относится к группе сгораемых.
С целью сокращения затрат времени, труда и материалов
разработано пособие [37], в котором содержатся данные о нор-
мируемых показателях огнестойкости и пожарной опасности стро-
ительных конструкций и материалов. В пособии приведены спра-
вочные данные о пределах огнестойкости и распространения
огня по строительным конструкциям из железобетона, металла,
древесины, асбестоцемента, пластмасс и других строительных
материалов, а также данные о группах возгораемости материалов.
3.3. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОГРАНИЧЕНИЮ
ПОСЛЕДСТВИЙ ПОЖАРОВ
Предотвращения развития пожаров и уменьшения последствий
от них можно достигнуть следующими мерами: ограничением
масштабов пожара; обеспечением своевременной эвакуации лю-
дей при пожаре; снижением задымления помещений и зданий в це-
лом; огнезащитой строительных конструкций.
3.3.1. Меры по ограничению масштабов пожаров
При возведении промышленных предприятий предусматриваются
мероприятия, ограничивающие развитие загораний до размеров
крупных пожаров.
Распространение пожара может происходить по поверхности
горючей нагрузки внутри здания и по строительным конструкциям;
в!
в результате возникновения новых очагов в объеме здания, а так-
же между зданиями и сооружениями. В связи с этим при нор-
мировании и проектировании предусматривается ряд строитель-
ных требований:
разделение зданий противопожарными стенами или противо-
пожарными перекрытиями на пожарные отсеки;
разделение зданий противопожарными перегородками на сек-
ции;
устройство противопожарных преград для ограничения рас-
пространения огня по конструкциям, по горючим материалам
(гребни, бортики, козырьки, пояса и др.);
устройство противопожарных дверей и ворот;
устройство противопожарных разрывов между зданиями.
В соответствии с этим в СНиП 2.01.02—85 133] установлены
типы противопожарных преград и минимальные пределы их огне-
стойкости, приведенные в табл. 3.4.
К конструктивному решению противопожарных преград предъ-
является ряд требований.
Противопожарные стены должны опираться на фундаменты или
фундаментные балки, возводиться на всю высоту здания, пересе-
кать все конструкции и этажи. Противопожарные стены допуска-
ется устанавливать непосредственно на конструкции каркаса
здания или сооружения, выполненные из негорючих материалов,
при этом предел огнестойкости каркаса в сочетании с его заполне-
нием и узлами крепления должен быть не менее требуемого
предела огнестойкости соответствующего типа противопожарной
стены.
Противопожарные стены должны возвышаться над кровлей
не менее чем на 60 см, если хотя бы один из элементов чердачного
или бесчердачного покрытия, за исключением кровли, выполнен
из горючих материалов; не менее чем на 30 см, если элементы
чердачного или бесчердачного покрытия, за исключением кровли,
выполнены из трудногорючих материалов.
Противопожарные стены могут не возвышаться над кровлей,
если все элементы чердачного или бесчердачного покрытия, за
исключением кровли, выполнены из негорючих материалов.
Противопожарные стены в зданиях с наружными стенами,
выполненными с применением горючих или трудногорючих ма-
териалов, должны пересекать эти стены и выступать за наружную
плоскость стены не менее чем на 30 см.
При устройстве наружных стен из негорючих материалов с лен-
точным остеклением противопожарные стены должны быть
разделены остеклением; при этом допускается, чтобы противо-
пожарная стена не выступала за наружную плоскость стены.
При разделении здания на пожарные отсеки противопожарной
должна быть стена более высокого и более широкого отсека. До-
пускается в наружной части противопожарной стены размещать
окна, двери и ворота с ненормируемым пределом огнестойкости
82
Таблица 3.4. Противопожарные преграды и минимальные пределы
их огнестойкости
Противопожарная преграда Типы противо- пожарных преград или их элементов Минимальные пределы огнестой- кости противо- пожарных преград или их элементов, ч
Противопожарные стены 1 2,5
2 0,75
Противопожарные перегородки 1 0,75
2 0,25
Противопожарные перекрытия 1 2,5
2 1
3 0,75
Противопожарные двери и окна 1 1,2-
2 0,6
3 0,25
Противопожарные ворота, люки, клапаны 1 1,2
2 0,6
Тамбуры-шлюзы Элементы тамбуров-шлюзов:
противопожарные перегородки 1 0,75
противопожарное перекрытие 3 0,75
противопожарные двери 2 0,6
Противопожарные зоны Элементы зон: 1 —
противопожарные стены, отделяющие зо- ну от помещений пожарных отсеков 2 0,75
противопожарные перегородки внутри зоны 2 0,25
колонны —- 2,5
противопожарные перекрытия 3 0,75
элементы покрытия 0,75
наружные стены — 0,75
Противопожарные зоны Элементы зон: 2 —
элементы покрытия — 0,75
наружные стены ““ 0,75
колонны 1 0,75
гребни — 0,75
диафрагмы Не нормируются
на расстоянии над кровлей примыкающего отсека более 8 м по
вертикали и 4 м от стен — по горизонтали.
В противопожарных стенах допускается устраивать вентиля-
ционные и дымовые каналы так, чтобы в местах их размещения
предел огнестойкости противопожарной стены с каждой стороны
канала был не менее 2,5 ч.
Противопожарные перегородки в помещениях с подвесными
потолками должны разделять пространство над ними.
При размещении противопожарных стен или противопожарных
перегородок в местах примыкания одной части здания к другой
под углом необходимо, чтобы расстояние по горизонтали между
83
ближайшими гранями проемов, расположенных в наружных сте-
нах, было не менее 4 м, а участки стен, карнизов и свесов крыш,
примыкающие к противопожарной стене или перегородке под
углом, на длине не менее 4 м были выполнены из негорючих ма-
териалов; при расстоянии между указанными проемами менее 4 м
они должны заполняться противопожарными дверями или ок-
нами 1 типа.
Противопожарные перекрытия должны примыкать к наруж-
ным стенам^ выполненным из негорючих материалов, без зазоров.
Противопожарные перекрытия в зданиях с наружными стенами,
по которым возможно распространение огня, или с остеклене-
нием, расположенным в уровне перекрытия, должны пересекать
эти стены и остекленение.
В случаях, указанных в [33], для разделения зданий на по-
жарные отсеки вместо противопожарных стен допускаются про-
тивопожарные зоны 1 типа.
Противопожарная зона 1 типа выполняется в виде вставки,
разделяющей здание по всей ширине (длине) и высоте. Вставка
представляет собой часть объема здания, образованную противо-
пожарными стенами 2 типа, которые отделяют вставку от пожар-
ных отсеков.
Ширина зоны должна быть не менее 12 м.
В помещениях, расположенных в пределах зоны, не допуска-
ется применять или хранить горючие газы, жидкости и материалы,
а также проведение процессов, связанных с образованием горю-
чих пылей. Допускается в покрытии зоны применять утеплитель
из трудногорючих материалов и кровлю из горючих материалов
с учетом требований п. 3.6 [33]. В противопожарных стенах зоны
допускается устройство проемов при условии их заполнения в со-
ответствии с п. 3.17 [33].
В одноэтажных зданиях III —V степеней огнестойкости, в ко-
торых не применяются и не хранятся горючие газы и жидкости,
а также отсутствуют процессы, связанные с образованием горю-
чих пылей, допускается для разделения зданий на пожарные от-
секи вместо противопожарных стен предусматривать противо-
пожарные зоны 2 типа. Эта зона выполняется в виде полосы по-
крытия шириной не менее 6 м и участков наружных стен в пре-
делах этой полосы. Допускается в покрытии зоны применять утеп-
литель из минераловатных плит и кровлю из горючих материалов
при условии, что на границах зоны покрытия предусматривают
гребни высотой не менее 60 см.
На границах зоны с пожарными отсеками следует предусмат-
ривать вертикальные диафрагмы в пределах высоты несущих кон-
струкций покрытия, но не менее чем на высоту 1,5 м и дренчер-
ные водяные завесы в соответствии со СНиП 2.04.09—84 [38].
Согласно [38] в пределах зоны следует предусматривать по-
жарные лестницы для подъема на кровлю, а в наружных стенах
зоны—двери или ворота,
84
При применении противопожарных зон 2 типа площади по-
жарных отсеков, установленные [38j для зданий с противопо-
жарными стенами, следует принимать с коэффициентом 0,5.
Конструктивные решения противопожарных зон в сооружениях
следует применять по СНиП 2.04.02—85 [39].
Противопожарные стены и зоны должны сохранять свои функ-
ции при одностороннем обрушении примыкающих к ним кон-
струкций.
В противопожарных преградах допускается предусматривать
проемы при условии устройства в них противопожарных дверей,
окон, ворот, люков и клапанов или тамбур-шлюзов. Общая пло-
щадь проемов в противопожарных преградах, за исключениехМ
ограждений лифтовых шахт, не должна превышать 25% их пло-
щади. Противопожарные двери и ворота в противопожарных пре-
градах должны иметь уплотнения в притворах и приспособления
для самозакрывания. Противопожарные окна должны быть не-
открывающимися.
Двери тамбуров-шлюзов со стороны помещений, в которых не
применяются и не хранятся горючие газы, жидкости и материалы,
а также не проводятся процессы, связанные с образованием го-
рючих пылей, допускается выполнять из горючих материалов тол-
щиной не менее 4 см и без пустот,
В тамбурах-шлюзах следует предусматривать подпор воздуха
в соответствии со СНиП 2.04.05—85 [40].
Противопожарные стены, зоны, а также противопожарные пе-
рекрытия 1 типа не допускается пересекать каналами, шахтами
и трубопроводами для транспортирования горючих газо- и пыле-
воздушных смесей, горючих жидкостей, веществ и мате-
риалов.
В местах пересечения противопожарных стен, противопожар-
ных зон, а также противопожарных перекрытий 1 типа каналами,
шахтами и трубопроводами (за исключением трубопроводов водо-
снабжения, канализации, парового и водяного отопления) для
транспортирования сред следует предусматривать автоматические
устройства, предотвращающие распространение продуктов горе-
ния по каналам, шахтам и трубопроводам при пожаре.,
Ограждающие конструкции лифтовых шахт, помещений машин-
ных отделений лифтов, каналов, шахт и ниш для прокладки ком-
муникаций должны соответствовать требованиям, предъявляемым
соответственно к противопожарным перегородкам 1 типа и про-
тивопожарным перекрытиям 3 типа.
При невозможности устройства в ограждениях лифтовых шахт
противопожарных дверей следует предусматривать тамбуры или
холлы с противопожарными перегородками 1 типа и перекрытиями
3 типа.
При проектировании пересечений противопожарных преград
воздуховодами следует руководствоваться СНиП 2.04.05—
85 [40].
85
С целью ограничения размеров пожаров в [25] предъявляются
требования к размерам площади этажа между противопожарными
стенами (пожарного отсека) и числу этажей.
Площади пожарных отсеков и этажность устанавливают для
зданий различных степеней огнестойкости с учетом категории
размещаемых в них производств (табл. 3.5).
Допустимая пожарная нагрузка в здании или помещении —
такая расчетная пожарная нагрузка, при сгорании которой тем-
пература в конструкциях каркаса возрастает до значений, при
превышении которых не наступает потеря ими несущей способ-
Таблица 3.5. Степень огнестойкости, допустимое число этажей
и площадь этажа в пределах пожарного отсека зданий
Категория зданий (пожарных отсеков) Допустимое число этажей Степень огнестой- кости зданий Площадь этажа в пределах пожарного отсека, м2, зданий
одно- этажных многоэтажных
два этажа три этажа и более
А и Б 6 I Не ограничивается ——
А и Б (за исключением зда- 6 II То : ке 1
ний нефтеперерабатыва- 1 Ша 5 200 — —
ющей, газовой, химической
и нефтехимической промыш-
ленности)
А — здания нефтеперера- 6 II Не огра- 5 200 3500
батывающей, газовой, хи- ничивается
мической и нефтехимиче- 1 Ша 3 500 1 * ——
ской промышленности
Б — здания нефтеперера- 6 II Не огра- 10 400 7800
батывающей, газовой, хи- ничивается
мической и нефтехимиче- I Ша 3 500 —
ской промышленности
В 8 I и II Не ограничивается
3 III 5 200 3 500 2600
2 Ша 25 000 40 400 —
1 Шб 15 000 — —
2 IVa 2 600 2 000
2 IV 2 600 2 000 —-*
1 V 1 200 — ——
F 10 I и II Не ограничивается
3 III 6500 5200 3500
6 Ша Не ограничивается
1 Шб 20 000 —
2 IVa 6 500 5 200
2 IV 3 500 2 600 —-
Д 10 I и II Не ограничивается
3 Ш 7 800 6 500 3500
6 Ша Не ограничивается
1 Шб 25 000 - 1 '
2 IVa 10 400 7 800
2 IV 3 500 2 600
2 V 2 600 1 500 ——
86
Таблица 3.6. Допустимая продолжительность пожара зданий
со стальными конструкциями
Толщина элементов, мм Допустимая продолжительность пожара, мин, при ф *, равном
0,75 1,0 1,3 1,6
12 17,5 7 3
20 23 10,5 4 —
30 30,5 14 5,5 3
50 43 20 8 4,5
•* tp — коэффициент, характеризующий температурный режим пожара,
пости. Допустимая пожарная нагрузка определяется по продол-
жительности пожара, в течение которого конструкции выдержи-
вали тепловое воздействие при различных температурных ре-
жимах. При этом необходимо учитывать, что характер повышения
температуры в конструкциях значительно отличается при раз-
личных температурных режимах в продолжительности горения.
После окончания горения, когда температура среды уже снижа-
ется, повышение температуры в конструкции продолжается еще
достаточно длительный промежуток времени, и температура в кон-
струкции превышает соответствующую к моменту окончания го-
рения.
На основе рассчитанных режимов повышения температур была
установлена максимальная температура /тах в конструкции с эле-
ментами разной толщины в зависимости от продолжительности
пожара при различных температурных режимах. В табл. 3.6
приведена допустимая продолжительность пожара, определенная
из условия потери несущей способности стальной конструкции
при /тах = 500 °C.
По допустимым продолжительности пожара и интенсивности
тепловыделений при данном температурном режиме определя-
ются допустимые расчетные пожарные нагрузки ртах в здании
Ртах “ Ттах<7, (3.21)
где q — интенсивность, тепловыделений при данном температурном режиме,
МДж/(м2-с).
В табл. 3.7 приведена допустимая расчетная пожарная на-
грузка для здания с металлическими конструкциями в зависи-
мости от коэффициента ф.
В табл. 3.8 приведены данные о допустимой продолжитель-
ности пожара при различных температурных режимах для железо-
бетонных колонн, имеющих фактический предел огнестойкости 2
и 2,5 ч.
. Результаты расчетов допустимой пожарной нагрузки для
металлических конструкций, выполненных по уравнению (3.21),
приведены в табл. 3.9.
87
Таблица 3.7. Допустимая пожарная нагрузка для зданий
со стальными конструкциями
Толщина элементов, мм Допустимая расчетная пожарная нагрузка, МДж/м2, при ф, равном
0,75 1,0 1,3 1,6
12 40 120 219 285
20 50 180 292 385
30 70 243 402 478
50 100 348 593 718
Таблица 3.8, Допустимая продолжительность пожара для зданий
с железобетонными конструкциями
Сечение колонн, мм Предел огнестой- кости, ч Допустимая продолжительность пожара, мин, при ф, равном
0,75 1,0 1,3 1,6
400X400 2 170 75 20 . .
2,5 240 100 35 5
300X300 2 165 70 20 —-
2,5 240 100 40 5
200X200 2 165 70 20
Таблица 3.9. Допустимая пожарная нагрузка для зданий
с железобетонными конструкциями
Предел огнестой- кости колонн, ч Допустимая пожарнгщ нагрузка, МДж/м2 при ф, равном
0,75 1,0 1,3 1,6
2 400 1200 1400
2,5 500, 1700 2500 800
Таблица 3.10. Площадь тушения пожара Fn, м?
Расход воды Q, л-с-1 Средство тушения
вода (1 = 0,1 л - м~2-с-1; ф = 1,3; тт = 20 мин) пена (1 ~ 0,08 л-м-2^'1; ф = 1,6; тт = Ю мин) пена (1 = 0,05 л* *Г2<с *; ф = 1,3; т... = 10 мин)
20 200 250 400
40 400 500 800
60 600 750 1200
80 800 1000 1600
100 1000 1250 2000
88
В основу расчета допустимых размеров площади пожарных
отсеков положено условие: площадь пола должна быть таких
размеров, чтобы в ее пределах обеспечивалось тушение пожара
предусмотренными средствами пожарной защиты за время, кото-
рое не превышало бы время до потери основными конструкциями
несущей способности.
При тушении твердых сгораемых веществ эта зависимость
имеет вид
Q = GF/ТдОП, (3.22)
где Q — расход воды, подаваемой подразделениями пожарной охраны, л-с-1;
G — удельный расход воды для тушения пожара, л-м-2, F — площадь, на кото-
рой обеспечивается тушение, м2; тдоп = тпр + тл — допустимое время от начала
пожара до полного тушения, с; тпр — время свободного развития пожара, с;
тл — время локализации пожара, с.
По формуле (3.22) определена площадь, на которой обеспечи-
вается тушение в зависимости от удельного расхода воды.
Ниже приведены результаты расчета по формуле (3.22) пло-
щади пола противопожарных отсеков зданий II степени огне-
стойкости:
Q, л-с“1 F, м2 Q, л-с 1 F, Щ
10 1430 60 8 570
20 2860 70 10 000
30 4290 80 11 430
40 5710 90 12 860
50 7140 100 14 300
При тушении горючих и легковоспламеняющихся жидкостей
площадь тушения определялась, исходя из имеющихся данных
об интенсивности подачи средств тушения i, нормативном времени
тушения тт и времени горения до начала тушения тпр (см. гл. 4
и 5). На основании этих данных рассчитана площадь тушения
пожара Fn (табй. 3.10).
Требования к ограничению распространения пожара между
зданиями промышленных предприятий устанавливают
СНиП 1-89—80 [41] и СНиП П-106—79 [42]. Они регламенти-
руют наименьшие расстояния между пожаро- и взрывоопасными
объектами промышленных предприятий, а также правила их
взаимного размещения.
Здания, сооружения, открытые установки со взрывоопасными
пожаро- и взрывоопасными и пожароопасными производственными
процессами, выделяющими в атмосферу газ, дым и пыль, не сле-
дует располагать по отношению к другим производственным
зданиям и сооружениям с наветренной стороны ветров преоблада-
ющего направления. Это же требование распространяется на
склады легковоспламеняющихся и горючих нефтепродуктов, сжи-
женных газов, сгораемых материалов, а также ядовитых веществ.
Установки с открытым источником огня или выбросом искр
не следует располагать с наветренной стороны по отношению
к открытым складам легковоспламеняющихся и горючих нефте-
продуктов, горючих газов и сгораемых материалов.
89
Склады нефти и нефтепродуктов, размещаемые у берегов
рек на расстоянии 200 м и менее от уреза воды (при максимальном
уровне), должны располагаться, как правило, ниже (по течению
реки) причалов речных вокзалов, рейдов и мест постоянной сто-
янки флота, гидроэлектростанций, гидротехнических сооружений
судостроительных и судоремонтных заводов и на расстоянии от
них не менее 100 м.
Кроме этого, следует привести некоторые данные о размещении
промышленного района, промышленных узлов и отдельных пред-
приятий по отношению к селитебной территории и по отношению
один к другому.
В соответствии с требованиями норм предусматривается сле-
дующее размещение промышленных районов:
в удалении от селитебных территорий — районы, предназна-
ченные для размещения предприятий, относимых по санитарной
классификации производств к I и II классам;
около границ селитебной территории — районы, предназначен-
ные для размещения предприятий, относимых по санитарной
классификации производств к III и IV классам, а также пред-
приятий V класса и предприятий, не выделяющих производствен-
ных вредностей, не требующих устройства железнодорожных
подъездных путей;
в пределах селитебной территории — районы, предназначенные
для размещения предприятий, не выделяющих производственных
вредностей, а также предприятий, относимых к V классу по
санитарной классификации, с непожароопасными и невзрыво-
опасными процессами производства, не создающих шума сверх
нормативного, не требующих устройства железнодорожных подъ-
ездных путей и имеющих объем грузооборота, осваиваемого авто-
мобильным транспортом с интенсивностью движения не более
40 автомобилей в сутки в одном направлении.
Предприятия, более вредные в санитарном отношении, взрыво-
опасные и пожароопасные, следует располагать в отдаленной
от селитебной зоны части промышленного района и с подветренной
стороны по отношению к другим предприятиям.
Наименьшим расстоянием между зданиями и сооружениями
считается расстояние в свету между наружными стенами или
конструкциями. При наличии выступающих конструкций зданий
или сооружений более чем на 1 м и выполненных из сгораемых
материалов наименьшим расстоянием считается расстояние между
этими конструкциями.
Противопожарные расстояния назначаются в зависимости от
степени огнестойкости зданий и категории пожарной опасности
помещений (табл. 3.11).
При устройстве наружной противопожарной стены более
высокого здания, выходящей в сторону другого здания, противо-
пожарные расстояния между ними не нормируются.
90
Таблица 3.11. Минимальные расстояния между зданиями
и сооружениями, м
Степень огнестойкости зданий или . сооружений Расстояние между зданиями и сооружениями, м при степени огнестойкости зданий или сооружений
I и II in IV и-Д'
I И II Не нормируется для зданий и сооружений с производствами категорий Г и Д, для зда- ний и сооружений с производствами кате- горий А, Б и В 9 12
III 9 12 15
IV и V 12 15 18
Для зданий III степени огнестойкости не нормируются рас-
стояния, если противостоящие глухие стены или стены с про-
емами, заполненными стеклоблоками или армированным стеклом,
имеют предел огнестойкости 0,75 ч и предел распространения
огня, равный нулю.
Не нормируют противопожарные расстояния между зданиями,
когда сумма площадей полов двух и более зданий или сооружений
III, IV и V степени огнестойкости не превышает площадь полов,
допустимую между противопожарными стенами, считая по наи-
более пожароопасному производству и низшей степени огнестой-
кости здания.
Уменьшение противопожарных расстояний для зданий и соору-
жений I и II степени огнестойкости с производствами категорий
А, Б и В с 9 до 6 м предусматривается при соблюдении одного
из следующих условий:
здания и сооружения оборудуются стационарными автомати-
ческими системами пожаротушения;
удельная загрузка горючими веществами в зданиях с произ-
водствами категории В не более 10 кг/ма.
Нормы проектирования генпланов промышленных предпри-
ятий устанавливают противопожарные расстояния от открытых
наземных складов до зданий и сооружений, расстояния между
этими складами, а также расстояния от газгольдеров для горючих
газов до зданий и сооружений.
Расстояния между открытыми технологическими установками,
агрегатами и оборудованием, а также от них до зданий и соору-
жений принимаются по нормам технологического проектирования.
3.3.2. Эвакуация людей при пожарах
Для обеспечения безопасности людей при пожарах в зданиях
и сооружениях предусматриваются эвакуационные пути, по кото-
рым люди могут достичь безопасного места. Нормы проектирова-
ния зданий и сооружений предъявляют ряд требований к их
91
устройству. В соответствии с [33] выходы считаются эвакуацион-
ными, если они ведут:
а) из помещений первого этажа наружу непосредственно или
через коридор, вестибюль, лестничную клетку;
б) из помещений любого этажа, кроме первого, в коридоры,
ведущие в лестничную клетку (в том числе через холл); при этом
лестничные клетки должны иметь выход наружу непосредственно
или через вестибюль, отделенный от примыкающих коридоров
перегородками с дверями;
в) из помещений в соседнее помещение на этом же этаже,
обеспеченное выходами, указанными в подпунктах «а» и «б».
Эвакуационные выходы должны располагаться рассредото-
ченно. Максимальное расстояние I между наиболее удаленными
друг от друга эвакуационными выходами из помещения опре-
деляется по формуле
Z>l,5/P, (3.23)
где Р — периметр помещения, м.
Число эвакуационных выходов должно быть не менее двух,
однако имеется ряд исключений, когда допускается или один
эвакуационный выход, или использование в качестве второго
других приспособлений для выхода.
Нормы [331 содержат требования к устройству дверей на путях
эвакуации, лестниц и лестничных клеток, к лифтовым шахтам.
Расстояние от наиболее удаленного рабочего места до бли-
жайшего эвакуационного выхода из помещения непосредственно
наружу или на лестничную клетку не должно превышать значе-
ний, приведенных в зависимости от плотности людского потока
в общем проходе в соответствии с табл. 3.12.
Ширина эвакуационных выходов (двери) из помещений опре-
деляется в зависимости от общего числа людей, эвакуирующихся
через этот выход, и числа людей на 1 м ширины выхода (двери)
в соответствии с данными, приведенными в табл. 3.13.
Расстояние от наиболее удаленного рабочего места до ближай-
шего эвакуационного выхода из одноэтажных пли двухэтажных
зданий IVa степени огнестойкости со сгораемыми полимерными
утеплителями принимается не более:
в одноэтажных зданиях с помещениями категории В — 50 м,
Г и Д — 80 м;
в двухэтажных зданиях с помещениями категорий В — 40 м;
Г и Д — 60 м.
Эти расстояния допускается увеличивать на 50%, если площадь
пола, не занятая оборудованием, в помещениях составляет 75 м2
и более на одного работающего в наиболее многочисленной смене.
В одноэтажных зданиях с помещениями категорий В, Г и Д
при невозможности соблюдения указанных расстояний эвакуацион-
ные выходы располагают в наружных стенах по периметру зданий
через 72 м. Ширина марша лестницы должна приниматься из
расчета 0,6 м на 100 эвакуирующихся людей.
92
Таблица 3.12. Наибольшие расстояния до эвакуационных выходов
Объем помещения, тыс. м3 Категория помещения Степень огнестойкости здания Расстояние, м, при плот- ности людского потока в общем проходе, чел/м2
до 1 свыше 1 до 3 свыше 3 до 5
До 15 А и Б I, II, Ша 40 25 15
В I, II, III, Ша 100 60 40
Шб, IV 70 40 30
V 50 30 20
30 А и Б I, II, Ша 60 35 25
В I, II, Ша 145 85 60
Шб, IV 100 60 40
40 А и Б I, II, Ша 80 50 35
В I, II, III, Ша 160 95 65
Шб, IV ПО 65 45
50 А и Б I, II, Ша 120 70 50
В I, II, III, Ша 180 105 75
60 и более А и Б I, II, Ша 140 85 60
В I, II, III, Ша 200 ПО 85
80 и более В I, II, III, Ша 240 140 100
Независимо от Г и Д I, II, III, Ша Н< i ограничивается
объема Шб, IV 160 95 65
V 120 70 50
Таблица 3.13. Число людей для расчета ширины
эвакуационных выходов
Объем помещения, тыс. м3 Категория помещения Степень огнестойкости здания Число людей на 1 м ширины эвакуацион- ного выхода (двери)
15 А и Б I, II, Ша 45
В I, II, III, Ша ПО
Шб, IV 75
V 55
30 А и Б I, II, Ша 65
В I, II, III, Ша 155
Шб, IV ПО
40 А и Б I, II, Ша 85
В I, II, III, Ша 175
Шб, IV 120
50 А и Б I, II, Ша 130
В I, II, III, Ша 195
Шб 135
60 и более А и Б I, II, Ша 150
60 В I, II, III, Ша 220
Шб 155
80 и более В I, II, III, Ша 260
Независимо от Г и Д I, II, III, Ша 260
объема Шб, IV 180
V 130
93
3.3.3. Огнезащита строительных материалов
и конструкций
Огнезащитные составы используются для защиты конструкций
из древесины, полимеров и других горючих материалов от воз-
горания и с целью повышения предела огнестойкости металли-
ческих строительных конструкций. В последние годы в строитель-
стве промышленных и гражданских зданий, в авиации, судо-
Таблица 3.14. Не атмосфероустойчивые огнезащитные покрытия
Покрытие Цвет Область применения Расход, кг-м~*
Покрытие по металлу ВПМ-2 Серый Огнезащита металлических строительных конструкций внутри сухих отапливаемых помещений 6,0
Покрытие по металлу впм-з » Огнезащита металлических строительных конструкций внутри влажных неотапливае- мых помещений 4,5
Покрытие по древесине ВПД » Огнезащита деревянных кон- струкций внутри сухих отапли- ваемых помещений 0,75
Силикатная краска СКЛ Белый То же 0,5
Силикатная краска «Экран» Серый » 1,0
Карбамидная краска ФАМ * Черный Огнезащита деревянных кон- струкций внутри отапливаемых помещений с относительной влажностью воздуха свыше 80% 0,3
Суперфосфатная обмазка Белый Огнезащита деревянных чер- дачных конструкций 1,6
Известковая глиносоле- вая обмазка ИГС ** » Огнезащита деревянных кон- струкций, к которым не предъ- являются жесткие требования в отношении внешнего вида 1,4
Поверхностная огнеза- щитная пропитка МС Бесцвет- ная Огнезащита деревянных кон- струкций в помещениях с отно- сительной влажностью воздуха не выше 80% 0,5
Поверхностная огнеза- щитная пропитка ПП Бесцвет- ная То же 0,53
Лак по древесине ОДД *** То же Огнезащита деревянных кон- струкций в помещениях с отно- сительной влажностью воздуха не выше 80% 0,6
Покрытие для электри- ческих кабелей ОПК Серый Огнезащита электрических ка- белей внутри сухих отапливае- мых помещений 5,0
* Сверху может быть нанесена эмаль XВ-5169.
•** Вызывает коррозию черных металлов. При наличии в конструкции деталей из чер-
ных металлов обмазка может наноситься только после их защиты от коррозии, например4
асфальтовым или битумным лаками.
®** Переводит древесину в группу трудносгораемых материалов.
94
строении и других отраслях широкое применение находят
огнезащитные составы.
Снижение горючести строительных материалов на основе
полимерных материалов достигается следующими методами: вве-
дением наполнителей, введением антипиренов, химическим моди-
фицированием полимеров, нанесением огнезащитных покрытий.
В качестве наполнителей используют сажу, диоксид титана,
диоксид кремния, мел, каолин, слюду, графит, вермикулит,
перлит, керамзит и другие минеральные вещества.
Антипирены защищают древесину и другие материалы орга-
нического происхождения от воспламенения. Они препятствуют
разложению материала с выделением горючих газов или пред-
отвращают их воспламенение в результате разложения с образо-
ванием негорючих веществ. Антипирены либо механически совме-
щаются с полимерами и образуют с ними однородную смесь, либо
включаются в процессе получения или переработки полимерных
материалов в молекулярную структуру полимера.
Эффективным способом создания трудногорючих материалов
является синтез полимеров с минимальным содержанием органи-
ческой части, а также термостойких соединений, выделяющих
при терморазложении негорючие продукты.
Огнезащитные покрытия чаще всего используют для снижения
пожароопасности строительных материалов из древесины, древес-
ностружечных и древесноволокнистых плит, пенопластов и стекло-
пластиков.
Свойства неатмосфероустойчивых огнезащитных покрытий и
области их применения приведены в табл. 3.14.
Свойства атмосфероустойчивых огнезащитных покрытий и
области их применения приведены в табл. 3.15.
Защита металлических конструкций. Огнезащитные покрытия
должны наноситься на подготовленную поверхность. Подготовка
поверхности заключается в очистке ее от грязи, ржавчины, ока-
лины и старой краски, обезжиривании растворителями (ксилолом,
сольвентом или уайт-спиритом) и загрунтовке глифталевой
(ГФ-0163) или фенольной (ФЛ-ОЗК) грунтовками.
Таблица 3.15. Атмосфероустойчивые огнезащитные покрытия
Покрытие Цвет Область применения Расход, кг -
Эмаль X В-5169 Масляная краска МХС Пропитка МС * Бежевый Любой, кроме белого Бесцветная Огнезащита наружных дере- вянных конструкций То же Огнезащита деревянных кон- струкций 0,6 0,3
* Привес сухих солей после пропитки должен составлять не менее 66 кг-м-я древе»
СИНЫ.
95
Защита деревянных конструкций. Огнезащитные составы (кра-
ски, обмазки и пропитки) необходимо наносить на готовые кон-
струкции и изделия, имеющие влажность не более 15%. Перед
нанесением огнезащитного состава поверхность древесины должна
быть очищена от пыли, грязи, масляных пятен и следов старой
краски.
Для получения качественного покрытия огнезащитные составы
необходимо наносить равномерным слоем, без пропусков и на-
плывов, не оставляя непокрытых мест, тщательно обрабатывая
щели и места соединения отдельных деталей. Поверхности следует
окрашивать при температуре окружающего воздуха не ниже
10 °C и относительной влажности не выше 70%.
Краски, обмазки и пропитки различных типов имеют различ-
ную стойкость и долговечность. Поэтому необходимо вести систе-
матическое наблюдение за состоянием защищенной поверхности
и в случае нарушения целостности покрытия своевременно при-
нимать необходимые меры для его возобновления.
Качество огнезащитных покрытий по металлу контролируют
осмотром внешнего вида и измерением толщины покрытия магнит-
ным толщиномером типа МТ-ЗЗН.
Огнезащитные свойства покрытий и пропиточных составов
для древесины определяют по ГОСТ 16363—76. «Средства защит-
ные для древесины. Метод определения огнезащитных свойств».
3.4. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ ВЗРЫВОВ
И УМЕНЬШЕНИЮ ИХ ПОСЛЕДСТВИЙ
Для обеспечения взрывобезопасности производства предусматри-
ваются следующие меры: предохранительные конструкции (на-
пример, легкосбрасываемые конструкции ЛСК), сигнализация
о накоплении взрывоопасных газов и паров, исключение источни-
ков воспламенения, вентиляции, флегматизация, устройство огне-
преградителей, взрывоподавление.
3.4.1. Предохранительные (легкосбрасываемые)
конструкции ,
В соответствии со СНиП 2.09.02—85 в наружных ограждениях зда-
ний и помещений категорий А и Б предусматриваются легкосбра-
сываемые конструкции.
В качестве легкосбрасываемых конструкций следует, как
правило, использовать остекление окон и фонарей. При недоста-
точной площади остекления в качестве легкосбрасываемых кон-
струкций допускается использовать открывающиеся наружу рас-
пашные ворота, двери, а также конструкции стеновых панелей
и плит покрытий из стальных, алюминиевых и асбестоцементных
листов и эффективного утеплителя. Площадь легкосбрасываемых
конструкций должна определяться расчетом, исходя из допусти-
96
мого избыточного давления. При этом площадь остекления опре-
деляют без вычета переплетов.
При использовании панелей стен, плит покрытий, распашных
ворот и дверей в качестве легкосбрасываемых конструкций их
крепления к каркасу здания или конструкции запорных устройств
(для ворот и дверей) должны обеспечивать сбрасывание (открыва-
ние) указанных конструкций при давлении, не превышающем
2 кПа в момент взрыва.
Оконное стекло относится к легкосбрасываемым конструкциям
при толщине 3, 4 и 5 мм и площади не менее (соответственно) 0,8,
1 и 1,5 м2. Армированное стекло к легкосбрасываемым конструк-
циям не относится.
Рулонный ковер на участках легкосбрасываемых конструкций
покрытия следует разрезать на карты площадью не более 360 м2
каждая.
Расчетная нагрузка массы легкосбрасываемых конструкций
покрытия должна составлять не более 120 кг/м2 (при условии
уборки снега с участков легкосбрасываемых конструкций).
Системы предотвращения взрывов технологического оборудо-
вания основаны преимущественно на своевременной разгермети-
зации аппаратов с помощью предохранительных мембран, клапа-
нов, динамически ослабленных втулок, разрушающихся или
открывающихся для выпуска избыточного давления газа. Пары
и газы при срабатывании взрывопредохранительных устройств
отводятся в безопасное для обслуживающего персонала место
или в специальные аварийные емкости. Такая защита исполь-
зуется в основном для технологических аппаратов с небольшим
-рабочим давлением (не выше 1 МПа). При более высоких давле-
ниях используют системы предотвращения взрывов с управля-
емой разгерметизацией, действие которой основано на автомати-
ческом открывании аварийного отверстия до того, как давление
в аппарате достигнет определенного предела. Для расчета пло-
щадей легкосбрасываемых конструкций и предохранительных
мембран можно воспользоваться следующим критериальным урав-
нением для полностью загазованного объема:
V = 0,9 К Лт)_ ПрИ (лт^2) и
(3.24)
a (Ei - 1)
УEi (лт-1)
при (1 < лт.<2),
здесь V — комплекс подобия, описываемый выражением
у ~ о 207 —-_____—
’ v2/3 Su.
Mi
(3.25)
где a — безразмерный фактор турбулизации, принимаемый равным 2 для на-
чально открытых проемов в отсутствие несплошных препятствий в объеме и 8—10
для начально закрытых проемов и при наличии несплошных препятствий на пути
-4 П/р А. Н. Бар атова
97
прохождения пламени; яе = Pe/Pt, Ре — адиабатическое давление взрыва,
кПа; Р{ — начальное давление, кПа; = Pm!Pi — безразмерное давление
взрыва; Рт — максимальное давление взрыва, кПа; £г-— безразмерный коэф-
фициент расширения продуктов сгорания при начальных давлениях и темпера-
туре (обычно определяется отношением Ть^Тц.у, F — площадь разгерметиза-
ции, мг; ип — свободный объем помещения или аппарата, м3; ц — коэффициент
расхода (принимаемый равным 0,6); Su. — нормальная скорость пламени, м-с"1;
Mi — молекулярная масса горючей смеси, кгс* кмоль"1; TUi, Tbi — начальная
и температура сгорания смеси, К.
3.4.2. Исключение источников воспламенения
f
Источники воспламенения в условиях производства весьма разно-
образны. Наиболее вероятными являются открытый огонь и
раскаленные продукты горения; нагретые до высокой температуры
поверхности технологического оборудования; тепловое про-
явление механической и электрической энергии; тепловое воз-
действие химических реакций. Источниками воспламенения могут
быть разнообразные технологические нагревательные печи, реак-
торы огневого действия, регенераторы, в которых выжигают
органические вещества из негорючих катализаторов, печи и
установки для сжигания и утилизации отходов, факельные уст-
ройства для сжигания побочных и попутных газов и др.
Основной мерой защиты от воспламенения является исключе-
ние возможного контакта с источниками воспламенения горючих
паров и газов, образующихся при авариях и повреждениях.
С целью предотвращения появления источников воспламенения
во взрывоопасных объектах применяют специальные виды элек-
трооборудования. Условия безопасного применения электрообо-
рудования регламентируются ПУЭ [271, согласно которым все
электрооборудование подразделяется на взрывозащищенное, для
пожароопасных установок и нормального исполнения.
Во взрывоопасных зонах разрешается применять только взры-
возащищенное электрооборудование. Взрывозащищенное элек-
трооборудование подразделяют по уровням и видам взрыво-
защиты, категориям, группам и температурным классам. Катего-
рии взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом
устанавливают в зависимости от размера безопасного эксперимен-
тального максимального зазора оболочки (БЭМЗ), через который
Таблица 3.16. Категории взрывоопасных смесей
Категория смеси
Наименование смеси
БЭМЗ, мм
I
II
ПА
ИВ
ПС
Рудничный метан
Промышленные газы и пары
То же
»
Более 1,0
Более 0,9
От 0,5 до 0,9
До 0,5
98
Таблица 3.17. Распределение взрывоопасных смесей
по категориям и группам
Категория смеси Группа смеси Вещества, образующие взрывоопасные смеси с воздухом
I ПА ПВ ПС Т Т1 Т2 ТЗ Т4 Т1 Т2 ТЗ Т4 Т1 Т2 ТЗ Т4 Т5 Метан (рудничный) Аммиак, галогенсодержащие органические вещества, изобутан, ароматические и циклические соединения и др. Эфиры, ангидриды кислот, изопрен, изооктан, про- пилен и др. Бензины, алканы С5—С9, амины, керосины, уайт- спирит, этилмеркаптан и др. Ацетальдегид, декан, триэтоксибутан и др. Коксовый газ, синильная кислота Дивинил, диоксан, метилхлорсиланы, формальдегид, фурфурол, этилен Акролеин, сероводород, винилтрихлорсилан, дизель- ное топливо, этил целлюлоза Дибутиловый эфир, серный эфир Водород, водяной газ, светильный газ Ацетилен, метилди хлор си л ан Трихлорсилан Перекись изопропилбензола Сероуглерод
не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду
при любой концентрации горючего в воздухе. Категории взрыво-
опасных смесей приведены в табл. 3.16.
В табл. 3.17 приведены данные о распределении взрывоопасных
смесей по категориям и группам.
Группы взрывоопасных смесей и газов с воздухом принимаются
в соответствии с табл. 3.18 по значениям температуры самовос-
пламенения.
Правилами [27 ] установлены следующие уровни взрыво-
защиты электрооборудования: повышенной надежности против
взрыва (знак 2), взрывобезопасное (знак 1) и особо взрывобез-
опасное (знак 0). Оно может иметь следующие виды взрывозащиты:
взрывонепроницаемая оболочка (d), заполнение или продувка
оболочки под избыточным давлением защитным газом (/?), искро-
безопасная электрическая цепь (/), кварцевое заполнение обо-
тГабтща 3.18. Группы взрывоопасных смесей
Группа Т1 Т2 ТЗ Т4 Т5 Тб
г Стандартная тем- пература самовос- Гпламенения, °C Выше 450 От 300 до 450 От 200 до 300 От 135 до 200 От 100 до 135 От 85 до 100
4* 99
лочки с токоведущими частями (q), масляное заполнение оболочки
с токоведущими частями (s), защита вида е (ё).
Ниже приведены температурные классы электрооборудования,
соответствующие группам взрывоопасных смесей, для которых
электрооборудование является взрывозащитным.
Знак класса
Т1
Т2
ТЗ
Т4
Т5
Тб
Предельная
температура, °C
450
300
200
135
100
85
Группа взрыво-
опасной смеси
Т1
Т1, Т2
Т1— ТЗ
Т1—Т4
Т1—Т5
Т1—Тб
В маркировку взрывозащищенного электрооборудования вхо-
дят знаки: уровня взрывозащиты (2, 1, 0); знак ех, указывающий
на соответствие электрооборудования стандартам; вида взрыво-
защиты (d, р, i, q, о, s, ё); группы или подгруппы электрообору-
дования (II, ПА, НВ, ПС), температурного класса (Tl, Т2, ..., Тб).
Например, электрооборудование повышенной надежности против
взрыва с защитой вида «е» имеет маркировку — 2exdIT6, взрыво-
безопасное электрооборудование с искробезопасной цепью —
1ехЛ1СТ5, особовзрывобезопасное электрооборудование со
специальной и искробезопасной цепью — 0sxsZIICT4.
Электрооборудование выбирают с учетом класса взрывоопас-
ной зоны и свойств взрывоопасной смеси по табл. 3.19.
Таблица 3.19. Допустимый уровень взрывозащиты
электрооборудования
Класс взрыво- опасной зоны Уровень взрывозащиты или степень защиты
Электрические машины
BI В-1а, В-1г В-16 В-П В-Па Взрывобезопасные Повышенной надежности против взрыва Без взрывозащиты Взрывобезопасные Без взрывозащиты
Электроприборы и аппараты
В-1 В-1а, В-1г Взрывобезопасные, особовзрывобезопасные Повышенной надежности для аппаратов и приборов, искря- щих или подверженных нагреву выше 80 °C; без взрыво- защиты для приборов и аппаратов, не искрящих и не на- гревающихся выше 80 °C
В-16 В-П В-Пб Без взрывозащиты Взрывобезопасные, особовзрывобезопасные Без взрывозащиты
100
Таблица 3.20. Допустимый уровень взрывозащиты электрических
Светильников
Класс взрыве* опасной зоны Уровень взрывозащиты или степени защиты
Стационарные светильники
В-1 В-1а, В-If В-16 В-П В-Па Взрывобезопасные Повышенной надежности Без взрывозащиты Повышенной надежности Без взрывозащиты
Переносные светильники
В-I, В-1а В-16, В-1г В-П В-Па Взрывобезопасные Повышенной надежности Взрывобезопасные Повышенной надежности
В табл. 3.20 приведено распределение электрических светиль-
ников по уровню взрывозащиты или степени их защиты.
Наиболее распространенным видом взрывозащищенного элек-
трооборудования является взрывонепроницаемое оборудование.
В конструкции такого оборудования предусмотрено гашение
пламени в узких зазорах («щелевая защита») между фланцами
и другими частями оборудования.
Для предотвращения возникновения источников зажигания
следует соблюдать требования безопасности при проведении сва-
рочных и огневых работ, регламентируемых правилами [31 ].
Кроме того, необходимо принимать следующие меры:
ограничивать нагрев оборудования до температуры, не пре-
вышающей 80% от минимальной температуры самовоспламенения
обращающихся веществ;
применять материалы, не создающие при соударении искр,
способных инициировать воспламенение взрывоопасных сред;
применять средства защиты от атмосферного и статического
электричества, блуждающих токов, токов замыкания и т. д.
(заземление, увлажнение и использование нейтрализаторов ста-
тического электричества и др.);
устранять опасные тепловые проявления химических реакций
и механических воздействий;
не допускать накопления в воздуховодах вентиляционных
систем самовоспламеняющихся отложений.
Рекомендации для предотвращения возникновения механи-
ческих искр содержатся в [43], а меры по оценке поджигающей
способности искр статического электричества и меры предупре-
; ждения — в 144].
. 101
3.4.3. Газосигнализация, флегматизации
и вентиляция
Для контроля за накоплением в воздухе производственных поме-
щений горючих газов и паров и созданием взрывоопасных сред
используют приборы газового анализа — газоанализаторы, газо-
сигнализаторы и индикаторы. Известны различные приборы,
предназначенные для определения содержания горючих веществ
в воздухе. Наиболее широкое применение среди них для контроля
взрывоопасности производственной атмосферы получили термо-
химические, термокондуктометрические, оптические и иониза-
ционные приборы. Действие термохимических газоанализаторов
основано на каталитическом окислении горючих примесей в воз-
духе в специальной камере, включенной в мост Уинстона. Вы-
деление тепла при окислении ведет к повышению сопротивления
плеча, разбалансу моста и появлению ЭДС в измерительной
диагонали моста.
К важным достоинствам термохимических приборов отно-
сится возможность непосредственного определения с их помощью
взрывоопасности анализируемой среды, так как они могут быть
отградуированы в процентах от НКПР.
Такая градуировка прибора возможна в связи с тем, что при
концентрациях различных горючих примесей, равных НКПР
или определенной доле от НКПР, выделяемое при окислении
тепло и величина ЭДС в измерительной диагонали моста будут
одинаковыми.
Прибор может фиксировать взрывоопасное содержание ин-
дивидуальных веществ и суммарное взрывоопаснее содержание
нескольких горючих примесей. При этом нет необходимости знать
не только НКПР этих веществ, но и их природу.
Отечественная промышленность выпускает следующие термо-
химические приборы.
Переносные газоанализаторы и индикаторы. ГБ-3 предназна-
чен для периодического определения паров этилированных бен-
зинов. Изготавливается во взрывонепроницаемом исполнении,
диапазоны измерений 0—30 и 0—150 г/м3, применяется при тем-
пературах от —20 До 30 °C;
ИВК-1 предназначен для индикации довзрывных концентра-
ций паров нефтепродуктов в воздухе. Изготавливается в искро-
безопасном исполнении со взрывонепроницаемыми элементами,
диапазон температур —10—50 °C (разрешается пользоваться при
—40 °C);
ПИВ-1 предназначен для контроля и сигнализации концен-
траций паров растворителей, равных 5—50 % НКПР. Изготавли-
вается во взрывонепроницаемом исполнении, диапазон тем-
ператур —10—50 °C;
ПГФ2М1 предназначен для периодического определения кон-
центраций горючих паров и газов в воздухе. Изготавливается во
102
1 взрывозащищенном исполнении, диапазон температур —20 —
40 °C;
ИВП-1 предназначен для периодической индикации концен-
трации горючих газов, паров и их смесей, выдает сигнал при
достижении 5—50 % НКПР. Изготавливается во взрывозащищен-
ном исполнении, диапазон температур —20 — 50 °C.
Стационарные автоматические сигнализаторы. СГГ2М предназ-
начен для определения горючих паров, газов и их смесей, выдает
сигнал при достижении содержания в воздухе горючих веществ
в количестве, эквивалентном 20 % НКПР. Изготавливается во
взрывозащищенном исполнении в виде модификаций СГГ2М-В2Б,
СГГ2М-ВВГ и СГГ2М-В4Б (отличаются категорией взрывоза-
щиты), диапазон температур —10—40 °C, влажность до 80 %;
СВК-ЗМ1 предназначен для непрерывного контроля содержа-
ния горючих веществ в воздухе закрытых помещений, выдает
сигнал при достижении 5 — 50 % НКПР, диапазон температур
5 — 40 °C, влажности 30—90 %, запаздывание сигнала 30 с.
Кроме перечисленных выпускают также близкие к ним при-
боры: СГП-1ХЛ4, СТХ-144, СТХ-3, ЩИТ-144, «Турбулент».
К недостаткам термохимических приборов относятся большая
инерционность и непригодность для анализа серо-, хлорсодержа-
щих и некоторых других веществ, являющихся каталитическими
ядами.
Ионизационно-пламенные приборы. Принцип их действия
основан на повышении электропроводимости газа, ионизирован-
ного в среде, создаваемой диффузионным пламенем водорода
и горючими примесями в анализируемом воздухе. Эти приборы
лишены недостатков, присущих термохимическим приборам. Про-
мышленностью освоены следующие пламенно-ионизационные при-
боры:
СДК-2 — сигнализатор довзрывных концентраций; пред-
назначен для определения широкого круга органических (в том
числе хлорсодержащих) веществ. Выдает сигнал при суммарных
концентрациях 5—45 % НКПР, диапазон температур 5—50 °C,
инерционность 10—20 с;
Газоанализатор «Гамма-М» предназначен для определения
концентраций примесей органических веществ.
Термокондуктометрические приборы. Их действие основано
на зависимости теплопроводности анализируемой среды от со-
держания анализируемого компонента. Этот принцип приемлем
лишь для контроля веществ, теплопроводность которых суще-
ственно отличается от теплопроводности воздуха. В основном
приборы используются для определения водорода, теплопровод-
ность которого почти на порядок выше, чем воздуха. К ним
относятся:
ТП1116М стационарный автоматический газоанализатор,
- предназначенный для непрерывного измерения концентраций
f < водорода в многокомпонентных смесях, диапазон измерений
Г 103
О—6 % (об.), инерционность до 1 мин, диапазон температур 5—•
40 °C, влажность до 98 %;
Переносной газоанализатор ТП123 предназначен для эпизоди-
ческого измерения содержания водорода в воздухе производ-
ственных помещений, диапазон измерений 0—4 % (об.), продолжи-
тельность замера до 2 мин, диапазон температур —10—55 °C.
Оптические приборы. Из приборов этого типа наибольшее
распространение получили газоанализаторы, принцип действия
которых основан на измерении разности в преломлении света
(интерферометрии) анализируемой среды и чистого воздуха. Среди
освоенных промышленностью интерференционных газоанализа-
торов для контроля за взрывоопасностью газовых сред приме-
няются следующие приборы.
Переносный газоотделитель (интерферометр) ГИК-1 предназна-
чен для периодического определения содержания в воздухе метана,
водорода и диоксида углерода, диапазоны измерения 0—3 % СН4,
0—2 % Н2 и 0—1% СО2, продолжительность замера 1 мин.
Интерференционный газоанализатор ИГА, предназначен для
эпизодического определения концентраций метана, диоксида угле-
рода и кислорода в воздухе, диапазоны измерения 0—6 % СН4,
0—6 % СО2 и 5—20 % О2.
Для контроля за содержанием в воздухе горючих примесей
предназначен также автоматический стационарный газоанализатор
МН3001М, принцип действия которого основан на измерении
кислорода, израсходованного на сжигание горючих веществ,
содержащихся в анализируемом воздухе. В анализируемой смеси
могут быть вещества с температурой самовоспламенения не выше
500 °C. Для измерения кислорода используются его термомагнит-
ные свойства, которыми он сильно отличается от других газов.
Термомагнитные газоанализаторы кислорода. Их широко при-
меняют в химической промышленности для контроля взрыво-
опасности газовых сред по содержанию кислорода.
Газоанализаторы ГТМК-ПМ и ГТМК-12М, предназначены
для определения кислорода в газовых смесях в широком диапазоне
концентраций при температурах 5—50 °C;
МН-5121—5126, МН-5130 и МН130-Т — автоматические газо-
анализаторы типа МН, предназначенные для определения кисло-
рода в широком диапазоне концентраций при температурах
5—50 °C, выпускаемые Вырусским заводом газоанализаторов.
Помимо приборов контроля газовых сред наша промышлен-
ность выпускает следующие комплексные системы и устройства,
обеспечивающие не только контроль загазованности, но и защиту
от нее:
устройство аварийной защиты и сигнализации «Логика», пред-
назначенное для локализации или предотвращения аварий, рабо-
тает совместно с электроконтактными датчиками, блоком
промежуточных реле и исполнительными механизмами (выпу-
скается Воронежским филиалом ОКБ А в трех модификациях),
Д04
осуществляет прием аварийного сигнала, оповещение об аварий-
ной ситуации и выдачу командного сигнала на исполнительные
механизмы;
система АЗИС, предназначенная для непрерывного контроля
воздушной среды пр\ изводственных помещений и предотвращения
аварий, связанных с загазованностью взрывоопасными веще-
ствами, использует в качестве датчиков СВК-ЗМ1, а исполнитель-
ными механизмами являются электрозадвижки и пневмоотсека-
тели. Выпускается Дзержинским филиалом ОКБА. Этим же целям
служат системы «ГАЗ-2», «Пропан-1» и АМТ-3.
Флегматизации. Заключается в создании в технологическом
оборудовании или в защищаемом помещении среды, не поддержи-
вающей горения, — один из эффективных способов предупрежде-
ния образования взрывоопасной среды. Различают два метода
флегматизации, основанные на разбавлении воздуха инертными
разбавителями (азотом, диоксидом углерода, водяным паром)
и на введении в воздух ингибиторов горения — хладонов и ком-
бинированных газовых составов на их основе (см. гл. 4).
Первый метод предназначен для взрывозащиты технологи-
ческого оборудования, а второй — преимущественно для произ-
водственных помещений.
Флегматизация инертными разбавителями обычно достигается
при снижении содержания кислорода в газовой смеси до 12—
15 % (об.). Для веществ, характеризуемых широкой областью
воспламенения (например, водород, ацетилен, оксид углерода),
некоторых металлсодержащих соединений (легкие гидриды ме-
таллов и др.), содержание кислорода при флегматизации необхо-
димо уменьшать до 5 % (об.) и ниже [известны вещества, способные
гореть при содержании всего около 1 % (об.)О21.
Флегматизация атмосферы производственных помещений
галогенсодержащими ингибиторами обеспечивает возможность
не только взрывозащиты, но и пожаротушения (см. гл. 4).
Важно при этом отметить, что требуемые для флегматизации
количества ингибиторов намного меньше, чем инертных разбави-
телей, и составляют обычно около 3—5 % (об.). Это обусловливает
возможность, во-первых, быстрого создания зафлегматизирован-
ной среды (что очень важно при быстром заполнении помещения
взрывоопасным веществом), а во-вторых, достижения эффекта
флегматизации при остаточном содержании кислорода около
18 % (об.), что допустимо для кратковременного пребывания
людей.
Флегматизирующую концентрацию инертных разбавителей и
галогенсодержащих ингибиторов применительно к воздушным
.смесям органических веществ, состоящих из атомов С, Н, О и N,
можно рассчитать по формуле
ф — юо ________*-> ~~~ 4,84ft_
фф 1 + •$ + (у-1) (1+4,84ft) ’ §*26)
105
Таблица 3.21. Значения параметра у для различных разбавителей
Разбавитель V Разбавитель V
Азот, N2 1 Тетрахлорметан, СС14 4,8
Водяной пар, Н2О 1,23 Трифтортрихлорэтан, C2F3C13 5,6
Диоксид углерода, СО2 Тетрафторметан, CF4 1,56 Дихлортетрафторэтан, C2F4C12 6,0
2,4 Хлорпентафторэтан, C2FBC1 6,0
Дифтор хлор метан, CHF2C1 3,3 Перфтор пропан, C3F8 6,1
Шестифтористая сера, SF6 Фтортрихлорметан, CFC13 3,9 Хлорбромметан, СН2С1Вг Дифторхлорбромметан, CF2ClBr Трифторбромметан, CF3Br 10,4
4,0 12,7
Дифтордихлорметан, CF2C12 4,5 16,2
1,2-Дибромтетрафторэтан, C2F4Br2 16,5
где S = nHhn -|- nQhc — nQho 4- nN/iN 4- h ДСЯ> лс, nH, no, nN — число соот-
ветствующих атомов в молекуле горючего; hc, hir Hq, hN — эмпирические коэф-
фициенты, соответственно равные 2,989; 3,441; —0,522; —0,494; h — 3,14 X
X 10"2моль. кДж'1, ДЯ°—стандартная теплота образования горючего, кДж-моль'1,
р = Hq0,5 0,25пн— 0,5по — стехиометрический коэффициент кислорода в
реакции сгорания до СО и Н2О; у — безразмерный параметр, характеризующий
флегматизирующую или ингибирующую способность, значение которого приве-
дено в табл. 3.21.
Расчет флегматизирующих концентраций инертных разбави-
телей (азот, диоксид углерода, водяной пар) для пылевоздушных
смесей проводится по формуле (3.26), в которой эмпирические
коэффициенты соответственно равны:
для пылей полимерных материалов Лс — 10,17; = 2,93;
h0 = —0,522; /zN = —0,49; hj = 2,63. 10"2 моль. кДж"1;
для пылей лекарственных препаратов hc — 7,37; hH — 2,06;
h0 = —0,52; /iN= —0,49; hf = 2,02- ИГ2 моль/кДж; ₽ - пс +
4- 0,25пн—0,5по — стехиометрический коэффициент кислорода
в реакции сгорания до СО2 и Н2О.
Формула (3.26) применяется в тех случаях, когда температура
не превышает 50 °C и давление близко к атмосферному.
Для практического применения значения флегматизирующих
концентраций, вычисленные по формуле (3.26), необходимо умно-
жить на коэффициент безопасности, который равен 1,2 для хими-
чески инертных (азот, диоксид углерода, водяной пар) и 1,5 для
галоген содержащих разбавителей.
На практике зачастую оказывается необходимым определить
состав смеси горючего газа или пара с негорючим, который яв-
ляется пожаро- и взрывобезопасным при выпуске смеси в атмосферу.
Отношение концентрации негорючего газа или пара к горючему
v$ при этом может быть вычислено по формуле (для горючих,
состоящих из атомов С, Н, О, N):
Уф = k6 (С - 4,84аСр1)/у, (3.27)
где S == nchc 4- nHhH 4- noho + + h hc> hH, h0, hNt
hj — постоянные коэффициенты, значения которых в случае
106
инертных разбавителей составляют: /?с = 3,53; /гн — 4,04; ho =
— —0,52; = —0,49; ht — 3,63.10-2 моль. кДж"1, и в случае
галогенсодержащих разбавителей hc = 2,74; /гн — 3,17; ho —
— —0,52; An = —0,49; hf = 2,91-10~2 моль-кДж'1; — коэф-
фициент безопасности, равный 1,2 для инертных и 1,5 для гало-
генсодержащих разбавителей; otc — коэффициент, равный 1,4 для
инертных и 1,1 для галогенсодержащих разбавителей. Обозначе-
ния прочих параметров приведены выше, формула (3.27) при-
меняется для температуры до 50 °C и давлении, близком к атмо-
сферному.
К достоинствам способа флегматизации относится также срав-
нительная легкость автоматизации приведения в действие уста-
новок флегматизации, которые обычно представляют собой
систему баллонов, содержащих флегматизирующие вещества, обо-
рудованных запорной арматурой, и трубопроводную разводку
по помещениям (аналогично системам газового пожаротушения,
см. гл. 5).
Запорная арматура может срабатывать по сигналу от газо-
сигнализаторов или рассмотренных выше систем контроля за-
газованности помещений.
Вентиляция. Аварийная вентиляция — один из распростра-
ненных способов снижения взрывопожароопасности производ-
ственных помещений. Так, в соответствии с разд. 3.1 настоящей
главы при определении категории помещения по взрывопожарной
и пожарной опасности допускается учитывать аварийную венти-
ляцию, если она обеспечена автоматическим пуском при пре-
вышении предельно допустимой взрывобезопасной концентрации
и электроснабжением по первой категории надежности. Основные
требования к аварийной вентиляции изложены в нормативном
документе 145].
Систему аварийной вентиляции следует предусматривать
в производственных помещениях, в которых возможно внезапное
поступление в воздух больших количеств вредных или взрыво-
опасных газов или паров, в соответствии с требованиями техно-
логической части проекта и ведомственных нормативных доку-
ментов. Аварийная вентиляция совместно с основной должна
обеспечивать не менее 8 воздухообменов в час по полному вну-
треннему объему помещения, если в технологической части про-
екта отсутствует расчет производительности или указание о
необходимом воздухообмене аварийной вентиляции. При этом
в помещениях насосных и компрессорных станций (вредных или
горючих газов) категорий А и В вентиляция должна обеспечивать
8-кратный аварийный воздухообмен в дополнение к воздухооб-
мену, создаваемому системами основной вентиляции.
Система аварийной вентиляции должна включаться автома-
тически при остановке любой из основных систем.
Основная вентиляция также играет определенную роль в обеспе-
чении пожаре-и взрывобезопасности производственных помещений.
107
При нормальном протекании технологического процесса основная
вентиляция должна обеспечивать концентрации поступающих
в помещение горючих газов и паров в пределах 5 % нижнего
концентрационного предела распространения пламени. Количе-
ство воздуха, перемещаемого по воздуховодам систем местных
отсосов, удаляющих взрывоопасные газы и пары, следует рас-
считывать по нормам технологического проектирования так,
чтобы при нормальной работе технологического оборудования
и при его аварии концентрации паровоздушных смесей в воздухо-
водах не превышали предельно допустимых взрывобезопасных
концентраций, определяемых по ГОСТ 12.1.044—84. При отсут-
ствии норм технологического проектирования, а также при пере-
мещении местными отсосами смесей воздуха с взрывоопасной
пылью концентрации взрывоопасных веществ в удаляемом воздухе
следует принимать не более 50 % НКПР.
Более подробно требования к основной и аварийной венти-
ляции изложены в упомянутом выше нормативом документе [451.
3.4.4. Мероприятия по взрывозащите технологического
оборудования
Одними из основных способов предупреждения образования
горючей газовой среды в технологическом оборудовании являются
правильный выбор и соблюдение технологического режима по
температуре и давлению. Надежным способом взрывопожаро-
защиты является проведение процесса вне температурных пре-
делов воспламенения, т. е. выполнение условия
7Н>ГП>ГВ, (3.28)
где Тп — температура процесса; Тн, Т3 — нижний и верхний температурные
пределы.
При этом необходимо учитывать два обстоятельства: расшире-
ние области воспламенения органических веществ с повышением
давления (в результате увеличения верхнего и неизменности ниж-
него концентрационных пределов распространения пламени) и
снижение температурных пределов воспламенения с уменьшением
давления (поскольку упругость пара жидкостей не зависит от
давления и с разрежением среды при прочих одинаковых усло-
виях происходит пропорциональное увеличение парциального
давления паров жидкости).
Изменение верхних концентрационных пределов распростра-
нения пламени органических веществ с давлением можно рассчи-
тать по формуле [46]: _
1<юс; Ур
100 - с; + с"в ур ’
(3.29)
где Св — ВКПР при заданном давлении Р; Св — ВХПР при атмосферном давле-
нии (находится по справочникам или расчетом),
108
Изменение температурной области воспламенения жидкостей
с уменьшением давления можно оценить, исходя из условия:
Рпп-ЮО
Спр = ---= const, (3.30)
где Спр — концентрационный предел распространения пламени паров (нижний
или верхний), % (об.); Рпр — давление насыщенных паров при температуре,
соответствующей температурному пределу воспламенения (нижнему или верх-
нему), Па; Р — заданное остаточное давление при разрежении, Па.
Из этого условия следует, что при уменьшении давления ниже
атмосферного
Рпр = Рпр~р^—> (3.31)
н г атм
где Рпр, Рпр — давление насыщенных паров при температурах, соответствую-
щих температурным пределам, при атмосферном и заданном остаточном давлении
соответственно; Ратм — атмосферное давление, принимаемое равным 10$ Па.
Приведенная к заданному разрежению температурная область
воспламенения далее определяется по справочным данным зави-
симости давления паров рассматриваемой жидкости от темпе-
ратуры. Эта зависимость с достаточной для практических целей
в условиях разрежения точностью описывается уравнением
lgPH = Л/Т + в, (3.32)
где Рн — давление насыщенных паров жидкости, Па; Т — температура, К;
А, В — константы, характеризующие вещество.
С помощью уравнения (3.33) можно рассчитать температуры,
соответствующие РпР.
Учитывать изменения температурной области с уменьшением
давления ниже атмосферного особенно важно при работах с го-
рючими жидкостями, имеющими при атмосферном давлении тем-
пературу вспышки выше 61 °C и относимыми при нормальных
условиях к пожароопасным (т. е. не способных создавать взрыво-
опасные среды).
Огнепреградители. Для предотвращения проскока пламени
в технологические аппараты, в которых могут образовываться
взрывоопасные среды, и в - коммуникации, соединяющие эти
аппараты с устройствами или со средой, где может появиться
пламя, устанавливают огнепреградители. Их действие основано
на гашении пламени в узких каналах в результате отвода тепла
от пламени в стенки этих каналов. Выше (см. гл. 1) было пока-
зано, что распространение пламени прекращается, когда от пла-
мени отбирается тепло в таком количестве, что температура пла-
мени понижается на характеристический температурный ин-
тервал 0 *:
о = rt*/e.
* В настоящее время многие специалисты рассчитывают критические усло-
вия распространения пламени из условия: 0 = 3RT2/E.
109
1 — индикатор взрыва; 2 — блок управления; 3 >— взрывоподавитель; 4 защищаемый
аппарат; 5 — очаг взрыва
Рис. 3.2. Развитие взрыва газопаропылевоздушных смесей во времени:
I без подавления взрыва; 2 при подавлении взрыва
Из теории пределов распространения пламени Я. Б. Зельдо-
вича следует, что гашение пламени в узких каналах достигается
при следующем условии:
Ре = р— = const, (3.33)
н А»
где Рекр — критическое значение числа Пекле; ин — нормальная скорость
распространения пламени; dKp — критический диаметр канала; ср — теплоемкость
газа; р — плотность газа; Л — теплопроводность газа.
Многочисленные исследования показали, что для многих
горючих веществ Рекр — 55—70.
По уравнению (3.32) можно рассчитать требуемый для огне-
преграждения диаметр проходных каналов. Важно при этом
отметить два обстоятельства:
величина dKp определяется только свойствами горючей смеси
и не зависит от материала, из которого сделаны огнепрегражда-
ющие каналы, и длины каналов;
dKp обратно пропорционален давлению (поскольку р~1/р), и по-
тому при оборудовании технологического аппарата огнепреградите-
лями необходимо обязательно учитывать давление в этом аппарате.
Ниже приведены значения критического диаметра каналов
(в мм) для стехиометрических смесей некоторых горючих веществ
с воздухом (й?кр) и с кислородом (с/кР) при нормальных условиях:
<7кр /7 ^кр
Метан 4,1 0,35
Водород 0,80 0,30
Ацетилен 0,85 0,08
По способу устройства так называемые сухие огнепреградители
подразделяются на следующие типы:
с насадкой из гранулированных материалов (фарфоровые,
гравийные, кольца Рашига и т. п.);
с прямыми каналами;
кассетные, в которых огнепреграждающие кассеты содержат
свитые в рулоны металлические ленты;
ПО
выполненные из металлокерамики и металловолокна;
сетчатые (по принципу лампы Дэви).
Наиболее эффективными огнепреградителями являются метал-
локерамические или выполненные из металловолокна.
В качестве огнепреградителей применяют также жидкостные
предохранительные затворы.
Эффективность огнепреграждения (что весьма актуально для
таких быстрогорящих веществ, как водород, ацетилен, а также
для кислородных смесей большинства известных горючих ве-
ществ) можно повысить орошением насадок водой.
Надежную взрывозащиту технологических аппаратов обес-
печивают автоматические системы подавления взрывов (АСПВ).
Принцип их действия, иллюстрируемый рис. 3.1, заключается
в быстром обнаружении начавшегося взрыва с помощью высоко-
чувствительного индикатора взрыва и подаче под давлением
в этот очаг огнетушащего вещества. Развитие взрыва газо-, паро-,
пылевоздушных смесей во времени показано на рис. 3.2. Видно,
что в течение 2 • 10-2 — 4-10-2 с давление взрыва остается невысо-
ким. Если за это время удастся обнаружить очаг взрыва и подать
в него достаточное количество огнетушащего средства, то взрыв
будет подавлен. В качестве наиболее эффективных огнетушащих
веществ применяют хладоны, порошки, а также распыленную
воду (см. гл. IV).
В нашей стране разработаны две системы АСПВ:
АСПВ «Анпирбар» (разработчик ВНИИПО), предназначенная
для подавления взрывов газо- и паровоздушных сред (например,
паров сероуглерода в воздухе в аппаратах ксантогенирования
целлюлозы). В этой системе использован ультрафиолетовый датчик
пламени, огнетушащим веществом является хладон 114В2.
АСПВ «Радуга» (разработчик ВНИИТБХП) с индикатором
взрыва по давлению, применяемая для взрывозащиты различных
аппаратов, в том числе с взрывоопасными пылевоздушными смесями.
Глава 4
СРЕДСТВА И СПОСОБЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЖАРОТУШЕНИИ
4.1.1. Условия, необходимые для прекращения горения
Для подавления горения необходимо выполнение хотя бы одного
из следующих условий:
изоляция очага горения от воздуха или снижение концентра-
ции кислорода разбавлением негорючими газами до значения,
при котором не может происходить горение;
охлаждение очага горения до температуры ниже определенного
предела;
141
интенсивное торможение (ингибирование) скорости химических
реакций в пламени;
механический срыв пламени сильной струей газа или воды;
создание условий огнепреграждения, т. е. таких условий,
при которых пламя распространяется через узкие каналы.
Все существующие огнетушащие средства оказывают, как
правило, комбинированное воздействие на процесс горения ве-
ществ. Например, вода может охлаждать и изолировать (или
разбавлять) источник горения; пенные средства действуют изо-
лирующе и охлаждающе; наиболее эффективные газовые средства
воздействуют на процесс горения одновременно как ингибиторы
и как разбавители; порошки могут ингибировать горение и соз-
давать условия огнепреграждения при образовании устойчивого
порошкового облака. Однако для любого огнетушащего средства
характерно какое-либо одно доминирующее свойство. Например,
вода оказывает преимущественно охлаждающее воздействие на
пламя, пены — изолирующее, огнетушащие средства на основе
галогеноуглеводородов и порошковые составы — специфическое
ингибирующее действие. Кроме того, в зависимости от условий
применения проявляется то или иное свойство огнетушащего
вещества. Некоторые порошковые составы при тушении горящих
металлов проявляют в основном изолирующие свойства, а при
подавлении горения углеводородов — ингибирующие.
Из сказанного следует, что, во-первых, огнетушащие средства
не являются универсальными, т. е. при пользовании ими не
достигается одинаковый огнетушащий эффект, и, во-вторых,
для подавления горения одного и того же вещества в ряде случаев
могут быть применены различные огнетушащие средства. Поэтому
при выборе средств тушения следует исходить из возможности
получения наилучшего огнетушащего эффекта при минимальных
затратах.
Прежде чем перейти к изложению представлений об огнетуша-
щих свойствах различных средств и сведений о способах пожаро-
тушения, необходимо рассмотреть особенности развития пожаров,
от которых зависит достижение конечного результата — подавле-
ние горения.
4.1.2. Основные понятия о пожаре и его развитии
Важнейшими параметрами пожаров, определяющими условия
пожаротушения, являются:
физико-химические свойства горящего материала, от которых
зависит выбор огнетушащего вещества;
пожарная нагрузка, под которой имеются в виду масса всех
горючих и трудногорючих материалов, находящихся в рассматри-
ваемом объекте, отнесенная к площади пола помещения или
поверхности, занимаемой материалами на открытом воздухе;
скорость выгорания пожарной нагрузки;
112
Таблица 4.1. Классификация пожаров
Класс пожара Характеристика горючей среды или горящего объекта Рекомендуемые огнетушащие составы и средства
А Обычные твердые горючие мате- риалы (дерево, уголь, бумага, ре- зина, текстильные материалы и др.) Горючие жидкости и плавящиеся при нагревании материалы (мазут, бензин, лаки, масла, спирт, стеа- рин, каучук, некоторые синтети- ческие материалы и др.) Все виды огнетушащих средств (прежде всего вода)
В Распыленная вода, все виды пен, составы на основе гало- геналкилов, порошки
С Горючие газы (водород, ацетилен, углеводороды и др.) Газовые составы: инертные раз- бавители (N2, СО2), галогено- углеводороды, порошки, вода (для охлаждения)
D Металлы и их сплавы (калий, натрий, алюминий, магний) Оборудование под напряжением Порошки (при спокойной пода- че на горящую поверхность)
Е Порошки, СО2, хладоны
газообмен очага пожара с окружающей средой и с внешней
атмосферой;
теплообмен между очагом пожара и окружающими матери-
алами и конструкциями;
размеры и форма очага пожара и помещения, в котором произо-
шел пожар;
метеорологические условия.
Физико-химические свойства горючего материала определяют
выбор средства огнетушения. Для тушения пожара нельзя при-
менять вещества, бурно реагирующие с горючим или окислите-
лем. Например, нельзя применять воду для тушения материалов,
которые взаимодействуют с ней, образуют горючие газы или
выделяют тепло (щелочные металлы и некоторые другие горючие
материалы). Особые трудности вызывает тушение пожаров тле-
ющих материалов из-за трудности проникновения огнетушащих
веществ в поры таких материалов. Известны, например, случаи,
когда опущенные в воду горящие кипы хлопка продолжали гореть
в течение длительного времени. Расход воды для тушения тлеющих
материалов, как правило, столь велик, что требуются дополни-
тельные меры и средства (с этой целью к воде добавляют специаль-
ные добавки — смачиватели). Классификация пожаров в зависи-
мости от физико-химических свойств горючих материалов и воз-
можности их тушения различными огнетушащими веществами
и составами приведена в табл. 4.1.
Пожарная нагрузка, в которую входят горючие конструктив-
ные элементы зданий, и скорость ее выгорания определяют основ-
ные характеристики пожара, такие, как температурный режим
и продолжительность пожара, опасные факторы пожара (ОФП),
воздействующие на людей, и др.
113
Пожарную нагрузку дифференцируют в зависимости от ее
распределения по площади на распределенную и сосредоточенную
и характеризуют массой на единицу поверхности пола (кг/м2).
Развитие пожара и его параметры в сильной степени зависят
от вида и величины пожарной нагрузки.
По способу распределения пожарной нагрузки помещения
делятся на два класса: I — помещения больших объектов, в кото-
рых пожарная нагрузка сосредоточена и горение может разви-
ваться на отдельных разобщенных участках без образования
общей зоны горения; II — помещения, в которых пожарная
нагрузка рассредоточена по всей площади таким образом, что
горение может происходить с образованием общей зоны горения.
В зависимости от класса помещения выбирают способ пожаро-
тушения. Например, для помещений второго класса наиболее
удобным может оказаться объемный способ (см. ниже).
Пожар может быть разделен на три зоны: горения, теплового
воздействия и задымления.
Зона горения занимает часть пространства, в котором не-
посредственно происходит горение. Она может ограничиваться
ограждающими конструкциями здания (помещения),, стенками
технологического оборудования. Горение на пожаре имеет, как
правило, диффузионный турбулентный характер.
Важно также подчеркнуть, что в отличие от газов и жидкостей
горение твердых материалов может происходить по горизонталь-
ной, наклонной и вертикальной поверхностям. Скорость распро-
странения пламени сильно зависит от угла наклона и направления
распространения горения. Скорость распространения вертикально
вниз в два раза ниже, чем по горизонтальной поверхности, и
в 8—10 раз выше при распространении пламени вертикально
вверх.
Зона теплового воздействия представляет собой часть про-
странства, прилегающую к зоне горения, в которой происходит
теплообмен между зоной горения и окружающими конструкциями,
материалами и пространством.
Зона задымления — пространство, смежное с зоной горения,
в которое возможно распространение продуктов горения.
Скорость выгорания характеризуется потерей массы горючих
материалов с единицы поверхности во времени [кг/(м2.с) ]. Этот
параметр наряду с предыдущим определяет интенсивность тепло-
выделения при пожаре и, как следствие, его основные характе-
ристики, которые необходимо учитывать при тушении по-
жара.
Удельная скорость выгорания твердых материалов при пожаре
составляет 5-10-3 — 2.10~2 кг/(м2-с). Эта скорость может изме-
няться в зависимости от степени измельчения материала и ряда
других факторов. Максимальная скорость выгорания при свобод-
ном доступе воздуха наблюдается при плотности распределения
пожарной нагрузки 0,25—0,3.
114
Газообмен очага пожара с окружающей средой определяет
пути и скорость распространения пожара и наряду с предыдущими
параметрами интенсивность выделения тепла и режим протекания
пожара. Газообмен характеризуется площадью и взаимным рас-
положением проемов, высотой помещения, этажностью, особен-
ностью конструктивных решений и другими факторами. В зави-
симости от условий газообмена пожары разделяются на
закрытые, протекающие в ограниченном объеме (в помещениях,
сооружениях, аппаратах и т. п.), и открытые, протекающие на
открытом воздухе или в помещениях I класса (см. выше). Выбор
способа пожаротушения в значительной степени зависит от усло-
вий газообмена. Развитие пожара во времени в зависимости от
конкретных условий протекания пожара (газообмена, пожарной
нагрузки и др.) характеризуется тремя фазами.
В I фазе при повышении среднеобъемной температуры до
200 °C приток воздуха сначала увеличивается, а затем медленно
снижается. При этом увеличивается площадь вытяжной части
проемов и снижается содержание кислорода, происходит выгора-
ние пожарной нагрузки, а горение продуктов газификации харак-
теризуется неполнотой сгорания. Продолжительность I фазы
составляет 2—30% от общей продолжительности пожара. К концу
I фазы резко возрастает температура в зоне горения, пламя рас-
пространяется на большую часть горючих материалов и
конструкций.
Во II фазе скорость выгорания быстро достигает максимальной
величины, а все параметры и опасные факторы пожара приобре-
тают наибольшие значения. В этих условиях горят и трудно-
горючие материалы. В этот период создаются наиболее благо-
приятные условия достижения предела огнестойкости и обрушения
строительных конструкций. В этой фазе создаются наибольшие
трудности при тушении пожара. Поэтому следует не допускать
достижения второй фазы.
В III фазе происходит догорание материала, а горение волок-
нистых материалов переходит в тление, хотя среднеобъемная
температура остается еще весьма высокой. Тушение пожара
в этот период затрудняется тем, что горение отдельных материалов
происходит в режиме тления.
В этих условиях, как правило, значительно возрастает расход
огнетушащих веществ, а некоторые из них оказываются непри-
годными для пожаротушения.
Метеорологические условия играют важную роль при открытых
пожарах. Осадки, как правило, облегчают пожаротушение, а ветер
усложняет этот процесс.
4.2. СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Способы пожаротушения можно классифицировать по виду при-
меняемых огнетушащих веществ (составов), методу их применения
(подачи), окружающей обстановки, назначению и т. д. Все спо-
115
собы пожаротушения прежде всего подразделяются на поверхно-
стное тушение, заключающееся в подаче огнетушащих веществ
непосредственно на очаг горения, и объемное тушение, заключа-
ющееся в создании в районе пожара среды, не поддерживающей
горения.
Поверхностное тушение, называемое также тушением пожара
по площади, можно применять почти для всех видов пожаров.
Для такого вида тушения используют огнетушащие составы,
которые можно подавать в очаг пожара на расстоянии (жидко-
стные, пены, порошки).
Объемное тушение можно применять в ограниченном объеме
(в помещениях, отсеках, галереях и т. п.), оно основано на созда-
нии огнетушащей среды во всем объеме защищаемого объекта.
Таким образом, поверхностное тушение в соответствии с изложен-
ным выше применимо к пожарам в помещениях I класса, а объем-
ное — к пожарам в помещениях II класса. Иногда способ объем-
ного тушения применяют для противопожарной защиты локаль-
ного участка в больших объемах (например, пожароопасных
участков в больших помещениях). Но при этом предусматривается
повышенный расход огнетушащих веществ. Для объемного туше-
ния используют огнетушащие вещества, которые могут распре-
деляться в атмосфере защищаемого объема и создавать в каждом
его элементе огнетушащую концентрацию. В качестве таковых
применяют газовые и порошковые составы, сведения о которых
излагаются ниже. Способ объемного тушения представляется
наиболее прогрессивным, поскольку он обеспечивает не только
быстрое и надежное прекращение горения в любой точке защища-
емого объема, но и флегматизацию этого объема, т. е. предупре-
ждение образования взрывоопасной среды. Кроме того, этот
способ наиболее экономически эффективен, так как его легко
автоматизировать, он отличается быстродействием и другими
преимуществами. Однако этот способ обладает и недостатками,
ограничивающими его применение, которые будут детально рас-
смотрены ниже.
Пожарная техника в зависимости от способа пожаротушения
подразделяется на первичные средства — огнетушители (перенос-
ные и возимые) и размещаемые в зданиях пожарные краны, пере-
движные — различные пожарные автомобили, а также стаци-
онарные — специальные установки с запасом огнетушащих
веществ, приводимые в действие автоматически или вручную,
лафетные стволы и др. Поверхностное тушение осуществляется
всеми видами пожарной техники, но преимущественно первичными
и передвижными; объемное тушение — только стационарными
установками.
В качестве огнетушащих веществ используют: воду и водные
растворы некоторых солей, а также воду со смачивателями и дру-
гими добавками, водопенные составы, инертные газообразные
разбавители, хладоны, порошки, комбинированные составы. Све-
116
дения о механизмах огнетушащего действия этих веществ и со-
ставов, а также об областях и условиях их применения изла-
гаются в последующих разделах книги. Выбор огнетушащего
состава, способов его подачи и пожаротушения определяются
условиями возникновения и развития пожара.
Помимо изложенных выше сведений о выборе средств и спосо-
бов тушения отметим необходимость учитывать экономическую
целесообразность. Из всех возможных способов противопожарной
защиты определенного объекта необходимо выбирать такой, кото-
рый при обеспечении эффективной защиты является наиболее
дешевым. Последнее требование должно учитывать не только
стоимость устройства пожаротушения, но и возможную порчу
товарных ценностей, повреждения элементов здания, загрязнение
окружающей среды и т. д.
4.3. ПАРАМЕТРЫ И ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
пожаротушения
Необходимо отметить, что до сих пор не разработаны общеприня-
тые принципы и количественные закономерности, позволяющие
заранее рассчитать условия пожаротушения. Это связано с чрез-
вычайным многообразием факторов, определяющих развитие и
подавление пожаров. Поэтому для подбора огнетушащих веществ
и определения норм их расходов пользуются обычно эксперимен-
тальными данными с учетом конкретных условий предполагаемого
пожара. При этом и в отношении экспериментальных методов
выбора и оценки эффективности огнетушащих средств едино-
образие отсутствует. Прежде всего надо отметить, что существуют
лабораторные и полигонные методы испытания огнетушащих
веществ. Необходимость проверки результатов лабораторных
опытов полигонными испытаниями обусловлена сложностью мо-
делирования процесса пожаротушения и в частности экстраполя-
ции результатов опытов на реальные масштабы.
Прежде чем перейти к изложению некоторых закономерностей
и особенностей процессов пожаротушения различными огнетуша-
щими составами, рассмотрим такие показатели, как огнетушащая
эффективность и интенсивность подачи, представляющие собой
основные характеристики огнетушащих средств.
Под огнетушащей эффективностью обычно понимают минималь-
ное количество огнетушащих веществ, пошедших на подавление
какого-либо принятого в качестве модельного очага пожара.
В случае применения средств объемного тушения (газовых соста-
вов) под огнетушащей эффективностью понимают концентрацию
огнетушащих веществ, которую выражают в объемных процентах
или в граммах на единицу защищаемого объема (г/м3).
За интенсивность подачи огнетушащих составов принимают
их массовый расход во времени на единицу защищаемой площади
или объема. Интенсивность подачи огнетушащих составов вы-
117
Рис. 4.2. Соотношение между теплоприходом (/) и теплопотерями при самовоспла-
менении (2) и пожаротушении (<5):
точка а соответствует температуре самовоспламенения (Г ), точка Ъ — температура
потухания (7цОТ)
Рис. 4.1. Зависимость удельного расхода хладона 13В1 (G) от интенсивности его
подачи (/) при объемном тушении
ражают в кг/(м2-с) или в л/(м2.с) при поверхностном пожаро-
тушении и в кг/(м3-с) или л/(м3-с) при объемном тушении. Удель-
ный расход огнетушащих составов определяется произведением
интенсивности их подачи на время тушения и выражается в кг/м2
при поверхностном тушении и в кг/м3 при объемном тушении.
При проектировании систем пожаротушения после выбора
огнетушащего состава наиболее важно определить оптимальную
интенсивность подачи состава. Решение этой задачи связано
с необходимостью соблюдения двух условий: удельный расход
должен быть минимальным, а время тушения не должно быть
более допустимого.
На рис. 4.1 показана типичная зависимость удельного расхода
огнетушащего состава от интенсивности его подачи. Для разных
видов огнетушащих составов причины появления экстремальной
точки на кривой, по-видимому, различны. Более подробно этот
вопрос рассматривается ниже, в разделах, посвященных отдель-
ным видам огнетушащих составов.
Особенности теплового режима процесса пожаротушения Со-
гласно существующим представлениям о предельных условиях
горения нижняя температурная граница, до которой может рас-
пространяться самоподдерживающееся пламя обычных углеводо-
родных горючих материалов, составляет около 1000 С. При сни-
жении температуры горения ниже этой границы ‘происходит
затухание пламени.
Между тем для начала горения достаточно нагреть горючую
среду до температуры ее самовоспламенения. Иногда считают,
что гашение пламени может достигаться лишь при снижении
118
температуры в зоне реакции ниже температуры самовоспла-
менения.
На рис. 4.2 схематически показан характер изменения тем-
пературы при возникновении и подавлении горения, иллюстриру-
ющий различные температурные границы этих процессов. Раз-
личие между Тсв и Гпот легко объясняется теорией теплового
взрыва (см. гл. 1), согласно которой критический режим дости-
гается при
dQi = dQ2,
где dQj и dQi — соответственно скорости выделения и отвода тепла в единице
объема реагирующей среды; dQ2 — а (Т — То); а — коэффициент теплоотдачи;
Т — температура в зоне реакции; — температура окружающей среды.
Поскольку dQ2 пропорциональна градиенту температур, то
при снижении температуры вдоль кривой 1 от ее максимального
значения равенство скоростей тепловыделения и теплоотдачи
будет достигаться при более высоком значении dQt (следова-
тельно, при более высокой температуре Т).
Из изложенных сведений о горении следует, что тушение
пожара может быть обеспечено либо охлаждением зоны реакции,
либо горящего материала. В последнем случае подавление горения
достигается тогда, когда отвод тепла от горящего вещества проис-
ходит с большей скоростью, чем поглощение им тепла, передава-
емого от пламени.
В работе 1471 изложены результаты опытов по тушению
пламени в узких каналах и при горении жидкости на сферической
поверхности. Было установлено, что горение прекращается при
снижении количества тепла, передаваемого от пламени поверх-
ности горючего материала, до 10 кДж/см2 (например, в случае
керосина такое уменьшение передачи тепла поверхности зеркала
горения соответствует 23% всей теплоты сгорания, т. е. для
прекращения горения достаточно уменьшить поток от пламени
к поверхности в размере, соответствующем снижению теплоты
сгорания керосина на 23%).
В то же время расчеты показывают, что прекращение горения
охлаждением зоны реакции до предельного значения (около
1000 °C) требует отнятия такого количества тепла из зоны горения,
которое соответствует 45% теплоты сгорания горючей смеси
стехиометрического состава.
Таким образом, для прекращения горения охлаждением зоны
реакции требуется отвести в два раза больше тепла, чем при
охлаждении поверхности горящего вещества. Эти результаты
были получены в опытах с керосином. По-видимому, с увеличе-
нием упругости пара горючей жидкости, и в частности в случае
ЛВЖ, различия в условиях тушения охлаждением поверхности
и зоны собственно горения будут уменьшаться, а в случае твердых
материалов — возрастать.
Некоторые закономерности ингибирования горения. Прежде
всего необходимо отметить, что ингибировать можно только те
119
процессы горения, которые связаны с цепным разветвленным
характером окисления. Такими свойствами обладают горючие
системы, в которых в качестве окислителя участвует кислород
(воздух).,
В то же время процессы горения органических материалов
в других окислителях (в галогенах, оксидах азота), протекающие
преимущественно по механизму прямых цепей (т. е. по тепловому
механизму), как известно, не ингибируются (например, пороха).
Безуспешными до сего времени остаются также попытки найти
ингибиторы для подавления горения в воздухе металлов и ряда
металлсодержащих веществ (гидридов легких металлов, некоторых
элементоорганических соединений).
Горение органических материалов протекает через стадию
окисления водорода. В работах [48, 49] показано, что горение
водорода при атмосферном давлении (в области третьего предела)
в начальной стадии протекает изотермично. Это указывает на
сугубо цепной характер начала горения и, следовательно, на
принципиальную возможность ингибирования горения водорода
в этих условиях. Показана также важная роль в окислении и
ингибировании окисления водорода реакций с участием НО2
и Н2О2.
Тормозящее действие ингибиторов горения связано с гибелью
той части активных центров, которая соответствует сверхравно-
весному (термодинамически) их содержанию. При снижении
концентрации активных центров до равновесной гибель их в реак-
ции с ингибитором становится затруднительной, поскольку убыль
активных центров компенсируется поступлением новых в резуль-
тате термической диссоциации. Поэтому окончательное прекра-
щение горения, как правило, достигается при одновременном
торможении реакции и охлаждении (например, при разбавлении
зоны реакции избытком летучего ингибитора) реагирующей горю-
чей смеси.
Оценка эффективности огнетушащих составов связана с необ-
ходимостью моделирования процессов тушения. Хотя, как отме-
чалось, достаточно точное моделирование этих процессов весьма
проблематично, совершенно очевидно, что нельзя ориентиро-
ваться только на натурные испытания.
Для практического решения проблемы можно воспользоваться
двумя путями — приблизительным моделированием, основанным
на исключении второстепенных факторов и соответствующих
критериев подобия, и дифференциацией способов тушения на
поверхностные и объемные. Наиболее затруднительно осуществить
моделирование в случае поверхностного тушения, так как эффект
тушения во многом зависим от способа подачи огнетушащих
средств (особенно на открытом воздухе), но при этом значительно
проще организовать испытания в натурных масштабах, чем при
объемном пожаротушении. В случае же объемного пожаротушения
организация крупных опытов связана с большими трудностями
120
Рис. 4.3, Зависимость удельного рас-
хода G хладона 12В1 от интенсивности
его подачи I и объема помещения:
1 — 0,5 м8; 2 — 2 м8; 3 — 300 м8
и материальными затратами.
Но зато этот способ легче под-
дается моделированию.
Пример приблизительного
моделирования процесса объем-
ного пожаротушения инертным
газом приведен в работе [50].
Приняв, что условия газообмена
критериями свободноконвективного движения Грасгофа и вы-
нужденной конвекции Рейнольдса, для процесса объемного туше-
ния в этой работе предложено следующее выражение:
достаточно полно определяются
тт/ = / [v°n (/Н1„рУ (4^)'
(4.1)
где Vn, # — объем и высота помещения; /пр — приведенный характерный раз-
мер; Q — удельное тепловыделение при пожаре; Тп — температура в момент
тушения; т0 — время до начала тушения; а, Ь, с — опытные константы.
Из уравнения (4.1) следует, что с увеличением объема поме-
щения удельный расход газа на тушение возрастает.
Имеющиеся опытные данные подтверждают правильность урав-
нения (4.1). На рис. 4.3 представлены результаты опытов по
объемному тушению хладоном 12В1 (CF2ClBr), опубликованные
в работе [511. Согласно этим данным, минимальный удельный
расход хладона составляет для Vn = 0,5 м3 около 130 г/м3, для
Vu = 2 м3 — около 160 г/м3 и для Уп = 300 м3 — около 220 г/м3.
Результаты натурных испытаний для оценки эффективности
огнетушителей с различными зарядами изложены в инструк-
ции [52]. Согласно этой инструкции испытываются очаги пожаров
классов А, В, С и D. При этом характеристики очагов пожаров
строго регламентируются. Например, очаг пожара класса А
представляет собой деревянный штабель, помещенный на метал-
лическое основание определенных размеров. Размер деревянного
штабеля регламентирован. Под штабель помещают противень
также определенных размеров, в который на водяную подушку
толщиной 30 мм наливают бензин слоем 5 мм. Время свободного
горения бензина составляет 2—3 мин, а штабеля — 6 мин.
В случае очага класса В используют круглые металлические
противни определенных размеров. В качестве горючего мате-
риала испытывается бензин А-76. Очаг пожара класса С создают
поджиганием пропана, выпускаемого с определенной скоростью
из трубопровода диаметром 120 мм. К трубопроводу приваривают
фланец для крепления сменных насадков с отверстиями различ-
ного диаметра. Давление перед насадком составляет 165 кПа.
Время свободного горения 60 с. Условия размещения огнетуши-
121
телей и порядок действия операторов также строго регламентиро-
ваны. Эффективность огнетушителей (и соответственно зарядов)
оценивают по максимальному очагу пожаров, который удается
потушить не менее двух раз в трех параллельных опытах.
Лабораторные методы испытания огнетушащих составов.
Лабораторные методы различаются условиями сжигания иссле-
дуемых горючих веществ, способами подачи огнетушащих соста-
вов, принципами устройства и т. д. Более детально некоторые
из них, получившие наиболее широкое применение, рассмотрены
в следующей главе по мере изложения свойств отдельных огне-
тушащих составов. Ниже разбираются лишь общие принципы
лабораторных испытаний.
Метод флегматизации — один из наиболее распространенных
и универсальных методов оценки огнетушащих свойств, основан-
ный на воздействии исследуемого вещества на область воспламе-
нения данного горючего в смеси с воздухом. Аппаратурное оформ-
ление метода то же, что и при определении пределов воспламене-
ния. По результатам опытов строят графики в координатах «пре-
делы воспламенения, % (об.) — добавка, % (об.)» За огнету-
шащую принимается концентрация исследуемой добавки, 'соот-
ветствующая пику кривой.
Получаемые этим методом данные, характеризующие флегма-
тизацию предварительно приготовленных смесей горючего и
окислителя (воздуха), являются наиболее надежными, и их можно
принимать в качестве огнетушащих концентраций при объем-
ном способе тушения пожаров и для предупреждения взрывов
(флегматизации). Однако получаемые таким образом огнетуша-
щие концентрации для пожаротушения (особенно в случае испы-
тания ингибиторов) могут заметно превышать действительные,
поскольку расход флегматизаторов на тушение предварительно
перемешанных горючих смесей больший, чем для тушения при
диффузионном горении.
Сравнение эффективности огнетушащих составов по пиковым
концентрациям применительно к различным условиям, а также
принятие этих концентраций при тушении пожаров на открытом
воздухе может привести к неправильным выводам. Дело в том,
что в опытах по методу флегматизации, эффект тушения может
быть обусловлен не только гасящим действием флегматизатора,
но и уменьшением содержания в смеси окислителя. Действительно,
бромистый этил является более эффективным флегматизатором
при окислении водорода, чем тетрафтордибромэтан, хотя послед-
ний обладает более высокой ингибирующей способностью. По-
вышенное флегматизирующее действие в этом случае бромистого
этила объясняется его склонностью к окислению. Вместе с тем
данные, получаемые методом флегматизации, все же позволяют
судить об огнетушащей эффективности добавок применительно
к различным условиям тушения. Об ингибирующих свойствах,
свидетельствующих о повышенной огнетушащей способности до-
122
бавок, необходимо судить пр характеру воздействия их на бедные
смеси, т. е. по наклону нижних ветвей кривых флегматизации.
Чем круче поднимается эта ветвь, тем большей ингибирующей
эффективностью обладает соответствующее вещество.
Подавление горения на открытом воздухе. Для ориентиро-
вочной оценки возможности применения огнетушащих средств
при подавлении горения различных веществ на открытом воздухе
обычно пользуются весьма простым способом, заключающимся
в наблюдении за явлениями, происходящими при подаче огнету-
шащих средств на горящее в небольшом противне вещество. В этих
опытах фиксируют время тушения, расход огнетушащего состава,
наличие или отсутствие хлопков, разгорание, вскипание и другие
явления. На основании результатов наблюдений судят о возмож-
ности применения тех или иных огнетушащих средств для туше-
ния исследуемого вещества. Для таких опытов применяют неболь-
шие металлические противни размером 50x50 мм с бортами вы-
сотой 10—20 мм. Испытуемые огнетушащие средства подают в очаг
горения устройствами, моделирующими соответствующие огне-
тушители.
Следует отметить, что вывод относительно применимости огне-
тушащих составов, так же как и результаты опытов, являются
весьма субъективными и зависят от навыков и умения оператора.
Поэтому изложенный способ подвергался усовершенствованию.
В частности, отдельные исследователи дополнили аппаратуру син-
хронизирующими устройствами, аппаратами, обеспечивающими
равномерность подачи огнетушащих составов и покрытия ими
горячей поверхности, и т. д. Необходимо еще раз отметить, что
окончательную оценку о приемлемости испытуемого средства
дают по результатам контрольных опытов натурного масштаба.
4.4. ТУШЕНИЕ ВОДОЙ
Вода является наиболее широко применяемым огнетушащим
средством тушения пожаров веществ в различных агрегатных со-
стояниях. Факторами, обусловливающими достоинства воды как
огнетушащего средства помимо доступности и дешевизны яв-
ляются значительная теплоемкость, высокая скрытая теплота
испарения, подвижность, химическая нейтральность и отсут-
ствие ядовитости. Такие свойства воды обеспечивают эффектив-
ное охлаждение не только горящих объектов, но и объектов, рас-
положенных вблизи очага горения, что позволяет предотвратить
разрушение, взрыв и загорание последних. Хорошая подвижность
обеспечивает легкость транспортирования воды и доставки ее
в удаленные и труднодоступные места.
Огнетушащая способность воды обусловливается охлаждаю-
щим действием, разбавлением горючей среды образующимися
при испарении парами и механическим воздействием на горящее
вещество, т. е. срывом пламени. Разбавляющее действие, приво-
123
дящее к снижению содержания кислорода в окружающем воздухе,
объясняется тем, что объем пара в 1700 раз превышает объем
испарившейся воды.
Однако объем водяного пара, образующегося при пламенном
горении, невелик, поскольку вода контактирует с горящим ма-
териалом непродолжительное время и роль пара в прекращении
горения незначительна. При горении твердых материалов основ-
ную роль в пожаротушении играет охлаждение поверхности.
Известны следующие способы подачи воды в очаг горения:
в виде сплошных и распыленных струй. Сплошные струи пред-
ставляют собой неразрывный поток воды, имеющий большую ско-
рость и сравнительно небольшое сечение. Эти струи характери-
зуются определенной ударной силой и большой дальностью по-
лета; при этом значительные объемы воды воздействуют на малую
площадь.
Сплошными струями тушат пожары в тех случаях, когда тре-
буется подать воду на большое расстояние или придать ей значи-
тельную ударную силу (например, при тушении пожаров газо-
вых фонтанов, при большом очаге пожара, когда невозможно
доставить близко к очагу горения ствол для подачи воды, при
необходимости с большого расстояния охлаждать соседние с го-
рящим объектом металлоконструкции, резервуары и т. п.). Этот
способ тушения является наиболее простым и распространенным.
Распыленные струи — это поток воды, состоящий из мелких
капель. Эти струи характеризуются незначительными ударной
силой и дальностью действия, но орошают большую поверхность.
При подаче воды распыленными струями создаются наиболее благо-
приятные условия для ее испарения и тем самым повышения ох-
лаждающего эффекта и разбавления горючей среды.
Тушение распыленными струями имеет ряд преимуществ (в пер-
вую очередь сокращается расход воды) и поэтому в последние
годы находит все большее применение.
Механизм огнетушащего действия распыленной воды детально
рассмотрен в работах [47, 531.
В работе [53] рассмотрено поведение капель в пламени, в го-
рючей жидкости и на твердых поверхностях, окружающих очаг
горения. Установлено, что оптимальный диаметр капель для ту-
шения бензина составляет 0,1 мм, для керосина и спирта — 0,3 мм,
для трансформаторного масла и нефтепродуктов с высокой тем-
пературой вспышки —0,5 мм. Отношение времени испарения
капли воды ко времени ее нагрева не зависит от размера капли
и составляет около 13,5. Установлено также, что время испаре-
ния капли диаметром 0,1 мм не превышает 0,04 с. За это время
капли с указанной степенью дисперсности успевают полностью
испариться в пламени и обеспечить высокий коэффициент исполь-
зования и соответствующий эффект тушения. Более крупные
капли испаряются не полностью и не дают подобного эффекта, ко-
торый определяется преимущественно интенсивностью испарения,
124
приводящего к снижению температуры и разбавлению горючей
системы.
В случае тушения горючих, имеющих высокую температуру
вспышки, решающее значение имеет охлаждение горючего ве-
щества до температуры, меньшей температуры вспышки. В этом
случае эффект достигается и при диаметре капли более 0,1 мм.
В работе [531 сформулированы основные требования для ту-
шения пожаров жидкостей распыленной водой:
обеспечение дисперсности до 0,1 мм для тушения легковоспла-
меняющихся жидкостей и до 0,5 мм для тушения жидкостей с тем-
пературой вспышки выше 60 °C;
распыленная вода должна покрывать всю горящую поверх-
ность и орошать окружающие твердые поверхности;
интенсивность подачи воды должна быть не менее 0,2 л-см“2Х
X с’1.
В работе [47] рассмотрены условия проникновения распылен-
ных струй воды в пламя и механизм тушения пламени. Прони-
кающая способность распыленных струй определяется их напором,
сопротивлением пламени и горячих газов (названным автором
указанной работы напором пламени), размером и скоростью дви-
жения капель. Напор пламени характеризуется подъемной силой
воздуха и газообразных продуктов сгорания, которая пропорцио-
нальна высоте пламени и обусловливается тепловой конвекцией.
Опыты показали, что напор пламени не зависит от природы горю-
чего вещества. Напор струи определяется скоростью движения
капель и увлекаемого ими потока воздуха; он оценивается экс-
периментально по реакции насадка, из которого выбрасывается
струя. Проникающая способность струи убывает с уменьшением
напора струи и размера капель. При диаметре капель выше 0,8 мм
проникающая способность струи не зависит от ее напора. В то же
время по мере уменьшения размера капель коэффициент полезного
использования воды повышается. Оптимальный размер капель
зависит от напора струи и составляет 0,8—0,33 мм при напоре
0,6—2,6 кПа.
Наиболее существенным недостатком воды, ограничивающим
область и условия ее применения в качестве огнетушащего сред-
ства, является сравнительно высокая температура замерзания.
Для понижения температуры замерзания применяют специальные
добавки и антифризы: минеральные соли (К2СО3, MgCl2, СаС12),
некоторые спирты (гликоли).
В зависимости от источника вода содержит различные при-
родные соли, обусловливающие повышение ее коррозионной спо-
собности и электропроводности. Пенообразователи, соли, исполь-
зуемые против замерзания, и другие добавки также усиливают эти
свойства. Предотвратить коррозию контактирующих с водой ме-
таллических изделий (корпусов огнетушителей, трубопроводов
и др.) можно либо нанесением на них специальных покрытий,
либо добавлением к воде ингибиторов коррозии. В качестве по-
125
следних применяют неорганические соединения (кислые фосфаты,
карбонаты, силикаты щелочных металлов, окислители типа хро-
матов натрия, калия или нитрита натрия, образующие на поверх-
ности защитный слой), органические соединения (алифатические
амины и другие вещества, способные абсорбировать кислород).
Наиболее эффективный из них — хромат натрия, но он токсичен.
Для защиты от коррозии пожарного оборудования обычно при-
меняют покрытия.
Добавляемые к воде примеси (особенно диссоциирующие соли)
усиливают ее электропроводность на 2—3 порядка. Например,
при использовании чистой водопроводной воды электрический ток
на расстоянии 1,5 м от электрооборудования практически равен
нулю, а при добавке соды в количестве 0,5% (об.) возрастает
до 50 мА. Поэтому при тушении пожаров водой электрооборудо-
вание обесточивают. Вместе с тем известны примеры применения
воды для защиты высоковольтного кабельного хозяйства. В этом
случае применяют дистиллированную воду.
Воду нельзя применять для тушения веществ, бурно реаги-
рующих с ней с выделением горючих газов. К таким веществам
относятся металлы (особенно опасны щелочные металлы, которые
реагируют со взрывом), многие металлорганические соединения
(концентрированные алюминийорганические и литийорганические
соединения и др.), карбиды металлов, многие гидриды металлов
и др.
Нефтепродукты и многие другие органические жидкости при
тушении водой всплывают на ее поверхность, и площадь пожара
увеличивается. В этом случае следует применять распыленную
воду. Характер дробления воды при этом (размер капель) следует
подбирать с учетом температуры вспышки горючего в соответствии
с данными, рассмотренными выше. При тушении горящих масел
и жиров водой, особенно при применении компактных струй,
может произойти выброс или разбрызгивание горящих продук-
тов.
Ниже дан краткий перечень веществ, для тушения которых
нельзя применять воДу и водопенные средства:
Вещество
Алюминийорганические соединения
Литийорганические соединения, азид свинца,
карбиды щелочных металлов, гидриды ряда
металлов, магний, цинк и другие металлы,
карбиды кальция, алюминия, бария, силаны
Гидросульфит натрия
Серная кислота, термит, хлорид титана
Битум, пергидрат натрия, жиры, масла,
петролатум
Характер взаимодействия
с водой
Реагируют со взрывом
Разложение с выделен и егч го-
рючих газов
Происходит самовозгорание
Сильный экзотермический эф-
фект
Усиление горения в результате
выброса, разбрызгивания, вски-
пания
Отрицательными явлениями, препятствующими применению
воды для пожаротушения, являются хлопки, вспышки, разбрыз-
126
гивание горящих материалов, дополнительное разгорание, уве-
личение объема пламени, вспенивание, выброс горящего продукта
и др. Однако эти явления могут иметь различные характер и
масштабы, в том числе сугубо ограниченные (локальные). В по-
следнем случае водные средства могут быть допущены для по-
жаротушения. Однако отсутствие количественных критериев не-
редко обусловливает получение субъективных выводов и, как
следствие, не лучших технических решений. Для ориентировоч-
ной оценки применимости водных средств можно воспользоваться
двумя лабораторными методами.
Первый метод является разновидностью способа, рассмотренного в преды-
дущем разделе, и заключается в визуальном наблюдении за характером взаимо-
действия воды или пены с горящим в небольшом сосуде исследуемым продуктом.
Второй метод предусматривает измерение объема выделяющегося газа, а также
степени разогрева при взаимодействии продукта с водой.
Весьма существенными недостатками воды являются ее пло-
хая смачивающая способность и малая вязкость, затрудняющие
тушение волокнистых, пылевидных и особенно тлеющих материа-
лов. Тлению подвержены материалы с большой удельной поверх-
ностью, в порах которых содержится воздух, необходимый для
горения. Такие материалы могут гореть при сильно сниженном
содержании кислорода в окружающей среде. Проникновение огне-
тушащих средств в поры тлеющих материалов, как правило,
довольно затруднительно.
Для повышения огнетушащей эффективности воды в нее вво-
дят добавки, повышающие смачивающую способность, вязкость
и т. п.
Равнодействующая сил, действующих на молекулу, находящуюся на поверх-
ности жидкости, направлена внутрь жидкости, и поэтому молекулы жидкости
стремятся опуститься в нижележащие слои. Работа перевода молекул на поверх-
ность жидкости требует затрат энергии, характерной для каждого вещества
и называемой поверхностным натяжением. Чем выше поверхностное натяжение,
тем хуже смачивающая способность жидкости и тем больше ее подвижность и рас-
текаемость. Это объясняется стремлением капли принять сферическую форму и
противодействовать ее изменению тем в большей степени, чем выше поверхностное
натяжение. В результате капля соприкасается со смачивающим материалом очень
малой поверхностью и легко с него стекает, не проникая в поры материала.
Вода обладает довольно большим поверхностным натяжением,
что и обусловливает ее плохую смачивающую способность. Боль-
шие трудности вызывает обеспечение надежного тушения загора-
ний теплоизоляционных конструктивных элементов (например,
крупных холодильников), выполняемых, как правило, из волок-
нистых материалов. Нередко в подобных случаях приходится
прибегать к полной разборке таких конструктивных элемен-
тов.
Смачиватели, применяемые для уменьшения поверхностного
натяжения воды, являются поверхностно-активными веществами,
т. е. веществами, способными адсорбироваться на границе раз-
дела вода—воздух и располагаться определенным образом. Все
127
поверхностно-активные вещества можно разделить на две основ-
ные группы: ионогенные и неионогенные. В группу ионоген-
ных входят вещества, способные в воде диссоциировать на про-
тивоположно заряженные части. Большая часть, состоящая из
углеводородного иона, и играет роль поверхностно-активного ;
агента. Эта группа делится на две подгруппы — анионоактивные,
т. е. углеводородная часть является анионом, и катионоактивные, .
в которых роль поверхностно-активного агента играет катион. |
В качестве смачивателей при пожаротушении катионоактивные |
соединения не применяют. (
К ионогенным веществам, испытанным в качестве смачивате- ;
лей при пожаротушении, относятся смачиватель ДБ, эмульга-
тор ОП-4, вспомогательные вещества ОП-7 и ОП-10, являющиеся
продуктами присоединения 7—10 молекул этиленоксида к моно-
и диалкилфенолам, алкильный радикал которых содержит 8—
10 атомов углерода.
В группу неионогенных входят растворимые в воде, но не
диссоциирующие и не образующие ионов вещества. Растворе-
ние таких соединений обусловлено созданием между входящими
в их состав кислородными атомами и молекулами воды водород-
ной связи и образованием гидратов. Входящая в соединения угле-
родная часть предопределяет их гидрофобные свойства.
К анионоактивньш соединениям относятся алкилсульфаты
первичных (например, моющее средство «Новость») и вторичных
(жидкость «Прогресс») спиртов, алкиларилсульфонаты (сульфо-
наты НП-1 и НП-5, смачиватель НБ), алкилсульфонаты, а также
пенообразователь ПО-1, смачиватель ДС-РАС.
Следует отметить, что многие из перечисленных соединений
применяют также в качестве пенообразователей для получения
воздушно-механической пены, огнетушащие свойства которой
рассмотрены ниже. При пожаротушении наиболее целесообразно
применять в качестве смачивателей сульфонаты, сульфонолы,
смачиватели ДБ и НБ. Ниже приведены результаты сравнитель-
ной оценки эффективности применения воды без добавки и с до-
бавкой 0,2%-го раствора сульфоната при тушении древесины:
Без добавки С добавкой
Время тушения, с 206 90
Общий расход воды, л 16 3,6
Удельный расход, Л‘М-2 25 5,6
В опытах по тушению ряда других материалов применение смачивателей
также приводило к существенному снижению расхода воды и времени тушения.
Например, при тушении 1 т текстолита расход воды с добавкой около 3,5% ПО-1
снижается примерно в 1,5—2 раза. Тушение автомобильных шин с загрузкой
100 кг-м"2 с применением смачивателя ДБ (2%) происходило в 1,7 раза быстрее.
Для практического применения рекомендуются 0,75%-ные
растворы смачивателей.
Потери воды, связанные с растекаемостью, можно уменьшить,
как уже говорилось, повышением ее вязкости. Установлено, что
128
повышение вязкости до 1,0—1,5 Н-с-м"2 позволяет сократить
время тушения примерно в 5 раз. Наилучшими добавками для
этого являются растворы альгината натрия и натрийкарбокси-
метилцеллюлозы. Многочисленными лабораторными и натурными
опытами показано, что 0,05%-ный раствор натрийкарбоксиметил-
целлюлозы способствует существенному сокращению расхода
воды на пожаротушение. Если расход на тушение обычной воды
составляет 40—400 л-м"2, то «вязкой» воды расходуется 5—
85 л-м-2.
Огнетушащую способность воды можно также повысить до-
бавками (в пределах 5%) карбонатов или бикарбонатов щелочных
металлов, так как при испарении воды выделяются свободные
соли, интенсивно тормозящие в мелкодисперсном состоянии про-
цессы, идущие в пламени.
4.5. ТУШЕНИЕ ПЕНАМИ
Пена — огнетушащий состав, наиболее широко применяемый при
пожаротушении на предприятиях химической, нефтехимической
и^ефтеиерершбатываюи^ейпромышленности, — представляет со-’
бой коллойдную систему, состоящую из пузырьков газа, окру-
женных пленками жидкости.
Пены характеризуются агрегативной и термодинамической
неустойчивосп ю. Поскольку чистые жидкости имеют большое
поверхностное натяжение, для получения пены в систему не-
обходимо вводить добавки, понижающие поверхностное натяже-
ние воды. В качестве этих добавок, называемых пенообразовате-
лями (ПО) и пенопорошками, применяют некоторые природные
(содержащие белок) и синтетические (сульфокислоты, их соли
и т. д.) поверхностно-активные вещества. Кроме того, для повы-
шения устойчивости пен в них вводят также стабилизаторы (соли
поливалентных металлов, глинозем и др.).
Пены применяют для тушения твердых и жидких веществ,
не вступающих во взаимодействие с водой, и в первую очередь —
для тушения нефтепродуктов. При тушении пену сливают на от-
дельные участки горящей поверхности. Растекаясь, пена пол-
ностью покрывает поверхность горючего, образуя слой определен-
ной толщины. По поверхности холодного нефтепродукта пена
движется с постоянной скоростью, равной 34 см-с-1. В случае же
растекания по горящему продукту движение пены замедляется
по мере удаления от места слива и может в некоторой точке стать
равной нулю. Этот эффект связан с тем, что разрушение пены
с повышением температуры ускоряется и может наступить мо-
мент, когда скорости поступления пены и ее разрушения станут
равными. Таким образом, минимальный расход пены должен
обеспечивать превышение скорости движения пены над скоростью
ее разрушения в самых отдаленных от мест слива точках.
5 П/р А. Н. Баратова
129
Огнетушащая способность пены обусловлена прежде всего
ее изолирующим действием, т. е. способностью препятствовать
прохождению в зону пламени горючих паров. Например, ско-
рость испарения бензина под слоем пены толщиной 5 см умень-
шается в 30—40 раз. Изолирующее действие пены зависит от ее
физико-химических свойств и структуры, от толщины ее слоя,
а также от природы горючего вещества и от температуры на ее
поверхности.
Вместе с тем особенно при тушении твердых материалов су-
щественное значение может иметь также охлаждающее действие
пены.
К достоинствам пены относится тот факт, что в отличие от ряда
других огнетушащих составов для поверхностного тушения она
не требует одновременного перекрытия всего зеркала (площади)
горения. Применение пены, особенно многократной, позволяет зна-
чительно сократить расход воды. Кроме того, пена имеет более
высокую смачивающую способность, чем вода.
Огнетушащие свойства пены определяются также ее крат-
ностью, стойкостью, дисперсностью и вязкостью. Характеристики
этих свойств пены зависят от природы горючего вещества, ус-
ловий протекания пожара и подачи пены. Кратностью пены назы-
вается отношение объема пены к объему жидкой фазы (или к объ-
ему раствора, из которого она образована). С течением времени
пена разрушается. Разрушение ее обусловливается старением,
влиянием поверхности, на которую она нанесена, температурой и
условиями подачи. Повышение температуры способствует разру-
шению пены. Роль горючего, на которое наносится пена, свя-
зана прежде всего с его электростатическими свойствами. Разру-
шению пены способствует также механическое разбивание струи
пены при ее подаче. Стойкость пены характеризуется ее сопротив-
ляемостью процессу разрушения и оценивается продолжитель-
ностью выделения из пены 50% жидкой среды, называемой от-
секом. Пены с большей кратностью менее стойки. Химическая
пена, как правило, более стойка, чем воздушно-механическая.
Дисперсность пены обратно пропорциональна размерам пу-
зырьков и во многом определяет ее качество. Чем выше дисперс-
ность, тем лучше пена, тем больше ее стойкость, тем выше ее ог-
нетушащая эффективность. С повышением кратности пены ее
дисперсность уменьшается. Степень дисперсности пены во многом
зависит от условий ее получения, в том числе и от характеристики
аппаратуры. С повышением вязкости пены стойкость ее возрастает*
но ухудшается растекаемость по горящей поверхности. Поэтому
необходимо подбирать оптимальное значение вязкости пены.
Химическая пена образуется при взаимодействии растворов
кислот и щелочей в присутствии пенообразующего вещества и
представляет собой концентрированную эмульсию диоксида угле-
рода в водном растворе минеральных солей, содержащем пено-
образующее вещество. В последнее время наметилась тенденция
к сокращению применения химической пены, что связано со сравни-
тельно высокой ее стоимостью и сложностью организации туше-
ния пожаров.
Воздушно-механическая пена подразделяется на низкократную
(кратность до 30), среднекратную (кратность 30—200), высоко-
кратную (кратность выше 200). Наиболее широкое применение
находит пена средней кратности, для получения которой исполь-
зуют простую пеногенерирующую аппаратуру (типа ГВП-600),
обеспечивающую одновременную подачу на металлическую сетку
2—6%-ного водного раствора пенообразователя и эжектируемого
потоком этого раствора воздуха.
Несмотря на то что при очень высокой кратности (например,
500—1000) расход воды еще больше сокращается, огнетушащая
способность высокократной пены ухудшается, так как умень-
шаются ее устойчивость и изолирующая способность. Оптималь-
ная кратность пены составляет 70—150. Плотность пены средней
и высокой кратности меньше, чем плотность низкократной пены,
поэтому менее вероятно ее погружение внутрь горючего; кроме
того, пену средней или высокой кратности можно использовать
не только для поверхностного, но и для объемного тушения.
Такой способ широко применяют при тушении пожаров в подва-
лах, кабельных каналах нт. п. Например, известен случай, когда
методом объемного тушения высокократной пеной было защищено
помещение объемом 50 тыс-м3.
Пена низкой кратности имеет ограниченное применение и ре-
комендуется в основном для тушения пожаров жидкостей в резер-
вуарах, оборудованных установками подачи пены через слой
горючего, а также для охлаждения горящего и соседнего с ним
оборудования. Интенсивность подачи низкократной пены при
тушении нефтепродуктов в резервуарах должна составлять 0,1 —
0,15 л-с-1.м“2.
Для получения огнетушащих пен применяют следующие пено-
образователи:
ПО-1 (ГОСТ 6948—81), представляющий собой раствор ней-
трализованного керосинового контакта Петрова (натриевые соли
нефтяных сульфокислот) с добавками костяного клея и этанола
или этиленгликоля;
ПО-1Д (ТУ 3810799—81), представляющий собой раствор ал-
Киларилсульфоната, содержащий 26—29% активного вещества;
ПО-lc (ТУ 3820767—83), представляющий собой ПО-1Д с до-
бавлением 3,5% альгината натрия и 1% спиртов фракции С10—С12;
ПО-ЗАИ (ТУ 3810923—75), представляющий собой раствор
вторичных алкилсульфатов, содержащих до 18 атомов углерода;
ПО-6К (ТУ 3810740—81), представляющий собой раствор смеси
натриевых солей сульфокислот, полученных при нейтрализации
кислого гудрона;
ПО «ТЭАС» (ТУ 107127—82) предназначен для получения пены
различной кратности и растворов смачивателей, используется
5*
131
для тушеция пожаров нефтепродуктов и твердых материалов,
а также для пылеподавления. Обладает 100%-ной биоразлагае-
мостью. Концентрация раствора для получения пены — 4%,
смачивателя — 2%;
ПО «САМПО» (ТУ 10950—78) предназначен для тушения по-
жаров древесины, резины и т. п., может использоваться для
объемного тушения. Биологически разлагаем. Обладает повышен-
ной огнетушащей способностью;
ПО «МОРОЗКО» (ТУ 38-10969—83), предназначен для тушения
пожаров при низких температурах. Обладает морозоустойчи-
востью (температура замерзания концентрата минус 35—45 °C).
Биологически разлагаем;
ПО «ПОЛЮС» (ТУ 38-3026—83) предназначен для тушения
пожаров при низких температурах, обладает морозоустойчиво-
стью до минус 40 °C;
ПО «ФОРЭТОЛ» (ТУ 6-02-780—84) на основе фторированных
ПАВ, предназначен для тушения этанола и других полярных
жидкостей. Повышенная устойчивость обеспечивается образова-
нием полимерной пленки на горящей поверхности. Обладает
высокой огнетушащей способностью;
ПО пленкообразующий (ТУ 6-02-2-749—83) (аналог форэтола),
обладает повышенной огнетушащей способностью, но и высокой
стоимостью. Рекомендуется для тушения особо пожароопасных
веществ (преимущественно ЛВЖ).
Качество пены зависит от природы воды. Например, при при-
менении морской воды условия пенообразования ухудшаются.
В этом случае рекомендуется применять раствор пенообразова-
телей с концентрацией в два раза больше указанных выше.
Качество пенообразователей характеризуется внешним видом,
вязкостью, минимальной температурой применения, температурой
замерзания, коррозионной способностью. По внешнему виду пено-
образователи должны представлять собой однородную жидкость
без осадка и посторонних включений. Этот показатель оценивают
визуально при наполнении стеклянного цилиндра (диаметром Зсм)
испытуемым пенообразователем. Вязкость ПО не должна превы-
шать 10-4м2.с-1. Под минимальной температурой применения пено-
образователей понимают тунаинизшую температуру, при которой
он еще сохраняет подвижность. Ее оценивают по резкому из-
менению характера зависимости вязкости от температуры.
Коррозионную способность пенообразователей определяют на
зачищенных и обезжиренных образцах стали марки СтЗ по изме-
нению массы образцов на единицу поверхности металла в еди-
ницу времени в г.м-2.ч-1. Измерения выполняют через 1,5 и
30 сут. Для снижения коррозионной способности в пенообразова-
тели добавляют специальные ингибиторы.
Огнетушащая эффективность пены характеризуется интенсив-
ностьюее подачи и удельным расходом. Как и в отмечавшихся
выше случаях ^тушения различными средствами, на кривой «рас-
132
ход пены — интенсивность подачи» имеется минимум. За рубежом
это явление получило название «парадокс» пены.
Причинами, обусловливающими увеличение расхода пены на
единицу площади очага пожара с увеличением интенсивности ее
подачи, являются скопление пены в месте слива и связанное с этим
ее разрушение и ухудшение распределения по площади очага по-
жара. При тушении очага пожара большой площади возможности
равномерного распределения пены довольно ограничены. Поэтому
возникает проблема равномерного распределения пены по всей
поверхности без ее перерасхода. Вторая причина связана с тем,
что пена при движении и в спокойном состоянии имеет различные
физические свойства. Изолирующая способность пены, находящей-
ся в движении, уменьшается. В спокойном статическом состоянии
пена создает «уплотненный» слой. Однако переход к статическому
состоянию происходит во времени. Период этого перехода до-
стигает 20 с.
Для критических условий тушения пеной выведено следующее
уравнение:
Ткр = S In ’ (4‘2)
где ткр — время тушения при критической интенсивности /кр; S — устойчи-
вость пены (сопротивляемость разрушению пены); Д' — кратность пены; h —
толщина слоя пены.
Из уравнения (4.2) получается следующее выражение для кри-
тической интенсивности:
Лф
Таким образом, критическая интенсивность подачи раствора
пенообразования ПО определяется устойчивостью пены, ее крат-
ностью и изолирующей способностью, характеризуемой значе-
нием Лнр. Предложено оптимальную (нормативную) интенсивность
оценивать по уравнению
Ai ~ 2,3/1{р. (4.3)
Для повышения качества пенообразователей, например с це-
лью повышения устойчивости образуемых с их помощью пен,
в раствор ПАВ вводят небольшие добавки, которые обеспечивают
увеличение вязкости (уменьшение обезвоживания пены), облег-
чают создание поверхностных адсорбционных слоев (уменьшают
поверхностное натяжение) и структурно укрепляют пленки пен
(снижение интенсивности отсека). К добавкам, удовлетворяющим
этим требованиям, относятся метилцеллюлоза и натрийкарбо-
ксиметилцеллюлоза и высшие спирты с содержанием 12—16 ато-
мов углерода.
В нашей стране, особенно после создания простой и надежной
аппаратуры для получения пены повышенной кратности, приме-
нение огнетушащих пен приобрело довольно широкий характер.
В среднем свыше 12% всех пожаров в городах тушат растворами
ПАВ и пенами. По статистическим данным, в Ленинграде 43,3%
133
пожаров были потушены с применением ПАВ. При применении
пен и растворов ПАВ время тушения пожаров по сравнению с ре-
зультатами тушения водой уменьшается в три раза, а потери от
пожара — в 1,5—1,6 раза.
4.6. ТУШЕНИЕ ИНЕРТНЫМИ РАЗБАВИТЕЛЯМИ
Объемное тушение_основано на создании в защищенном объекте
среды, не поддерживающей горения, и является одним из наиболее
эффективных способов пожарной защиты помещений. Наряду
с возможностью быстрого тушения этот способ обеспечивает
предупреждение взрыва при накоплении в помещении горючих
газов и паров.
В качестве огнетушащих составов при этом способе используют
инертные разбавители—диоксид углерода, азот, аргон, водяной
пар, дымовые газы и летучие ингибиторы — некоторые гало-
генсодержащие вещества.
Горение большинства веществ прекращается при снижении
содержания кислорода в окружающей среде до 12—15% (об.),
а для веществ, характеризуемых широкой областью воспламенения
(водород, ацетилен), металлов (калий, натрий и др.), некоторых
гидридов металлов и металлорганических соединений, тлеющих
материалов — до 5% (об.) и менее.
Ниже приведено предельное содержание кислорода при раз-
бавлении воздуха [в % (об.) ] диоксидом углерода и азотом:
со2 Ns со3 N3
Ацетилен 9,0 6,5 Пропилен 14,0 12,0
Бутан 16,0 13,0 Калий -— 5,0
Водород 7,0 5,0 Натрий — 5,0
Метан 16,0 13,0 Хлопок 6,0 4,0
Тушение при разбавлении среды инертными разбавителями
связано с потерями тепла на нагревание этих разбавителей и сни-
жением скорости процесса и теплового эффекта реакции. Несколько
большая флегматизирующая эффективность диоксида углерода
в сравнении с азотом объясняется более высокой его теплоемкостью.
Диоксид углерода наиболее широко применяют для объемного
тушения пожаров на складах ЛВЖ, в аккумуляторных стан-
циях, сушильных печей, ~'стендов для'^испытания двигателей^
электрооборудования и др. Диоксид углерода нельзя применять
для тушения щелочных и щелочноземельных металлов, некоторых
гидридов металлов и соединений, в молекулы которых входит
кислород.
Диоксид углерода используется в стационарных установках»
а также в ручных (ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8) и возимых (УП-2М) огне-
тушителях. Особенностью диоксида углерода является его спо-
собность при дросселировании образовывать хлопья «снега».
При поверхностном тушении «снежным» диоксидом углерода его
134
разбавляющее огнетушащее действие дополняется охлаждением
очага горения.
В тех случаях, когда нельзя применять диоксид углерода,
используют ^азот или аргон, причем последний тогда, когда имеется
опасность образования ^нитридов металлов, имеющих взрывча-
тые свойства (нитриды магния, алюминия, лития, циркония и др.).
Для большинства веществ огнетушащая концентрация диок-
сида углерода составляет 20—30% (об.). В нашей стране норматив-
ная огнетушащая концентрация при объемном тушении методом
затопления принята равной 0,7 кг на 1 м3 помещения. Расход СО2
для создания этой нормативной концентрации зависит от заданной
интенсивности тушения (времени тушения), конструктивных осо-
бенностей помещения, его объема и др.
Согласно нормам [38 ] масса основного запаса диоксида угле-
рода (т, кг) для установок объемного тушения определяется по
формуле:
l.lM^Mj+ 30^)4-0,71/], (4.4)
где k2 — коэффициент, учитывающий вид горючего; — коэффициент, учиты-
вающий утечку СО2 через неплотности, принят равным 0,2 кг-м-а; Лт — суммар-
ная площадь ограждающих конструкций, м2; Л2 — суммарная площадь откры-
тых проемов, м2; 0,7 — нормативная огнетушащая концентрация, кг-м"3; V —
объем помещения, м3.
Ниже приведены значения коэффициента k2 для различных
материалов:
Целлюлозосодержащие 2,25 Ацетон 1,0
Пыль бурых углей 1,5 Ацетилен 2,5
Пыль каменноугольная 1,5 Бензол 1,1
Хлопок 2,0 Водород 3,15
Бумага гофрированная 2,25 Дизельное топливо 1,0
Порошок пластмасс 2,0 Керосин 1,0
Пыль каучуковая 1,5 Масла 1,0
Пыль древесная (древесная 1,5 Спирт метиловый мука) Спирт этиловый 1,6 1,3
Полистирол 1,0 Серный эфир 1,45
Полиуретан 1,0 Алканы 1,0
Время подачи СО2 принимают: при A2/Ai < при A2/Ai 0,03 до 60 с. 0,03 до 120 с,
При постоянно открытых проемах, суммарная площадь кото-
рых не превышает 10% от площади ограждающих конструкций
помещений, принимают дополнительный расход СО2, равный
0,2 кг на 1 м2 проема.
По нормам, существующим в нашей стране, расчетный объем
СО2 при локальном объемном тушении определяют из условий,
что все габариты защищаемого участка должны быть увеличены
на 1,0 м. Норма расхода СО2 при этом составляет 6,5 кг-м"3.
При проектировании систем объемного пожаротушения помимо
норм расхода и интенсивности подачи газа важное значение имеет
выбор рационального способа подачи газа.
При устройстве систем объемного пожаротушения инертными
газами встречаются с двумя проблемами — возможности приме-
135
нения способа ограничиваются размерами защищаемых помеще-
ний и необходимостью учитывать опасность поражения людей,
вызываемого удушьем. Первая проблема обусловлена тем, что
при очень большом объеме помещения трудно обеспечить подачу
требуемого количества газа за допустимое время. Кроме того,
при этом требуется столь большое число баллонов, что их стои-
мость, расходы на хранение, обслуживание и другие расходы
могут превысить стоимость защищаемого объекта.
Возможности объемного способа тушения значительно расши-
ряются при использовании сжиженных газов. Сжиженные газы
занимают объем примерно в 500 раз меньший, чем такая же масса
газа, и не требуют больших усилий для подачи на тушение. Поэ-
тому практически отпадает необходимость в ограничении защи-
щаемых помещений по объему. Хранить сжиженные газы можно
в специальных криогенных емкостях. Весьма перспективно при-
менение сжиженных газов для защиты помещений атомных элек-
тростанций с жидкометаллическими теплоносителям^, За рубежом
известно применение сжиженных газов для защиты помещений
объемом 30 тыс. м3.
Предельное разбавление воздуха азотом, при котором не на-
ступает удушье, соответствует снижению содержания кислорода
до 14—16% (об.). В случае же применения диоксида углерода
летальная концентрация его составляет около 10% (об.). Вместе
с тем, как было указано выше, огнетушащие концентрации азота
и диоксида углерода составляют соответственно 40% (об.) и 30%
(об.), т. е. оказываются выше опасных для людей концентраций.
При проектировании систем объемного пожаротушения необ-
ходимо предусматривать сигнализирующее устройство,, преду-
преждающее о пуске системы тушения в действие. Промежуток
времени между сигналом и пуском установки должен быть до-
статочным для эвакуации людей из помещения^-
Следует отметить, что в случае подачи инертного разбавителя
в замкнутое герметичное помещение среда может оставаться при-
емлемой для жизни людей вплоть до подавления очага пожара.
Это связано с различиями механизмов процессов дыхания человека
и горения, В первое случае критическое содержание кислорода
определяется его абсолютным содержанием (парциальным дав-
лением), и во втором — объемным содержанием. При введении
разбавителя в герметичное помещение абсолютное содержание
кислорода не изменяется, а объемная концентрация снижается.
В таком помещении горение может прекратиться и в результате
самозатухания, но при этом происходит поглощение кислорода.
Поэтому введение разбавителя должно значительно повысить ве-
роятность сохранения жизни людей в замкнутом помещении при
пожаре.
В табл. 4.2 приведены результаты исследования состава газо-
вой среды в камере объемом 270 л после прекращения горения
ряда твердых материалов при самозатухании и при наддуве азо-
136
Таблица 4.2. Состав среды, образуемой в герметичном объеме
при тушении азотом и самозатухании
Параметр Тушение азотом Самозатухание
1 2 3 1 2 3 1 2 3
Момент после зажига- ния, с Давление, кПа 60 60 90 500 130 150 500 500 400
140 150 135 140 150 135 100 100 100
Парциальное давление О2, 20 20 20 20 20 20 14 14 16
кПа Содержание О2, % (об.) 16,5 14,0 15,0 16,0 14,0 14,0 14,0 14,0 16,0
Содержание СО2, % (об.) 0,6 2,0 0,3 0,7 2,2 0,3 5,0 7,0 3,0
Содержание СО, % (об.) ПО-6 300 300 50 800 400 50 2500 2000 1000
Содержание органических веществ, % (об.)-ИГ6 <25 <25 <25 <25 <25 <25 50 50 50
П р имечание. 1— картон; 2 — хлопок; 3 — хлопок-полиэфир.
том. Пробы на анализ отбирали после прекращения видимого го-
рения, а также после прекращения тления (через 8—10 мин).
Время свободного горения составляло, как правило, около 30 с.
Прекращение пламенного горения при наддуве азотом дости-
галось менее чем за 1 мин.
Из табл/4.2 видно, что при наддуве азотом токсичность среды
оказывается значительно меньшей, чем при самозатухании. Содер-
жание СО и СО2 не превышает опасных пределов для кратковре-
менного пребывания людей в такой среде (в течение 1 ч). Пар-
циальное давление кислорода остается постоянным и достаточным
для дыхания.
4.7. ТУШЕНИЕ ГАЛОГЕНУГЛЕВОДОРОДНЫМИ СОСТАВАМИ
Все описанные выше огнетушащие составы оказывают сравни-
тельно пассивное действие на пламена и не влияют на кинетику
и химизм реакции в пламени. Более перспективными представ-
ляются такие огнетушащие средства, которые эффективно тормо-
зят химические реакции в пламени, т. е. оказывают ингибирующее
воздействие.
К таким огнетушащим средствам относятся составы на основе
Галогенпроизводных предельных углеводородов, в которых атомы
водорода замещены полностью или частично атомами галогенов.
Многочисленными исследованиями установлено, что наиболее
эффективными и удобными для применения являются бром-,
фторпроизводные метана и этана. Огнетушащая эффективность
галогенуглеводородов повышается при прочих равных условиях
при замещении в них атома водорода на атом галогена в следующей
последовательности: F < Cl < Br < 1. Учитывая дефицитность
137
и высокую стоимость иодпроизводных, в качестве основы практи-
ческих ингибиторов выбраны бромсодержащие углеводороды.
При введении фтора в молекулу галогенуглеводородного ингиби-
тора повышается в желаемых пределах его стабильность, умень-
шаются горючесть, токсичность и коррозионная активность. Из
подобных галогенорганических соединений наиболее широкое
применение нашли трифторбромметан, дифторхлорбромметан, ди-
бромтетрафторэтан, дибромдифторметан.
В нашей стране в основном применяют дибромтетрафторэтан,
а также до недавнего прошлого — бромистый этил_ (иногда с до-'
бавками бромистого метилена). ' 7
В последнее время проведено большое число исследований,
из которых следует, что составы на основе бромистого этила
обладают невысокой огнетушащей способностью, а также рядом
других недостатков. В настоящее время составы на основе бро-
мистого этила исключаются из обращения, их запрещено приме-
нять в огнетушителях, и они не вошли в нормативный документ
по пожарной автоматике.
Трифторбромметан и дифторхлорбромметан в очень ограничен-
ных масштабах начали применять недавно. Эти соединения имеют
и торговые наименования: за рубежом — галоны и у нас — хладо-
ны (ранее фреоны). Каждый галон и хладон характеризуется
набором цифр. По зарубежной номенклатуре номер галона со-
ставляется следующим образом: первая цифра — число атомов
углерода, вторая — атомов фтора, третья — атомов хлора, чет-
вертая — атомов брома и пятая — атомов иода. Число атомов во-
дорода определяется недостающим числом валентных связей.
По принятой у нас номенклатуре номер хладона составляется
следующим образом: первая цифра — число атомов углерода
минус единица, вторая — число атомов водорода плюс единица,
третья — число атомов фтора; бром характеризуется буквой В
и цифрой по числу атомов; число атомов хлора определяется по
свободным связям. Условимся в дальнейшем пользоваться но-
менклатурой, принятой в нашей стране.
Основные физико-химические свойства применяемых для
пожаротушения галогенорганических соединений приведены
в табл. 4.3.
Галогенуглеводороды являются летучими соединениями, они
плохо растворяются в воде, но хорошо смешиваются со многими
органическими веществами. Хладоны I14B2, 12В2— тяжелые
жидкости со специфическим запахом. Остальные хладоны при
нормальных условиях — газы, легко сжижающиеся под неболь-
шим давлением. Хладоны имеют высокую плотность как в жид-
ком, так и газообразном состоянии, что обеспечивает возможность
создания струи и проникновения капель в пламя, а также удержа-
ния паров около очага горения. Низкие температуры замерзания
делают возможным применение их при минусовых температурах.
Хладоны обладают также хорошими диэлектрическими свойствами,
138
Таблица 4.3. Физико-химические свойства галогенорганических соединений
Показатели хладонов CF3Br CsF4Br2 CF2ClBr СР2Вгг
Номер хладона 13В1 114В1 12В1 12В2
Номер галона 1301 2402 1211 1202
Агрегатное состояние Газ Жидкость Газ Жидкость
Молекулярная масса Температура, °C: 148,93 259,89 165,4 209,79
кипения —57,8 47,5 -4,0 24,5
замерзания — 168,0 —110,5 — 160,5 75
Давление пара при 20 °C, кПа 1480 38 266 90
Плотность жидкости при 20 °C, г-см"3 1,575 2,18 1,83 2,27
Плотность пара при 20 °C, кг*м-3 6,2 10,9 6,9 12
Теплота испарения, Дж-г’1 Вязкость при 20 °C, Па-с-см”?: 118 102 134 121
газообразного 16 — 12 —
жидкого 169 762 520 —
Поверхностное натяжение, мН - см-1 0,04 0,18 0,165 —
Температура самовоспламене- ния, °C Пределы воспламенения, % (об.): 542 695
в воздухе Нет Нет Нет Нет
в кислороде » 29—52 » »
поэтому их можно применять для тушения пожаров электрообору-
дования, находящегося под напряжением.
Наряду с положительными качествами составы на основе хла-
донов имеют и ряд недостатков. Эти вещества могут оказывать
токсическое воздействие на человека. При этом если сами хладоны
действуют на организм человека как слабые наркотические яды,
то продукты их термического разложения обладают сравнительно
высокой токсичностью. Кроме того, образующиеся при пожаро-
тушении хладонами продукты характеризуются, как правило,
высокой коррозионной активностью. Более подробно эти вопросы
рассмотрены ниже.
4.7.1. Механизм огнетушащего действия хладонов
/Несмотря на многочисленные исследования и большой практиче-
ский опыт применения галогенуглеводородов для тушения пожа-
ров и предупреждения взрывов, механизм ингибирования пла-
мени этими соединениями остается неясным и трактовки специа-
листов не совпадают. Это связано с чрезвычайной сложностью
как самого процесса горения, так и его ингибирования.
Большинство исследователей считает ингибирование горения
галогенуглеводородами (RX, где R — углеводородный радикал,
X — атом галогена) радикальным процессом. Однако единого
139
Рис. 4,4. Флегматизации смесей Н2—воздух добавками RX:
1 — С2НД (•); 2 — С2Н6Вг (О); з - CFaCH2Br (О); — CF3CHC1B1 {&); 5-^
CF2BrCHFCl (О); 6 — C?F.Br, О); 7 — ем^сь СО, + C2HsBr (о)
Рис. 4.5. Флегматизации смесей С0Н14 — воздух добавками RX:
1 — C2F+Br2 (О) ; 2 — CF3CHClBr (О); 3 — CF3CH2Br (®J; 4 — CF2BrCHFCl (Q); 5 «
СгН5Вг ( О)
представления о конкретном механизме гибели активных центров
(АЦ) нет. Ряд исследователей связывает воздействие RX с их
предварительным пиролизом, другие считают, что начальным ак-
том является крекинг RX атомарным водородом с. образованием
бромистого водорода. Нет ясности относительно того, в какой
части пламени осуществляется ингибирование. Обычно считают,
что ингибирование происходит непосредственно в светящейся
зоне пламени. Г. И. Ксандопуло [54] считает, что превращение
горючего, окисление и ингибирование происходят в низкотемпера-
турной зоне, куда достигают атомы водорода из горячего фронта
пламени. Отличаются также разноречивостью представления о
элементарных актах ингибирования. Следует подчеркнуть, что
во многих исследованиях по ингибированию до сего времени не
учитывается способность атомов галогена X окисляться, а неко-
торых из них гореть.
Исследования ингибирования горения галогенуглеводоро-
дами с учетом изложенных особенностей были выполнены
А. Н. Баратовым с сотр. Они включали экспериментальные
и расчетные исследования влияния RX на область воспламенения
и скорость распространения пламени, условия самовоспламене-
ния водорода, оксида углерода и некоторых углеводородов.
На рис. 4.4 и 4.5 представлены результаты исследований флег-
матизации (воздействия на область воспламенения добавок)
смесей водорода и гексана с воздухом. Область вне кривой флегма-
тизации характеризует смеси, неспособные распространять пламя.
140
По величине пика кривых флегматизации оценивают огпетуша-
щую концентрацию средств объемного тушения. Как видно, эф-
фективность соединений RX в опытах с водородом значительно
меньше, чем с гексаном. Обращает на себя внимание удивительно
слабое воздействие RX на распространение пламени бедных
водородовоздушных смесей. В случае водорода наименьшее зна-
чение пика свойственно RX, в которых не все атомы водорода за-
мещены галогенами. В случае гексана характер влияния RX
иной — наклон нижних и верхних ветвей кривой флегматизации
примерно одинаков и RX с полностью замещенными галогенами
(особенно бромом) атомами водорода более эффективны. Эти ре-
зультаты свидетельствуют, во-первых, о существенных различиях
в механизмах окисления при горении водорода и углеводородов
и, во-вторых, о специфике горения водорода при атмосферном дав-
лении.
На рис. 4.6 представлены данные о влиянии C2F4Br2 на окисле-
ние водорода в области полуострова самовоспламенения. Наблю-
дается сильное ингибирование как богатых, так и бедных смесей.
При добавке около 1 % (об.) C2F4Br2 полностью ликвидируется по-
луостров и границы самовоспламенения сдвигаются в область
более высоких температур. Эти результаты хорошо согласуются
с представлениями о разветвленном цепном окислении водорода,
в котором ведущим центром является атомарный водород.
Совершенно по-иному влияют галогенуглеводороды на окисле-
ние водорода вне полуострова самовоспламенения. На рис. 4.7
показано изменение температуры самовоспламенения (Тсв) водо-
рода при добавке C2F4Br2 при атмосферном давлении (в области
III предела). Как для бедных, так и для богатых смесей малые
Рис. 4.7. Зависимость температуры самовоспламенения смеси Н2 [15% (об.)] —
воздух от добавки C2F4Br2
Рис. 4.6. Влияние С2Г4Вг2 [% (об.)] на границы полуострова самовоспламенения
Н2 [% (об.)] в воздухе:
1 — Н2 (60); 2 — Н3 (20); 3 — Н2 (60) + С2ЩВг (1); 4 — Н2 (20) + С2ЩВг, (1)
141
Рис. 4.8. Зависимость температуры самовоспламенения смеси С3Н8 [2 % (об.)] —
воздух от добавки C2F4Br2
Рис. 4.9. Зависимость периода индукции от температуры для смеси Н2 [60 %
(об.)] — воздух при добавке RX, % (об.):
1 — без добавки (•); 2 — СгН6Вг, 0,5 (О); 3 — С2Н5Вг, I, 0 (Д); 4 C2F4Br2, I, 0 (□);
5 — C2F4Brg, 0,5 (X); 6 — CgH»I, 0,5 (X); 7 — C.HSI, I, 0 (•)
добавки C2F4Br2 [до 0,5% (об.)] ведут к повышению Тсв (примерно
на 90 °C), при более высоких концентрациях C2F4Br2 происходит
промотирование горения, проявляющееся в значительном пони-
жении Тсв. При этом Тсв тройной смеси оказалась намного ниже
Тсв C2F4Br2 (853 К) или водорода без добавки. Подобные резуль-
таты получены для углеводородов (рис. 4.8).
На рис. 4.9 приведены в аррениусовых координатах данные
о температурной зависимости периода индукции самовоспламене-
ния (ти) водорода при атмосферном давлении. Для двойных сме-
сей (в отсутствие C2F4Br2) при температуре около 950 К на зависи-
мости In ти — (1/7’) наблюдается изгиб, что свидетельствует об
изменении кинетики и механизма окисления водорода. При этом
вычисленная из этих данных £;Эф для высокотемпературной об-
ласти оказалась близкой к £эф, полученной об опытах по распро-
странению пламени. В низкотемпературной области для сме-
сей различного состава была 250—340 кДж-моль"1 и оказалась
близкой к установленной другими способами. При добавлении
C2F4Br2 зависимость In т — (1/71) выпрямляется во всем исследо-
ванном температурном диапазоне. В низкотемпературной области
наблюдается явно выраженное промотирование самовоспламе-
нения. В высокотемпературной области (выше 950 К) влияние до-
бавок C2F4Br2 близко по характеру к их воздействию на пламя —
слабое ингибирующее на бедные смеси и более заметное на бога-
тые смеси.
142
В опытах с оксидом углерода самовоспламенение как двойных,
так и тройных смесей происходит при температуре выше 950 К,
т. е. в высокотемпературной области окисления водорода, где нет
промотирующего действия RX. Поэтому в этих опытах не заме-
чено ни изгиба, ни зависимости In ти — (1/Т), ни промотирования
добавками RX. При добавлении C2F4Br2 наблюдалось заметное
ингибирование окисления СО.
Описанное выше своеобразное поведение водорода при высо-
ком давлении можно объяснить тем, что в этих условиях в меха-
низме его окисления важную роль (особенно в низкотемпературной
области) играет пероксидный радикал НО2 (и, по-видимому, дру-
гие пероксидные соединения, например Н2О2). На основании этих
исследований предложена схема окисления водорода при атмосфер-
ном давлении, в которой ведущими являются реакции образова-
ния НО2, квадратичного взаимодействия этих радикалов с полу-
чением Н2О2 и образованием гидроксильных радикалов при раз-
ложении Н2О2 и по реакции НО2 4- Нч^2ОН.
При этом окисление носит характер процесса с вырожденным
разветвлением, обусловливающим, особенно в бедных смесях,
недостаточно длинные цепи, чем и объясняется слабое ингибиро-
вание. Эти представления хорошо согласуются g данными исследо-
ваний влияния RX на область и скорость распространения пла-
мени. Исходя из этих представлений, можно полагать, что содер-
жание атомарного водорода в пламени бедных смесей при атмо-
сферном давлении близко к равновесному. С учетом изложенных
данных ответственными за ингибирование горения водорода при
атмосферном давлении можно принять следующие реакции:
Н 4- RBr—>HBr + R; (I)
Н 4- НВг <=*Н3 4- Br; (II)
НО2 Д- НВг ч=ь Н2О2 4~ Вг;
ОН 4-НВг—>Н2О4-Вг;
(III)
(V)
НО2 4- Вг НВг + О2; (IV)
Вг 4-Вг 4-М—>Bra4-M; (VI)
Н 4-Вг2^=>НВг 4-Вг.
(VII)
В низкотемпературной области (при самовоспламенении) бу-
дут доминировать реакции с участием радикала НО2, а в пламени —
с участием атомов Н. Промотирование при этом можно объяснить
конкуренцией реакций (I) и (II), причем источником атомов Вг
может являться реакция (III). Таким образом, ингибирование
пламени водорода связано с избирательным взаимодействием RX
с атомами Н. В пламени углеводородов доминирует реакция
ОН 4- СО -> СО2 4- Н и возможно достижение сверхравновесных
концентраций атомов Н.
С учетом изложенного нами были предложены следующие пути
повышения огнетушащей способности хладонов.
1. Одновременно с введением RX снижать содержание окисли-
теля, т. е. обогащать смесь горючим компонентом, чего можно
добиться, например, комбинацией инертного разбавителя и хладо-
на. Ниже приведен расход для объемного тушения комбинирован-
на
кого азотно-хладонового состава [98% (об.) N2 и 2% (об.) хладона
114В2] в сравнении с расходом хладона 114В2:
Горючее
Водород
Нефтепродукты
Комбинированный состав
всего
35,0—40,0
7,7—10,0
в том числе
хладон 114В2
0,5—1,2
0,2—0,4
Хладон 114132
16,0
2,2—3,0
2. При поверхностном тушении пожаров (на открытом воз-
духе) эффективность RX можно повысить, снижая равновесное
содержание атомов Н охлаждением распыленной водой. Нами
предложен такой сослав, для приготовления и подачи которого
разработан новый способ. Удельный расход (в кг/м2) этого комби-
нированного средства при тушении опытного пожара составил 0,8,
а расход хладона 114В2 в том числе составил 0,16; при тушении же
только одним хладоном расход его достигает 2,5—23,0.
3. Обеспечение эффекта синергизма, т. е. усиления ингиби-
рующего действия RX путем добавления веществ, способных до-
статочно эффективно взаимодействовать с кислородсодержа-
щими АЦ. Наиболее эффективными для этой цели оказались ди-
этилферроцен (0,1 %) или хлороксид фосфора (до 1 %) при добавке
к RX.
Составы на основе хладонов эффективно подавляют горение
различных газообразных, жидких и твердых материалов. Эти со-
ставы имеют небольшое поверхностное натяжение и обладают
гораздо лучшей смачивающей способностью, чем вода и диоксид
углерода. Поэтому их можно успешно применять для тушения по-
верхностных пожаров волокнистых материалов. Но использова-
ние хладонов для подавления глубинных пожаров (возникших,
например, в результате самовозгорания) малоэффективно. Из-
вестны опыты, в которых для тушения длительно горевших тлею-
щих материалов расход хладона достигал нескольких килограммов
на кубический метр, т. е. намного превышал обычную норму.
Огнетушащие составы на основе хладонов успешно исполь-
зуют для защиты музеев, архивов, машинных залов, вычислитель-
ных центров, окрасочных камер и отделений и т. д.
Согласно [38] для установок объемного тушения предусмо-
трено применение хладонов 114В2 и 13ВI, а также комбинирован-
ного углекислотного состава с содержанием (в % по массе): СО2 —
85%, C2F4Br3 или CF3Br2 — 15%.
Масса (т, кг) основного запаса хладона 114В2 или 13В1 оп-
ределяется по формуле:
т ~ Vqnk + + т2 -ф ms, (4.5)
где V — объем помещения; qH — нормативная огнетушащая концентрация, при-
нимаемая для взрывопожароопасных помещений (категории А и Б), равная
0,37 кг-м-3 и для пожароопасных (категория В) — 0,22 кг-м-3; k — коэффициент,
учитывающий потери хладона в трубопроводах и в результате утечек из помеще-
ния (принимается равным 1,2 для помещений и 1,1 — для подполий); тг — оста-
ток хладона в баллоне, кг; £ — число баллонов; т2 — остаток хладона в распре-
делительных трубопроводах (только для кабельных подполий), кг; ms— остаток
хладона в коллекторе, кг.
144
При наличии постоянных проемов, поверхность которых со-
ставляет от 1 до 10% поверхности ограждающих конструкций, пре-
дусматривается дополнительный расход хладона, равный 2 кр
на 1 м2 проемов.
Время подачи хладонов в нормах принято в зависимости от
особенностей помещения 60—120 с. Следует подчеркнуть, что в со-
ответствии с изложенными выше сведениями об экстремальной
взаимосвязи между расходом огнетушащего вещества на тушение
и интенсивностью его подачи время тушения должно соответство-
вать экстремуму такой зависимости. Специальными исследова-
ниями, проведенными во ВНИИПО, установлено, что время ту-
шения хладонами должно составлять около 10 с. Поэтому пре-
дусмотренные правилами [38] нормы времени следует считать
временными, обусловленными возможностями существующего обо-
рудования. В настоящее время ведутся работы по модернизации
оборудования для газового тушения, предусматривающие увели-
чение производительности с таким расчетом, чтобы время тушения
соответствовало оптимальным условиям тушения.
Расход хладонов при объемном пожаротушении зависит не
только от их огнетушащей эффективности, но и от условий созда-
ния огнетушащей среды. Зависимость удельного расхода средств
объемного тушения от размеров защищаемого помещения рас-
сматривалась выше. Условия достижения огнетушащей концен-
трации зависят также от скорости испарения хладонов, возмож-
ности расслоения смесей хладонов с воздухом и т. д.
Из имеющихся весьма ограниченных по этим вопросам сведе-
ний можно отметить следующее: несмотря на высокую летучесть
хладона 114В2 в ряде случаев наблюдалось неполное его испа-
рение даже при наличии очага пожара. Поэтому применение хла-
дона 13В1, имеющего практически такую же огнетушащую эф-
фективность, как хладон 114В2, является более перспективным,
особенно при защите неотапливаемых помещений.
В табл. 4.3 представлены результаты определения огнету-
шащих концентраций хладонов 114В2, 13В1 и 12В1 при тушении
различных горючих веществ.
Видно, что огнетушащие концентрации зависят от природы
горючего вещества.
Следует также иметь в виду, что с повышением содержания
кислорода расход хладонов резко возрастает и для того, чтобы
подавить горение нефтепродуктов (например, керосина) в кисло-
роде, необходимо довести содержание хладона 114В2 до 30%
(об.), а хладона 13В1 —до 46% (об.). Это объясняется двумя
обстоятельствами: во-первых, значительным снижением отноше-
ния сверхравновесного содержания активных центров к их рав-
новесному содержанию с возрастанием концентрации кислорода
и, во-вторых, прямой зависимостью концентрации ингибитора от
содержания кислорода.
145
Таэлчца 4.3. Огнетушащие концентрации некоторых хладонод
при тушении различных горючих веществ
Хладон I14B2 Хладон 13В1 Хладон 12В1
метод метод метод метод метод
Горючее вещество «цилиндра» «цилиндра» «горелки» «цилиндра» «горелки»
(об.) к 1 2 (об.) •9 ‘я (об.) я ‘я (об.)| «I " 1 я ю о, м ‘я
О Q ы в и кр (J о
Ан Ай о4 (•» в -
Спирты:
этиловый 2,3 267,0 3,1 206,0 3,3 220,0 3,95 292,0 3,85 285
изопропиловый 1,9 220,0 3,0 200,0 3,4 226,0 3,6 226,0 3,85 25
амиловый 2,4 278,0 4,0 266,0 3,6 240,0 4,2 311,0 —
изоамиловый 2,4 278,0
бутиловый — 3,8 253,0 3,8 253,0
Топливо:
бензин А-72 2,12 246,0 2,9 193,0 3,1 206,0 3,45 255,0 3,75 277
осветительный 1,9 220,0 3,3 220,0 3,0 200,0 —
дизельное — II* — 3,8 253,0 1 II ! —
керосин (моле- — ' 1 — — 2,6 173,0 — •— —
кулярная мас- са 160) Предельные угле- водороды:
«•гептан 2,4 278,0 3,6 240,0 3,0 200,0 3,8 281,0 3,7 274
н-гексан 2,24 260,0 3,0 200,0 3,2 213,0 —— — 3,45 255,0
гексадекан — " — 3,3 220,0 3,5 233,0 — —
«-октан 1,74 202,0 3,6 240,0 — — — | 1 1 ——
Эфиры:
дибутилфталат 2,4 278,0 — —- 2,7 180,0 — — 3,0 222,0
бутилацетат 2,2 255,0 — — 3,1 206,0 -— -— — -—
диэтиловый 2,13 247,0 3,2 213,0 3,7 246,0 3,9 289,0 4,2 311,0
эфир
этилацетат 1,6 186,0 3,0 200,0 II — — — —
метилацетат 1,4 162,0 2,8 186,0 — — —
Ароматические углеводороды:
толуол 1,4 162,0 1,8 120,0 1,9 126,0 1,9 141,0 2,6 192,0
ксилол 1,3 151,0 2,2 146,0 2,1 140,0 2,0 148,0 1 1
катоны 2,05 238,0 3,2 213,0 3,3 220,0 3,4 252,0
Смазки (масло —— — 2,5 166,0 — —— —1
ПНС-50)
Заметим далее, что при содержании кислорода в окислитель-
ной среде выше 83% (об.) хладон 114В2 становится горючим.
Пределы его воспламенения в кислороде составляют 28,5—52%
(об.). Но максимальная скорость его горения чрезвычайно мала
и составляет около 1,5 см-с”1. Хладон 13В1 остается трудногорю-
чим и в чистом кислороде.
Мб
4.7.2. Токсичность хладонов и продуктов
их разложения
При использовании хладонов для пожаротушения возникают три
источника токсичности: сами хладоны, продукты их термического
разложения и газообразные продукты горения.
Токсическое воздействие на организм человека эти продукты
могут оказывать либо при попадании на кожу, либо при вдыха-
нии. Продукты термического распада бромхладонов являются
газообразными веществами, которые не могут заметно воздейство-
вать на кожу. Хладоны — весьма летучие вещества, их контакт
в жидком состоянии с кожей человека будет кратковременным и
поэтому не представляет серьезной опасности. Реальная опасность
состоит в возможности проникновения токсичных продуктов в ор-
ганизм человека через дыхательные пути.
На основании токсикологических исследований, проведенных
на животных, в США разработана классификация относительной
токсической опасности огнетушащих веществ, которая представ-
лена в табл. 4.4.
Максимально безопасные концентрации, которые человек мо-
жет выдержать в течение 1 мин., составляют для хладонов 13В1
и 12В1 соответственно 7—10 и 4—5 %, а для хладона 114В2 —
ориентировочно 1,5—2,0%. Огнетушащие концентрации хладо-
нов незначительно отличаются от концентраций, указанных
Таблица 4.4. Классификация токсической опасности
огнетушащих веществ *
Группа Характеристика Вещество
6 Газы и пары, которые при концентра- циях до 20% (об.) и экспозиции 2 ч не оказывают вредного действия Хладон .13В1
5а Газы и пары, токсичность которых зна- чительно меньше токсичности веществ группы 4, но больше токсичности груп- пы 6 Диоксид углерода; хла- доны 12В1, 114В2
4 Газы и пары, которые при концентра- циях от 2 до 12,5% (об.) и экспозиции до 2 ч являются смертельными или ока- зывают существенное вредное действие Дифтордибромметан; бро- мистый этил
3 Газы и пары, которые при концентра- циях от 2 до 2,5% (об.) и экспозиции до 1 ч являются смертельными или ока- зывают серьезное вредное действие Хлорбромметан; четырех- хлористый углерод
2 Газы и пары, которые при концентра- циях от 0,5 до 1% (об.) и при экспози- ции 0,5 ч являются смертельными или оказывают серьезное вредное действие Бромистый метил
* Токсичность увеличивается по мере снижения номера группы, т. е. наименее токсич-
ной является группа 6, а наиболее = группа 2.
147
Таблица 4.5. Ожидаемая токсичность среды, образующейся при тушении пожара
Огнетушащее вещество Концентрация огнетушащего вещества Концентрация продуктов разложения Летальные концентрации, % (об.)
мг-л-1 % (Об.) мг-л~* % (об.) вещества продук- тов раз- ложения
Хладон 114В2 346 3,2 3,5 0,03 12,6 0,16
Хладон I3B1 303 4,85 3,1 0,05 80,0 1,4
Хлорбромметан 342 6,35 3,5 0,065 6,5 0,4
Дибромдифторме- 311 3,58 3,2 0,037 5,4 0,185
тан Четыреххлори- 635 9,8 6,4 0,1 2,8 0,4
стый углерод Диоксид углерода 505 27,6 5,1 2,78 65,8 65,8
в табл. 4.4, и, следовательно, применение этих хладонов не должно
вызывать серьезных опасений относительно воздействия на чело-
века.
Степень разложения хладонов и количество образующихся про-
дуктов в значительной мере зависят от размера очага пожара
и времени подачи вещества в него. Так, при объемном тушении
пожара хладоном 114В2 степень разложения в зависимости от
времени подачи колебалась в пределах 0,2—0,6%. Для хладона
12В1, бромистого метила, хлорбромметана она составляла соот-
ветственно 2; 1,4 и 0,8.
В табл. 4.5 приведены расчетные значения ожидаемой токсич-
ности среды, образующейся в условиях тушения пожара некото-
рыми огнетушащими веществами. При этом требуемое для туше-
ния количество вводимого в зону пожара огнетушащего вещества
принимали равным пиковой концентрации. Степень разложения
принимали равной 1%.
Результаты расчетов показывают, что при применении хладо-
нов 114В2, 13В1 и 12В1 концентрации токсичных продуктов, об-
разующихся в зоне пожара, намного ниже летальных. В целом
токсичность среды, образующейся при тушении пожара указан-
ными хладонами, оказывается меньшей, чем при применении дио-
ксида углерода, бромистого этила и хлорбромметана. Следует
помнить, что при реальных пожарах возможно образование значи-
тельного количества двуокиси и окиси углерода (ПДК СО2 —
0,5%, ПДК СО — 0,02 л'1), а также продуктов разложения син-
тетических материалов, представляющих большую опасность для
человека, чем хладоны.
Согласно данным многочисленных исследований, токсичность
среды, образуемой при тушении хладонами в замкнутом объеме,
значительно ниже, чем при горении без тушения. Степень умень-
шения токсичности среды зависит от того, как быстро будет лик-
видирован очаг горения.
148
4.7.3. Коррозионная активность хладонов
Данные о воздействии хладонов на различные материалы при-
ведены в табл. 4.6 и 4.7.
Результаты испытания стойкости [линейного разбухания
(в %)] различных видов резин, погруженных в хладон 12В1
на 20 дней при температуре 20 °C, приведены ниже:
Каучуки
Природный
Неопреновый
Бутадиен стирольный
Бутиловый
Нитриловый
Линейное разбухание
17,0
20,0
12,0
15,0
2,5
Результаты испытаний показали, что хладоны имеют низкую
коррозионную активность и не оказывают существенного действия
на металлы. Однако в присутствии влаги коррозионное воздейст-
вие хладонов заметно увеличивается.
На многие неметаллические материалы хладоны действуют
как растворители. Такие материалы, как резины, полиэтилен
Таблица 4.6. Коррозионные испытания металлов в хладоне 114В2
(время испытания 1000 ч, температура 50 °C)
Металл Глубина коррозии мм-год”1 Группа.стойкости Баллы стой- кости
Ст.З 0,004 Весьма стойка 2
Сталь 2X31 0,002 То же 2
Сталь Х13Н10Т 0,001 Совершенно стойка 1
Титан Т-1 0,001 То же 1
Латунь Л-68 0,001 » 1
Медь М-1 0,02 Весьма стойка 2
Алюминий АД-1 0,001 Совершенно стоек 1
Алюминии АМД 0,001 То же 1
Таблица 4.7. Испытание стойкости материалов в хладоне 13В1
(время испытания 7 дней, температура 90 °C)
Материал Изменение массы, г Изменение вида материала
Латунь —0,01 Слабое обесцвечивание
Тефлон +2,45 Не изменяется
пвх + 1,63 То же
Нейлон +0,32 »
Фенолформальдегидная смола +0,06 »
Полиэтилен + 18,18 Слабое поверхностное пожелтение
Натуральный каучук +8,95 Не изменяется
149
и ряд других, могут набухать в хладонах. Тем не менее, как видно
из приведенных выше данных, хладоны оказывают на неметалли-
ческие материалы незначительное воздействие.
Таким образом, бромхладоны характеризуются высокой огне-
тушащей эффективностью и являются малотоксичными веществами
со слабыми коррозионными свойствами.
4.8. ТУШЕНИЕ ПОРОШКАМИ
Огнетушащие порошки представляют собой мелко измельченные
минеральные соли с различными добавками, препятствующими сле-
живаемости и комкованию. Порошки обладают рядом преимуществ
по сравнению с другими средствами. Они характеризуются самой
высокой огнетушащей способностью.
Кроме того, они отличаются универсальностью действия, обес-
печивая тушение даже таких материалов, которые невозможно
потушить водой и другими средствами.
Порошки можно использовать для разнообразных способов
пожаротушения, в том числе для флегматизации и подавления
взрывов.
К эксплуатационным свойствам огнетушащих порошков отно-
сятся текучесть, способность сопротивляться слеживаемости,
комкованию, увлажнению и т. д.
В связи с тем что порошки обладают рядом достоинств, и прежде
всего высокой огнетушащей способностью, в индустриально раз-
витых странах используется довольно широкий ассортимент раз-
личных огнетушащих порошков (табл. 4.8). Различают порошки
Таблица 4.8. Основные технические данные огнетушащих порошков
Марка Класс пожара Основной компонент Огнетуша- щая способ- ность, кг-м"2
ПСБ-3 В, С, Е Бикарбонат натрия 1,5—2
ПФ А, В, С, Е Ди аммоний фосфат 1,5—2
П-1А А,В,С,Е Аммофос 2,5—3,5
СИ-2 В, С, Е Силикагель и хладон 114В2 0,3-
Также пирофор- ные металлор- ганические соеди- нения То же 20
ПГС А, В, Ct D, Е Хлориды щелочных ме- таллов 1,2—1,5 25—30 (металлы)
ВСЕ-100 (ФРГ) В, С, Е Бикарбонат натрия 1,5—2
Р-11-24 (Франция) А, В, С, Е Фосфорно-аммонийные соли 1,5—2
«Монекс» (Англия) В, С, Е Плав мочевины и карбо- ната калия 0,7—1,2
«Каратэ» (ФРГ) В, С, Е Сульфат калия 1,4—2
«Фаворит М» (ФРГ) D Хлорид натрия 5
150
общего и специального назначения. Порошки общего назначения
используют для тушения пожаров обычных (органических) го-
рючих материалов [легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих
(ГЖ) жидкостей, например различных нефтепродуктов, раствори-
телей, углеводородных сжиженных газов, твердых материалов —
древесины, резин, пластиков и т. п.]. Тушение этих материалов
достигается путем создания порошкового облака, которое окуты-
вает очаг горения.
Порошки специального назначения используют для тушения
горючих веществ и материалов (например, некоторых металлов),
прекращение горения которых достигается путем изоляции горя-
щей поверхности от окружающего воздуха. Огнетушащая способ-
ность порошков общего назначения повышается с увеличением их
дисперсности (уменьшением размера частиц), порошков специаль-
ного назначения — почти не зависит от степени их дисперсности.
Сравнивая однотипные отечественные и зарубежные порошки
(см. табл. 4.8), можно видеть, что они обладают примерно одина-
ковой огнетушащей способностью и близкими эксплуатационными
свойствами.
Особое место занимает состав СИ-2 — крупнопористый сили-
кагель, насыщенный хладоном 114В2. Этот порошок эффективен
при тушении загораний некоторых пирофорных элементооргани-
ческих соединений (алюминийорганических, гидридов некоторых
металлов и т. п.). Этот состав обладает также высокой огнетуша-
щей способностью по отношению к пожарам класса В.
Наиболее широко распространены порошки на основе бикарбо-
ната натрия. Они более других устойчивы против слеживания и
обладают хорошими эксплуатационными свойствами. Широкое
применение находят также порошки на основе фосфорно-аммоний-
ных солей. К достоинствам их относится способность тушить тлею-
щие материалы.
Огнетушащие порошки являются сложными гетерогенными
системами, поэтому они обладают специфическими свойствами
и особенностями, от которых зависит их огнетушащая способность.
Химический состав порошков определяет их огнетушащее действие
и эксплуатационные свойства. Такие соли, как, например, иодиды
и бромиды щелочных металлов, фосфат аммония, обладают хоро-
шими огнетушащими свойствами, но гигроскопичны и в сильной
степени подвержены слеживаемости. Другие соли, как, например,
фториды металлов, сульфат аммония, обладают хорошими экс-
плуатационными свойствами, но неспособны эффективно гасить
пламя. При разработке огнетушащих порошков подбирают соли,
которые удовлетворяют обоим требованиям, или соли подвергают
специальной обработке. Эффективность использования порошков
зависит также от способа и условий их подачи в очаг пожара.
В настоящее время доминирует пневматический способ подачи,
заключающийся в выдавливании порошка из сосуда сжатым га-
зом.
151
4.8.1. Механизм огнетушащего действия порошков
Тушение пожаров порошковыми составами можно объяснить дей-
ствием следующих факторов: разбавлением горючей среды газо-
образными продуктами разложения порошка или непосредственно
порошковым облаком; охлаждением зоны горения в результате
затрат тепла на нагрев частиц порошка, их частичное испарение
и разложение в пламени; эффектом огнепреграждения, достигае-
мым при прохождении пламени через узкие каналы, как бы созда-
ваемые порошковым облаком; ингибированием химических реак-
ций, обусловливающих развитие процесса горения, газообразными
продуктами испарения и разложения порошков или гетерогенным
обрывом цепей на поверхности порошков или твердых продуктов
их разложения.
Несмотря на то что до настоящего времени механизм огнетуша-
щего действия порошков еще недостаточно ясен, большинство
исследователей считают, что основную роль при тушении играет
способность порошков ингибировать пламя. Огнетушащий эффект,
например, порошков на основе бикарбонатов щелочных металлов
значительно превышает эффект охлаждения или разбавления дио-
ксидом углерода, выделяющимся при разложении этих порошков.
Действительно, бензин, горящий на площади 1 м2, можно поту-
шить 1 кг порошка типа ПСБ. Для тушения этого очага пожара
распыленной водой или диоксидом углерода потребуется не-
сколько килограммов. При полном разложении 1 кг порошка об-
разуется лишь 260 г диоксида углерода, а затрачиваемое на это
разложение количество теплоты эквивалентно теплоте испарения
всего 300 г воды.
Таблица 4.9. Физические свойства и огнетушащая способность солей
Вещество Размер частиц, см-4 S, см2-г-1 Сп, г-м-МО3 Сп‘ 5. см2, м-3.10г
к2с2о4н2о 50—63 850 0,09. 80
NaCl 50—63 1230 0,15 180
К2СГ2О7 50—63 720 0,35 250
МН4Н2РО4 65—100 950 0,26 330
КС1 50—63 700 0,84 580
К2СО3 50—63 1000 0,65 650
NaaCOa 60—100 1050 0,52 550
Na2CO3 50—63 2800 0,2 560
Na3CO3 100—160 950 0,55 530
Na2SO4 50—63 680 1 680
(NH4)2C2O4 50—63 1300 0,63 810
КНСОз 50—63 860 1 860
N a2C2O4 50—63 650 2 1300
NaHCO3 50—63 1350 0,7 950
A13O3 50—63 2890 1,1 2000
Примечание. S удельная поверхность; Сп «пиковая» концентрация,
152
Некоторые исследователи считают, что гашение пламени обус-
ловлено гомогенным ингибированием, заключающимся во взаимо-
действии с активными центрами газообразных частиц, которые
образуются при испарении и разложении порошков. Другая группа
специалистов связывает гашение пламени с гетерогенной реком-
бинацией радикалов и атомарных частиц на поверхности порош-
ков.
В пользу гетерогенного механизма свидетельствует более вы-
сокая огнетушащая эффективность порошков, чем хладонов. Это
указывает на их способность интенсивно снижать содержание
в пламени различных активных центров, что характерно
для процесса гетерогенной рекомбинации, в то время как
взаимодействие хладонов с атомарным водородОхМ избира-
тельное.
В табл. 4.9 приведены данные о «пиковых» концентрациях
солей при флегматизации метано-воздушной смеси, полученные
в работе [55].
Эги данные подтверждают высокую огнетушащую способность
гетерогенных ингибиторов. По уменьшению огнетушащей эффек-
тивности исследованные соли располагаются в следующем по-
рядке:
K2C2OrH2O> NaCl > K2Cr2O7> КС1 > К3СО3 > Na2CO3 > Na2C2O4 >
>NaF>NaHCO3.
Из приведенных выше данных видно, что наиболее эффектив-
ными ингибиторами оказались оксалат калия и хлориды щелоч-
ных металлов.
Особенно высокой эффективностью обладает оксалат калия,
что связано, с одной стороны, со способностью его растрески-
ваться и значительно увеличивать суммарную площадь поверх-
ности в единице объема, а с другой — сильно нагреваться и ча-
стично испаряться, в результате чего к гетерогенному эффекту
добавляется гомогенное ингибирование.
Наиболее перспективными для создания новых порошков яв-
ляются хлориды, поскольку они малотоксичны и широкодоступны.
Известные на основе этих солей порошки рекомендованы для ту-
шения металлов методом изоляции от воздуха, а о возможности
их применения как ингибиторов горения не сообщалось. В на-
стоящее время предложено новое универсальное огнетушащее
средство, способное не только тушить загоревшиеся металлы
(пожары класса D), но и пожары жидкостей и газов (пожары клас-
сов В и С).
Для улучшения текучести, а также устойчивости при хранении
в порошки вводят различные добавки. Наилучшие результаты
показывают составы с добавками кремнийорганических соедине-
ний, например аэросила (диоксид кремния, модифицированный
диметилдихлорсиланом).
153
Широкие возможности повышения качества огнетушащих по-
рошков открываются при использовании нового прогрессивного
помольно-классификационного оборудования (планетарных сме-
сителей, вибрационных мельниц и др.).
4.8.2. Свойства и особенности применения
огнетушащих порошков
Порошок ПС предназначен для тушения пожаров щелочных ме-
таллов. Было разработано несколько модификаций порошка ПС,
отличающихся химическим составом, дисперсностью и другими
свойствами. Последняя модификация порошка ПС включает по-
мимо карбоната натрия добавки стеарата металла и графита.
Использование стеарата металла обеспечивает не только удов-
летворительные эксплуатационные качества порошка ПС, но и
упрочняет изолирующий слой порошка при тушении металлов,
так как происходит спекание стеарата. Насыпная масса порошка
ПС в зависимости от степени уплотнения колеблется от 500 до
1100 кг-м~3. Огнетушащая способность порошка 30—40 кг-м-2
металла при толщине слоя металла до 5 см (в пересчете на массу
металла 1—3 кг-кг-1 в зависимости от толщины слоя). Порошок
ПС может тонуть в расплавленном металле, вследствие чего его
расход на тушение резко возрастает при увеличении толщины
слоя расплавленного металла. При необходимости этот порошок
можно использовать и для тушения пожаров классов В, С и £,
хотя его огнетушащая способность ниже, чем у порошков общего
назначения, В последние годы в качестве средства тушения пожа-
ров щелочных металлов применяются глинозем (ГОСТ 6912—74).
Огнетушащая способность глинозема несколько ниже, чем у по-
рошка ПС (50 кг-м-2, или до 5 кг-кг-1), однако он дешевле по-
рошка ПС и обладает лучшими эксплуатационными свойствами.
Порошок ПСБ изготовляется из бикарбоната натрия, обладает
хорошими эксплуатационными свойствами, дешев, основной ком-
понент его недефицитен. Порошок ПСБ предназначен для тушения
пожаров классов В, С и Е. Его успешно применяют для тушения
загораний сжиженных газов, большого количества нефтепро-
дуктов (например, йри аварийных посадках самолетов), спиртов
и других полярных ГЖ-
В настоящее время промышленность выпускает порошок марки
ПСБ-3 (ТУ 6-18-139—83), отличающийся более высокой дисперс-
ностью и, как следствие, повышенной огнетушащей способностью.
В состав порошка ПСБ-3 входят бикарбонат натрия, аэросил и
для улучшения текучести — нефелиновый концентрат.
Порошок ПФ изготовляется из диаммонийфосфата и предназна-
чен для тушения пожаров класса Л, В, С, Е. К достоинствам по-
рошка ПФ, как и других составов на основе фосфорно-аммоний-
ных солей, относится то, что он может тушить пожары не только
классов В, С, £\ но и класса Л, и в частности волокнистые тлею-
154
. щие материалы (древесина, бумага и т. п.). Эффект тушения свя-
зан не только с ингибированием пламени, но и со способностью
. образовывать под воздействием высоких температур на тлеющей
поверхности вязкую пленку полифосфатов, которая изо-
лирует материал от воздуха. Порошок ПФ, изготовляемый по
ТУ 6-18-155—79, включает помимо технического диаммонийфос-
фата аэросил и нефелиновый концентрат, улучшающий теку-
честь. Во ВНИИПО разработан новый порошок на фосфорно-
аммонийной основе — «Пирант А», отличающийся улучшенными
эксплуатационными свойствами.
По склонности к слеживанию порошок ПФ и другие фосфорно-
аммонийные порошки несколько уступают порошку на основе
бикарбоната.
Основной компонент порошка П-1А — диаммонийфосфат —
сравнительно дефицитный материал. Более доступным сырьем
мог бы быть аммофос, который состоит в основном из моноаммо-
нийфосфата и сульфата аммония. Однако этот продукт очень ги-
гроскопичен и обусловливает повышенную склонность порошка
на основе аммофоса к слеживанию. Поэтому в него вводят повышен-
ные добавки аэросила (до 1%). Насыпная масса 800—1100 кг-м~3.
Для улучшения водоотталкивающих свойств можно добавлять аэро-
сил в комбинации с веществами, обеспечивающими более полное
укрытие поверхности частиц порошков.
Установлено, что наилучшие эксплуатационные свойства до-
стигаются при добавлении к аммофосу (97,8—98,9%) аэросила
(1—2%) и в качестве поверхностно-активных веществ (ПАВ)1
триалкилфосфата (0,1—0,2%). При довольно высокой удельной
площади поверхности (4800 см2-г-1) склонность к слеживанию та-
кого порошка составила всего около 1 сН, т. е. улучшилась почти
в 20 раз по сравнению со слеживаемостью порошка П-1А.
К достоинствам фосфорно-аммонийных порошков относится
также возможность тушения ими загоревшегося магния и некото-
рых других материалов и изделий из них. Для этой цели разра-
ботана модификация состава на основе аммофоса — порошок К-30,
включающий до 20% сульфата калия и до 15% аэросила.
Еще одной модификацией состава П-1А является порошок
П-2АП, отличающийся от П-1А более высокой дисперс-
ностью и, как следствие, более высокой огнетушащей способ-
ностью.
Порошок СИ-2, изготовляемый по ТУ 38-108—77, состоит из
крупнопористого силикагеля (марок МСК, ШСК или АСК), на-
сыщенного жидким хладоном 114В2. Массовое соотношение ком-
понентов 1:1. Размер частиц порошка до 2 мм, насыпная масса
примерно 103 кг-м“3. Этот порошок — наиболее эффективное сред-
ство тушения пожаров концентрированных растворов триэтил-
алюминия, триизобутилалюминия, диэтилалюминийхлорида и по-
добных веществ, характеризующихся отрицательными темпера-
турами самовоспламенения. Удельный расход порошка СИ-2
155
при тушении этих веществ ручным способом до 20 кг-м“2, из ста-
ционарных автоматических установок — около 30 кг-м~2.
Механизм огнетушащего действия аэрозолей солей свидетель-
ствует о том, что на основе хлоридов щелочных металлов можно
создавать новые эффективные порошки типа ПГС-М. При этом
особенно привлекает возможность создания универсальных средств
для тушения не только пожаров обычных материалов, но и пожа-
ров класса D. Если известные порошки для тушения пожаров
класса D имеют ограниченную область применения (ПС — для
щелочных металлов, П-1А и т.п.—для магния и, возможно,
алюминия), то хлорид калия приемлем для тушения всех пожаров
класса D.
Порошок МГС предназначен для тушения загораний натрия и
отличается уникальной огнетушащей способностью, на один-два
порядка превышающей эффективность обычных средств тушения
загоревшегося натрия (порошки ПС, ПГС). Этот эффект обусловлен
следующими обстоятельствами. Как известно, натрий обладает
высокой способностью проникать через капилляры, образующиеся
в твердых продуктах его горения. Применявшиеся до создания
нового состава порошки не могли препятствовать этому эффекту.
Состав МГС эффективно противостоит этому эффекту и не тонет
в расплавленном металле. Огнетушащая способность нового со-
става 8 кг-м’2. Он обладает удовлетворительными эксплуатацион-
ными свойствами. К недостаткам порошка МГС относится ограни-
ченность применения — пригоден только для тушения натрия.
Состав PC отличается способностью резко расширяться при
нагреве, увеличиваясь в объеме в 70—100 раз. При покрытии
порошком горящей поверхности металла происходит быстрое много-
кратное увеличение изолирующего слоя. Огнетушащая способность
состава, подаваемого в виде порошка, около 8 кг-м~2. Особенно
перспективно использование брикетов из этого порошка. Их можно
помещать в местах предполагаемой утечки горящего металла. Ту-
шение металла при этом достигается при контакте с брикетом,
причем исключается необходимость создания специальных уст-
ройств для обнаружения пожара и введения в его очаг средств
пожаротушения.
4.9. ТУШЕНИЕ КОМБИНИРОВАННЫМИ СОСТАВАМИ
Создание принципиально новых эффективных средств тушения,
особенно обладающих ингибирующими свойствами, — задача чрез-
вычайно сложная. Вместе с тем имеющиеся огнетушащие средства
не отвечают в полной мере современному уровню промышлен-
ности, для которого характерны большие площади производствен-
ных зданий, скопление огромных количеств ЛВЖ и других пожаро-
опасных веществ и материалов. Поэтому довольно остро стоит
вопрос о разработке высокоэффективных средств пожароту-
шения.
156
Таблица 4.10. Характеристика водогазовых пен с различными
газовыми наполнителями
Горючее Наполнитель Критическая интенсивность подачи
л-м~2*с 1 г*м 2-с-1
Автомобильный бензин Воздух 0,063 53
Азот 0,025 9,8
Хладон 0,015 29,8
я-гексан Воздух 0,090 25
Азот 0,031 10,5
Хладон 0,012 23,8
Этиловый спирт Азот 0,030 13,5
Хладон 0,004 7,9
Одним из наиболее перспективных путей решения проблемы
является разработка комбинированных огнетушащих составов,
соединяющих в себе свойства различных классов огнетушащих
веществ.
Наибольший интерес должны представлять такие составы,
которые представляют собой комбинации дешевого доступного
носителя с сильным ингибитором горения. К таким составам от-
носятся водогалогеноуглеводородные эмульсии и комбинации
воздушно-механической пены с бромхладонами.
Водогалогеноуглеводородные эмульсии сочетают охлаждаю-
щее действие воды и ингибирующие свойства галогеноуглево^о-
родов. Однако к существенным недостаткам таких составов отно-
сятся трудность постоянного поддержания устойчивой эмульсии
воды с галогеноуглеводородом и высокая коррозионная актив-
ность. По этим причинам такие составы не нашли широкого прак-
тического применения.
Водогазовые пены с добавками хладона 12В1 значительно эф-
фективнее воздушно-механических пен. В табл. 4.10 представлены
характеристики водогазовых пен кратностью 320 ... 350 с различ-
ными газовыми наполнителями.
Особый интерес представляют комбинированные азотно-хладо-
новый и углекислотно-хладоновый составы для объемного туше-
ния, разработанные во ВНИИПО. Эти составы, предназначенные
для объемного тушения, позволяют сократить в несколько раз
расход дефицитных и дорогостоящих бромхладонов. Кроме того,
при применении этих составов значительно улучшаются условия
испарения хладонов и тем самым повышается коэффициент их ис-
пользования.
В соответствии с нормами [38] требуемое для объемного ту-
шения количество (та, кг) углекислотно-хладонового состава
(СО2 — 85%, C2F4Br2 — 15%) рассчитывается по формуле
та = kGqtiVt
(4.6)
157
Рис. 4.10. Зависимость удельного
расхода (/) и времени тушения (2)
от I для состава (% об.) N2 (95) Д-
4- C2F4Br2 (3)
расход состава увеличивается
проемов.
Еще один путь повышения
где kG — коэффициент, учитыва-
ющий потери состава (принимается
по табл. 3 СНиП 2.04.09—94);
qn — огнетушащая концентрация,
принимаемая равной 0,27 кг-м~3
при времени тушения 30 с и
0,4 кг-м“3 при времени тушения
60 с; V — объем помещения.
При наличии постоянно
открытых проемов площадью
от 1 до 10% поверхности
ограждающих конструкций
из расчета 5 кг на 1 м2 площади
эффективности средств пожароту-
шения — это одновременное применение разных огнетушащих
составов. Широкое применение в последнее время получил ком-
бинированный способ тушения пеной и порошком.
Повышения эффективности огнетушащих средств можно до-
биться не только изысканием новых ингибиторов (или добавок
к известным составам), но и оптимизацией условий их применения,
определяемых нормативными параметрами: интенсивностью подачи
7, кг-м^-с'1; временем тушения тт, с; удельным количеством G,
кг-м~3.
Как указывалось выше, между Си/ существует экстремальная
зависимость, минимуму которой соответствуют оптимальные усло-
вия пожаротушения. На рис. 4.10 показана эта зависимость для
комбинированного азотно-хладонового состава объемного тушения.
Ниже приведены результаты экспериментальных исследований
экстремальных значений G и тт, характеризующих оптимальные
условия объемного пожаротушения составами на основе хладонов:
Хладон 114В2 Хладон 13В1
G, кг-м-3 0,20 0,22 0,28 0,27
Tip, с 8—10 10—12 20—22 18—20
4.10. СРЕДСТВА ТУШЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ
И МАТЕРИАЛОВ
В комплексе мер, принимаемых для противопожарной защиты
промышленных объектов, важное место занимает выбор наиболее
рациональных средств и способов 'тушения различных веществ и
материалов.
Эффективность пожарной защиты особенно актуальна для хи-
мических и родственных им предприятий, на которых могут одно-
158
временно обращаться различные вещества и материалы, для туше-
ния каждого из которых можно использовать только строго опре-
деленные средства и способы. Вместе с тем пособия и нормативные
материалы, регламентирующие выбор и устройство средств и
систем пожаротушения, не всегда могут дать ответ на вопрос:
чем и как тушить тот или иной материал в конкретных условиях?
К нормативным документам, пособиям и другим материалам,
относящимся к рациональным выбору и устройству средств и
систем пожаротушения, относятся [38, 52, 56—60]. Важнейшими
из них являются СНиП 2.04.09—84 «Пожарная автоматика зданий
и сооружений» [38 ] и «Перечни зданий и помещений народного
хозяйства СССР, подлежащих оборудованию автоматическими
средствами пожаротушения» [56].
Нормы [38] предназначены для проектирования установок
водяного, пенного и газового тушения. В соответствии с [38] сго-
раемые материалы распределяются по группам помещений, а в за-
висимости от группы помещения принимаются нормативные ха-
рактеристики пожаротушения (параметры установок пожароту-
шения): интенсивность подачи, площадь для расчета расхода
огнетушащего состава, время работы установки и др. Всего преду-
сматривается 7 групп помещений: 1) архивы, музеи, больницы,
зрительные залы и т. п. (пожарная нагрузка до 200 МДж. м"2);
2) окрасочные камеры, промывочные с применением ЛВЖ и ГЖ,
участки обслуживания автомобилей и т, д. (пожарная нагрузка
от 200 до 2000 МДж-м-2); 3) помещения для производства резино-
технических изделий; 4) помещения для производства синтетиче-
ских волокон, компрессорные и другие помещения, в которых
ведутся работы с горючими газами, бензином, спиртами, эфирами
и другими ЛВЖ и ГЖ (пожарная нагрузка свыше 2000 МДж-м-2);
5) склады несгораемых материалов в сгораемой таре; 6) склады
твердых сгораемых материалов; 7) склады лаков, красок, ЛВЖ,
ГЖ, пластмасс, резинотехнических изделий, смол. Интенсивность
подачи воды в зависимости от группы помещений составляет 0,08—
0,45 л. м~2.с-1, а пены — 0,08—0,4 л. м”2. с-1 (по раствору ПО).
Лимитирующая площадь защиты (т. е. минимальная площадь
возможного очага пожара, на которую должен быть рассчитан рас-
ход воды или пены) составляет также в зависимости от группы
помещений 120—360 м2, а время работы соответствующих уста-
новок 30—60 с.
Основные сведения о нормативных требованиях для установок
газового тушения были изложены в разделах 4.6, 4.7 и 4.9. В до-
полнение к ним следует отметить, что нормами [38 ] рекомендуются
также установки локального тушения по объему и по площади.
Для установок тушения по объему при этом норма расхода хла-
дона составляет 3,5 кг-м~3, защищаемый объем рассчитывается
с учетом того, что все габариты защищаемого объекта увеличи-
ваются на 1 м. Примем, что минимальная площадь, при которой
целесообразно применять объемное тушение (т. е. такая, которую
1
Г
159
Рис. 4.10. Зависимость удельного
расхода (/) и времени тушения (2)
от I для состава (% об.) N2 (95) 4-
+ C2F4Br2 (5)
расход состава увеличивается
проемов.
Еще один путь повышения
где /гв — коэффициент, учитыва-
ющий потери состава (принимается
по табл. 3 СНиП 2.04.09—94);
<7Н — огнетушащая концентрация,
принимаемая равной 0,27 кг-м-3
при времени тушения 30 с и
0,4 кг-м-3 при времени тушения
60 с; V — объем помещения.
При наличии постоянно
открытых проемов площадью
от 1 до 10% поверхности
ограждающих конструкций
из расчета 5 кг на 1 м2 площади
эффективности средств пожароту-
шения — это одновременное применение разных огнетушащих
составов. Широкое применение в последнее время получил ком-
бинированный способ тушения пеной и порошком.
Повышения эффективности огнетушащих средств можно до-
биться не только изысканием новых ингибиторов (или добавок
к известным составам), но и оптимизацией условий их применения,
определяемых нормативными параметрами: интенсивностью подачи
7, кг-м-3.с-1; временем тушения тт, с; удельным количеством G,
кг-м-8.
Как указывалось выше, между G и I существует экстремальная
зависимость, минимуму которой соответствуют оптимальные усло-
вия пожаротушения. На рис. 4.10 показана эта зависимость для
комбинированного азотно-хладонового состава объемного тушения.
Ниже приведены результаты экспериментальных исследований
экстремальных значений G и тт, характеризующих оптимальные
условия объемного пожаротушения составами на основе хладонов:
Хладон 114В2 Хладон 13B1
G, кг-м~3 0,20 0,22 0,28 0,27
Хгр у С 8—10 10—12 20—22 18—20
4.10. СРЕДСТВА ТУШЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ
И МАТЕРИАЛОВ
В комплексе мер, принимаемых для противопожарной защиты
промышленных объектов, важное место занимает выбор наиболее
рациональных средств и способов тушения различных веществ и
материалов.
Эффективность пожарной защиты особенно актуальна для хи-
мических и родственных им предприятий, на которых могут одно-
158
Временно обращаться различные вещества и материалы, для туше-
ния каждого из которых можно использовать только строго опре-
деленные средства и способы. Вместе с тем пособия и нормативные
Материалы, регламентирующие выбор и устройство средств и
систем пожаротушения, не всегда могут дать ответ на вопрос:
чем и как тушить тот или иной материал в конкретных условиях?
К нормативным документам, пособиям и другим материалам,
относящимся к рациональным выбору и устройству средств и
систем пожаротушения, относятся [38, 52, 56—60]. Важнейшими
из них являются СНиП 2.04.09—84 «Пожарная автоматика зданий
И сооружений» [38] и «Перечни зданий и помещений народного
’хозяйства СССР, подлежащих оборудованию автоматическими
^средствами пожаротушения» [56].
Нормы [38] предназначены для проектирования установок
водяного, пенного и газового тушения. В соответствии с [38] сго-
раемые материалы распределяются по группам помещений, а в за-
висимости от группы помещения принимаются нормативные ха-
рактеристики пожаротушения (параметры установок пожароту-
шения): интенсивность подачи, площадь для расчета расхода
огнетушащего состава, время работы установки и др. Всего преду-
сматривается 7 групп помещений: 1) архивы, музеи, больницы,
зрительные залы и т. п. (пожарная нагрузка до 200 МДж-м-2);
2) окрасочные камеры, промывочные с применением ЛВЖ и ГЖ,
участки обслуживания автомобилей и т. д. (пожарная нагрузка
от 200 до 2000 МДж-м-2); 3) помещения для производства резино-
технических изделий; 4) помещения для производства синтетиче-
ских волокон, компрессорные и другие помещения, в которых
ведутся работы с горючими газами, бензином, спиртами, эфирами
и другими ЛВЖ и ГЖ (пожарная нагрузка свыше 2000 МДж-м~2);
5) склады несгораемых материалов в сгораемой таре; 6) склады
твердых сгораемых материалов; 7) склады лаков, красок, ЛВЖ,
ГЖ, пластмасс, резинотехнических изделий, смол. Интенсивность
подачи воды в зависимости от группы помещений составляет 0,08—
0,45 л-м-2.с”1, а пены — 0,08—0,4 л-м"2-с-1 (по раствору ПО).
Лимитирующая площадь защиты (т. е. минимальная площадь
возможного очага пожара, на которую должен быть рассчитан рас-
ход воды или пены) составляет также в зависимости от группы
помещений 120—360 м2, а время работы соответствующих уста-
новок 30—60 с.
Основные сведения о нормативных требованиях для установок
газового тушения были изложены в разделах 4.6, 4.7 и 4,9. В до-
полнение к ним следует отметить, что нормами [38 ] рекомендуются
также установки локального тушения по объему и по площади.
Для установок тушения по объему при этом норма расхода хла-
дона составляет 3,5 кг-м"3, защищаемый объем рассчитывается
с учетом того, что все габариты защищаемого объекта увеличи-
ваются на 1 м. Примем, что минимальная площадь, при которой
целесообразно применять объемное тушение (т. е. такая, которую
159
Таблица 4.11. Рекомендуемые средства и нормы тушения
Горючие вещества и материалы Вода Воздушно-меха- ническая пена средней кратности Объемное 1
’о’ ел 3 $ НИИ ,J-1 ПО-1Д, ПО-6К, ПО-ЗА 14 форэтол со2 C2F4 Вгч или CF3Br
и м 5 Тт, мин о м п- НИК 'Х1 'и СУ тт мин hhw ‘Н
1. Нефтепродукты с ТБСП до 28 DC (бензин, непо- лярные растворители и т. ч.) — —„ 0,08— 0,15 30 — — 0,7 1—2 0,22 0,2
2. Нефтепродукты с Твсп более 28 °C (керосин дизельное топливо, ма- зут, масла, лаки и т. п.) 0 12 — 0,3 30— 60 0,08 30 — — 0,7 1—2 0,22 0,2
3. Водорастворимые про- изводных углеводородов (спирты, ацетон, эфир и т. II.) 0,25 — 0,3 30— 60 — о, 1 — 0,2 30 0,7 1 — 2 0,22 0,2
4. Твердые углеродистые и целлюлозные материа- лы (древесина, бумага, каучуки, пластмассы, хлопок и т. д.) 0,08 — 0,3 30— 60 0,05 30 — 0,7 1 —2 0,22’ 0,2
5. Пыли органических материалов (пластмасс, красителей и т. п.) 0,2 — 0,5 30— 60 — — —" —-- —” 0 22’ 0,2
6. Кремнийорганические соединения (мономеры, полимеры, лаки) ОД- ОД 30 — 0,8 1—2 1,66 0,5
7. Углеводородные газы (метан, пропан и т. п.) 8. Сжиженные углеводо- родные газы 0,1 — 0,15 — — — — — — — 0,32 0,5
0,1 — 0,15 — — — — — -— — 0,32 0,5
9. Водород 0,1 — 0,15 —— — — — — 1,16 0,5
10. Металлы (щелочные и щелочноземельные) — — — — — — — —
11. Алюминийорганпче- ские соединения 0,2 — 0,4“ 30 — — —" .«wfi
12. Литипорганические соединения — — — —— — 0.88 2,5 — 16 кг/м2 2 —• <“5
Примечания: 1. При расчете установок объемного тушения пользоваться СНиП
тушителей. 3. При невозможности по конструктивным особенностям обеспечить указанное
4. Для объектов категорий А и Б Q = 0,37 кг/м3. 5. Для объектов категорий А и Б Q —
увеличивается в 2 раза. 8. Расход порошка на 1 кг истекающего газа. 9. Рекомендуется
МГС (Q — 3 кг/м2). 11. Растворы ТИБА и ДИБА концентрацией менее 10% и ТЭА л
бутиллития.
Условные обозначения: /в* интенсивность подачи огнетушащего средства^
160
К......."--------------------- —................................................ —........................... -.................................. с,
К " тушение Порошки 2 Наиболее целесообразные
со2 + + С2р4Вг| или CFsBr ПСБ П-1А, ПФ ЕГС СИ-2
Я я м S. м 2 еч S средства тушения
№ я £ я
М*у ** Е Я я
О’ О’ СУ О’ О
0,27 0,5 2,5 = 3,0 2,5=3,0 1 2,0—2 5 0,2 = 0,4 1. При крупных проливах -в
< 0,27 0,5 2,5 —3,0 2,5—3,0 2,0 = 2,5 0,2 —0,3 пена, порошок ПСБ 2. В помещениях — объемное тушение пена 3. Небольшие очаги — ПСБ, со2 1. При крупных проливах —•
0,27 0,5 2,5 —3,0 2,5 —3,0 2,0=2,5 0,2 = 0,3 пена ПСБ, распыленная вода 2. В помещениях — объемное тушение, пена, распыленная вода 3. Небольшие очаги — ПСБ, СО2, вода 1. При крупных проливах «
0,27’ 0,5 1,5 —2,0 распыленная вода, пена, по- рошок ПСБ 2. В помещениях — объемное тушение, пена, распыленная вода 3. Малые очаги — ПО, СО8, вода Вода со смачивателями, пена4
0,27’ 0,5 порошок ПФ Распыленная вода со смачива-
— 3,5— 4,0 20 телем 1. Распыленная вода, поро-
0,4 0,5 пшк ПСБ, СИ-2 2. В помещениях — объемное тушение, распыленная вода, порошки Объемное тушение, охлажде-
0,4 0,5 4 — 5В 4—5® , —. ние водой Объемное тушение, порошок
0,57 0,5 -— —— —~| 1 • — ПСБ, охлаждение водой Объемное тушение комбиниро-
2,0— До 5 —_ — - 4?—6010 ванным составом, охлаждение водой Порошок ПГС, объемное туше-
2,5я — — — —м 20 — 32 ние комбинированным соста- вом (N2 + СО2) Порошок СИ-2
— — 1=5 =— 1,5 I2 Пэрошок СИ-2, СО2
2.04.09 — 84, 2. Для порошков даны нормы расхода при поверхностном тушении из огне-
время псдачи допускается увеличивать его до 1 мин, но при этом Q увеличивается в 2 раза
0,43 кг/м3. 6. При объемном тушении Q = 0,1—0,4 кг/м3. 7. Для тлеющих материалов 6
состав N2 94% (сб.) + СО2 6% (об.). 10. Рекомендуется также глинозем (Q ~ 100 кг/м2)
ДЭАХ менее 2,5%; каталитический комплекс на основе ТИБА. 12. Для тушения шлама
Q — минимальный расход огнетушащего средства; тт = время тушения.
6 П/р А. Н. Баратова 161
нельзя надежно защитить только ручными огнетушителями),
эквивалентна поверхности с характерным линейным размером
5 м, а высота на 2 м ниже перекрытия. Элементарный расчет пока-
зывает, что при объеме помещения до 1500 м3 расход хладона
талой же, как и при полном объемном тушении (норма расхода
0,22—0,37 кг.м~3). Следовательно, применение локального туше-
ния целесообразно для помещений объемом свыше 1500 м3.
Перечень [561 предусматривает обязательное устройство ав-
томатических установок пожаротушения при объеме обращаю-
щихся ЛВЖ и ГЖ более 1,5 м3, а также для зданий без фонарей
при ширине более 60 м, отнесенных к категориям А, Б и В и по-
мещений групп 2, 3, 4 по нормам [38], кабельные тоннели с масло-
наполнительными кабелями при высоте тоннеля более 2 м, неко-
торые энергетические установки и др. Стационарными установ-
ками защищают объекты, в которых пожар может привести
к.взрывам, крупным разрушениям и человеческим жертвам, боль-
шому материальному ущербу и т. д.
При выборе огнетущащих составов обычно обращаются к спра-
вочнику [57]. Однако в нем, как правило, отсутствуют данные
о нормативных параметрах применения рекомендуемых средств,
что практически исключает возможность пользоваться этими
рекомендациями, как это следует из изложенного в предыдущих
разделах. Известно, что один и тот же материал можно тушить
различными средствами. В [57] не сообщаются наиболее целесо-
образные средства и способы тушения. Так же обстоит дело и
в других известных публикациях, посвященных этим вопросам
(см., например, [58]).
В 1979 г. А. Н. Баратовым впервые были разработаны реко-
мендации, содержащие перечень средств тушения различных ве-
ществ и материалов, данные о нормативных параметрах и наиболее
целесообразных способах тушения 159]. В этих рекомендациях
все горючие вещества и материалы были разделены в зависимости
от их физико-химических свойств на ряд групп, объединяемых
одинаковыми (или близкими) средствами и способами тушения.
В рекомендациях учтены все современные огнетушащие составы.
Они были подразделены на следующие: вода, воздушно-механиче-
ская пена средней кратности, объемное тушение (СО2, хладоны
114В2 и 13В1, комбинированный состав СО2 + C2F4Br2), порошки
ПСБ-3, П-1А и ПФ, ПС, СИ-2. Дальнейшее совершенствование
эти рекомендации получили в [60].
Уточненные рекомендуемые средства и нормы пожаротушения
различных веществ и материалов приведены в табл. 4.11.
Глава 5
УСТАНОВКИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Пожары на промышленных предприятиях химической и родствен*
ных ей отраслей промышленности ликвидируют дежурные караулы
пожарных команд, в зоне действия которых этот пожар возник.
Для тушения особо сложных пожаров привлекают пожарные под*
разделения близрасположенных предприятий и городов. Для
борьбы с пожарами используют передвижную пожарную технику,
стационарные установки пожаротушения и огнетушители. Ста-
ционарные установки пожаротушения и огнетушители эксплуа-
> тирует обслуживающий персонал предприятия, на котором онн
установлены.
5.1. ПРОТИВОПОЖАРНОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ
На всех предприятиях в соответствии с требованиями норм про-
ектирования [39, 61 1 предусмотрены системы противопожарного
водоснабжения, которые служат источником подачи воды для
передвижной пожарной техники и установок пожаротушения.
В связи с этим противопожарное водоснабжение представляет
собой комплекс инженерно-технических сооружений, выполняю-
щих важную роль в обеспечении пожарной безопасности людей,
технологического оборудования, материальных ценностей и строи-
тельных конструкций зданий и сооружений.
Потребление воды для тушения пожаров зависит от площади
пожара, категории пожарной опасности объекта, правил исполь-
зования техники для подачи воды и др. Расход воды для тушения
пожаров играет важную роль при расчете технических средств
подачи воды и разработке требований бесперебойности водоснаб-
жения. Область применения воды в пожарном деле весьма разно-
образна. Воду используют для тушения пожаров в виде сплошных
и капельных струй. Вода в очаг горения подается оператором (при
использовании передвижных технических средств) или через
стационарно установленные оросители. Воду можно также пода-
вать в оросители на начальной стадии возникновения пожара
(автоматической быстродействующей системой обнаружения по-
жара и включения системы подачи воды) и по истечении опреде-
ленного времени с момента возникновения пожара, если подачу
воды включает оператор по сигналу. Все эти особенности оказы-
вают существенное влияние на процесс тушения, а следовательно,
и на потребность в воде для успешной борьбы с пожарами.
Воду используют не только для непосредственного тушения
пожаров, но и в установках, предназначенных для создания усло-
вий пожарной безопасности (например, для ограничения тепло-
вого излучения пламени пожара, снижения температуры нагре-
тых газов, защиты пожароопасного технологического оборудова-
6*
163
ния, а также создания безопасных условий при аварийно-спаса-
тельных работах). Для этого используют водяные, паровые и
аэродисперсные завесы, защитное действие которых основано
на поглощении и рассеянии энергии теплового излучения пламени
пожара.
Орошение несущих строительных конструкций капельными
водяными струями позволяет сохранить их пожарную безопасность
в условиях пожара. Основной параметр, определяющий конструк-
цию оборудования водоорошения, — интенсивность подачи воды
для поглощения тепла, воспринимаемого конструкцией, установ-
кой или аппаратом во время пожара.
Стальные конструкции замкнутого профиля защищают от огня
наполнением их водой. Огнестойкость водонаполненных стальных
конструкций зависит от количества воды, поглощающей тепло,
воспринимаемое ею во время пожара.
На промышленном предприятии существуют различные кате-
гории водопотребителей, предъявляющих разнообразные требова-
ния к качеству и количеству потребляемой воды, к рабочим давле-
ниям в сети и т. п.
Эти потребители классифицируются следующим образом:
передвижные средства тушения пожаров [воду в очаг пожара
подают операторы (ствольщики) по временно проложенным на-
сосно-рукавным системам];
стационарные установки пожаротушения в зданиях и соору-
жениях, имеющие автоматическое, дистанционное и ручное управ-
ление подачей воды;
оборудование для создания водяных завес, предотвращающих
опасность теплового излучения пламени или снижающих темпе-
ратуру нагретых газов;
оборудование водоорошения, создающее требуемую пожар-
ную безопасность строительных конструкций и технологических
установок во время пожара;
оборудование водонаполнения стальных конструкций замкну-
того профиля, повышающее огнестойкость конструкций в резуль-
тате поглощения тепла водой.
Процесс подачи воды для тушения пожаров и создания усло-
вий пожарной безопасности зависит от пожарной опасности сго-
раемых веществ и материалов, площади пожара, характера
объемно-планировочных и строительных решений, квалификации
операторов и опыта организации тактических решений при подаче
воды передвижными средствами, уровня и качества оснащения
техническими средствами для отбора, подачи и распределения
воды на пожаре и многих других факторов. При определении по-
требного количества воды выбирают сравнительно небольшое число
параметров, достаточно объективно отражающих процессы горе-
ния и тушения пожаров и параметры стохастических закономер-
ностей, определяющих процесс потребления воды на пожарные
нужды.
164
Нормы водопотребления, которые применяют для решения
задач обеспечения гарантированной и бесперебойной работы водо-
провода во время пожара разработаны на основании обработки
материалов, характеризующих указанные закономерности.
Параметры элементов водопроводных сооружений системы
противопожарного водоснабжения рассчитывают на расход воды,
необходимый для внутреннего, наружного и автоматического ту-
шения пожаров. При этом элементы системы противопожарного
водоснабжения рассчитывают из условия одновременной подачи
воды для тушения пожаров внутри зданий (от внутренних пожар-
ных кранов); расхода воды для тушения наружных пожаров (от
пожарных гидрантов), а также расхода воды для тушения пожаров
автоматическими или стационарными установками.
Автоматические или стационарные установки пожаротушения
потребляют воду как для наружного, так и для внутреннего туше-
ния пожаров в зданиях и сооружениях. Например, спринклерно-
дренчерные установки применяют для тушения пожаров внутри
зданий, стационарные лафетные стволы, системы водяного оро-
шения и другие — для наружного тушения пожаров.
Расход воды для тушения пожаров передвижными средствами,
которые приведены в нормах [39], определены на основании об-
работки статистических данных о фактических расходах воды для
тушения пожаров на различных объектах.
Ниже приведены статистические данные о расходе воды для
тушения пожаров на открытых технологических установках:
Число пожаров, % 70 85 90 94 95 97
Расход воды, л/с 44 69 84 98 116 128
Расход воды на наружное пожаротушение в производственных
зданиях с фонарями и в зданиях шириной до 60 м без фонарей
принимают в зависимости от объема здания, степени огнестойкости
его строительных конструкций, а также категории пожарной
опасности производства, размещенного в здании (табл. 5.1).
Таблица 5.1. Расход воды для тушения пожаров
в производственных зданиях
Степень огнестой- кости здания Категория производства по пожарной опасности Расход воды на один пожар (в л/с) для тушения пожара в здании объемом (в тыс. м3)
До 3 3 — 5 5 — 20 20— 50 50— 200 200— 400 Более 400
I И II Г, д 10 10 10 10 15 20 25
I И II А, Б, В 10 10 15 20 30 35 40
III Г, Д 10 10 15 25 35 — ——
III В 10 15 20 30 40
IV и V Г, Д 10 15 20 30 — - — —
IV и V В 15 20 25 40 — —
165
Таблица 5.2. Расход воды для тушения пожаров в бесфонарных зданиях
Степень огнестой- кости зданий Категория пожарной опасности Расход воды на один пожар (в л/с) при объемах зданий (в тыс. м®)
до 50 50 — 100 10С —2001 2СС —300 300—40( о о ю 1 о о 500 — 600 6 0 — 700 700—800 I
I И II А, Б, В 20 30 40 50 60 70 80 90 100
I и II Г, Д 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Водопровод рассчитывают, исходя из условия одновременности
возникновения пожаров на промышленном предприятии, которую
принимают при площади территории предприятия менее 150 га —
1 пожар и при площади территории предприятия более 150 га —
2 пожара.
Расход воды на наружное пожаротушение в производствен-
ных бесфонарных зданиях шириной 60 м и более принимают
в соответствии с данными табл. 5.2.
Для крупных промышленных предприятий (например, нефте-
перерабатывающих заводов, химических комбинатов) создают
самостоятельные системы водоснабжения, которые не связаны
с городским водопроводом. Расход воды на наружное туше-
ние пожаров в таких случаях определяют в соответствии
с противопожарными нормами проектирования этих предприя-
тий (ВНТП).
Противопожарные водопроводы таких предприятий обычно рас-
считывают из условия подачи воды в пожарные автомобили (при
системе низкого давления), для подачи воды пожарными гидран-
тами (при системе высокого давления), для работы лафетных ство-
лов, а также для тушения пожаров внутри зданий с помощью
внутренних пожарных кранов и стационарных систем водяного
или пенного тушения пожаров.
При проектировании предприятий, зданий и сооружений нефте-
перерабатывающей ли нефтехимической промышленности 161] рас-
ход воды на пожаротушение из водопроводной сети противопо-
жарного водоснабжения определяют из расчета подачи воды для
тушения двух одновременных пожаров: одного пожара в произ-
водственной зоне; второго пожара — в зоне сырьевых или товар-
ных складов (парков) горючих газов, легковоспламеняющихся и
горючих жидкостей. При этом суммарный расход воды должен
быть не менее 120 л/с для тушения пожара в производственной
зоне и 150 л/с — в складах (парках).
Расход воды на тушение пожаров внутри производственных
и вспомогательных зданий принимают в зависимости от производи-
тельности (расхода) струи и числа одновременно действующих
струй.
166
Расход воды на внутреннее пожаротушение (в л/с на одну
струю) в зависимости от вида здания и числа подаваемых струй
приведен ниже: Число струй Расход воды
Административные здания высотой более 50 м и объемом до 50 тыс. м3 4 5
Административные здания высотой более 50 м и объемом более 50 тыс. м3 8 5
Гостиницы, пансионаты, санатории, дома отдыха высотой более 50 м 3 5
Производственные здания и гаражи высотой до 50 м 2 2,5
Производственные и вспомогательные здания промыш- ленных предприятий высотой более 50 м 8 5
Зачастую противопожарные водопроводы обеспечивают потреб-
ность в воде не только для наружного и внутреннего пожаротуше-
ния, но и для работы стационарных установок пожаротушения
(спринклерно-дренчерных установок, установок тушения пожаров
распыленной водой, установок водопенного тушения пожаров).
В этих случаях водопровод используется как вспомогательный
или основной водопитатель.
Практика показывает, что потребление воды характеризуется
не столько параметрами пожара, сколько случайными факторами,
определяющими техническое состояние техники, грамотность
тактических решений на месте пожара, психологическое состоя-
ние пожарных, их квалификацию и др. Расход воды во время
реального пожара в 4—5 раз превышает расход воды при тушении
опытных пожаров. Потребление воды при тушении пожаров
в реальной обстановке достигает 500—875 л/м2.
Система противопожарного водоснабжения охватывает сле-
дующие элементы:
водозаборные сооружения, осуществляющие забор воды из во-
доисточников;
насосные станции (водоподъемные сооружения), создающие
требуемые давления в водопроводных трубах для подачи воды;
сооружения для улучшения качества (очистки) воды в соот-
ветствии с требованиями;
водоводы и водопроводные сети, транспортирующие воду к ме-
стам ее потребления;
регулирующие и запасные емкости — резервуары для хране-
ния и аккумулирования воды.
Если качество воды в водоисточнике такое, что ее можно ис-
пользовать без очистки, потребность в устройстве очистных
сооружений отпадает.
В качестве водоисточников противопожарного водоснабжения
используют сооружения систем оборотного водоснабжения, где
вода после использования ее для технических полей не загряз-
няется. При недостаточном дебите водоисточника или большой
стоимости подачи из него требуемого количества воды (например,
167
при удаленности источника) экономически целесообразно сбра-
сываемую предприятием воду использовать для целей пожаро-
тушения. Система повторного (последовательного) использования
воды позволяет снизить количество забираемой из источника
свежей воды.
На промышленном предприятии устраивают как объединенные,
так и раздельные системы для подачи и распределения воды на
противопожарные и производственно-противопожарные нужды.
Единую систему подачи и распределения воды на производ-
ственно-противопожарные нужды устраивают в тех случаях,
когда требования к качеству воды производства мало отличаются
от требований, предъявляемых к качеству воды противопожарных
потребителей. Раздельную систему водоснабжения для производ-
ственного и противопожарного водопотребления предусматривают
для подачи воды различной степени очистки.
Иногда система противопожарного водоснабжения значительно
усложняется тем, что некоторые цехи предприятия — потребители
воды — предъявляют различные требования к ее качеству. Это
вызывает необходимость устройства нескольких систем подачи и
распределения воды на предприятии. Иногда устройство несколь-
ких раздельных систем обусловливается различным давлением
воды, подаваемой для отдельных цехов.
Вопросы объединения противопожарного водопровода с хо-
зяйственно-питьевым или производственным водопроводом ре-
шаются на основе результатов технико-экономического анализа.
Пожарные функции небольших промышленных предприятий обес-
печиваются системой хозяйственно-питьевого водопровода, раз-
ветвленного на территории предприятия. На крупных пожаро-
опасных предприятиях устраивают специальные многофункцио-
нальные системы противопожарного водоснабжения.
Для отбора воды из противопожарного водопровода на водо-
проводной сети устанавливают пожарные гидранты на расстоянии
100 м один от другого. При этом водопроводную сеть с пожарными
гидрантами рекомендуется прокладывать вдоль всех дорог и про-
ездов предприятия и таким образом охватывать всю его террито-
рию, обеспечивая возможность подачи воды на пожаротушение
любого промышленного объекта. Пожарные гидранты устанавли-
вают на обочине дороги или на расстоянии, не превышающем 5 м
от нее. В последнем случае к гидранту предусматривают подъезд
для пожарного автомобиля.
Схемы водопроводов противопожарного водоснабжения выпол-
няются в зависимости от характера водопровода, который должен
обслуживать пожарные нужды промышленного предприятия. По
способу создания напоров противопожарные водопроводы могут
быть:
низкого давления;
постоянного высокого давления;
высокого давления, повышаемого во время пожара.
168
Противопожарный водопровод постоянного высокого давления
устраивают лишь в случае необходимости. При его возведении
необходимо создание водопроводной сети, обслуживающей только
пожарные нужды, а также устройство высокой водонапорной башни
или отдельной гидропневматической установки.
Противопожарный водопровод высокого давления, повышае-
мого только во время пожара, находит широкое применение на
промышленных объектах высокой пожарной опасности. Зачастую
противопожарные водопроводы высокого давления (повышаемого
во время пожара) объединяют с хозяйственно-питьевым водопро-
водом, и работа элементов этой системы водоснабжения регламен-
тирует возможность увеличения напора для пожаротушения только
в хозяйственно-питьевой сети без изменения напора в промышлен-
ном водопроводе. Поэтому при пожаре не нарушаются производ-
ственные процессы, связанные с изменением давления воды в водо-
проводной сети.
Противопожарный водопровод высокого давления, объединен-
ный с хозяйственно-питьевым, целесообразно устраивать потому,
что сеть хозяйственно-питьевого водопровода, как правило, более
разветвленная, чем производственная, и охватывает наибольшую
часть территории объекта. При наличии таких водопроводов воду
для наружного пожаротушения можно отбирать непосредственно
от гидрантов без привозных насосов, а для внутреннего противо-
пожарного водоснабжения устраивают в здании пожарные стояки
с пожарными кранами.
Противопожарный водопровод низкого давления, объединен-
ный с хозяйственно-питьевым водопроводом, рассчитывают таким
образом, что во время пожара увеличивается только количество
подаваемой воды, напор же в сети поддерживается таким, чтобы
у места отбора воды пожарной техникой он не падал ниже 10 м.
Воду для тушения пожаров из таких водопроводов отбирают при-
возными пожарными насосами (автонасосами, мотопомпами и др.).
Противопожарный водопровод высокого давления, объединен-
ный с производственным водопроводом, устраивают в тех случаях,
когда при пожаре приходится подавать под высоким давлением
все количество воды, потребное для производственных нужд
(как правило, это количество бывает значительным). Внутренний
противопожарный водопровод при такой системе (а также в том
случае, когда напор в производственном водопроводе гораздо
меньше, чем необходимо для внутреннего пожаротушения) объеди-
няется с хозяйственно-питьевым.
Противопожарный водопровод низкого давления объединяют
с производственным водопроводом на производствах, где отбор
пожарного расхода воды не оказывает влияния на напор произ-
водственного водопровода.
Приведенные схемы противопожарных водопроводов находят
применение в различных комбинациях. Выбор той или иной схемы
зависит от характера производства, занимаемой им территории,
169
Рис. 5.1. Схема противопожарного водоснабжения нефтеперерабатывающего
комплекса:
1 — насосная для подачи воды на производственные и противопожарные нужды; 2 —•
водопроводная сеть для транспортирования и распределения воды потребителям завода?
3 — насосная с резервуарами чистой воды для повышения напора во время пожара и по-
дачи водного раствора пенообразователя; 4 — сеть для транспортирования и распреде-
ления подачи водного раствора пенообразователя в стационарные установки пожароту-
шения товарно-сырьевой базы и железнодорожной сливоналивной эстакады; I — произ-
водствобитума; II — железнодорожная сливоналивная эстакада; III — товарно-сырьевая
база (резервуарный парк с нефтью и продуктами ее переработки); IV — установка для
производства водорода; V — установка КТ; VI — установка ЛК-5у -
характеристики пожарной огнеопасности производства, дебита
источников водоснабжения и технико-экономических соображений,
а также от всех местных условий рассматриваемого объекта.
При выборе системы противопожарного водопровода необхо-
димо учитывать наличие на объекте или вблизи него пожарной
команды. Устройство водопроводов низкого давления возможно
лишь при наличии на объекте или в непосредственной близости от
него пожарных команд, оснащенных передвижными пожарными
насосами. Водопроводы высокого давления целесообразно устраи-
вать при отсутствии на объекте или вблизи него пожарной команды,
вооруженной передвижными пожарными насосами, или при не-
достатке передвижных пожарных насосов для подачи на тушение
пожара полного расчетного количества воды (например, на отда-
ленных от населенных пунктов объектах). При проектировании
противопожарного водоснабжения необходимо учитывать также
технико-экономические показатели, включающие капитальные
вложения и издержки эксплуатации.
Для повышения надежности обеспечения системы противопо-
жарной защиты водой на промышленных предприятиях предусмат-
ривают устройство пожарных водоемов. Например, для беспере-
170
бойного обеспечения водой во время пожаротушения помимо
противопожарного водопровода на товарно-сырьевой базе нефте-
перерабатывающего предприятия устраивают пожарные водоемы
вместимостью 250 м3 каждый, которые располагают на расстоянии
500 м один от другого.
Наряду с системами противопожарного водоснабжения во
время пожара предусматривается использование водопроводов
промышленного назначения. На таких водопроводах должны быть
специальные устройства для отбора воды пожарной техникой.
Например, промышленный водопровод в зоне технологической
установки НПЗ оборудован специальными колодцами вместимо-
стью 3—5 м3, которые подключены к магистральным линиям через
запорную арматуру. Эти колодцы располагаются на расстоянии
500 м один от другого. При пожаротушении используют также воду
из охладительных сооружений систем оборотного водоснабжения.
Для этой цели предусматривают подъезды для передвижной по-
жарной техники к прудам-охладителям, брызгальным бассейнам,
к градирням, а также устройства для отбора воды. Схема проти-
вопожарного водоснабжения нефтеперерабатывающего комплекса
показана на рис. 5.1.
5.2. КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЦИОНАРНЫХ УСТАНОВОК
ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ
Для противопожарной защиты применяют различные стационар-
ные установки. Эти установки можно классифицировать по их
назначению, принципу действия, режиму работы, виду исполь-
зуемого огнетушащего средства, способу питания огнетушащим
средством, способу его подачи и др. На рис. 5.2 представлена
принципиальная схема установки.
По назначению установки подразделяются на установки для
предупреждения, тушения пожаров, сдерживания горения (уста-
новки локализации пожаров) и блокирования объектов от пожаров.
Установки для предупреждения пожаров предназначены для
введения в опасную зону огнетушащих (флегматизирующих) средств
или изменения режима работы технологического агрегата (аппа-
рата) и тем самым предотвращения возникновения взрывов и
загораний.
Установки для тушения пожаров предназначены для пол-
ной ликвидации возникших очагов горения огнетушащим сред-
ством или создания условий,
в которых горение прекра-
щается.
Рис. 5.2. Принципиальная схема по-
жарной установки:
1 — сооружение для хранения огнетуша-
щих средств; 2 — оборудование подачи; 3 —
установка оповещения о пожаре; 4 —
устройство выпуска огнетушащего сред-
ства; 5 — устройство включения
171
Установки локализации пожаров предназначены для сдержи-
вания развития очага горения воздействием огнетушащих средств
на огонь до прибытия передвижных подразделений пожарной ох-
раны и аварийно-спасательных служб предприятия. Эти установки
используют также в тех случаях, когда тушение пожара невоз-
можно или нецелесообразно.
Установки блокирования от пожаров предназначены для за-
щиты объектов от опасного воздействия возникающих при пожаре
высоких температур, например для защиты технологических уста-
новок с емкостными аппаратами, содержащими легковоспламеняю-
щиеся жидкости и горючие газы, строительные металлические
конструкции и др. Подобные установки применяют для охлажде-
ния и создания завес, когда тушение или локализация пожаров
невозможны или нецелесообразны по тактико-техническим сообра-
жениям.
Установки пожаротушения классифицируют в зависимости от
используемых в них средств тушения пожаров;
водяные—для подачи сплошных, капельных, распыленных и
мелкораспыленных водяных струй;
водохимические, подающие водные растворы химических ве-
ществ;
ленные — для подачи пены;
газовые — для подачи диоксида углерода, гелогенуглеводо-
родов, пара и инертных газов;
порошковые — для подачи порошковых составов;
комбинированные — для одновременной подачи нескольких
средств тушения, например пены и порошка, воды и газа.
По принципу тушения пожарные установки подразделяют сле-
дующим образом:
установки тушения по площади, предназначенные для защиты
всей площади помещения в случае возникновения пожара в любом
месте. В качестве средств тушения служат распыленная вода,
пена и порошки. Размер защищаемой площади не ограничи-
вается;
установки объемного тушения, предназначенные для защиты
всего объема помещения при возникновении пожара в любом
месте. В качестве средств тушения служат диоксид углерода,
галогенпроизводные и инертные газы, пар и пены высокой крат-
ности;
установки локального тушения, предназначенные для локаль-
ной (местной) защиты технологического оборудования, техноло-
гических аппаратов и других объектов, расположенных в помеще-
ниях и на открытом воздухе. Такие установки применяют при
неравномерном распределении сгораемых материалов на площади
защищаемого объекта и неодинаковой вероятности загорания.
Пожарные установки локального действия располагают вблизи
возможного очага пожара. В них можно использовать огнетуша-
щие средства любого вида;
172
установки блокирующего действия рекомендуются для прегра-
ждения распространения огня на другие объекты или исключения
теплового воздействия на близлежащие технологические аппараты.
Такие установки используют для защиты объектов в случае пожа-
ров на соседних объектах, если не исключена вероятность распро-
странения огня, а также для защиты технологических аппаратов,
которые могут оказаться в зоне горения, когда тушение пожаров
по тем или иным условиям невозможно (например, горение горю-
чих газов при аварии технологических установок, расположенных
на открытом воздухе). В установках блокирующего действия чаще
используют распыленную воду и реже пену и порошковые составы.
Продолжительность работы установок локализации пожаров
и блокирования объектов от пожара определяется временем,
необходимым для ликвидации возникшей аварии и развертывания
передвижных подразделений пожарной охраны.
По продолжительности пуска пожарные установки разделяются
на сверхбыстродействующие (безынерционные; продолжительность
пуска до 0,1 с); быстродействующие (продолжительность пуска
0,1—3 с); средней инерционности (продолжительность пуска 3—
30 с); инерционные (продолжительность пуска свыше 0,5 мин).
По продолжительности действия (тушения) пожарные установки
могут быть кратковременного действия (до 15 мин), средней про-
должительности действия (до 30 мин) и длительного действия
(более 30 мин).
5.3. УСТАНОВКИ ВОДЯНОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Веду применяют для тушения пожаров, локализация очага
пожара, блокирования объектов от тепловой радиации (экраниро-
вание водяной завесой), разбавления горящих жидкостей, рассея-
ния или охлаждения воспламеняющихся веществ.
Для подачи воды при тушении пожара используют пожарные
стволы или оросители, которыми можно создавать сплошные, ка-
пельные, распыленные и мелкораспыленные водяные струи. Вид
водяных струй, необходимых для тушения пожара, в каждом
конкретном случае определяется условиями горения, а также
назначением установки пожарной защиты. Для тушения пожаров
водой применяют установки водяного пожаротушения, пожарные
автомашины и водяные стволы (ручные и лафетные),
5.3.1. Схемы установок
Установки водяного тушения — самое распространенное и деше-
вое средство противопожарной защиты предприятий. Наиболее
широкое распространение получили спринклерные и дренчерные
установки.
Спринклерные установки включаются автоматически при по-
вышении температуры среды внутри помещения до заданного пре-
173
дела. Датчиком этих систем являются спринклеры, легкоплавкий
замок которых открывается при повышении температуры. В первую
очередь открываются и подают воду спринклеры, расположенные
над очагом пожара. Водоисточником этих установок могут быть
хозяйственно-пожарный, производственно-пожарный и прочие
водопроводы, естественные водоисточники, искусственные водоемы.
Спринклерные установки, как правило, имеют два водопитателя:
основной и вспомогательный (называемый автоматическим).
Автоматический водопитатель (водонапорный бак, гидропнев-
матическая установка, водопровод и др.) должен подавать воду до
включения основного водопитателя. При использовании водопро-
вода, обеспечивающего подачу необходимого количества воды под
соответствующим напором, автоматический водопитатель не пред-
усматривают. После срабатывания автоматического водопитателя
включается основной водопитатель. Если напор в водопроводной
сети недостаточен, то устанавливают насосы-повысители. Основ-
ные водопитателя, подающие воду из естественных или искус-
ственных водоемов, представляют собой насосные станции со
стационарными насосами и сооружениями для забора воды.
В зависимости от температуры воздуха в защищаемых помеще-
ниях спринклерные системы могут быть водяные (температура
воздуха в помещении в течение всего года не ниже 4 °C); воздуш-
ные — для отапливаемых помещений, в которых не гарантируется
температура 4 °C и выше на протяжении четырех месяцев года;
воздушно-водяные (переменные) — для неотапливаемых помеще-
ний, в которых на протяжении не менее восьми месяцев года под-
держивается температура воздуха 4 °C.
Водяная спринклерная система состоит из постоянно запол-
ненных водой магистральных, питательных и распределительных
трубопроводов. На распределительных трубопроводах устанав-
ливают закрытые оросители (спринклеры), которые открываются
при повышении температуры во время пожара. Вода из оросителей
поступает на очаг пожара в виде капельных водяных струй.
Воздушная спринклерная система имеет магистральный трубо-
провод, заполненный водой только до контрольно-сигнального
устройства. Трубопроводы, расположенные выше воздушно-водя-
ного клапана, заполняются воздухом, нагнетаемым компрессором.
При возникновении пожара воздух выходит наружу через откры-
вающиеся оросители; вода, поступающая по трубопроводу, запол-
няет систему и подается через оросители на очаг пожара.
/ Воздушно-водяная система представляет собой комбинацию
водяной и воздушных систем. В холодное время года ее заполняют
воздухом. В последнее время воздушные системы, как правило,
заменяют водяными, при этом трубопроводы до пускового устрой-
ства заполняют незамерзающим раствором (антифризом).
Дренчерные установки используют для одновременного ороше-
ния расчетной площади отдельных частей строения, водяных завес
в проемах дверей, окон, орошения элементов технологического
171
оборудования и др. Эти установки предназначены в основном для
борьбы с пожарами в помещениях высокой пожарной опасности*
в которых возможно быстрое распространение огня. При горении
легковоспламеняющихся веществ дренчерные установки позволяют
локализовать пожар, приблизиться пожарным к очагу горения и
предотвратить распространение огня на соседние оборудование и
сооружения. Распределительные сети дренчерных установок, по-
добно спринклерным, состоят из отдельных секций, трубопроводы
которых могут быть тупиковыми или кольцевыми.
Дренчерные установки так же, как и спринклерные, имеют два
вэдопитателя и включаются вручную или автоматически при сраба-
тывании пожарных извещателей.
Установки предварительного действия (спринклерные и дрен-
черные) не имеют вспомогательного водопитателя и включаются
ручной системой пуска или побудителем, который реагирует на
заданный физико-химический фактор, связанный с процессом заго-
рания. Побудитель одновременно подает сигнал пожарной тревоги
и включает основной водопитатель. Это дает возможность персо-
налу, находящемуся поблизости, начать тушение пожара первич-
ными средствами (огнетушителями, стволами от внутренних пожар-
ных кранов и т. д.). Если этими средствами потушить пожар не
удалось, включается система, которая действует от вскрывающихся
спринклерных головок, подобно тому как действует обычно сприн-
клерная установка.
Установки предварительного действия целесообразно приме-
нять там, где постоянно находится обслуживающий персонал,
а используемая для тушения вода может вызвать порчу оборудо-
вания и материальных ценностей при ложных срабатываниях
системы тушения.
Быстродействующие установки локального действия предназна-
чены для тушения пожаров объектов, где возможны воспламене-
ния, взрывы и другие аварийные ситуации, для ликвидации кото-
рых нельзя использовать спринклерно-дренчерные системы, что
обусловлено их большой инерционностью и низкой эффективно-
стью. Эффект тушения быстродействующими установками обеспе-
чивается подачей большого количества воды на очаг пожара в те-
чение сравнительно короткого промежутка времени.
Установка включается быстродействующей системой пуска.
В электрическую систему пуска поступают импульсы от пожарных
извещателей, реагирующих на пожароопасные режимы. Преобра-
зованные электрической системой сигналы включают пожарную
сирену и побудитель клапана, который включает подачу воды.
Основные параметры и конструкции оросителей для быстродей-
ствующих установок выбирают в зависимости от вида горючего
материала, условий развития пожара и т. п.
Установки тушения распыленной водой применяют для защиты
производств, в которых обращаются горючие жидкости и масла
(силовые и трансформаторные подстанции, турбогенераторы, ап-
175
паратура и распределительные устройства, маслонаполненное
оборудование и др.). Этими установками воду подают в очаг пожара
с высокой скоростью в виде распыленных струй. Для подачи воды
имеются специальные оросители, установленные на распредели-
тельном трубопроводе с таким расчетом, чтобы поток воды имел
большую проникающую способность и равномерно распределялся
по горящей жидкости.
Установки тушения распыленной водой аналогичны дренчер-
ным установкам, однако для создания распыленных водяных
струй применяют, как уже говорилось, специальные оросители,
конструкция которых отличается от обычных дренчеров.
Установки тушения мелкораспыленной водой также аналогичны
дренчерным и спринклерным установкам группового действия.
Их применяют для защиты цехов синтетического каучука, нефте-
газовых заводов, предприятий по производству пластических масс
и др. Для мелкого распыления воды используют специальные
оросители, вода в которые подается под давлением около 1,0 МПа.
Поскольку для эффективной работы такой установки требуется
значительное количество воды, устраивают специальную систему
дренажа для отвода использованной воды. Открытые площади при
этом оборудуют ограждениями или грунтовой отсыпкой, дренаж-
ными каналами и специальными гидравлическими затворами —
ловушками для исключения возможного проникновения огня
в заводскую систему дренажа или канализации.
5.3.2. Расход воды на пожаротушение
Первоочередная задача при проектировании установок — опре-
деление необходимого количества воды. Согласно нормам и тех-
ническим условиям на проектирование расход воды на тушение
определяют с учетом одновременного действия прочих пожарных
устройств. Расход воды для тушения пожаров колеблется в зави-
симости от ряда факторов (площади пожара, категории пожарной
опасности объекта, правильности использования техники для
подачи воды и др.). Расход воды для тушения пожаров является
определяющим параметром при расчете технических средств
подачи воды.
Процесс подачи воды для тушения пожаров и создания условий
пожарной безопасности зависит от совокупности факторов (пожар-
ной опасности сгораемых веществ и материалов, площади пожара,
характера объемно-планировочных и строительных решений, ква-
лификации операторов и опыта организации тактических решений
при подаче воды передвижными средствами, уровня и качества
оснащения техническими средствами для отбора воды и др.). По-
этому при определении требуемого количества воды для тушения
пожаров чаще всего используют стохастические закономерности,
определяющие вероятностный характер процесса потребления
воды.
176
Потребление воды стационарными установками тушения пожа-
ров колеблется в зависимости от вида сгораемых при пожаре
веществ и материалов, условий подачи воды в очаг пожара, инер-
ционности включения подачи воды и др.
Расход воды для спринклерных установок зависит от числа
действующих при пожаре спринклеров. Поэтому процесс потреб-
ления воды спринклерными установками наиболее достоверно
можно охарактеризовать числом действующих при пожаре сприн-
клеров, их производительностью и параметрами распределитель-
ной системы трубопроводов, в которой они расположены:
Q = f(q, п, с),
где Q — расход воды, л/с; q — производительность спринклера, обеспечивающая
успешное тушение пожара в пределах защищаемой спринклером площади, л/с;
п — число действующих при пожаре спринклеров; с — параметр гидравличе-
ской системы подачи и распределения воды, характеризующий неравномерность
ее распределения.
Согласно требованиям [38], расход рассчитывают в зависимо-
сти от интенсивности орошения (удельного расхода) и площади,
защищаемой действующими при пожаре спринклерами. Эти пара-
метры нормируют в соответствии с группой зданий и помещений,
имеющих определенную пожарную опасность, а в складских по-
мещениях — по высоте складирования, определяющей плотность
загрузки сгораемыми материалами. Предусматривается следующая
классификация зданий и помещений:
1-я группа — помещения книгохранилищ союзного и государ-
ственного значения, областные и специальные библиотеки, хра-
нилища сгораемых музейных ценностей, фондохранилища музеев
и выставок и другие подобные помещения с пожарной нагрузкой
до 200 мДж.м2;
2-я группа — помещения окрасочных, пропиточных, маляр-
ных, цеха обезжиривания, консервации и расконсервации, при-
готовления смесей, промывки деталей горючими и легковоспла-
меняющимися жидкостями; здания деревообрабатывающей про-
мышленности; помещения текстильного, трикотажного, текстиль-
но-галантерейного производств; помещения для производства
ваты, швейных изделий, обуви, кожевенных и меховых изделий,
искусственных и пленочных материалов, целлюлозно-бумажных
и печатных изделий; помещения для производств, применяющих
резиновые технические изделия; помещения для приготовления
красок, лаков и клеев с применением легковоспламеняющихся и
горючих жидкостей (пожарная нагрузка до 2000 МДж.м2);
3-я группа — помещения по производству резиновых техни-
ческих изделий;
4-я группа — помещения производств горячих натуральных и
синтетических смол, пластмасс, целлулоидных изделий, синтети-
ческого волокна, кинопленки, на нитрооснове; машинные залы
компрессорных станций; помещения цехов регенерации, гидри-
рования, экстракции и другие подобные помещения производств
177
Таблица 5.3. Удельный расход воды для расчета
спринклерно-дренчерных установок в л-м~2-с~х
Высота Группа зданий и помещений
помещения, м 1 2 3 4
До 10 0,08 0,12 0,24 0,30
10—12 0,09 0,13 0,26 0,33
12—14 0,10 0,14 0,29 0,36
14—16 0,11 0,16 0,31 0,39
16—18 0,12 0,17 0,34 0,42
18—20 0,13 0,18 0,36 0,45
по переработке горючих газов, легковоспламеняющихся и горю-
чих жидкостей (пожарная нагрузка свыше 2000 МДж. м2);
5-я группа — складские помещения негорючих материалов (за-
пасных частей, санитарно-технических изделий, стекла, строитель-
ного фаянса, керамики, инструмента и др.) в сгораемой упаковке;
6-я группа — складские помещения твердых сгораемых мате-
риалов (целлюлозосодержащих изделий, текстиля, кожи и др.);
7-я группа — складские помещения лаков, красок, горючих
и легковоспламеняющихся жидкостей, пластмасс, резиновых тех-
нических изделий, каучука, смол и других подобных веществ.
Пожарная нагрузка определяется по СТ СЭВ 446—77 (без
учета коэффициентов а, Ь, с).
Производительность оросителя, необходимую для успешного
тушения пожара, определяют по формуле
q>if,
Где I —удельный расход воды для тушения пожара, л-м"2-с-1; F— площадь^
защищаемая оросителем, м2.
Удельный расход воды (интенсивность орошения) в соответ-
ствии с требованиями 138] следует принимать дифференцированно
в зависимости от группы зданий и помещений, высоты помещения
и плотности складирования материалов в складских помещениях.
Удельный расход воды для расчета спринклерно-дренчерных уста-
новок в помещениях различной высоты приведен в табл. 5.3.
Удельный расход воды для расчета спринклерно-дренчерных
установок в складских помещениях 5—6-й групп определяют
в зависимости от высоты складирования Н.
Ниже приведен удельный расход воды / (в л.\Г2.сч) для рас-
чета спринклерно-дренчерных установок в помещениях 5—6-й
групп в зависимости от высоты складирования Н (в м):
И С* 1<A<2 2<A<3 3<A<4 4<A< 5,5
7 (5-я группа) 0,03 0,16 0,24 0,32 0,4
7 (6-я группа) 0,16 0,32 0,40 0,40 —
Удельный расход воды для тушения пожаров определяют также
расчетом или экспериментально.
178
Действующие требования дают возможность дифференциро-
ванно рассчитывать расход воды спринклерными установками
в зависимости от удельного расхода и числа действующих сприн-
клеров.
Показателем качества работы спринклерной установки является
вероятность ее эффективной работы Р, когда число действующих
спринклеров п при тушении пожара не превышает заданного
значения пн:
Р (п^пн).
Ниже приведена зависимость вероятности эффективной работы
спринклерной установки Р от числа действующих спринклеров п:
п 1 5 10 15 20 30 50 100
Р 0,376 0,747 0,854 0,9 0,924 0,948 0,97 0,985
Эти данные показывают, что вероятность эффективной работы
спринклерной установки, рассчитанной на одновременное дей-
ствие пяти спринклеров, равна 0,747. Если рассчитывать установку
на одновременную работу 50 спринклеров, то вероятность эффек-
тивной работы спринклерной установки увеличится до 0,97. Ста-
тистические данные показывают, что число дотушенных пожаров
спринклерными установками, рассчитанными на подачу воды не
более чем 30 спринклеров, в объектах первой группы составило
(в среднем) 75%; число локализованных (приостановлено развитие
пожара, который в последующем успешно ликвидирован свое-
временно прибывшими по сигналу установки передвижными сред-
ствами) составило 23,8% и число отказов (неудовлетворительной
работы) было равно 1,2%. Число потушенных пожаров для второй
группы объектов составило 55—70%, в третьей — менее 50%.
5.3.3. Устройство установок
Установка водяного тушения пожаров (рис. 5.3) имеет водоисточ-
ник; водопитатели для подачи воды под соответствующим напором;
контрольно-сигнальное устройство, контролирующее готовность
установки к действию, включающее ее и подающее сигнал пожар-
ной тревоги; сеть трубопроводов для транспортирования воды
к оросителям; оросители для подачи воды к месту возникновения
пожара, а также пожарные изве-
щатели, реагирующие на физико-
химические факторы пожара.
Вода на наружное тушение по-
жаров и в установку (при повы-
Рис. 5.3. Принципиальная схема автома-
тических средств водяного тушения пожа-
ров:
J — сеть трубопроводов; 2 — оросители; 3 —•
автонасосы; 4 — пожарные гидранты; 5 — во-
допроводная сеть; 6, 8 — водопитатели; 7 ~~
контрольно-сигнальное устройство; 9 водо-
источник
179
Рис. 5.4. Оросители водяные (ГОСТ 14630—84):
а — спринклер ОВС; б — дренчер ОВД; 1 — насадок; 2; 4, 7 — рычаги; 3 -» легкоплав-
кий элемент; 5 — розетка; 6 -* Дуга; 8 -* клапан
шении эффективности ее действия) подается пожарными автонасо-
сами, которые отбирают воду через пожарные гидранты, установ-
ленные на водопроводной сети объединенного хозяйственно-про-
тивопожарного водопровода.
Ниже рассматриваются основные элементы установок водяного
пожаротушения и их характеристики.
Оросители установок водяного тушения пожаров предназна-
чены для образования и распределения капельных водяных струй,
которые необходимы для тушения пламени, для защиты объектов
от опасной тепловой радиации (создания водяных завес), прекра-
щения горения путем разбавления или перемешивания горючих
жидкостей и т. п.
Оросители могут вскрываться автоматически или включаться
специальными контрольно-пусковыми клапанами.
По принципу действия оросители подразделяются на:
оросители ударного действия (образующие капельные водяные
струи вследствие удара струи о поверхность);
оросители центробежные (распыление происходит под дей-
ствием центробежных сил на струю);
оросители щелевые (вода распыляется в результате изменения
формы струи).
В отдельных видах оросителей сочетается несколько способов
распыления.
Спринклер (рис. 5.4, а) состоит из насадка, легкоплавкого
элемента с системой рычагов, дуги с розеткой и клапана.
Равномерность и значительный радиус орошения достигнуты
в результате применения розетки большого диаметра со специально
подобранными щелями. Чувствительность спринклера повышена
180
Рис. 5.5. Ороситель эвольвентный ОЭ:
3 — полиэтиленовая пробка; 2 — камера; 3 — вкладыш
2 J
требований пожарной
огнестойкости здания,
в результате использования замка, рабо-
тающего на растяжение. Выносные ры-
чаги существенно уменьшают потери тепла
в корпус спринклера и трубопровод,
а также исключают экранирование зам-
ка корпусом или розеткой. Спринклеры
могут быть с вогнутой розеткой, устанавли-
ваемые розеткой вверх, и с плоской розет-
кой, устанавливаемые розеткой вниз.
Спринклеры размещаются с учетом
безопасности производства (помещения),
конструкции перекрытия, расположения технологического и дру-
гого оборудования.
Дренчер (рис. 5.4, б) в отличие от спринклера не имеет легко-
плавкого замка и системы рычагов. Дренчеры могут иметь не
только вогнутую, но и плоскую розетку. Дренчеры лопаточного
типа используются для создания водяных завес. Оросители по
ГОСТ’14630—84 имеют диаметр выходного отверстия 8, 10, 12, 15,
и 20 мм.
Ороситель эвольвентный (рис. 5.5) представляет собой ороси-
тель, сочетающий центробежный и ударный способы распыления
воды. Он имеет вкладыш с четырьмя прорезями, который смещен
относительно центра камеры таким образом, что в камере дости-
гается равномерное поле скоростей потока. Такая конструкция
обеспечивает выход из насадка равномерно заполненного факела
распыленной струи раствора пенообразователя с углом раскры-
тия 90 °.
Основные технические характеристики
эвольвентных оросителей
ОЭ-16 ОЭ-25 ОЭ-50
Давление, МПа:
минимальное 0,15 0,15 0,15
максимальное 1,0 1,0 1,0
Подача (при Р = 0,3 МПа), л/с 1,5 3,6 15
Диаметр выходного отверстия, мм 16 25 50
Присоединительные размеры труб, дюймы 1/2 1 2
Габариты, мм:
ширина 45 75 116
длина 60 95 131
Масса, кг 0,2 0,5 1,2
Ороситель двухструйный имеет корпус с двумя отверстиями.
Две выходящие из отверстий оросителя струи, соударяясь, обра-
зуют поток распыленной воды в виде веера в перпендикулярной
плоскости сходящихся струй. Угол раскрытия распыленной струи
181
120 °. Длина струи при напоре 30—40 м составляет 9 м, ши-;
рина — 5 м.
Основные технические характеристики
двухструйного оросителя
Давление, МПа:
минимальное 0,02
максимальное 0,1
Подача (при 0,3 МПа), л/с 3,85
Диаметр выходного отверстия, мм 13
Присоединительный размер трубы, дюймы 2
Габариты, мм:
диаметр 70
длина 75
Масса, кг 0,30
Ороситель четырехструйный имеет корпус с четырьмя отвер-
стиями. Пара струй, выходя из отверстий, встречается под углом
60 °, образуя распыленный веер. Плоскость распыленного веера
перпендикулярна плоскости сходящихся струй. Распыленные струи
каждой пары отверстий расположены в одной плоскости и расхо-
дятся под углом 30 °. Длина струи при давлении 0,4 МПа состав-
ляет 10 м, ширина — также 10 м (при расположении оросителя
под углом 30 0 к горизонту). Рекомендуемое рабочее давление на
входе в ороситель 0,02—0,1 МПа.
Основные технические характеристики четырехструйного оросителя
Давление, МПа: минимальное максимальное 0,02 0,1 Присоединительный размер труб, дюймы Габариты, мм: 2 1/2
Подача (при 0,3 МПа), л/с 8,1 диаметр 95
Диаметр выходного отверстия, 13 длина 75
мм Масса, кг 0,4
Ороситель комбинированный центробежный типа КНЦ пред-
ставляет собой комбинацию нескольких центробежных оросителей-
вставок, которые установлены в корпусе оросителя под определен-
ным углом. Ороситель подключают к водопроводу посредством
резьбы.
Основные технические характеристики оросителей типа КНЦ
КНЦ-20 КНЦ-30 *
Рабочее давление, МПа 0,6 0,6
Подача, л/с 20 30
Размеры распыленной струи (при
0,2 МПа), м:
длина 3,5 4,5
ширина 1 2
Число центробежных вставок 3 4
Присоединительные размеры, дюймы 2 3
Габариты, мм:
длина 170 200
ширина 80 80
высота 140 160
Масса, кг 1,6 1,8
* КНЦ-30 — комбинированный центробежный насадок для подачи 30 л/с.
182
Рис. 5.6. Контрольно-сигналь-
ный узел спринклерной установ-
ки водяной системы:
1 — манометры; 2 — компенсатор;
3 — тарельчатый клапан; 4,8 —
пробковые краны; 5 — сигнальный
клапан; 6 — вентиль комбинирован-
ный КВ 50X13; 7 — сигнальный
трубопровод; 9 — крестовина с
пробкой; 10 — задвижка
Контрольно-сигнальные
узлы предназначены для
контроля за давлением
водопитателей и сети уста-
новки, подачи сигналов
тревоги при работе уста-
новки и спуска воды из
питательных и распреде-
лительных трубопроводов
установок.
Контрольно - сигналь-
ный узел спринклерной
водяной системы (рис. 5.6)
имеет клапан типа ВС, та-
рель которого под дей-
ствием собственной массы прижата к седлу, при этом проточка, сое-
диняющая внутреннюю полость клапана с сигнальным трубопрово-
дом, закрыта. В момент срабатывания спринклера давление над
клапаном падает, вследствие чего тарельчатый клапан поднимается,
и вода через открывшуюся проточку поступает по сигнальному
трубопроводу к сигнальной турбине.
Сигнальная турбина может быть заменена электрическим звон-
ком или электроревуном.
Основные технические характеристики
контрольно-сигнальных водяных клапанов типа ВС
ВС-100 ВС-150
Условное давление, МПа 0,8 0,8
Диаметр условного прохода, мм Габариты, мм: 100 150
длина 240 300
ширина 235 310
высота 310 310
Масса, кг 37,2 49,7
Контрольно-сигнальные узлы водовоздушной спринклерной
системы отличаются от контрольно-сигнальных узлов водяной
системы тем, что функции контроля в воздушной спринклерной
системе и подачи сигнала при возникновении пожара выполняет
воздушный контрольно-сигнальный клапан типа В или клапан
группового действия ГД.
183
Рис. 5.7. Контрольно-пусковой узел дренчерной системы:
1, 14 — манометры; 2, 18 — пробковые краны; 3, 15 — трубопроводы; 4 — крестовина;
5 — пробка крестовины; 6, 13 — задвижки; 7, 10, 12 — камеры клапана ГД; 8 •*- щи-
ток; 9 — пробка; И — дифференциальный двухтарельчатый клапан; 16, 17, 19, 20, 22 —•
вентили; 21 — кран с малым отверстием; 23 — побудительный трубопровод; I — к по-
будительной сети; II — в дренчерную сеть; /1/ — к сигнальному устройству
Под действием давления воздуха на верхнюю тарель клапана
нижняя ее часть перекрывает доступ воды из водопитателей
в распределительную сеть. В момент вскрытия спринклеров
давление в воздушной сети понижается, клапан поднимается и
открывает подачу воды из водопитателя в спринклерную сеть.
В момент подъема клапана срабатывает защелка и удерживает
клапан в приподнятом положении. Пространство между дисками
при этом заполняется водой, которая по трубопроводу поступает
к сигнальному устройству. Летом система обслуживается водяным
клапаном типа ВС. Воздушный клапан при этом отключается.
Зимой система контролируется воздушным клапаном типа В.
При этом диск (тарельчатый клапан) водяного клапана желательно
извлекать из корпуса.
Контрольно-пусковой узел дренчерной системы (рис. 5.7)
имеет клапан группового действия типа ГД, с помощью которого
автоматически или вручную вода подается из водопитателей в сеть
трубопроводов, ведущих к оросителям. В нерабочем положении
двухтарельчатый клапан находится в крайнем правом положении
и закрывает доступ воды к оросителям. Клапан закрывается под
действием силы гидростатического давления, действующего на
тарель со стороны большего диска.
При срабатывании побудительной системы давление в камере
клапана группового действия понижается, и двухтарельчатый
184
клапан открывает доступ воды из водопитателей в сеть и далее
в дренчеры. При ручном включении роль побудителя (легкоплав-
кого замка спринклера и троса) выполняет кран ручного включе-
ния.
Основные технические характеристики клапанов
группового действия
ГД-65 ГД-100 ГД-150
Условное давление, МПа 0,8 0,8 0,8
Диаметр условного прохода, мм 65 100 150
Расстояние между фланцами, мм 220 375 450
Диаметр крышки, мм 190 315 380
Высота, мм 250 355 435
Масса, кг 15,8 61,8 95
Контрольно-пусковой узел дренчерной установки с быстро-
действующим клапаном БКМ (рис. 5.8 а) автоматически или вруч-
ную включает подачу воды в сеть трубопроводов и позволяет
также наблюдать за готовностью к действию установки пожароту-
шения и опорожнять систему распределительных трубопроводов.
Обычно поршень быстродействующего клапана находится
в крайнем нижнем положении, и затвор перекрывает поступление
воды из подводящего трубопровода в питательный трубопровод.
В момент возникновения пожара спринклер, который находится
Рис. 5.8. Контрольно-пусковой узел установки с быстродействующим клапаном
КМ:
а — с гидравлической побудительной системой; б — с электрической побудительной си-
стемой; 1 — подводящий трубопровод; 2 — вентиль; 3 — контролирующее устройство;
4 — кран с малым отверстием; 5 — вентиль; 6 — побудитель; 7 — спринклер; 8 — ма-
нометр; 9 — питательный трубопровод; 10 — вентиль Для опорожнения распределитель-
ных трубопроводов; 11 — быстродействующий клапан; 12 — монтажная задвижка
185
Рис. 5.9. Принципиальная схема включения различных видов водопитателей в ус-
тановку водяного тушения пожаров производственного здания:
1 — трубопровод водоисточника; 2 — магистральный трубопровод установки; 3 — водо-
подогреватель водонапорной башни; 4 — водонапорная башня (автоматический водо^
питатель); 5 — сигнализатор уровня воды; 6 — линия сигнализации; ,7 — гндропневма’
тический аккумулятор (автоматический водопитатель устраивается при отсутствии водо-
напорной башни); 8 — распределительные трубопроводы водяной спринклерной системы;
9 — распределительные трубопроводы воздушной спринклерной системы; 10 — ороси-
тели; 11 — пожарная сигнализация; 12 — устройство для включения пожарных перед-
вижных насосов; 13 — контрольно-сигнальный узел; 14 — электронасосные агрегаты
(основной водопитатель); 15 — ячейка автоматического пуска двигателей насосов
на побудительном трубопроводе в непосредственной близости от
очага горения, срабатывает при повышении температуры легко-
плавкого замка до температуры его плавления. При срабатывании
спринклера или открывании побудительного клапана открывается
отверстие истечения воды из побудительного трубопровода. Так
как площадь выходного сечения спринклера значительно больше
площади поперечного сечения крана с малым отверстием, давле-
ние воды на поршень задвижки резко уменьшается и становится
близким к атмосферному. Под действием усилия от гидростатиче-
ского давления, действующего на тарель затвора, последний под-
нимается и открывает подачу воды из подводящего трубопровода
в питательный трубопровод.
Для исключения гидравлического удара, возникающего в под-
водящем трубопроводе, предусмотрено контролирующее устрой-
ство, которое приостанавливает закрытие быстродействующего
клапана при повышении давления в водопроводе до заданного
предела.
186
Водопитатели установок водяного тушения пожаров могут быть
различными по устройству. Для автоматических водопитателей
используют гидропневматические аккумуляторы, противопожар-
ные водопроводы и водонапорные башни. На рис. 5.9 представлена
схема включения различных видов водопитателей в установку
водяного тушения пожаров.
5.3.4. Установки тушения пожаров водой
с химическими добавками
Введение в воду поверхностно-активных добавок (даже в неболь-
ших количествах) повышает огнетушащие свойства воды почти
в два раза. Применение загустителей — различных добавок к воде,
увеличивающих ее вязкость и одновременно повышающих адгезию
(т. е. способность воды задерживаться на поверхности твердого
горящего тела), также повышает эффективность действия воды
при тушении пожаров. Добавление в воду совсем незначительного
количества высокомолекулярных полимеров (сотые и даже тысяч-
ные доли процента) позволяет сократить удельное сопротивление
транспортирующих такую воду трубопроводов почти в три раза.
Установки тушения пожаров водой с поверхностно-активными
добавками применяют для тушения пожаров твердых сгораемых
веществ, имеющих плохо смачиваемые поверхности (хлопок, дре-
весина, сажа и т. п.). В качестве смачивателей (поверхностно-ак-
тивных добавок) используются пенообразователи и смачиватели.
По конструкции установки тушения пожаров водой с поверх-
ностно-активными добавками сходны с установками водяного ту-
шения пожаров. Отличие заключается в том, что эти установки
рассчитываются на меньшую производительность и имеют устрой-
ство, предназначенное для автоматического введения в поток
воды поверхностно-активных добавок,— автоматический дозатор
смачивателя.
Рис. 5.10. Принцициальная схема установки автоматического тушения по/
жаров водой со смачивателем:
1 — водоисточник; 2— основной водопитатель; 3 — связь автоматического включения
основного водопитатели; 4— автоматический водопитатель; 5 — дозирующее устройство
с емкостью Для храпения смачивателя; 6 — контрольно-пусковой узел; 7 —связь с К.ПУ
установки; 8 — пожарные извещатели; 9 — оросители
187
тель, преобразованный импульс
пусковой узел, в результате
Рис. 5.11. Схема включения ав-
томатического дозатора ДА:
1 — всасывающий патрубок; 2 —
труба во всасывающую линию; 3 —
бак; 4 — дозатор; 5 — труба в эжек-
у тор; 6 — напорный трубопровод;
7 — импульсные трубки; 8 — труба
Вентури; 9 — насос
Принципиальная схема
установки автоматического
тушения пожаров водой
с поверхностно-активными
добавками показана на
рис. 5.10. При возникно-
вении пожара срабаты-
вает пожарный извеща-
которого включает контрольно-
чего происходит подача воды
под соответствующим давлением автоматического водопитателя
в установку тушения. При понижении уровня жидкости в автома-
тическом водопитатсле до заданного предела автоматически вклю-
чается основной водопитатель, который подает воду из водоисточ-
ника в установку тушения. При протекании воды через дозирующее
устройство происходит автоматическое дозирование смачивателя
в поток воды. Устройство рассчитано таким образом, что при из-
менении расхода воды в установке концентрация вводимого в поток
воды смачивателя остается постоянной.
Существуют различные схемы включения автоматических до-
заторов. При выборе схемы включения дозаторов учитываются
условия водоснабжения, конструкция дозатора и параметры уста-
новки тушения. Одна из схем включения автоматического доза-
тора при использовании автономного водопитателя показана на
рис. 5.11. Источником воды служит резервуар чистой воды. Водо-
питатели с дозатором размещены в помещении насосной станции.
В качестве автоматического водопитателя используют гидропнев-
матический аккумулятор. Смачиватель хранится в специальной
емкости и вводится в поток воды дозатором. Основным водопита-
телем является центробежный насос, электродвигатель которого
включается автоматически при срабатывании автоматического
водопитателя. Водный раствор смачивателя подается в установку
тушения по трубопроводу.
5.4. УСТАНОВКИ ПЕННОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Установки пенного пожаротушения с успехом применяют для
противопожарной защиты объектов различных отраслей народного
хозяйства. Наибольшее распространение они нашли в химической
и нефтехимической промышленности, где широко используются
легковоспламеняющиеся и горючие жидкости.
188
Спринклерные пенные установки по устройству близки к сприн-
клерным водяным установкам и служат для местного тушения или
локализации пожара. Они включаются автоматически при откры-
вании (плавлении замка) оросителя пенного спринклерного ОПС,
конструкция которого существенно отличается от конструкции
водяного спринклера.
Водоисточником для спринклерной пенной установки могут
служить хозяйственно- или производственно-противопожарный
водопровод, а также естественные или искусственные водоемы.
Спринклерная пенная установка имеет автоматический и основной
пенопитатели. Автоматический пенопитатель постоянно поддер-
живает требуемый напор воды, что обеспечивает бесперебойную
работу спринклерной пенной установки сразу после вскрытия
пенного спринклера до момента выхода основного пенопитателя
на заданный режим работы.
В качестве автоматических пенопитателей применяют гидро-
пневматические аккумуляторы или водопроводы, а в качестве
основных — водопроводы, обеспечивающие требуемые расход и
напор воды.
Спринклерные пенные установки могут быть с заполненными
трубопроводами (в отапливаемых помещениях), сухотрубными
(в неотапливаемых помещениях) и смешанными (в помещениях,
где температура 4 °C поддерживается в течение 8 мес. в году).
Контрольно-сигнальные узлы пенных установок, предназначен-
ные для контроля за исправностью установки и включения сигна-
лов при срабатывании установок, по устройству аналогичны конт-
рольно-сигнальным узлам спринклерных установок.
Пенная спринклерная установка имеет автоматический доза-
тор для введения в поток воды определенного количества пено-
образователя.
Дренчерные пенные установки используются для защиты таких
объектов, где пожары могут быстро распространиться на значи-
тельную площадь и где требуется орошение воздушно-механиче-
ской пеной расчетных площадей отдельных частей зданий или
полной площади защищаемого объекта.
В ряде случаев эффект пожаротушения достигается путем
заполнения воздушно-механической пеной всего объема помеще-
ния. Дренчерные пенные установки объемного тушения оборудуют
генераторами, обеспечивающими образование воздушно-механи-
ческой пены высокой кратности.
Дренчерная пенная установка имеет основной^ вспомогатель-
ный пенопитатели. В пенной установке постоянно находится в дей-
ствии вспомогательный пенопитатель. Основной пенопитатель
включается автоматически лишь в момент возникновения пожара.
При возникновении пожара срабатывает пожарный извещатель,
который через побудительную систему включает контрольно-пуско-
вой узел для пуска водного раствора пенообразователя в генера-
торы пены. Одновременно с этим включается основной пенопита-
189
тель. Как только основной пенопитатель разовьет требуемый
напор, вспомогательный пенопитатель прекратит работу.
Пенообразователь (5%-ная концентрация) подается в воду
дозатором, который обеспечивает автоматическое регулирование
подачи пенообразователя в зависимости от изменения расхода воды
в установке.
Для дренчерных пенных установок используют контрольно-
пусковые узлы водяных дренчерных установок.
Распределительные сети дренчерных пенных установок, так
же как и спринклерных, разбиваются на отдельные секции, трубо-
проводы которых могут быть тупиковыми или кольцевыми.
Генераторы пены на трубопроводах устанавливают таким
образом, чтобы обеспечить равномерное орошение защищаемой
площади воздушно-механической пеной. Высота расположения
генераторов в зависимости от их назначения может изменяться от
1 м от пола до высоты защищаемого помещения. В дренчерных
установках объемного тушения генераторы пены устанавливают
так, чтобы обеспечить равномерное заполнение пеной защищаемого
объекта. При этом генераторы пены должны работать в нормаль-
ных условиях при полном заполнении объема.
Дренчерные пенные установки могут быть с заполненными
трубопроводами (в отапливаемых помещениях) и сухотрубными
(в неотапливаемых помещениях).
Установки автоматического тушения пеной рассчитываются,
как правило, из условия пожарной защиты определенной площади
или объема объекта.
Если технологическое оборудование и горючие материалы кон-
центрируются неравномерно и на отдельных участках существует
наибольшая вероятность воспламенения, то рекомендуется приме-
нять быстродействующие автоматические установки локального
действия, которые в отличие от спринклерно-дренчерных пенных
установок ограничивают и тушат пожар в пределах противопожар-
ного отсека.
Установка пенотушения локального действия (рис. 5.12) имеет
водопитатель, емкость с пенообразователем, автоматический до-
затор пенообразователя, запорно-пусковой узел для включения
и выключения подачи раствора пенообразователя, генераторы
пены, пожарный отсек для ограничения площади разлива горючей
жидкости, пожарный извещатель, включающий контрольно-пус-
ковой узел и выключающий технологический насос.
При возникновении пожара извещатель автоматически вклю-
чает запорно-пусковым устройством подачу раствора пенообразо-
вателя в генераторы, где образуется пена для тушения.
Для повышения эффективности тушения пожаров в цехах, со-
держащих технологические аппараты с горючими жидкостями,
применяются два вида генераторов пены. Генератор первого типа
подает пену повышенной проникающей способности, которая
ликвидирует горение на поверхности технологического аппарата.
190
Рис. 5.12. Схема установки локального
автоматического тушения пожаров пе-
ной: ,
1 — водопитатель; 2 — автоматический до-
затор пенообразователя; 3 — запорно-пу-
сковой узел; 4 — емкость с пенообразовате-
лем; 5 — ячейка автоматического управле-
ния; 6 — пожарный извещатель; 7,9 — ге-
нераторы иены; 8 — технологический ап-
парат; 10 — насос; 11 — пожарный отсек
Рис. 5.13. Стационарный воздушно-пенный огнетушитель ОВПУ-250:
1 — сосуд; 2 — кронштейн; 3 — катушка; 4 — рукав; 5 — генератор пены; 6 — устрой*
ство для зарядки огнетушителя; 7 — баллон со сжатым воздухом
Одновременно с этим раствор пенообразователя поступает в гене-
ратор второго типа, который подает пену высокой кратности для
тушения пожара на поверхности пола пожарного отсека.
Стационарные воздушно-пенные огнетушители используются
для ликвидации небольших очагов горения легковоспламеняю-
щихся и горючих жидкостей в начальной стадии загорания. Об-
служивающий персонал включает огнетушители для локализации
очага горения до прибытия передвижных средств пожаротушения.
Промышленностью освоен серийный выпуск стационарных
воздушно-пенных огнетушителей типа ОВПУ-250 (рис. 5.13).
Основные технические характеристики огнетушителя ОВПУ-250
Рабочее давление, МПа 0,6
Производительность, л/с:
по раствору 2
по пене 14
Длина струи, м 10
Продолжительность работы, мин 2
Длина рукава, м 20
Габариты, мм 1600X620X750
Площадь очага пожаротушения, м2 3
Генераторы пены предназначены для образования и распреде-
ления пены. Генераторы пены имеют различные конструкции. Для
получения воздушно-механической пены обычной кратности (крат-
ность пены до 10 или плотность пены до 0,1 кг/л) применяют пен-
ные оросители типа ОПД и ГЭ.
191
Пенный дренчерный ороситель типа ОПД предназначен для
получения воздушно-механической пены из водного раствора пено-
образователя и распределения ее по защищаемой площади при
тушении очагов пожаров или их локализации. Ороситель исполь-
зуется в дренчерных установках пенного пожаротушения. Он
состоит из распылителя и диффузора; запорного устройства не
имеет.
Основные технические характеристики оросителя типа ОПД
Рабочее давление на входе, МПа 0,3
Производительность (не менее), л/с 24
Масса, кг 0,8
Пенный спринклерный ороситель типа ОПС предназначен для
получения воздушно-механической пены из водного раствора пено-
образователя и распределения ее по защищаемой площади при ту-
шении очагов пожара или их локализации. Он автоматически от-
крывается при повышении температуры и применяется в сприн-
клерных установках пенного пожаротушения. Ороситель ОПС
состоит из распылителя, диффузора, клапана и легкоплавких
элементов.
Технические характеристики оросителя ОПС те же, что и оро-
сителя ОПД. Оросители ОПС выпускаются с легкоплавкими зам-
ками, имеющими температуру плавления припоя 72 °C.
Водяные эвольвентные оросители типа ОЭ предназначены для
получения воздушно-механической пены обычной кратности (крат-
ность пены около 10). Эвольвентные оросители, применяемые
в пенных установках, имеют условное обозначение ГЭ.
Струйные генераторы предназначены для получения воздушно-
механической пены из 4—6%-го водного раствора пенообразова-
теля, которая используется для тушения пламени разлитых на
поверхности горючих и легковоспламеняющихся жидкостей (на-
пример, бензина, бензола, толуола, циклогексана, реакционных
масс СК и т. д.).
Генераторы ГЧС применяют для установок пожаротушения
кабельных тоннелей, галерей, трюмов и других объектов, где
возможно использование объемного метода тушения пожара.
Основные ''технические характеристики генератора ГЧС
Давление на входе, МПа:
минимальное 0,015
максимальное 0,045
Производительность (по раствору), л/с:
при минимальном давлении 5,8
при максимальном давлении 10,0
Производительность (при пене), м3/с:
при минимальном давлении 0,58
при максимальном давлении 1,0
Длина струи, м Ю
Ширина струи, м 10
Присоединительный размер, мм 70
Габариты, мм:
длина 610
ширина 360
192
Генератор многоструйный ГМС имеет ороситель в виде полого
тела вращения, состоящего из двух усеченных конусов, соединен-
ных цилиндром. Образующая боковой поверхности верхнего усе-
ченного конуса расположена под углом 120° к горизонту и к обра-
зующей верхней поверхности цилиндра (круга), а образующая
боковой поверхности нижнего усеченного конуса — под углом
120° к вертикали или к образующей боковой поверхности ци-
линдра. В каждой плоскости предусмотрены равновеликие по
диаметру отверстия истечения. Отверстия в верхней и нижней
паре плоскостей поверхности расположены так, что оси отверстий
пересекаются. С целью равномерного распределения потока пены
оси пересечения отверстий пар верхнего ряда смещены в горизон-
тальной плоскости относительно осей пересечения отверстий пар
нижнего ряда и расположены между ними.
Нижняя поверхность усеченного конуса распылителя переходит
во фланец, с помощью которого ороситель крепится к трубопро-
воду, подающему водный раствор пенообразователя в устройство.
При давлении 1,5—4,5 МПа водный раствор пенообразователя
ПО-1 выходит из отверстий оросителя. Попарно соударяясь, струи,
проходя через пакет сеток, образуют равномерный поток пены
высокой кратности (около 70) в виде сферы с радиусом около
5—8 м. Как показали опыты, образующаяся в устройстве пена
обладает высокой устойчивостью и способностью защищать поме-
щение большого объема.
Генератор ГМС наиболее целесообразно использовать для
защиты производственных зданий, содержащих технологические
аппараты и оборудование с горючими и легковоспламеняющимися
жидкостями, так как в таких зданиях невозможно устройство
густой распределительной сети трубопроводов.
Основные технические характеристики генератора ГМС
Давление на входе, МПа: Радиус струи, м 6,5
минимальное 0,015 Габариты, мм:
максимальное 0,045 диаметр 680
Производительность (при 2 высота 325
0,03 МПа), м3/с диаметр присоединения 100
Высота струи, м 6 Масса, кг 40
Генераторы ГВПС применяют в установках, объемного тушения
пожаров, а также в стационарных установках, которыми обору-
дованы резервуары с нефтепродуктами.
Основные технические характеристики генератора ГВПС-600
при подаче 6%-ного водного раствора пенообразователя ПО-1
Напор на входе, м 40 50 60
Производительность, л'с:
по раствору 4,9 5,45 6
» пене 340 380 420
Длина струи (при высоте расположе- 4 5,5 6
ния 2 м), м
Типовой проект на стационарные установки генераторов высо-
кократной пены типа ГВПС-2000, ГВПС-600 и ГВПС-200 на
7 П/р А. Н. Баратова
193
стальных вертикальных резервуарах для нефти и нефтепродуктов
предусматривает шесть вариантов размещения генераторов в зави-
симости от объема резервуара и конструкции крыши стальных
вертикальных наземных резервуаров с нефтью и нефтепродук-
тами.
На резервуарах со стационарной крышей устанавливают гене-
раторы с пенокамерами, на резервуарах с плавающей кровлей —
генераторы с пенопроводами. Пенокамера и пенопровод подают
пену в резервуар из генератора ГВПС и защищают генераторы от
атмосферных осадков и воздействия огня. Пенокамеру располагают
в верхнем поясе резервуара (выше верхнего уровня нефтепродукта),
а пенопровод — над верхним поясом.
На рис. 5.14 показана схема установки пенокамеры с генера-
тором ГВПС на резервуаре со стационарной крышей. Схема уста-
новки пенопровода с генератором ГВПС на резервуаре с плаваю-
щей кровлей изображена на рис. 5.15.
Емкости для хранения пенообразователя предусматривают на
объектах, оборудованных установками водопенного тушения по-
жаров большой производительности. Например, для установок
пенного пожаротушения нефтеперерабатывающего предприятия
хранилище располагается в отапливаемом полузаглубленном
помещении, где размещены две емкости по 50 м3 каждая, которые
Рис. 5.14. Схема установки пенокамеры с генератором ГВПС на резервуаре со
стационарной крышей:
1 — резервуар; 2 — стремянка; 3 — трубопровод для подачи водного раствора пено-
образователя; 4 — площадка обслуживания; 5 — пеногенератор; 6 — пенокамера
Рис. 5.15. Схема установки пенопровода с генератором ГВПС на резервуаре с
плавающей кровлей:
1 — пенопровод; 2 — генератор ГВПС; 3 — площадка обслуживания; 4 — трубопровод
для подачи водного раствора пенообразователя; 5 — резервуар с нефтепродуктом; 6 —
затвор с легкоплавкими зажимами
194
изготовлены из нержавеющей или конструкционной стали, имею-
щей внутреннее антикоррозионное покрытие. Хранилище обору-
довано системой трубопроводов и арматурой для наполнения и
отбора пенообразователя, а также приборами для проверки ка-
чества пенообразователя.
5.5. УСТАНОВКИ ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Установки газового пожаротушения подразделяются на установки
объемного пожаротушения; установки, для тушения пожара в ло-
кальном объеме; установки для тушения пожара на части площади
защищаемого объекта.
Огнетушащим зарядом автоматических установок газового
тушения могут являться: диоксид углерода и другие инертные
разбавители (аргон, азот, водяной пар), хладоны, комбинирован-
ные составы на основе хладонов.
Тушение газовыми огнетушащими составами может быть объем-
ным, местным и комбинированным. Преимуществами автоматиче-
ских средств тушения пожаров газовыми огнетушащими составами
являются: возможность быстрого заполнения газовыми составами
объема любой конфигурации, быстрота тушения, флегматизация
и т. д.
Объемное тушение газовыми составами применяют в поме-
щениях с ограниченной площадью проемов. Установки газового
тушения могут быстро заполнить помещение газовыми составами
и создать в нем требуемую концентрацию среды, при которой
прекращается горение.
Местное (или локальное) тушение газовыми огнетушащими
составами применяют в тех случаях, когда достаточно точно можно
определить место возникновения пожара и его размеры (например,
пожары горючих жидкостей в отсеках, ограниченных стенками
отдельно расположенных аппаратов.
Комбинированное тушение газовыми огнетушащими составами
одновременно с другими огнетушащими средствами производится
в тех случаях, когда необходимо включение устройств, ограни-
чивающих проемы, через которые происходит утечка огнетушащих
газовых составов.
Наибольшее распространение получили баллонные установки
газового тушения с пневматическим, механическим, пневмомеха-
ническим и электрическим включением.
Батарея автоматическая с пневматическим пуском типа БАП
(рис. 5.16) имеет пусковые и рабочие баллоны, соединенные общей
рамой. Пусковые баллоны оборудованы автоматическими голов-
ками-затворами, выходные отверстия которых соединены через
обратные клапаны с трубопроводами секционных коллекторов.
Давление сжатого воздуха в баллонах контролируется электро-
контактными манометрами. Баллоны с газовым составом имеют
7*
195
Рис. 5.16. Батарея автоматическая с пневматическим пуском типа БАП:
1 — пусковой баллон; 2 — автоматическая головка-затвор; 3 — запорный клапан ЗК;
4 — секционный коллектор; 5 — мембранная головка; 6 — баллон с газовым составом;
7 — электроконтактный манометр; 8 — рама
вместимость 40 л. Секционные коллекторы снабжены запорными
и предохранительными клапанами.
Основные технические характеристики батареи БАП
Рабочее давление, МПа:
сжатого воздуха 2,5
газового состава 12,5
Масса диоксида углерода (в одном баллоне), кг 30
Габариты, мм 950X650X1850
Масса (без заряда), кг 490
Диапазон температуры при эксплуатации, °C 5—35
Батарея двухбаллонная с электрическим и тросовым приво-
дом типа Т-2МА (рис. 5.17) состоит из двух баллонов вместимостью
по 40 л с газовым, составом. Баллоны оборудованы головками-
затворами, которые включаются от действия порохового заряда
пиропатрона при электрической системе пуска или с помощью
тросового механизма в результате падения груза. Батареи Т-2МА
можно применять для локализации небольших загораний или туше-
ния пожара в помещении объемом около 40 м3 при использовании
тросовой и электрической побудительных систем, а также вручную
с помощью рукоятки.
Основные технические характеристики батареи Т-2МА
Заряд диоксида углерода, кг 30
Число баллонов:
рабочих 1
резервных 1
196
Напряжение тока для пуска, В 36
Продолжительность действия, с 60
Габариты, мм 770X365X 1670
Масса (без заряда), кг 200
Батарея автоматическая типа БАЭ с электрическим пуском
имеет пусковые и рабочие баллоны, соединенные общей рамой.
Пусковые баллоны снабжены головками-затворами с пиропатрон-
ными устройствами, связанными с электрической побудительной
системой, и заполнены сжатым воздухом под давлением 2,5 МПа.
Выходные отверстия головок-затворов соединены через обратные
клапаны с секционными коллекторами. Для контроля давления
в баллонах установлены электроконтактные манометры.
Рабочие баллоны с огнетушащим составом имеют мембранные
головки, которые подсоединены к секционным коллекторам и
снабжены запорными и предохранительными клапанами.
Основные технические характеристики батареи БАЭ
Рабочее давление, МПа:
сжатого воздуха 2,5
газового состава 12,5
Масса газового состава в одном баллоне, кг 30
Продолжительность действия, с 65
Габариты, мм 950X650X1850
Масса (без заряда), кг 480
Секция наборная типа СН предназначена для комплектования
автоматических средств тушения БАП и БАЭ с целью увеличения
массы огнетушащего заряда установки.
Число наборных секций
Рис. 5.17. Батарея двухбаллонная с электрическим и тросовым приводом типа
Т-2МА:
1 — баллон с газовым составом; 2 — коллектор; 3 — трос; 4 — груз; 5 — головка-за-
твор; 6 — рама
197
Рис. 5.18. Побудительно-пусковая секция типа
ПСР-50:
/ — пусковой баллон; 2 — пусковой воздушный кла-
пан; 3 — манометры; 4 — трубопровод для тран-
спортировки огнетушащего заряда; 5 —коллектор;
6 — побудительная труба вместимостью 20 л; 7 —
рукоятка для ручного пуска; 8 — рама
для каждой установки в зависимости
от объема защищаемого объекта опре-
деляют расчетом. Секция состоит из
укрепленных на раме баллонов с мем-
бранными головками для выпуска огне-
тушащего состава:
Основные технические характеристики секции
типа СН
Число баллонов вместимостью
40 л 4
Габариты, мм 510 X 540X1850
Масса (без заряда), кг 295
Побудительно-пусковая секция ти-
па ПСР (рис. 5.18) предназначена для
комплектования установок тушения
пожаров газовыми составами, имеющих
пневматическую систему пуска. Сек-
ции ПСР автоматически включают
установки и подают огнетушащий заряд
в помещение, где возник пожар. В состав
секции входят пусковой баллон с пуско-
вым воздушным клапаном и побудитель-
ная труба с системой трубок для подсоединения манометров, пуско-
вого воздушного клапана, побудительной системы и т. п. Пусковой
баллон соединен с распределительным клапаном и пусковым бал-
лоном батареи БАП. От клапана вверх выведены трубопроводы
для транспортирования огнетушащего заряда в защищаемое по-
мещение. Число секций ПСР соответствует числу защищаемых
установкой помещений. Промышленность выпускает пять типо-
размеров секции ПСР, отличающихся диаметрами соединительного
коллектора: 25, 32, 50, 70 и 80 мм.
Основные технические характеристики секций ПСР-50 * А
Рабочее давление, МПа:
в пусковом баллоне 2,5
в побудительном трубопроводе 0,2
в коллекторе 12,5
Число пусковых баллонов вместимостью 27 л 1
Габариты, мм 655X745X1885
Масса (без заряда), кг 195
* Цифра 50 показывает диаметр соединительного коллектора.
198
Распределительное устройство типа РУ используется в уста-
новках автоматического тушения пожаров газовыми составами,
имеющих электрическую систему пуска, и предназначено для
подачи огнетушащего заряда в защищаемое помещение. Промыш-
ленность выпускает распределительные устройства типа РУ на
два направления с условным проходом 25, 32, 50, 70 и 80 мм при
рабочем давлении 1,5 МПа.
Основные технические характеристики
распределительного устройства РУ-32/2А
Рабочее давление, МПа 12,5
Число направлений 2
Напряжение в цепи пиронатрона, В 36
Допустимый ток в реле, А 5
Габариты, мм 570X310X1200
Масса, кг 46
Распределитель воздуха типа РВ предназначен для распреде-
ления сжатого воздуха, поступающего от зарядной станции, в побу-
дительные сети и пусковые баллоны установки тушения, а также
при испытаниях и продувке распределительных трубопроводов
после окончания работы установки тушения газовыми огнетуша-
щими составами.
На металлической раме установлена панель, на которой раз-
мещены манометр и маховики запорных вентилей. Коллектор имеет
два ответвления. На входе в коллектор установлен обратный кла-
пан типа СК-10. Распределитель воздуха РВ-2А имеет следующую
характеристику: рабочее давление 2,5 МПа, диаметр условного
прохода 6 мм, число направлений 2, габариты 430X 170x280 мм,
масса 8,8 кг.
Батарея двухбаллонная с катушкой и раструбом предназна-
чена для ручного тушения локализации небольших очагов горе-
ния диоксидом углерода. Установка состоит из двух баллонов
вместимостью 40 л, скрепленных рамой, системы трубопроводов
с запорными клапанами и катушки с бронированным шлангом и
раструбом. Промышленность выпускает два типа батарей: 2БР-2МА
и 2БР-ЗА. Батарея 2БР-ЗА в отличие от батареи 2БР-2МА раз-
мещена в металлическом шкафу.
Основные технические характеристики
батарей 2БР-2МА и 2БР-ЗА
Масса заряда в одном баллоне, кг 30
Длина рукава, м 30
Продолжительность действия, с 100
Длина снежной части струи, м 3
Габариты, мм 550X450X2165
Масса (без заряда), кг 233-—326
Крупнобаллонные установки газового тушения с баллонами
вместимостью 200 и 400 л применяют для пожарной защиты круп-
ных объектов. Такая установка состоит из рабочей батареи бал-
лонов, распределителя с пневмоклапанами, выпускного коллек-
тора с пневмоклапаном, пульта управления, контроля и сигнали-
199
зации, зарядной станции и щита управления. К пневмоклапанам
подключают распределительные трубопроводы, которые выходят
в защищаемые помещения и оканчиваются выпускными насадками.
В установках тушения пожаров парами легкоиспаряющихся
жидкостей на основе хладоновых составов основным узлом яв-
ляется сосуд для огнетушащего состава, который подается под
давлением по трубопроводам через специальные оросители в очаг
пожара. Включение установок может быть ручное или автомати-
ческое с помощью пожарных извещателей. В установках исполь-
зован принцип гидропневматической подачи огнетушащего со-
става при постоянном (установки постоянного давления) или пере-
менном давлении (установки переменного давления). В сосудах
установок переменного давления находятся заряд состава и сжа-
тый воздух. В сосуде установок постоянного давления содержится
только заряд состава. Для газа предусмотрены специальные
баллоны.
Установки тушения пожаров хладоновыми составами можно
включать автоматически с помощью побудительных систем с ме-
ханическим (тросовым), пневмомеханическим и электрическим
приводами.
Установка с механическим (тросовым) приводом включается
в действие за счет энергии падающего груза, освобождаемого
в результате срабатывания пожарных извещателей.
Применение тросового побудительного устройства с легко-
плавкими замками ограничено длиной тросов (15—20 м) и числом
поворотов. Поэтому тросовые побудители применяются для не-
больших помещений и в тех случаях, когда сосуд с зарядом со-
става размещен вблизи защищаемого помещения или в нем самом.
Установка с пневмомеханическим побудителем приводится
в действие пневмомеханическим устройством при срабатывании
побудительно-пусковой батареи. Установка содержит сосуд с за-
рядом состава и головки-затворы с пневмомеханическим выклю-
чателем, представляющим собой пневмопривод в виде двигаю-
щегося при наличии давления сжатого воздуха поршня, соеди-
ненного с тросом. Пневмомеханический выключатель включается
побудительно-пусковой батареей (описание приведено выше) при
срабатывании спринклера в помещении, где произошел пожар.
При подаче сжатого воздуха под давлением 2,5 МПа поршень
пневмопривода-выключателя открывает головки-затворы, вклю-
чающие подачу сжатого воздуха в сосуд с составом. Под действием
этого давления состав транспортируется по коллектору и распре-
делительным трубопроводам в открытые насадки, через которые
выпускается в защищаемое помещение. Если установка защищает
одновременно несколько помещений, устанавливается распреде-
лительное устройство.
Установки с электрическим приводом приводятся в действие
в результате срабатывания электрической системы с пожарными
извещателями, преобразованный импульс которых включает го-
200
ловки-затворы баллонов со сжатым газом. В гидропневматических
установках переменного давления (в сосуде одновременно с за-
рядом состава хранится сжатый газ) электрическим приводом
включаются электромагнитные вентили или клапаны, установлен-
ные на трубопроводе.
В установках тушения пожаров газовыми огнетушащими со-
ставами используется запорно-пусковая, распределительная и
предохранительная арматура.
5.5.1. Комбинированные установки
Для повышения эффекта противопожарной защиты установки
газового пожаротушения дополняют различными устройствами
и оборудованием. Такие установки получили название комбини-
рованных.
Комбинированные установки газового тушения содержат,
например, устройства для водяного охлаждения, сигнализацию
о пожаре, устройства для автоматического закрывания дверных
и оконных проемов, оборудование для выключения системы вен-
тиляции и др.
Автоматическую систему оповещения о пожаре часто оснащают
пожарными датчиками двух типов, которые реагируют на раз-
личные физико-химические факторы пожара (например, на дым
и тепло, на тепло и скорость повышения температуры и т. д.).
Комбинированная установка местного газового тушения пока-
зана на рис. 5.19. Огнетушащий состав хранится под давлением
Рис. 5.19. Схема автоматической комбинированной установки местного газового
тушения пожара в сушильном агрегате:
1 — баллоны; 2 — пусковые головки; 3 — рычаг; 4 — трубопровод; 5 — побудительный
трубопровод; 6 — вентиляционный канал; 7 — шибер; 8 —• насадки; 9, 14 — пожарные
датчики; 10 — кнопка; 11 — конвейер; 12 — приямок; 13 — водяные оросители; 15 —
печь
201
Рис. 5.20. Схема автоматической комбинированной установки газового тушения
пожара в помещении насосной станции:
1 — баллоны; 2 — распределительное устройство; 3 — защелка; 4, 14 — трубопроводы:
5, 13 — побудительные трубопроводы; 6 — насадка; 7 — насосная станция; 8 — сприн*
клеры; 9 — шибер; 10 — система вентиляции; 11 — помещение; 12 — самозакрывающиеся
Двери; 15 — ящик; 16 — сигнальное устройство; 17 — головки-затворы
в баллонах 1. При возникновении пожара внутри печи 15 сраба-
тывает пожарный датчик 14 или 9. Сигнал от пожарных датчиков
передается по побудительному трубопроводу 5 к пусковым го-
ловкам 2, которые включают подачу огнетушащего состава из
баллонов 1 в трубопровод 4. На конце этого трубопровода распо-
ложены насадки 8, через которые выбрасывается огнетушащий
газовый состав в защищаемый объект. Насадки расположены
в стволе вентиляционного канала 6, под крышей печи 15, на кон-
вейере //ив приямке 12. Для повышения эффекта тушения при-
ямок 12 во время пожара заполняется водой из стационарных
водяных оросителей 13. Водяная оросительная установка вклю-
чается автоматически по сигналу пожарного датчика 14. По сиг-
налу пожарных датчиков одновременно с включением огнетуша-
щей и оросительной установок автоматически выключаются дви-
гатели конвейера //, насосы, питающие печь 15 (на рисунке не
показаны), шибер 7 вентиляционного канала 6 и другое техноло-
гическое оборудование. Установки можно включать вручную
из помещения цеха, поворачивая рычаг 3 или нажимая кнопку 10,
которая выносится за пределы цеха.
Комбинированная установка газового тушения при полном
затоплении всего объема, предназначенная для защиты помеще-
ния насосной станции 7 и пункта электрического управления И,
показана на рис. 5.20. Огнетушащий газовый состав установки
хранится под давлением в баллонах /. В каждое из помещений
выведены самостоятельные трубопроводы 4 и 14, на которых уста-
202
новлены насадки 6 для выпуска огнетушащего газового состава.
Баллоны 1 соединены через распределительное устройство 2
с коллекторами трубопроводов 4 и 14. В защищаемые помещения
выведены также побудительные трубопроводы 5 и 13, на которых
установлены спринклеры 8, служащие пожарными датчиками.
При возникновении пожара в одном из помещений (например,
в помещении 11) вскрывается один или несколько спринклеров 8,
давление в побудительном трубопроводе 13 падает, открываются
головки-затворы 17 баллонной батареи, и распределительное
устройство 2 переключается на трубопровод 13, который обслу-
живает помещение И. Одновременно с установкой газового туше-
ния включается устройство звукового сигнала оповещения о по-
жаре 16. Под действием давления огнетушащего газового состава
срабатывает защелка 3, которая освобождает самозакрывающиеся
двери 12* Одновременно с этим выключается вентиляция 10 и
закрывается шибер 9 в вентиляционном канале. Установку газо-
вого тушения можно включить вручную, нажав кнопку, распо-
ложённую в ящике 15 контрольного щита.
Установки тушения пожара инертным газом в сочетании
с мелкораспыленной водой используют для автоматической про-
тивопожарной защиты крупных компрессорных станций. Эти
установки снабжены автоматической системой обнаружения опас-
ных концентраций газа, причем пробы воздуха отбираются в от-
даленных точках. Система газового анализа работает на одном
из трех режимов: нормальном, поверочном и аварийном. При нор-
мальном режиме контролируется концентрация газа в воздухе.
При обнаружении опасной концентрации прибор автоматически
переключается на режим проверки. На этом режиме прибор более
точно проверяет правильность показаний датчика и в случае
подтверждения данных о недопустимой концентрации переключает-
ся на аварийный режим. При этом автоматически включается све-
товая и звуковая сигнализации и аварийная блокировка станции.
На станции установлена система обнаружения пожаров со
световыми пожарными датчиками, которые сблокированы с тепло-
выми датчиками, реагирующими на скорость повышения тем-
пературы окружающей среды.
При возникновении пожара отключаются все двигатели и вен-
тиляторы, закрываются все двери и задвижки, открывается предо-
хранительный клапан, и содержимое станционных газопроводов
выпускается в воздух. Автоматически включается установка туше-
ния, которая заполняет здание компрессорной станции инертным
газом и мелкораспыленной водой.
5.5.2. Установки пожаротушения галогенсодержащими
составами
Установки аэрозольного тушения используют для объемного
тушения пожаров парами хладонов. Эти установки могут быть
стационарными и передвижными. В стационарных установках
203
Рис. 5.21. Схема установки тушения галогенсодержащими составами постоянного
давления:
/ — ороситель; 2 — распределительный трубопровод; 3 — электромагнитный вентиль;
4 — наполнительный трубопровод; 5 — наливная воронка; 6 — редуктор; 7 — электро-
пневмоклапан; S — баллоны со сжатым азотом; 9 — указатели уровня; 10 — сосуды
для галогенсодержащего состава; 11 — сифонные трубки
состав подается под давлением по трубам из сосуда через специ-
альные оросители. Включение установок может быть ручное или
автоматическое с использованием пожарных датчиков.
Сосуды, в которых газовая и жидкая среды находятся в кон-
такте, называют аккумуляторами без разделителей среды. Эти
аккумуляторы используют для небольших установок тушения.
В аккумуляторе находится огнетушащий состав и сжатый воздух.
Иногда в сосуде содержится только состав, а газ — в соединенных
между собой газовых баллонах.
Установка тушения галогенсодержащим составом постоянного
давления изображена на рис. 5.21.
При возникновении пожара в защищаемом помещении сраба-
тывает пожарный датчик, импульс от которого преобразуется
ячейкой управления установки и подается на автоматический
электропневмоклапан Z, включающий подачу сжатого воздуха
в сосуд 10 с составом. При повышении давления в сосуде до за-
данного автоматически срабатывает электромагнитный вентиль 3,
который включает подачу состава через оросители 1 в защищаемое
помещение. Обычно устанавливают не менее двух сосудов, один
из которых резервный. Сосуд 10 с составом заряжается через
сливную воронку 5 с заглушкой.
Очистку и осмотр сосуда проводят через горловину или люк.
Чтобы контролировать состояние состава, на сосуде устанавли-
вают контрольные манометры и указатель уровня 9. Для регули-
рования подачи состава на выпускных патрубках имеются вен-
тили, через патрубки в сосуд введены сифонные трубки 11. Когда
используют один сосуд для защиты нескольких помещений, в него
вводят несколько сифонных трубок, длину которых определяют
расчетом в зависимости от объема помещений. Для предотвраще-
ния недопустимого повышения давления в сосуде устанавливают
предохранительные клапаны, которые соединяют трубкой с ат-
мосферой.
204
Трубопроводы для подачи состава прокладывают от аккуму-
лятора в каждое защищаемое помещение с уклоном в направлении
потока для беспрепятственного слива оставшегося огнетушащего
состава.
Трубопроводы должны быть рассчитаны на соответствующее
давление. Распределительные трубопроводы должны быть гер-
метичными, поэтому разъемные соединения делают только в ме-
стах, необходимых по условиям монтажа и демонтажа. Трубы
соединяют сваркой или фланцами.
Для равномерного распределения состава по всему защищае-
мому помещению распылители устанавливают на трубопроводах,
проложенных под потолком таким образом, чтобы технологиче-
ское оборудование не оказывало влияния на распыление состава.
В помещениях с высокими потолками (более 4, 5 м) распылители
располагают в несколько ярусов по высоте.
Установка тушения галоидированным составом переменного
давления имеет сосуд (аккумулятор) /, в котором хранится состав
вместе со сжатым газом * (воздухом или азотом).
Для тушения пожаров хладонами применяются модульные
установки, состоящие из набора одинаковых установок — мо-
дулей. Модульные установки УАП-А и УАП-М представляют со-
бой автоматические подвесные огнетушители вместимостью 5, 8 и
16 л, заряжаемые хладонами или порошками. Установка УАП-А
снабжена спринклерным устройством, установка УАП-М сраба-
тывает по сигналу пожарного извещателя.
5.5.3. Огнетушители
Для тушения и локализации небольших очагов горения газо-
выми огнетушащими составами применяют ручные и передвиж-
ные огнетушители.
Ручные углекислотные огнетушители (рис. 5.22) выпускаются
промышленностью под марками ОУ-2, ОУ-5 и ОУ-8 **
(ГОСТ 7276—69), передвижные — в соответствии с ГОСТ 9230—69.
Вместимость баллона однобаллонного передвижного огнетушителя
типа УП-1М — 27 л. Огнетушитель перевозится на двухколесной
тележке с резиновыми шинами. Диоксид углерода подается по
шлангу через раструб в виде струи длиной 2—2,5 м.
Вместимость баллона двухбаллонного углекислотного огне-
тушителя типа УП-2М — 40 л. Баллоны крепятся на раме к двух-
колесной тележке, которую передвигают двое рабочих. Диоксид
углерода подается по 9-метровому шлангу в виде струи длиной
3—3,5 м в течение 2 мин.
* Сжатый газ может храниться отдельно в сосуде или баллонах.
** Буквы и цифры, входящие в обозначение марки огнетушителя, означают:
О — огнетушитель, У — углекислотный, 2, 5 и 8 — вместимость баллона в ли-
трах.
205
a — ОУ-2; б — ОУ-5; в — ОУ-8; г — УП-2М; д — УП-1М
Автомобильный прицеп углекислотного пожаротушения
УП-400 — передвижная восьмибаллонная огнетушащая установка,
смонтированная на шасси автоприцепа. Прицеп снабжен также
пятью ручными углекислотными огнетушителями. Тушение может
происходить одновременно через два раструба в течение 7—8 мин.
С хладоновыми зарядами выпускаются огнетушители ОФ-3,
ОФ-7, а также аэрозолиевые ОАХ-0,5.
5.6. УСТАНОВКИ ПОРОШКОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Установки тушения пожаров порошковыми составами могут быть
стационарными (с ручным, дистанционным и автоматическим
включением) и передвижными (автомобили порошкового тушения,
возимые и ручные огнетушители).
5.6.1. Стационарные установки
Стационарные установки порошкового тушения монтируют в про-
изводственных зданиях, сооружениях, на технологических аппа-
ратах и оборудовании.
206
Рис. 5.23. Установка порош-
кового тушения пожаров с
ручным управлением:
1 — баллон со сжатым газом;
2 — запорная головка; 3 — ре-
дуктор с предохранительным
клапаном; 4 — сосуде порош-
ком; 5 — люк; 6 — сифон; 7 —
кран; 8 — трубопровод; 9 —
оросители; 10 — фильтр
Установка порошкового тушения с ручным управлением
(рис. 5.23) включается в действие при открывании запорной го-
ловки 2. Сжатый газ из баллона 1 * поступает через редуктор 3
и фильтры 10 в сосуд 4 с порошковым составом. В сосуде создается
давление, необходимое для работы порошковой установки. При
включении запорного крана 7 порошковый состав по сифонной
трубе 6, распределительному трубопроводу 8 и оросителям 9
поступает на очаг горения.
Автоматическая установка порошкового тушения с пневмати-
ческим включением изображена на рис. 5.24. При возникновении
пожара срабатывают пожарные датчики 16, которые могут реаги-
ровать на один или несколько факторов пожара (дым, тепло,
свет, скорость повышения температуры и др.). Пожарные дат-
чики 16 подают импульс по линии 6 на ячейку управления 2,
в которой импульс преобразуется в сигнал, под воздействием кото-
рого включаются головки-затворы 5 и подается сигнал пожарной
тревоги. При включении головок-затворов 5 сжатый газ из бал-
лона 1 по газопроводу 7 поступает через редуктор 8 в сосуд 12
с порошковым составом. В сосуде 12 происходит рыхление по-
рошка и постепенно повышается давление. При достижении в со-
суде 12 определенного давления включается пусковой клапан 13,
и сжатый газ по побудительной трубке 14 поступает в исполни-
тельный механизм шарового прямоточного пневмоклапана /5.
Под давлением сжатого газа пневмоклапан 15 открывается, и
порошок подается по трубопроводу 18 через оросители 17 на
очаг горения. После окончания работы установки пневмокла-
пан 15 закрывают и открывают вентиль 19 для продувки системы
трубопроводов от оставшегося в них порошка.
Установка порошкового тушения с механическим (тросовым)
включением (рис. 2.25) включается под действием энергии падаю-
щего груза, освобождаемого при срабатывании легкоплавких
элементов тросовой системы.
Тросовую систему с легкоплавкими замками устанавливают
в защищенном помещении (на рисунке не показано). Один конец
троса удерживает рычаг, к которому подвешен груз 2. При воз-
* Сжатый газ может подаваться также от компрессорной или воздуходувной
станции, предназначенных для производственных целей.
207
15
Рис. 5.24. Автоматическая установка порошкового тушения с пневматическим
включением:
1 - баллоны со сжатым азотом; 2 — ячейка управления установкой; 3 — линия сигна-
лизации; 4 -- побудительная линия; 5 — головки-затворы; 6 — линия пожарного дат-
чика; 7 -- газопровод; 8 — редуктор; 9 — манометр; 10 — предохранительный клапан;
11 — люк; 12 — сосуд с порошком; 13 — пусковой клапан; 14 —- побудительная трубка;
15 -- пневмоклапан; 16 — пожарные датчики; 17 — оросители; 18 — трубопровод для
подачи порошка; 19 — вентиль; 20 — фильтр; 21 — люк
никновении пожара расплавляется замок тросовой системы,
освобождается груз 2 й при повороте рычага 3 открываются го-
ловки-затворы 4, которые включают подачу сжатого газа через
трубопровод 5 и редуктор 6 в сосуд 14. При достижении в сосуде 14
заданного давления кран 9 автоматически включает подачу по-
рошка в трубопровод 10, и через оросители 11 порошок распреде-
ляется на очаг горения. После окончания работы трубопроводы
продувают.
На рис. 5.26 показана комбинированная установка для по-
жарной защиты хранилища сжиженного природного газа, рас-
положенного в замороженном грунте. Комбинированная уста-
новка тушения позволяет подавать порошковые огнетушащие
составы и распыленную воду. Хранилище вмещает 28,3 млн. м8
Рис. 5.25. Установка порошкового тушения с механическим (тросовым) включе-
нием:
1 — баллон со сжатым газом; 2 — груз тросовой системы включения; 3 — рычаг; 4 —
головки-затворы; 5 — трубопровод сжатого газа; 6 — редуктор; 7 — бункер; 8, 12,
13 — вентили; 9 — кран включения подачи порошка; 10 — трубопровод для подачи
порошка; 11 — оросители; 14 — сосуд с порошком; 15 — стойка; 16 — люк
208
Рис. 5.26. Комбинированная установка с при-
менением порошковых огнетушащих составов
и распыленной воды:
1 — наружный порошковый ороситель; 2 — уста-
новка порошкового тушения: 3 — пожарный дат-
чик; 4 — внутренний порошковый ороситель; 5 —
дистанционно управляемый порошковый ствол;
6 — дистанционно управляемый водяной ствол
газа, который хранится в сжиженном состоянии при —161 °C.
Установка рассчитана на подачу 13,6 т сухого порошка на
основе бикарбоната натрия и 151 м3 распыленной воды.
При проектировании установки исходили из условия, что
при возникновении пожара огонь в первую очередь охватывает
крышу (диаметр ее 35 м) и пары газа будут гореть в верх-
ней части хранилища, т. е. над разрушенным участком
крыши.
Пожарная установка оборудована наружными и внутренними
оросителями, а также стационарными вращающимися стволами
для подачи порошка и распыленной воды. Наружные порошковые
оросители расположены на трубопроводе по периметру крыши
и подключены к установке порошкового тушения общей емкостью
9000 кг. Эта установка способна создавать плотную порошковую
завесу (за 20 с может быть подано до 4,5 т порошка) на поверх-
ности крыши хранилища. Установка включается автоматически
при срабатывании пожарного датчика, реагирующего на скорость
повышения температуры окружающей среды 10—12 °С/мин или
вручную с пульта управления, расположенного в диспетчерской.
Пожарная установка постоянно контролируется приборами, ра-
ботающими на сжатом воздухе. Внутренние порошковые ороси-
тели (16 шт.) подают порошковый огнетушащий состав в храни-
лище, в зону над уровнем жидкости. В случае необходимости эти
оросители включают из диспетчерского пункта. /
Шесть стационарных порошковых стволов и три ствола для
подачи распыленной воды также управляются дистанционно.
Работа стволов рассчитана на окончательную ликвидацию по-
жара, тушение повторного воспламенения, которое может воз-
никнуть при соприкосновении газа с раскаленным металлом или
Горючими материалами на площадке вокруг хранилища.
Стационарные стволы порошкового тушения могут работать
поочередно и одновременно. При одновременном включении ство-
лов производительность установки составляет 90 кг/с, а продолжи-
тельность действия 30 с, при включении одного ствола продол-
жительность действия 1 мин.
При возникновении пожара в хранилище соседние здания
, защищают водяной завесой. Водяное орошение включается
. автоматически при срабатывании пожарного датчика, реаги-
[ В П/р А, Н. Баратова 209
рующего на скорость повышения температуры окружающей
среды.
В настоящее время освоены также модульные порошковые
установки ОПА-50, ОПА-100 и УАПП.
5.6.2. Передвижные порошковые установки
Передвижные порошковые установки располагают обычно в ку-
зове автомашины или на платформе прицепа. Заряд огнетушащего
состава такой установки 0,5—1,5 т. Для нормальной работы
установки предусмотрены два баллона со сжатым газом (воздухом
или азотом).
Огнетушащий порошковый состав подают по резинотканевым
рукавам, которые собираются на катушки или хранятся в виде
скаток. Порошковый огнетушащий состац подается в очаг горе-
ния стволом-пистолетом, который снабжен запорным устройством
для включения и выключения подачи порошка.
Установку тушения оборудуют головками, запорными кра-
нами для включения и выключения подачи порошкового состава
и переключателями для подачи сжатого воздуха в рукавные линии
при их продувке после окончания работы установки.
Наибольшее распространение нашли установки, содержащие
750 л порошкового огнетушащего состава.
5.6.3. Порошковые огнетушители
Порошковые огнетушители являются первичными средствами
пожаротушения. Огнетушитель порошковый переносный ОПС-10
(рис. 5.27) можно с успехом применять для тушения щелочных
металлов (при площади горения до 4 м2): до 6 кг лития, до 10 кг
калия и до 15 кг натрия или магниевой стружки. Он представ-
ляет собой тонкостенный 10-литровый баллон с соответствующим
Рис. 5.27. Огнетушитель порошковый переносный ОПС-10:
1 — сосуд с порошком; 2 — баллончик; 3 — шланг; 4 ₽ насадок
210
порошковым зарядом (см. гл. 4). Порошковый состав подается
через шланг и удлинитель под давлением сжатого воздуха, кото-
рый хранится в дополнительном баллончике объемом 0,7 л.
Основная техническая характеристика огнетушителя ОПС-10
Давление, МПа:
рабочее, в баллончике с газом 12,0—15,0
максимальное, в огнетушителе 0,8
Продолжительность работы огнетушителя, с 30—80
Масса огнетушителя (с зарядом), к/ 14—17,5
Габариты, мм:
высота 1270
ширина 342
Для тушения пламени на площади горения до 3 м2 при воспла-
менении до 30 кг щелочных металлов предназначен огнетушитель
порошковый передвижной ОППС-ЮО. Он состоит из двухколесной
тележки, двух 50-литровых баллонов для порошка, двух баллон-
чиков для сжатого воздуха, запорных вентилей и рукавов с удли-
нителями. Огнетушитель обслуживают два человека.
Основная техническая характеристика огнетушителя ОППС-ЮО:
Объем, л 100
Давление, МПа:
рабочее, в баллончиках с воздухом 12,0—15,0
максимальное, в огнетушителе 0,8
Продолжительность работы (от одного баллона), с 80—120
Вид заряда ПС-1, ПС-2
Диаметр рукава, мм 18
Длина рукавной линии, м 20—40
Масса огнетушителя (с зарядом), кг 240
Для тушения небольших очагов пожара при воспламенении
алюминийорганических соединений предназначен огнетушитель
СИ-120. Он представляет собой сосуд с порошковым зарядом
СИ-2. Порошковый состав подается через шланг и удлинитель
под давлением сжатого воздуха, который хранится в дополни-
тельном баллончике.
Основная техническая характеристика огнетушителя СИ-120
Заряд, кг 80
Рабочее давление, МПа 0,6—0,8
Продолжительность действия, с 74
Производительность (по порошку), кг/с 1,08
Количество азота, кг 1,2
Относительная концентрация смеси, кг порошка на 30—40
1 кг газа
5.6.4. Расчет элементов установок
Установка порошкового тушения состоит из сосуда для хранения
порошка, баллонов со сжатым газом, редуктора, запорной арма-
туры, трубопроводов и порошковых оросителей. В зависимости
от назначения и вида установки порошкового тушения эти эле-
менты могут иметь конструктивные особенности.
8*
211
Объем сосуда определяют, исходя из количества порошка,
необходимого для тушения пожара. Объем сосуда для порошка Wc
находят по формуле
где 6* — количество порошка, загружаемого в сосуд, кг; рп — насыпная плот-
ность порошка, кг/м3; 1Гр — объем свободного пространства, м3.
Давление в сосуде определяется режимом работы установки,
а также сопротивлением трубопроводов, фасонных деталей и оро-
сителей
р = ДРМ + АРТ + ДР0.
где Р — давление азота в сосуде с порошком; ДРМ> ЛРТ и АР0 — потери давле-
ния в фасонных деталях установки, трубопроводах и оросителе.
Суммарные потери давления при движении газопорошкового
состава определяют по формуле
др = дрг + дрп + дра + ДРр,
где ДРГ, ДРЦ, ДРа и ДРр — потери давления при движении порошка, на под-
держание столба порошка на вертикальном участке трубы и на ускорение (раз-
гон) порошка из состояния покоя до рабочей скорости движения.
Число баллонов для хранения сжатого газа определяют по
формуле
пб = ^г/С^бРб)’
где G* — требуемое количество сжатого газа, кг; 1Г6 — объем баллона, м3; рб —
плотность сжатого газа в баллоне при рабочих давлении и температуре, кг/м3.,
Требуемое количество сжатого газа G* для работы установки
порошкового тушения находят по формуле
= Gp + Ст + ^пр»
где Gp, GT и бпр — количество сжатого газа для создания рабочего давления
в сосуде с порошком, для транспортирования порошка из сосуда на очаг горения
и для продувки системы трубопроводов после окончания работы, кг.
Редуктор предназначен для понижения давления сжатого
газа, поступающего из баллона, до рабочего давления в сосуде
с порошком и автоматического поддержания этого давления при
работе установку.
Пропускную способность редуктора (в м3/с) определяют,
исходя из. продолжительности заполнения сосуда с порошком до
рабочего давления
<гр-=Рр(^е-СЖ)/(₽а^).
где рр — рабочее давление в сосуде; рат— атмосферное давление; т — продол-
жительность подачи сжатого газа в сосуде для создания рабочего давления,
Техническая характеристика редуктора АР-011
Рабочая среда Воздух, азот
Давление на выходе, МПа 1,0—2,0
Пропускная способность при 1,7 МПа, кг/с 1,1
Температура работы редуктора, °C 40—50
Гарантированное число срабатываний 1000
212
Ресурс работы, ч: 1000
в том числе с расходом газа 150
без расхода газа 850
Масса редуктора, кг 3,9
Чтобы предотвратить повреждение редуктора (клапанного
устройства) в момент быстрого пуска установки, рекомендуется
устанавливать на выходе из редуктора буферную трубку диа-
метром около 20 мм и длиной около 0,6 м.
Трубопроводы, по которым огнетушащие порошковые составы
подают из сосуда с порошком в защищаемое помещение, должны
иметь минимальное число соединений и изгибов. Отношение ра-
диуса изгиба трубопровода к его диаметру должно быть больше 10.
Для транспортирования порошковых составов преимуще-
ственно используют стальные бесшовные трубы с фланцевыми
соединениями. Стенки трубопроводов рассчитывают на прочность
при рабочем давлении с учетом абразивного действия материала.
Для контроля внутренней поверхности трубопровода предусма-
тривают отверстия, которые закрывают пробкой на резьбе. Мано-
метры на порошковом трубопроводе защищают от проникновения
порошка вкладышами — фильтрами.
Расчет пневмотранспорта порошковых составов сводится в ос-
новном к определению необходимой скорости транспортирования
и потерь давления в фасонных деталях установки и трубопроводах.
Различают два случая: транспортирование при относительно
малых перепадах давления (ДРП/Р < 10%) и транспортирование
при больших перепадах давления.
Потери давления при движении порошка в трубопроводе (при
малом перепаде давления, когда можно пренебречь изменением
плотности газа по длине трубопровода) определяют по формуле
Дря = ЛЬ<2®<>/(р^),
где Дрп — потери давления при движении порошка, Па; А — удельное сопро-
тивление трубопровода, зависящее от диаметра трубопровода, шероховатости его
внутренних стенок, с2/м6; L — длина трубопровода, м; (?п — расход порошка по
трубопроводу, кг/с; р — плотность газа, кг/м3; — относительная концентра-
ция газопорошковой смеси, кг порошка на 1 кг газа.
Скорость движения транспортируемого газа подсчитывают по
эмпирической формуле
Up — ctc рп -J- P-L2,
где аг и Р — коэффициенты, определяемые из опыта; для порошковых составов
i ила СИ-2 ctr — 10—12; р = (2 — 3) • 10“ б; рп— плотность порошка (для порошков
типа СИ-2 рп = 0,75—1,0 кг/л); L — длина трубопровода, м.
Скорость движения газа можно найти также по другой эмпи-
рической формуле
иг = (2,6 — 4,0) vst
где vs — скорость витания *, равная 2,4 м/с для порошков типа СИ-2.
* Скорость транспортируемого газа, при которой частицы порошка в верти-
кальном трубопроводе находятся во взвешенном состоянии, называется скоростью
витания.
213
Для приближенного определения потерь давления (при пере-
паде давления ЛРП 10рк*) может быть использована также
формула
Дрн —Дрг(1 + <фк),
где Дрг— потери давления при движении газа (незапыленного); а — безразмер-
ный коэффициент; рк — концентрация смеси.
В тех случаях, когда задано давление в конце трубопровода,
значение Дрг рекомендуется определять по формуле
Лрг = Рк [/1 + 2/1Щ7/(^рирк) - 1 ],
где Дрг — потери давления при движении газа, Па; рк — давление (абсолютное)
в конце трубопровода (на входе в ороситель), Па; А — удельное сопротивление
трубопровода, с2/мй; L — длина трубопровода, м; (?п — расход порошка, кг/с;
рк—плотность газа в конце трубопровода, кг/м3.
Если задано давление в начале трубопровода и Дрг « plf
то потери давления в трубопроводе удобно рассчитывать по
формуле
Apr=s2/1LQ^/(pip2),
где pi — плотность газа в начале трубопровода (на входе в резервуар с порошком),
кг/м3.
Ниже приведены значения коэффициента (Хк, полученные
экспериментально; Для состава ПС-Б Рк 65 70 80 90 100 НО 120 125
а 1,2 1,3 1,4 1,6 1,9 2,75 3,25 5
Для состава СИ-2 16 17 20 24 30 36 44
а 0,83 0,85 0,9 0,95 1,35 2 3,15
Потери давления при движении порошка в фасонных деталях
(в Па) определяют по формуле
= £ ^фРгР^?/2-
где — коэффициент гидравлического сопротивления фасонной детали; рг —
плотность газа, кг/м3; wr— скорость движения газа, м/с.
Потери давления на разгон порошка из состояния покоя до
скорости транспортирования определяются по формуле
ДРР = £Р1Мг/2-
По рекомендациям ВНИИПТмаш коэффициент сопротивления
разгону в зависимости от диаметра трубы принимается равным:
Диаметр трубы, мм 77 66 38
Коэффициент 0,9 0,85 0,75
Потери давления в фасонных деталях и при разгоне порошка
рассчитывают по формуле
арм==5м^р/(МкРг)
(Qn ~ расход порошка, кг/с; sM = ЛМЕФ).
* Рк — давление в конце трубопровода (у оросителя)*
214
Лм = 2/(gjr2£)4) зависит только от диаметра фасонной части D.
Ниже приведены значения Ам (в с2/м5), найденные по расчет-
ному диаметру: 20 25 32 40
Диаметр трубы, мм * 20,2*15 "26 34,75
490 000 280 000 56 700 32 100
Диаметр трубы, мм * 50 70 80 100
52 бТ 79,5 105
11 250 4060 2050 680
* В числителе указан условный диаметр трубы в знаменателе — расчетный.
Глава 6
СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА ПОЖАРНОЙ
СИГНАЛИЗАЦИИ
Системы пожарной сигнализации предназначены для обнаруже-
ния начальной стадии пожара, передачи тревожных извещений
о месте и времени его возникновения и при необходимости введе-
ния в действие автоматических систем пожаротушения и дымо-
удаления (АСПТ).
Любая система состоит из пожарных извещателей, включенных
в сигнальную линию (шлейф), преобразующих проявления на-
чальной стадии пожара в электрический сигнал, приемно-кон-
трольной пожарной станции, формирующей сигналы тревожных
извещений и передающих их на центральный пункт пожарной
связи (ЦППС), а также включающих оптическую световую и зву-
ковую сигнализацию и АСПТ.
Системы пожарной сигнализации бывают ручные и автомати-
ческие. Ручные включает человек нажатием кнопки, обеспечивая
размыкание (замыкание) линий тревожной сигнализации. Авто-
матические срабатывают от воздействия проявлений начальной
стадии пожара: температуры, дыма, излучения пламени. Основой
автоматической системы являются пожарные извещатели, которые
характеризуются инерционностью, чувствительностью и зоной
действия. Важнейший параметр пожарного извещателя — инер-
ционность, т. е. время срабатывания извещателя с момента воз-
действия пожара.
Тепловые автоматические пожарные извещатели разделяют по
принципу действия на максимальные, дифференциальные и макси-
мально-дифференциальные. Извещатели максимального принципа
действия срабатывают при достижении определенного значения
температуры, дифференциального — при определенной скорости
нарастания градиента температуры, максимально-дифференциаль-
215
ные срабатывают от любого превалирующего изменения тем-
пературы.
Дымовые извещатели бывают двух видов — ионизационные
и фотоэлектрические:
ионизационные работают по принципу фиксирования отклоне-
ния значений ионизации воздуха при появлении в нем дыма;
фотоэлектрические извещатели реагируют на изменение со-
стояния оптической плотности воздушной среды.
Линейно-объемные фотоэлектрические извещательные системы
работают на принципе затенения луча между приемником и излу-
чателем продуктами горения.
Извещатели пламени реагируют на спектр излучения откры-
того пламени в ультрафиолетовой или инфракрасной частях
спектра.
При выборе систем пожарной сигнализации необходимо учи-
тывать категорийность объекта, его архитектурно-планировочные
особенности, количество, расположение и вид горючих материалов.
6.1. ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ПОЖАРНЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ НАЗНАЧЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЯ
Автоматические извещатели рекомендуется использовать в за-
висимости от назначения помещения и принципа действия по-
жарного извещателя [38].
Производственные здания. Тепловые или дымовые извещатели
следует устанавливать в помещениях, в которых производятся
и хранятся: изделия из древесины, синтетических смол, синте-
тических волокон, полимерных материалов, целлулоида, резины,
текстильные, трикотажные, текстильно-галантерейные, швейные,
обувные, кожевенные, табачные, меховые, целлюлозно-бумажные
изделия, резиновые технические изделия, синтетический каучук,
горючие рентгеновские и кинофотопленки, хлопок. Такие же
извещатели устанавливаются в помещениях, где хранятся несго-
раемые материалы в сгораемой упаковке, твердые сгораемые
материалы.
Тепловые или световые извещатели должны устанавливаться
в помещениях, в которых производятся и хранятся лаки, краски,
растворители ЛВЖ, ГЖ, смазочные материалы, спиртоводочная
продукция, а также в помещениях, где производятся бумага,
картон, обои, животноводческая и птицеводческая продукция.
Световые извещатели устанавливаются также в помещениях,
в которых производятся и хранятся щелочные материалы, метал-
лические порошки, каучук натуральный.
Тепловые извещатели устанавливаются в помещениях, где
производятся и хранятся мука, комбикорма и другие продукты
и материалы, выделяющие пыль.
Специальные сооружения. Тепловые или дымовые извещатели
следует устанавливать для прокладки кабелей, в помещениях для
216
трансформаторов, распределительных и щитовых устройств пред-
приятий, обслуживающих автомобили;
дымовые — в помещениях для электронно-вычислительной
техники, электронных регуляторов, управляющих машин АТС,
радиоаппаратурных; тепловые или световые — в помещениях
для оборудования и трубопроводов для перекачки горючих
жидкостей и масел, для испытаний двигателей внутреннего сгора-
ния и топливной аппаратуры, наполнения баллонов горючими
газами.
Общественные здания и сооружения. Дымовые извещатели
устанавливают в зрительных, репетиционных, лекционных, чита-
тельских и конференц-залах, артистических, кулуарных, костю-
мерных, реставрационных мастерских, киносветопроекционных,
аппаратных, фойе, холлах, коридорах, гардеробных, кинохра-
нилищах, архивах; тепловые или дымовые — в складах декора-
ций, бутафории и реквизитов, административно-хозяйственных
помещениях, машиносчетных станциях, пунктах управления;
тепловые — в жилых помещениях, больничных палатах, помеще-
ниях предприятий торговли, общественного питания и бытового
обслуживания. Световые или дымовые — в помещениях музеев
и выставок.
Эффективность применения пожарных извещателей и их рабо-
тоспособность зависят от оптимального выбора типа извещателя,
его установки, условий эксплуатации. При этом следует прини-
мать во внимание следующие ограничения [38].
Дымовые ионизационные извещатели нельзя применять, если
имеется вероятность покрытия извещателя росой или инеем;
во время производственных процессов выделяются дым, выхлоп-
ные газы, пары или аэрозоли, а также имеются пары, вызывающие
коррозию; в помещениях с постоянным пребыванием людей, где
концентрация пыли больше допустимой по санитарным нормам.
Дымовые оптические извещатели нельзя применять в условиях,
указанных выше, а также в помещениях, в которых работают
устройства для увлажнения воздуха или высокочастотные уста-
новки.
Тепловые максимально-дифференциальные извещатели не сле-
дует применять в следующих случаях: скорость изменения тем-
пературы окружающего воздуха больше градиента температуры
срабатывания извещателя (цехи, закаливания, котельные и т. д.);
имеется сырая пыль (концентрация пыли больше допустимой по
санитарным нормам).
Световые извещатели (извещатели пламени) не следует при-
менять, если: строительные детали помещения или объекты, нахо-
дящиеся в нем, заслоняют поле зрения извещателя; в помещении
имеются источники мерцающего или вибрирующего света (солнеч-
ные лучи, отражающиеся от вращающихся деталей машины и
механизмов, поверхности воды, стекла и т. д., неисправные ,
, лампы дневного света, отраженный свет, частота мерцания кото- :
* 217 :
рого находится в пределах 5—30 Гц); в атмосфере имеются пары
веществ, вызывающих коррозию или загрязнение оптической части
извещателя.
6.2. ТРЕБОВАНИЯ К УСТАНОВКАМ ПОЖАРНОЙ
СИГНАЛИЗАЦИИ
Пожарные извещатели установок. Число пожарных извещателей
в контролируемом помещении определяется, исходя из необходи-
мости обнаружения .загорания по всей площади.
При установке пожарной сигнализации; предназначенной для
управления АСПТ и дымоудаления, каждая точка защищаемой
поверхности должна контролироваться двумя дублирующими
автоматическими пожарными извещателями, причем максималь-
ное расстояние между дублирующими дымовыми или тепловыми
извещателями должно быть равно половине указанного в табл. 6.1
и 6.2.
Точечные тепловые и дымовые извещатели не следует устанав-
ливать на стенах или колоннах, а также на потолке неперпенди-
кулярно к плоскости последнего.
Допускается подвеска извещателей на тросах под покрытиями
зданий со световыми, аэрационными, защитными фонарями на
расстоянии не более 0,3 м от потолка, включая габариты изве-
щателя.
Следует отметить, что точечные дымовые и тепловые пожарные
извещатели, размещаемые на потолках, имеющих выступающие
строительные конструкции (балки, прогоны, ребра плит и т. п.)
на 0,4 м и более, устанавливаются в каждом отсеке потолка.
Если выступающие строительные конструкции на потолке
находятся в пределах 0,08—0,4 м, контролируемая площадь
уменьшается на 25%.
При наличии в контролируемом помещении коробов, техноло-
гических площадок шириной 0,75 м, имеющих сплошную кон-
струкцию и отстоящих более чем на 0,4 м от потолка, под
ними необходимо дополнительно устанавливать пожарные изве-
щатели .
Таблица 6.1. Расстояния между тепловыми извещателями
и извещателями и стенами
Высота установки извещателя, м Площадь, контро- лируемая одним извещателем, мг Максимальное расстояние, м
между извещателями от извещателя до стены
До 4 До 30 5,4 2,5
4—6 До 25 5 2,5
6—7,5 До 20 4,5 2,0
7,5—9 До 15 4,0 2,0
218
Таблица 6.2. Расстояния между дымовыми извещателями
и извещателями и стенами
Высота установки извещателя, м Площадь, контро- лируемая одним ; извещателем, м2 Максимальное расстояние, м
между извещателями от извещателя до стены
До 3,5 До 85 9,0 4,5
3,5—6,0 До 70 8,5 4,0
6,0—10,0 До 65 8,0 4,0
10—12,0 До 55 7,5 3,5
Пожарные извещатели необходимо устанавливать в каждом
отсеке, образованном в помещении штабелями материалов, стел-
лажами, оборудованием.
Автоматические пожарные извещатели одного шлейфа могут
контролировать не более пяти смежных или изолированных по-
мещений, расположенных на одном этаже и имеющих выходы в об-
щий коридор (помещение). При блокировке помещений в обще-
ственных, жилых и вспомогательных зданиях число помещений
может достигать десяти, а при установке выносной световой сигна-
лизации указателей срабатывания извещателей над входом в кон-
тролируемое помещение — до 20 смежных или изолированных
помещений, имеющих выходы в общий коридор (помещение),
В одном помещении следует устанавливать не менее двух авто-
матических пожарных извещателей.
Индикаторы срабатывания извещателей рекомендуется уста-
навливать на извещатель или группу извещателей в случаях,
если:
несколько помещений контролируются извещателями одного
шлейфа;
извещатели устанавливаются в закрытых невидимых про-
странствах (подпольные пространства, пространства между пере-
крытием и подвесным потолком, каналы вытяжной вентиляции,
кабельные каналы, высотные стеллажные склады), вблизи от
установки извещателей.
Указатели срабатывания извещателей для данного помещения
должны быть видны дежурному с одной точки наблюдения, удоб-
ной по пути обхода дежурного, с проема двери или вдоль одной
линии обзора-— коридор, ряд извещателей, расположенных па-
раллельно стене.
При размещении шлейфов пожарной сигнализации следует
учитывать, что подземные этажи лифтов и лестниц должны кон-
тролироваться извещателями отдельного шлейфа. Допускается
включать в один шлейф извещатели, расположенные на разных
этажах, при защите шахт лифтов, кабельных шахт, не имеющих
огневых преград, пожарных лестниц, участков высотных стеллаж-
ных складов.
219
Рекомендуются следующие ограничения площади, контроли-
руемой извещателями одного шлейфа:
на складах — до стеллажей, находящихся у одного прохода
между стеллажами; в универмагах—до отдельных секций;
в помещениях ЭВМ — до одного выделенного пространства (по-
мещения), пространства между перекрытием (покрытием) и подвес-
ными потолками, в подпольных пространствах;
в больницах и гостиницах — до групп помещений, не разде-
ленных лестницами, лифтом.
На объектах с быстрым распространением огня по вертикали
(например, наличие эффекта дымовой трубы при пожаре высотных
механизированных складов) взаимозависимые шлейфы необхо-
димо располагать так, чтобы извещатель одного шлейфа находился
над извещателем другого шлейфа.
Допустимая высота установки пожарных извещателей не
должна превышать: тепловых извещателей — 9,0 м; дымовых
извещателей — 12 м; комбинированных (тепловых и дымовых)
лучевых извещателей — 20 м; световых извещателей — 30 м.
Площади, контролируемые одним тепловым или дымовым по-
жарным извещателем, не должны превышать значений, указан-
ных в технических условиях (паспорте), а максимальные расстоя-
ния между извещателями и извещателем и стеной указаны
в табл. 6.1 и 6.2.
Допускается увеличивать расстояние между извещателями до
15 м, если они контролируют помещение шириной до 3 м, располо-
женное горизонтально или под углом наклона не более 75° к го-
ризонтали. В подобных помещениях, расположенных вертикально
или под углом наклона более 75° к горизонтали, извещатели
должны располагаться по вертикали или наклонному потолку
с шагом не более 4 м, а также под каждым перекрытием (покрытием)
и перегородкой.
Ниже приведена зависимость площади S (в м2) подпольных
помещений, а также пространств между перекрытием и подвесным
потолком, контролируемых одним извещателем, от скорости воз-
душных потоков и • (в м/с):
и S
0—0,2 40
0,2—0,5 30
0,5—1,0 25
Свыше 1,0 15
Ниже приведена зависимость площади S (в м2), контролируе-
мой одним извещателем в помещениях с высотой до 3 м, от крат-
ности обмена К (в об/ч) и расстояния h (в м) от потолка до защищае-
мого оборудования:
к h s
До ю — 20
10—30 Свыше 1,5 15
10—30 До 1,5 10
220
В помещениях с приточной вентиляцией расстояние между
извещателем и вводом воздуха должно быть не менее 1,5 м. Если
ввод воздуха осуществляется в нескольких местах, извещатели
размещают симметрично между вводами, при подаче воздуха
через перфорированный поток нужно над извещателем устанавли-
вать горизонтальный экран с радиусом не менее 0,5 м.
В помещениях с вытяжной вентиляцией извещатели необ-
ходимо устанавливать следующим образом:
при отводе воздуха под потолком — непосредственно перед
отверстиями отводов;
при нижнем заборе воздуха и скоростях воздушных потоков
2—18 м/с — на вытяжном канале, обеспечивая контроль воздуш-
ной среды в нем.
Линейно-объемные фотоэлектрические извещательные системы
имеют излучатель и приемник света, устанавливаемые на
противоположных стенах, конструкциях на расстояниях, огово-
ренных в технических условиях, с отступом от перекрытия на
0,25—0,5 м.
При установке нескольких линейно-объемных извещателей
в одном помещении необходимо попеременно размещать излуча-
тели-приемники разных извещателей вдоль стены, при этом рас-
стояние между излучателем и приемником должно находиться
в пределах 2,5—15 м. «Мертвые зоны» (в районе установки излу-
чателя и приемника) рекомендуется контролировать точечными
дымовыми извещателями.
Световые пожарные извещатели (пламени) следует установить
в помещениях на потолке, стенах и других строительных конструк-
циях, а также на оборудовании. Каждую точку защищаемой по-
верхности необходимо контролировать не менее чем двумя авто-
матическими пожарными извещателями.
Ручные пожарные извещатели устанавливаются как внутри,
так и вне зданий на стенах и конструкциях на высоте 1,5 м от
уровня пола или земли и на расстоянии не менее 0,5 м от выклю-
чателей и переключателей другого назначения.
В зданиях извещатели устанавливают на путях эвакуации
(в коридорах, проходах, лестничных клетках и т. д.) и при необ-
ходимости — в отдельных помещениях. Расстояние между изве-
щателями должно быть не более 50 м. Они должны устанавли-
ваться по одному на всех лестничных площадках каждого этажа.
Вне зданий извещатели следует устанавливать на расстоянии
не более 150 м один от другого, они должны иметь указательные
знаки согласно ГОСТ 12.4.026—76 и быть обеспечены искусствен-
ным освещением.
6.2.1. Требования к размещению оборудования
и аппаратуры [62, 63]
Станции пожарной сигнализации, концентраторы, приемно-кон-
трольные приборы следует устанавливать в помещениях, где
221
находится персонал, ведущий круглосуточное дежурство. Поме-
щение пожарного поста должно иметь площадь не менее 15 м2,
оно должно располагаться на первом или в цокольном этаже
здания, иметь выход непосредственно наружу.
В помещении следует поддерживать комфортные условия,
температуру воздуха 18—25 °C при относительной влажности до
80 %. Помещение должно иметь естественное освещение, а также
искусственное освещение не менее 150 лк для люминесцентных
ламп и не менее 100 лк —для ламп накаливания. Кроме рабочего
освещения должно быть предусмотрено аварийное освещение,
обеспечивающее освещенность на рабочих поверхностях не менее
10 % от рабочего освещения. Питание сети аварийного освещения
при отсутствии резервирования переменным током необходимо
осуществлять от аккумуляторной батареи.
В помещении пожарного поста не рекомендуется устанавли-
вать аккумуляторные батареи.
В обоснованных случаях допускается установка приемно-
контрольных приборов в помещениях без персонала. При этом
должны быть обеспечены передача извещений о пожаре и о не-
исправности в помещение пожарного поста или другое помещение
с персоналом, ведущим круглосуточное дежурство, и контроль
каналов связи и условий работы приборов, указанных в их пас-
портах. В этих помещениях следует предусмотреть меры, предот-
вращающие доступ посторонних лиц к приемно-контрольным
приборам.
Помещение, в котором расположены станции пожарной сигна-
лизации или концентратор, должно быть обеспечено телефонной
связью с пожарной охраной. Звуковые сигналы о пожаре должны
отличаться по тональности от звуковых сигналов о неисправности
установок.
Станции пожарной сигнализации, концентраторы, приемно-
контрольные приборы и аппаратуру, как правило, необходимо
устанавливать в невзрывоопасных и пожароопасных помещениях
на стенах, перегородках и конструкциях с нулевым пределом
распространения пламени.
Допускается установка указанного оборудования на кон-
струкциях из сгораемых материалов при условии защиты этих
конструкций металлическим листом толщиной не менее 1 мм или
другими листовыми несгораемыми материалами толщиной не
менее 10 мм. Защитный листовой материал должен выступать за
контуры устанавливаемого оборудования не менее чем на 100 мм.
Расстояние между приемно-контрольными приборами и по-
толком из сгораемых материалов должно быть не менее 1 м.
Оборудование и аппараты управления должны устанавли-
ваться на высоте 0,8—1,8 м от пола.
При размещении рядом нескольких станций пожарной сигна-
лизации и приемно-контрольных приборов расстояние между
ними должно быть не менее 50 мм.
222
Резерв емкости станций пожарной сигнализации и концентра-
торов должен быть не менее 10%.
Приемно-контрольные приборы и концентраторы, не обеспе-
чивающие разделения сигналов о пожаре и неисправностях, до-
пускается применять при включении в них не более десяти шлей-
фов пожарной сигнализации и отсутствии управления технологи-
ческим электротехническим и другим оборудованием и АСТП.
6.2.2. Требования к шлейфам пожарной сигнализации,
соединительным и питающим линиям установок
пожарной сигнализации
Провода и кабели следует прокладывать в соответствии с ПУЭ,
СНиП II1-33—76, нормами технологического проектирования
116—80 Министерства связи СССР «Проводные средства связи,
линейно-кабельные сооружения» с учетом следующих требо-
ваний.
Провода и кабели для шлейфов пожарной сигнализации сле-
дует выбирать в соответствии с ПУЭ, исходя из конкретных тре-
бований к типам оборудования и установок.
Шлейфы пожарной сигнализации следует выполнять в виде
самостоятельных проводов и кабелей с медными жилами диаме-
тром не менее 0,4 мм. Если напряжение в шлейфе до 60 В, шлейфы !
следует делать из проводов связи при условии выделения линии
связи. Соединительные линии напряжением до 60 В необходимо
выполнять в виде телефонных кабелей комплексной связи.
Допускается выполнять соединительные линии в виде само-
стоятельных проводов и кабелей.
Шлейфы пожарной сигнализации могут быть простыми, сме-
шанными и искробезопасными. Не допускается выполнять ответ-
вления от шлейфов к отдельным извещателям или группе изве-
щателей.
Шлейфы пожарной сигнализации и соединительные линии
необходимо выполнять так, чтобы был обеспечен автоматический
контроль целостности их по всей длине, если это обеспечивается
аппаратурой.
Цепи электропитания аппаратуры пожарной сигнализации и
цепи управления АСПТ следует выполнять в виде самостоятель-
ных проводов и кабелей. При этом следует иметь в виду, что через
помещения, контролируемые автоматическими пожарными изве-
щателями, их допускается прокладывать как исключение при
условии использования жаростойких проводов и кабелей или
в пустотах строительных конструкций с нулевым пределом рас-
пространения огня. Нельзя прокладывать вместе цепи с напряже-
нием до 60 В и выше в одной трубе, рукаве, коробе, пучке, замкну-
том канале строительной конструкции или на одном лотке. Со-
вместная прокладка указанных цепей разрешается лишь в раз-
ных отсеках коробов и лотков, имеющих сплошные продольные
223
перегородки с пределом огнестойкости не менее 0,25 ч и из не-
сгораемого материала.
При параллельной открытой прокладке расстояния между
проводами и кабелями шлейфов пожарной сигнализации и соеди-
нительных линий с силовыми и осветительными проводами должны
быть не менее 0,5 м. В случае невозможности соблюдения этого
расстояния для этих проводов и кабелей должна быть предусмо-
трена защита от наводок. Допускается уменьшение расстояния
до 0,25 м при условии прокладки одиночных осветительных
проводов и контрольных кабелей.
Если электромагнитные поля и наводки в помещении превы-
шают уровень, указанный в ГОСТ 235511—79, то шлейфы и соеди-
нительные линии пожарной сигнализации должны быть защищены
от наводок. В этом случае следует использовать экранированные
провода или прокладывать их в металлических трубах, рукавах,
коробах и т. п. Экранирующие элементы должны быть заземлены.
Наружные проводки пожарной сигнализации допускаются
только для одношлейфных приемно-контрольных приборов в сель-
ской местности, а также могут быть подвешены на тросах между
зданиями при невозможности прокладки подземных трасс.
Прокладка в одном кабельном сооружении взаимно резерви-
рующих кабелей питания электроэнергией аппаратуры пожарной
сигнализации запрещена. Их следует прокладывать по разным
трассам. Допускается совместная прокладка указанных кабель-
ных линий при условии прокладки одной из них в несгораемом
коробе (канале) с пределом огнестойкости 0,75 ч.
Соединительные линии должны иметь резервный запас по
жильности кабелей и по клеммам телефонных коробок соответ-
ственно по 20 %, а провода и кабели искробезопасных цепей сле-
дует прокладывать согласно ПУЭ.
6.3 Основные технические характеристики
пожарных извещателей и приемно-контрольной
аппаратуры
Для пожарных извещателей принята следующая маркировка
индикации:
х„
расшифровка которой дает информацию о извещателе [64]:
Xt — функциональное назначение (извещатель пожарный ИП); Х2 — характе-
ризует контролируемый параметр (1 — тепловой; 2 — дымовой; 3 — световой;
4 — газообразных продуктов горения); Х3 — характеризует физическую при-
роду процесса преобразования информации:
01 — с использованием зависимости электрического сопротивления от тем-
пературы;
02 — с использованием термоЭДС;
03 — с использованием линейного расширения элементов;
04 — с использованием плавких или сгораемых вставок;
224
05 — с использованием зависимости магнитной индукции от температуры;
06 — с использованием эффекта Холла;
07 — с использованием объемного расширения (жидкости, газа);
08 — с использованием сегнетоэлектриков;
09 — с использованием зависимости модуля упругости от температуры;
10 — с использованием резонансно-акустических методов контроля темпе-
ратуры;
11 — радиоизотопный;
12 — оптикоэлектрический;
Х4 — порядковый номер разработки данного технического средства; Х5 — вво-
дится в обозначение технических средств, имеющих одинаковые характеристики,
но отличающиеся конструктивным исполнением; Х0 — характеризует модер-
низацию технических средств.
Примечание. При контроле нескольких признаков или использовании
нескольких признаков действия вместо Х2 или Х3 приводятся подряд соответ-
ствующие цифровые обозначения (тепловой и дымовой).
Ниже приведен пример маркировки индикации извещателей:
Технические средства Сокра- щенное обозна- чение Струк- турная схема обозна- чения Пример записи условного обозначения Пример записи полного наименования
Извещатель пожарный ип Извещатель ИП121-2-3/2Б Извещатель пожарный теплодымовой оптикоэлек- тронный ИП121-2-3/2Б
6.3.1. Извещатель пожарный ручной ИПР
Извещатель предназначен для подачи сигнала тревоги на приемно-
контрольные пульты при включении его вручную. Он рассчитан
на работу с техническими средствами пожарной сигнализации
типа ППС-1, ППС-3 «Топаз» (ППК-2), «Сигнал-43».
Принцип работы извещателя основан на размыкании магнито-
управляемого контакта, имеющего магнитную связь с ручкой
извещателя. Схема извещателя предусматривает возможность
включения световой индикации «Пожар» на корпусе извещателя
при его работе со станциями пожарной сигнализации ППК-2
и ППС-3, обеспечивающими импульсное питание для светодиода.
Рекомендуется устанавливать извещатель на открытом, хо-
рошо просматриваемом месте на высоте 1,5—1,6 м от пола. Запре-
щается устанавливать извещатели на металлических поверхно-
стях и размещать в непосредственной близости от источников
магнитных и электромагнитных полей. При установке на откры-
том воздухе их следует защищать от прямых солнечных лучей
и атмосферных осадков, т. е. устанавливать под навесом.
Число извещателей, подключаемых к пультам ППС-3 и ППК-2
с использованием световой индикации, не должно превышать
4 шт. в шлейфе. При большем числе извещателей часть из них
должна подключаться по схеме пассивного извещателя с коротко
замкнутыми контактами. Число подключаемых извещателей по
схеме пассивного извещателя может быть 10—20 шт. Извещатели
ИПР можно подключать и с другими извещателями, при этом
рекомендуется ИПР устанавливать в конце шлейфа.
225
Извещатель ИПР может работать на переменном и постоянном
токе от технических средств пожарной сигнализации. Выпускается
в пылеводонепроницаемом исполнении, а следовательно, его
можно использовать в коррозионно-активной среде.
Основные технические характеристики извещателя ИПР
Напряжение, В 65
Максимальная коммутируемая мощность, Вт 15
Коммутируемые токи, мА:
максимальный 500
минимальный 0,001
Потребляемый ток, мА:
в дежурном режиме 0,5
в режиме передачи сигнала 18
Диапазон рабочих температур, °C —50-^4-50
Габариты, мм 160X50X120
Масса, кг 0,6
Средний срок службы, лет 10
6.3.2. Извещатели тепловые
Тепловые извещатели выпускаются в соответствии
с ГОСТ 17592—72. Стандарт регламентирует инерционность сраба-
тывания, переходное электрическое сопротивление замкнутых
контактов, электрическую прочность изоляции между токоведу-
щими частями извещателя и корпусом, электрическое сопротивле-
ние между этими частями, а также устойчивость к механическому
воздействию, устойчивость к воздействию окружающей среды и
влажности окружающего воздуха.
Тепловые извещатели бывают пассивные и активные. В пас-
сивных извещателях чувствительный элемент датчика меняет
свои параметры под воздействием температуры. В активных изве-
щателях проявления начальной стадии пожара (дым, горючие
газы) вызывают изменение параметров активной зоны — иони-
зации, прозрачности и т. д.
Автоматический пожарный извещатель ДТЛ представляет
собой пассивный извещатель максимального действия однократ-
ного срабатывания и предназначен для закрытых взрывобезопас-
ных помещений. -
Принцип его действия основан на размыкании двух пружи-
нящих контактных пластин, соединенных легкоплавким припоем
из сплава ВУДа, который плавится при определенной темпе-
ратуре. Он может работать с любым объектовым приемно-кон-
трольным прибором, станцией электрической пожарной сигна-
лизации или пультом централизованного наблюдения.
Извещатель рассчитан на непрерывную круглосуточную ра-
боту. Недостатком является невозможность контроля работоспо-
собности .
Основные технические характеристики извещателя ДТЛ
Температура срабатывания извещателя, °C 92
Время срабатывания, с До 120
226
Контролируемая площадь, и? 15
Габариты, мм 46X45
Масса, кг 0,05
Диапазон рабочих температур, °C —50 ... +50
Относительная влажность среды при температуре Не более 98
35 °C, %
Извещатель пожарный тепловой ИП-104-1 максимального дей-
ствия контактного типа по принципу действия идентичен изве-
щателю ДТЛ. Извещатель выдает сигнал тревоги (размыкание
контактов) при повышении температуры окружающей среды выше
установленной нормы на объектовый приемно-контрольный при-
бор, станцию электрической пожарной сигнализации или пульт
централизованного наблюдения.
Извещатель предназначен для применения в закрытых взры-
вобезопасных помещениях с приборами, обеспечивающими искро-
безопасные условия его эксплуатации при атмосферном давлении
не ниже 62 кПа. Он должен соответствовать требованиям 1 группы
ГОСТ 17592—72.
Основные технические характеристики извещателя ИП-104-1
Температура срабатывания (разрыва электрической цепи), °C:
наибольшая 74
наименьшая - 70
Габариты, мм 60X40
Масса, г:
до 1986 г. включительно 20 г
с 1987 г. 15
Средний срок службы, лет 6
Защищаемая площадь (при высоте установки 3,2 м), кй 15
Диапазон рабочих температур, °C —50—[-50
Относительная влажность среды при температуре 35 °C, % 93+3
Извещатель пожарный тепловой магнитный ИП 105-2/1 рабо-
тает по принципу изменения магнитной индукции под действием
высокой температуры. Конструктивно он представляет собой
герконовое реле, контакты которого замкнуты магнитным полем
надетого на его корпус термоферритового кольцевого термома-
гнита. Свойства термоферрита меняются скачкообразно при до-
стижении окружающей средой порогового значения температуры.
Это свойство извещателя позволяет периодически проверять его
работоспособность. Извещатель предназначен для использования
в закрытых помещениях. Он может работать со всеми станциями
пожарной сигнализации и объектовыми приборами, воспринимаю-
щими информацию об обрыве сигнальной линии. Извещатель
рассчитан на непрерывную круглосуточную работу.
Автоматический биметаллический максимально-дифференци-
альный пожарный извещатель МДПИ-028 выполнен в водоза-
щитном исполнении и предназначен для применения на судах.
Конструктивно извещатель построен на двух биметаллических
элементах, которые деформируются при повышении окружающей
температуры и своими незакрепленными концами воздействуют
на контакты. Каждый биметаллический элемент расположен
227
в своей камере: один в открытой, другой в закрытой. Извещатель
работает как дифференциальный, если за время не более 60 с про-
исходит изменение температуры окружающей среды на 30 °C.
При вибрациях судна возможна и вибрация контактов чув-
ствительных элементов. Во избежание этого в месте их присое-
динения к пожарной станции надо подключать конденсаторы
емкостью не менее 20 мкФ.
Основные технические характеристики извещателя МДПИ-028
Температура срабатывания извещателя, °C 70
Время срабатывания, с 60
Контролируемая площадь, м? 30
Габаритные размеры, мм 104Х 105Х 120
Масса, кг 0,5
Диапазон рабочих температур, °C —40ч-+50
Относительная влажность среды, % 98
Искробезопасный извещатель пожарной сигнализации типа
ДПС-038 является дифференциальным и предназначен для работы
в обычных и взрывоопасных помещениях классов В-I, В-1а,
В-16, В-1г, В-П и B-IIA, в которых возможно наличие химически
неагрессивных взрывоопасных смесей 1, 2, 3, 4 категорий групп
Т1-Т5.
Пожарный извещатель представляет собой термобатарею, со-
стоящую из соединенных последовательно хромель-копелевых
термопар, его действие основано на возникновении термоэлектро-
движущей силы в термопарах при наличии разности температур
малоинерционных и инерционных спаев.
Извещатель ДПС-038 работает в комплекте с изделием
ПИО-017, которое преобразует сигнал извещателя и передает его
к сигнализирующему устройству. Извещатель сохраняет работо-
способность после пребывания в следующих условиях: при тем-
пературе окружающей среды 350 ± 10 °C в течение 10—15 мин,
при температуре окружающей среды плюс 600 ± 20 °C — не
более 1 мин.
Термоэлектродвижущая сила извещателя при скачкообразном
изменении температуры окружающей среды на плюс 30 °C в усло-
виях естественной конвекции воздуха должна составлять не менее
17 мВ за время не более 7 с. Габариты извещателя 120x110,5х
X 148 мм. Масса — 0,35 кг.
Термоизвещатель пожарный ТРВ-2 максимального действия
используется как сигнализатор пусковых устройств при превы-
шении температуры выше допустимой в различного рода взрыво-
опасных производственных помещениях и хранилищах, где воз-
можно образование взрывоопасных смесей 1, 2 и 3 категорий.
Извещатель выпускается во взрывозащищенном исполнении со
взрывонепроницаемой оболочкой ВЗГ. Принцип действия изве-
щателя построен на различии коэффициентов линейного расши-
рения латунной трубки и инверторного стержня, которые помещены
во взрывонепроницаемую оболочку.
228
Термоизвещатель изготовлен и настроен на две конечные
температуры. Электропитание от сети постоянного тока. Вводное
устройство термоизвещателя выполнено для монтажа кабелем
КНР2х1,5 ГОСТ 7866—67, проложенным в стальных трубах.
Основные технические характеристики извещателя ТРВ-2
Конечные температуры срабатывания, °C:
первой цепи (выводы 1, 2) 70+5
второй цепи (выводы 3, 4) 120+3
Максимальное время срабатывания, с Не более 60
Напряжение постоянного тока, В 24+2
Максимальный ток через контактную пару, А 0,05
Диапазон рабочих температур, °C —30...+50
Относительная влажность среды при температуре +35 °C, % Не более 95
Максимальное число циклов срабатывания 2000
Технический ресурс, ч 15 000
Масса, кг 1,75
6.3.3. Извещатели пожарные дымовые
Дымовые пожарные извещатели можно делить на два основных
типа: точечные извещатели, подающие сигнал тревоги при по-
явлении дыма в месте их установки, и линейно-объемные, работаю-
щие по принципу затенения светового луча между приемником и
излучателем. Последние правильнее называть линейно-объемными
извещательными системами. Извещатели точечного типа бывают
комбинированными, реагирующими на дым и на тепло.
Извещатель дымовой фотоэлектрический ИДФ-М предназна-
чен для обнаружения начальной стадии пожара по появлению
дыма в месте его расположения и выдачи тревожного сигнала на
станцию пожарной сигнализации. Принцип действия извещателя
основан на регистрации изменения параметров светового потока,
рассеиваемого частицами дыма, попадающими в дымовую камеру.
Извещатель срабатывает при снижении оптической плотности
среды в камере более чем на 10%. Извещатель является относи-
тельно сложным электронным устройством, состоящим из источ-
ника светового излучения, фотоприемника, отражателя, усили-
теля и оконечного устройства.
Основные технические характеристики извещателя ИДФ-М
Контролируемая зона (при высоте установки 4 м) 50—100
Инерционность срабатывания при увеличении оптической плот- 30
ности среды до 15—20%, с
Фоновая освещенность в месте установки, лк До 500
Допустимая скорость воздушных потоков, м/с 6
Напряжение питающего постоянного тока, В 27+0,5
Потребляемая мощность, Вт 1,5
Относительная влажность воздуха при температуре 25 °C, % 98
Габариты (диаметр, высота), мм 125X97
Масса, кг 0,6
Срок службы, лет 6
Работоспособность дымового извещателя необходимо проверять
один раз в 6 месяцев, подводя к сетке извещателя источник дыма.
229
Не реже одного раза в год следует удалять пыль с поверхности
излучателя света, фотоприемника, тубуса и экрана.
Извещатель пожарный комбинированный ДИП-1 представляет
собой комбинированный прибор, имеющий два чувствительных
элемента: один фотоэлектрический, реагирующий на появление
дыма, другой — реагирующий на повышение температуры. Фото-
электрический преобразователь по принципу действия похож
на ИДФ-М, однако имеет более сложную электрическую схему,
что значительно повышает его помехозащищенность от световых
засветок. В качестве чувствительных элементов, реагирующих
на повышение температуры, используется свойство полупровод-
никовых диодов повышать обратный ток р—/?-перехода. Исполь-
зуемые в качестве температурных датчиков диоды являются со-
ставной частью общей схемы.
Основные технические характеристики извещателя ДИП-1
Контролируемая зона, м2:
при высоте потолка 4 м 150
при высоте потолка 15 м 50
Инерционность срабатывания, с:
при увеличении оптической плотности среды в камере 5
до 10%
при увеличении температуры внешней среды до +70 °C 90
Допустимая фоновая освещенность в месте установки изве- Не более 1 < 104
щателя, лк
Скорость воздушного потока, м/с 10
Диапазон рабочих температур, °C —30—[-50
Относительная влажность воздуха при температуре 35 °C, % 98
Напряжение питающего постоянного тока, В 24±2,4
Потребляемая мощность, Вт, не более:
в дежурном режиме 1
в режиме передачи сигнала тревоги 2
Габариты, мм 90X60
Масса, кг 0,3
Срок службы, лет 10
Сигнал тревоги подается путем размыкания контактов реле.
Одновременно на извещателе загорается световой сигнал тревоги.
Питание извещателя можно осуществлять от любого источника
постоянного тока, имеющего выходное напряжение 24 В ±10%
и пульсации не более 1 В.
Прибор работает совместно с пультом пожарной сигнализации
ППС-1 или любыми другими объектовыми устройствами.
Извещатель пожарный дымовой ИП212-2 (ИДП-2) предназна-
чен для установки в помещениях различного назначения, реаги-
рует на появление дыма в месте его установки. Принцип работы
идентичен принципу работы фотоэлектрической части извещателя
ДИП-1 и является его последующей модификацией.
Извещатель имеет встроенное устройство для проверки его
работоспособности. При нажатии кнопки на корпусе извещателя
происходит имитация появления дыма в чувствительной зоне.
Если извещатель исправен, зажигается оптический индикатор
срабатывания, установленный на корпусе извещателя.
230
Извещатель рассчитан на работу с концентратором сигнально-
пусковым пожарным К.СПП-019-20/60-2 (ППС-3), радиоизотопной
пожароизвещательной установкой РУПИ-1, объектовым прибо-
ром сигнализации типа «Сигнал-43». Напряжение электрического
питания извещателя составляет 24 В ±10% и осуществляется по
двухпроводным линиям, обеспечивающим передачу тревожной
информации.
Ток извещателя при срабатывании и выдаче сигнала «Пожар»
не должен превышать 20 мА, и поэтому нельзя подключать изве-
щатель к источнику электрического питания без элементов огра-
ничения тока.
Чувствительность извещателя (порог срабатывания по опти-
ческой плотности дыма) соответствует задымленности окружающей
среды с оптической плотностью не более 5%.
Основные технические характеристики извещателя ИП-212-2
Диапазон рабочих температур, °C —30—f-50
Относительная влажность среды при температуре 35 °C, % 98
Время срабатывания, с Площадь, защищаемая одним извещателем, м?: Не более 5
при высоте потолка до 3,5 м До 85
при высоте потолка до 12 м До 55
Масса блока, кг 0,25
Масса розетки, кг Габариты, мм: Не более 0,1
блока 120X55
розетки 100X17
Вероятность безотказной работы за 1000 ч Не менее 0,98
Средний срок службы извещателя, лет 10
Извещатель сохраняет работоспособность при скорости воз-
душных потоков до 10 М’С”1 и при освещенности в месте его
установки до Ы04 лк. По устойчивости к механическим воздей-
ствиям извещатель соответствует обыкновенному исполнению по
ГОСТ 12997—76. Регламентные работы: один раз в 6 месяцев не-
обходимо продуть извещатель воздухом с целью удаления пыли
из зоны оптического узла и печатной платы и проверить работо-
способность извещателя.
1 Извещатели дыма радиационные РИД-1 и РИД-6 называются
также двухкамерными порогового действия. Принцип их действия
основан на различии ионизации молекул воздуха в закрытой
камере и ионизации воздуха с дымом и продуктами сгорания
в открытой камере. В качестве источника альфа-излучения исполь-
зуется изотоп плутония 239, поэтому при применении извеща-
телей РИД-1 и РИД-6 необходимо соблюдение правил безопас-
ности. Их не рекомендуется устанавливать в жилых помещениях
и детских учреждениях.
Извещатель РИД-1 входит в состав установки РУОП-1; изве-
щатель РИД-6 в состав радиоизотопной установки РУПИ-1, и
к нему можно подключать выносное устройство оптической сигна-
лизации (ВУОС).
231
Электропитание и сигнал тревоги подаются по двухпроводной
линии.
Извещатель РИД-6 имеет встроенное устройство для проверки
работоспособности и световую индикацию срабатывания, располо-
женную на его корпусе.
Основные технические характеристики извещателей
РИД-1 и РИД-6
Контролируемая площадь, ма, при высоте потолка
до 4 м
Время срабатывания извещателя с момента воздей-
ствия на него продуктов сгорания до подачи сигнала
тревоги, с
Напряжение питающего постоянного тока, В
Диапазон рабочих температур, °C
Относительная влажность окружающей среды при
+20 °C, %
Средний срок службы, лет
Габариты, мм
Масса, кг
РИД-1 РИД-6
150 150
10 10
218 +1°% ofi+20%
210 —15% 10%
—30+50 —30+70
80 95
— 10
93X135 140X90
0,55 1,0
К линейно-объемным фотоэлектрическим извещателям системы
относятся извещатели ДОП-1, ДОП-2, ИОП209-2 (ДОП-3). Они
являются сигнализаторами появления дыма и могут использо-
ваться в помещениях площадью до 20 м2 при высоте потолка
до 4 м. Принцип работы основан на формировании сигнала тре-
воги при затенении инфракрасного луча продуктами горения
между излучателем и приемником или катафотом на 20%. При
этом происходит увеличение сопротивления выходной цепи при-
бора с сотен Ом до 50 кОм.
Извещатели ДОП-2 и ДОП-3 являются последующими моди-
фикациями прибора ДОП-1. В них в качестве .излучателя применен
светодиод, в ДОП-1 —электрическая лампа накаливания, ра-
ботающая при пониженном напряжении питания.
Извещатели сохраняют работоспособность при воздействии
фоновой освещенности в плоскости объектива фотоприемника от
солнечного света до 5000 лк, от осветительных приборов —до
500 лк.
Извещатель может работать с пультами централизованного на-
блюдения, приемно-контрольными приборами и концентраторами.
Основные технические характеристики извещателей ДОП-1,
ДОП-2 и ИОП209-2 (ДОП-3)
ДОП-1 ИОП209-2
ДОП-2 (ДОП-3)
Длина блокируемого участка, м, не более 0,4—2,5 0,5—5
Время выдачи сигнала тревоги при затенении 300 250
луча, мс
Напряжение, В:
питания от сети 220^|| 200+33
переменного тока 127+JI
232
Диапазон рабочих температур, °C
Относительная влажность среды, %, не более
Габариты, мм
Масса извещателя со светоотража телем, кг
Средний срок службы не менее, лет
—10+40
80
140Х 120X75
0,8
— 10+40
80
170Х 120X80
1,0
10
Устройство пожарной сигнализации ИП212-1 (СПИН-М) рабо-
тает на принципе фиксации ослабления инфракрасного луча
продуктами сгорания. Оно состоит из блока излучателя (БИ),
фотоприемника (БФ), приемно-контрольного блока (БПК) и
блока сигнализации (БС).
Устройство выполнено в исполнении 0 для категории 4 со-
гласно ГОСТ 15150—69 и рассчитано на круглосуточную работу.
Проверка работоспособности проводится через каждые 1000 ч.
Извещатель ИП212-1 может работать с любым пультом цен-
трализованного наблюдения и приемно-контрольными приборами,
воспринимающими сигнал тревоги в виде замыкания или размы-
кания контактов реле. Максимальная длина блокировки ИК лучом
150 м. При наличии преград в виде прозрачных стекол толщиной
до 6 мм длина блокированного участка уменьшается: при одном
стекле —до ПО м; при двух стеклах —до 80 м; при трех —
до 55 м.
Для возможности установки в различных помещениях в устрой-
стве имеется переключатель усиления, регулирующий рабочую
длину луча. Положение ручки переключателя для такой регу-
лировки указано ниже-
Положение ручки переключи- 150 100 50
теля БПК — дальность
Рабочая длина луча, м 101—150 50—100 10—50
Ослабление ИК луча, раз 30+6 20±5 10±3
Основные технические характеристики ИП212-1
Рабочий диапазон температур, °C 10—40
Относительная влажность среды при температуре +27 °C, % 80
Допустимая нагрузка на контакты выходного реле, А;
при напряжении 30 В 1,0
при напряжении 127 В и активной нагрузке 0,06
Напряжение питающего тока, В 220^||
Частота тока, Гц 50±1
Ток потребления, мА Не более 80
Вероятность безотказной работы в течение 1000 ч Не менее 0,92
Средний срок службы, лет 8
Габариты блоков устройства, мм:
БИ и БФ 125Х 137
БПК
БС
330/260Х ПО
91X84X35
Автоматические пожарные устройства КВАНТ-1 и КВАНТ-2
работают на принципе фиксации ослабления инфракрасного
луча продуктами горения до 10%. Они отличаются от устройства
«Спин-М» тем, что излучатель, и фотоприемник находятся в одном
корпусе и имеют один общий светофильтр, пропускающий инфра-
красное излучение.
233
Прибор КВАНТ-1 устанавливается под потолком на расстоя-
нии от потолка, равном 0,1 высоты помещения,, и должен иметь
свободную обзорную зону шириной не менее 0,5 м. Если отража-
телем служит противопожарная стена, то расстояние до нее не
должно превышать 30 м; при установке на ней катафота (свето-
отражателя) расстояние блокировки увеличивается до 50 м.
Устройство КВАНТ-2 имеет четыре блока —излучатель при-
емника, т. е. имеется возможность создать четыре инфракрасных
луча и один блок синхронизации их работы.
Основные технические характеристики приборов
КВАНТ-1 КВАНТ-2
Длина блокируемого участка, м, не более 30—50 10—50
Время выдачи сигнала тревоги, с Напряжения питания, В: 0,350 2,0
от сети переменного тока 220+!? ““ОО 220+^
197+13
от источника постоянного тока 24±2,4 24±2,4
Потребляемая мощность:
от сети, В*А 10 26
от резервного источника, Вт 15
Диапазон рабочих температур, °C —10—F50 — 10—F50
Относительная влажность среды, % 98 98
Габариты, мм 250Х 125X250
Габариты приемно-усилительного прибора Масса, кг 5 255Х 140X130
Освещенность, лк, не менее:
от рассеянного солнечного света 1000
от электроосветительных приборов 1000 —
6.3.4. Извещатель пожарный пламени
Датчик дифференциальный во взрывозащищенном исполнении
ДПИД работает на принципе регистрации инфракрасного излу-
чения пламени. Датчик работает совместно с блоком БСПБ.
Извещатели могут устанавливаться в помещениях классов 1, 2
и 3, где возможно образование смеси газов и паров с воздухом.
Основные технические характеристики ДПИД
Угол обзора датчика, град 60
Чувствительность датчика, м:
к возгоранию черного пороха 2г 5
то же, 10 г 20
к возгоранию керосина площадью 300 см? 3
Габариты, мм 63Х 180
Диапазон рабочих температур, °C —20—р40
Относительная влажность среды при +35 °C, %, 0,5
не более
Допустимая освещенность в плоскости окна датчика,
лк, не более:
рассеянным солнечным светом , 1000
от лампы накаливания ' 300
от люминесцентных источников 4000
234
6.3.5. Прием ио-контрольные устройства
Пр нем но-контрольные устройства являются составной частью
извещательной системы. Они обрабатывают сигнал, поступающий
от извещателя, и передают его в линию тревожной сигнали-
зации.
Промежуточный исполнительный орган типа ПИО-017 пред-
ставляет собой блок поляризованных реле с подстроечными пере-
менными резисторами и предназначен для подгонки сопротивле-
ния линии, идущей к извещателю ДПС-038. Выполнен во взрыво-
безопасном исполнении. К ПИО-017 можно подключать от одного
до десяти извещателей. Сопротивление линии не должно превы-
шать 2 Ом, что при сечении медного провода, равном 1; 5 мм2,
позволяет иметь соединительную линию длиной до 100 м.
Радиоизотопная установка РУОП-1 рассчитана на подключение
до 300 извещателей типа РИД-1.
В установке условно можно выделить две части: сигнальную
и питания.
Основой сигнальной части является лучевой комплект ЛК-1,
в который можно включить до 10 извещателей. Пять лучевых
комплектов ЛК-1 составляют один блок линейных комплектов
БЛК-1, которыми комплектуется приемно-контрольный пункт
ППК-1 в количестве от одного до шести в зависимости от потреб-
ности в извещателях.
Питание осуществляется через устройство распределительное
УР-2, в функцию которого входит подключение к ППК-1 сетевого
и резервного питания.
Блоки линейного преобразования напряжения БПЛ преобра-
зуют напряжение постоянного тока 30—70 В в напряжение 218 В
для питания извещателей РИД-1.
В комплект входит также распределительное устройство УР-1,
служащее для согласования линейного комплекта с объекто-
вым. Конструктивно приемно-контрольный пульт ППК-1 пред-
ставляет собой блочную конструкцию, состоящую из блока пита-
ния и сигнализации Б ПС-8 и блоков лучевых комплектов БЛК-1.
Блоки линейных преобразователей БПЛ-1 и устройства распреде-
лительные представляют собой самостоятельные конструкции.
БПЛ-1 имеет вид цилиндра размером 90x115 мм, массой 0,3 кг.
УР-1 выполнен в виде коробки размером 155х 145x35 мм, массой
0,5 кг. Габариты ППК-1 500x100x2200 мм.
Радиоизотопная установка пожароизвещательная РУПИ-1
предназначена для обнаружения начальной стадии пожара по
появлению дыма, подачи звукового и оптического (светового)
сигнала тревожных извещений о пожаре и включение противопо-
жарной автоматики.
В комплект установки входит пульт приемно-контрольный
ППК-2 на 20 линий, пульт приемно-контрольный ППК-2-1 на
40 линий, пульт приемно-контрольный ППК-2-2 на 60 линий,
235
извещатель пожарный радиоизотопный РИД-6М (по потребности)
и выносное устройство оптической сигнализации ВУОС.
Устройство сигнально-пусковое пожарное УСПП (Диф-5) пред-
назначено для защиты силовых трансформаторов от загорания
масла на крышках.
Устройство состоит из станции пожарной сигнализации и тепло-
вых извещателей. Станция пожарной сигнализации включает
в себя: блок питания (БП) и 3 блока направления (БН). Блок на-
правления содержит два лучевых канала, к которым подключается
по одному извещателю. На передней панели станции имеется
световая индикация.
Станция рассчитана на следующие режимы работы: «Внимание»,
«Пожар», «Неисправность».
Индикация режима «Внимание» включается при росте темпе-
ратуры на контролируемом объекте со скоростью 5 К/мин.
Индикация режима «Пожар» включается при достижении
пороговой температуры 393 К (120 °C).
Индикация режима «Неисправность» соответствует обрыву
или короткому замыканию шлейфа.
Основные технические характеристики
Число контролируемых направлений 3
.Число извещателей на одно направление 2
Контролируемая температура, °C 120
Контролируемая скорость нарастания темпера- 5
туры, град/мин
Инерционность извещателя в диапазоне темпера- 60
тур 80... 140 °C, с
Напряжение питания, В 220
Частота, Гц 50
Диапазон рабочих температур, °C 10—40
Относительная влажность при температуре 30 °C, % 85
Габариты станции, мм 480X391X210
Габариты извещателя, мм 77X60X62
Масса станции, кг 18,5
Масса извещателя, кг 0,35
Прибор приемно-контрольный пожарный ППКОПО51-4-1
«СИГНАЛ-43» предназначен для приема тревожных сигналов от
пассивных пожарных извещателей с нормально замкнутыми,
нормально разомкнутыми (или с бесконтактным транзисторным
ключом), от активных пожарных извещателей, выдающих сигнал
тревоги в виде уменьшения выходного сопротивления до вели-
чины, не превышающей 250 Ом. Он обеспечивает контроль целост-
ности линии лучей, централизованное питание активных пожар-
ных извещателей, выдачу световых сигналов «Пожар» и «Неис-
правность» с адресным указанием луча как на самом приборе, так
и на выносное табло, выдачу звукового сигнала, ретрансляцию
сигналов на ЦППС.
Прибор «Сигнал-43» работает с выделенными линиями ГТС
и специально проложенными проводными .пиниями.
236
Выбор необходимого режима работы шлейфа определяется
потреблением по току пожарных извещателей и устанавливается
посредством переключателя, расположенного на блоке регистра-
ции. При этом число извещателей, включенных в луч, выбирают
по формуле
где У —число извещателей; 7П0Т —ток потребления одним из-
вещателем, мА (паспортная величина).
Напряжение на токопроводящих извещателях 19 ... 23 В по-
стоянного тока. Сопротивление выносного резистора на конце
луча 2,4 ± 5% кОм.
Прибор приемно-контрольный ППКОПО41-1-1 «Сигнал-44» от-
носится к одноканальным и предназначен для контроля состоя-
ния сигнальной линии (шлейфа) и выдачи тревожного извещения
по выделенным линиям связи на приемно-контрольный прибор
или ЦППС в случае срабатывания пассивного пожарного извеща-
теля, а также обрыва и короткого замыкания сигнальной линии.
В приборе предусмотрен автоматический переход с сетевого пита-
ния на аварийное без выдачи тревожного извещения. Однако он
выдает тревожное извещение при понижении сетевого напряжения
до 160—24 В и отсутствии резервного питания, а также при пони-
жении напряжения резервного питания до 19 ±2 В (при отсут-
ствии напряжения в сети).
Прибор состоит из блока приемно-контрольного (ВПК), имею-
щего искробезопасный выход для подключения шлейфа, и вы-
носного элемента (ЭВ). В шлейф разрешается включать пассивные
пожарные извещатели, отвечающие требованиям VI1-3—78 «Пра-
вил устройств электроустановок». Извещатели и ЭВ устанавли-
ваются во взрывоопасных зонах помещений, ВПК. устанавли-
вается только вне взрывоопасных зон. Прибор может использо-
ваться для охраны и невзрывоопасных зон и объектов и рассчитан
на непрерывную круглосуточную работу в закрытых помещениях.
Искробезопасное устройство-сигнализатор ИУС состоит из
приемно-усилительного прибора ИПС и вентиля ВУ. Приемно-
усилительный прибор ИПС сделан в обычном исполнении и дол-
жен устанавливаться во взрывобезопасных помещениях. Искро-
безопасной является его сигнальная линия. В сигнальную линию
(шлейф) включаются пожарные пассивные извещатели, работаю-
щие на размыкании контактов. Вентиль ВУ включается в сиг-
нальную линию последовательно с извещателями и устанавли-
вается во взрывоопасном помещении. Сигналы тревоги с ИПС
передаются в виде размыкания цепи на концентраторы или на
ЦППС. В приборе ИПС предусмотрено резервное питание.
Устройство ИУС может применяться для контроля пожаро-
безопасности во взрывоопасных помещениях классов В-1а, В-16
и наружных установок для класса В-1г, в которых возможно
237
образование взрывоопасных смесей газов или паров с воздухом 1,
2, 3, 4 категорий групп Т1—Т5.
Прибор контролирует состояние сигнальной линии и выдает
сигнал тревоги при ее обрыве или замыкании, он обеспечивает
возможность контроля сигнальной линии с помощью неоновой
лампы.
Основные технические характеристики
Диапазон рабочих температур, °C:
прибора ИПС
вентиля ВУ
Потребляемая мощность в режиме «Охрана», В-А:
при питании от сети 127/220 В
при питании от резервного источника
Наработка на отказ, ч
Средний срок службы, лет
Габариты, мм:
прибора
вентиля
Масса, кг:
прибора
вентиля
—25—Н50
—40—4-50
Не более 20
Не более 4
Не менее 40 000
8
255Х 195X80
62X32
3,2
0,07
Пульт приемной пожарной сигнализации ППС-1 предназначен
для приема тревожных сигналов от автоматических пожарных
извещателей с нормально замкнутыми контактами в дежурном
режиме работы, по двухпроводной линии связи. Обеспечивает
автоматическую подачу сигнала тревоги на коммутатор городской
пожарной части или на выносные приборы сигнализации. В пульте
предусмотрена возможность подключения в каждый луч цепей
управления системами автоматического пожаротушения, дымо-
удаления или других устройств, обеспечивающих пожарную
защиту.
Пульт выдает световую и звуковую сигнализацию при сраба-
тывании одного извещателя — сигнал «Внимание» с указанием
номера луча, срабатывании двух извещателей сигнала «Тревога»
с указанием номера луча.
Пульт автоматически (или вручную) включает цепи управле-
ния системами пожаротушения и дымоудаления при появлении
сигнала «Тревога». Он обеспечивает непрерывный контроль ис-
правности линий, соединяющих его с пожарными извещателями,
и указывает вид неисправности —обрыв или короткое замыка-
ние; автоматически регистрирует и считает поступающие сигналы
тревоги; автоматически переключает на резервное питание, если
пропадает основное, и выдает при этом световой сигнал.
Основные технические характеристики
Емкость пульта при включении в луч не менее двух извещателей 10 лучей
Вид принимаемого сигнала тревоги Размыкание
электрической
цепи
Сопротивление провода луча, Ом 500
Ток луча, мА ' 3±0,15
238
Напряжение тока, В:
переменного
постоянного (резервного)
Потребляемая мощность по току:
переменному, В-А
постоянному, Вт
Масса пульта с распределительной коробкой, кг
Габариты, мм:
пульта
распределительной коробки
220 +}0%
24+ 10%
30
16
30
516X355X310
210Х 192X56
Концентратор сигнально-пусковой пожарный КСПП 019-20/60-2
(ППС-3) предназначен для обработки тревожных сигналов, по-
ступающих от ручных и автоматических пожарных извещателей
с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами,
а также от активных пожарных извещателей с бесконтактным
электронным выходом типа ИП212-2 (ДИП-2), РИД-6М с совме-
щенными питающими и сигнальными выходами.
В сигнальную линию допускается подключать до 20 активных
пожарных извещателей (типа ДИП-2, РИД-6М) и до 40 пассивных
(типа ДТЛ, ИП104-1, ИП105-2/1 и т. д.) в любой комбинации
и последовательности подключения. В конце каждой линии дол-
жен быть резистор типа МЛТ-0,25 —4,3 кОм ±5% и диод
типа КД521А.
Концентратор выпускается в двух модификациях: на 20 сиг-
нальных линий типа КСПП 019-20-2 (ППС-3) и на 60 линий типа
КСПП 019-60-2 (ППС-3). Это достигается конструктивно тем, что
к базовому устройству добавляется линейный блок на 40 сигналь-
ных линий. Концентратор обеспечивает электропитание активных
пожарных извещателей по сигнальным линиям; получение адрес-
ного и группового сигнала «Пожар» при срабатывании одного
извещателя и его ретрансляцию в пункт централизованного на-
блюдения; ручное или автоматическое включение противопожар-
ной автоматики для каждого луча; контроль исправности сигналь-
ных линий (адресный и групповой сигнал «Повреждение»); двух-
тональную световую и звуковую индикацию сигналов «Пожар»
и «Повреждение» и сброс звуковой сигнализации без выключения
оптической; автоматическое переключение на резервное питание;
полуавтоматический контроль работоспособности концентратора
и отключение сигнальных линий для проведения проверки.
Основные технические характеристики концентратора КСПП
Число сигнальных лучей 20—60
Число извещателей в луче:
активных 20
пассивных 40
Сопротивление проводов лучей, Ом Не более 500
Питание цепей запуска автоматических систем пожаротушения:
напряжение постоянного тока, В 24±10%
допустимый ток, А 0,3+0,05
239
Параметры внешних устройств сигнализации, подключаемых
к контактам концентратора
«Оповещение»:
напряжение, В 250
ток, А 2
«Пожар», «Неисправность»:
напряжение, В . 80
мощность, Вт 10
Электропитание:
от сети переменного тока, В 220_зз
от резервного источника постоянного тока, В * 24+10%
Потребляемая мощность (на 60 лучей):
переменный ток, В-А 40
постоянный ток, Вт 40
Диапазон рабочих температур, °C 0—40
Относительная влажность при температуре 40 °C, %, не более 80
Габариты, мм:
20-лучевой 560X250X320
60-л учевой 560 X 500X 320
Средний срок службы, лет 10
Концентратор приемно-контрольный пожарный КПКОП--—1
«ТОПАЗ» предназначен для защиты объектов от пожара и осу-
ществляет прием сигналов тревожных извещений от пожарных
извещателей с контактами на размыкание таких, как ДТЛ,
ИП104-1, ИП105-2/1, ТРВ-2, ДИП и т. п.
Концентратор обеспечивает контроль исправности линий связи,
отображение поступающей тревожной информации с указанием
адреса и групповой информации с помощью световых и звуковых
сигналов, выдачу на центральный пульт пожарной сигнализации
раздельных сигналов «Пожар» и «Авария» путем размыкания
нормально замкнутых контактов реле.
Концентратор выдает команды телеуправления установками
пожаротушения и дымоудаления (АСПТ), управляет выносными
световыми и звуковыми сигнализаторами и осуществляет автома-
тический переход питания на резервный источник питания.
Концентратор «Топаз» работает с выделенными линиями ГТС
и специально проложенными проводными линиями.
Допускает проведение оперативной проверки его работоспособ-
ности и непрерывно контролирует коммутатор каналов. Сигнал
«Пожар» выдается при срабатывании пожарного извещателя,
сигнал «Авария» —при обрыве или замыкании линии связи.
Концентратор выпускается в трех модификациях, имеющих
емкость
КПКОПО141-50-1 50 извещателей
КПКОПО141-30-1 30 извещателей
КПКОПО141-Ю-1 10 извещателей
Наращивание емкости производится добавлением к базовому
блоку на 10 извещателей линейных блоков емкостью на 20 изве-
щателей каждый.
240
Глава 7
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ПОЖАРО- И ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ
7.1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ПОЖАРО- И ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ
Пожар о- и взрывобезопасность промышленных объектов вклю-
чает два основных аспекта —пожарную профилактику и актив-
ную противопожарную защиту.
Пожарная профилактика —это комплекс инженерно-техниче-
ских мероприятий, направленных на предупреждение возникно-
вения пожаров и взрывов, а также на уменьшение последствий
пожара.
Эти мероприятия отражены в соответствующих нормативных
документах, сведения о которых изложены в предыдущих разде-
лах справочника.
Активная противопожарная защита —это ликвидация воз-
никших пожаров. Она осуществляется подразделениями пожарной
охраны, автоматическими и другими установками пожаротушения,
а также действиями персонала объектов и добровольных пожар-
ных формирований.
Контроль за выполнением нормативных требований возложен
на государственные органы надзора (Госпожарнадзор и Госгор-
технадзор), специальные ведомственные подразделения и объек-
товые службы (отделы охраны труда, техники безопасности и т. п.).
Права и обязанности указанных органов и служб определены
соответствующими решениями правительственных и профсоюзных
органов. Важнейшим звеном комплекса организационных мер
является служба пожарной охраны, организация деятельности
которой рассматривается ниже.
7.2. ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖБЫ ПОЖАРНОЙ ОХРАНЫ
В государственной системе мер борьбы с огнем особенно важная
роль принадлежит Министерству внутренних дел СССР, которое
является центральным органом управления в области обеспече-
ния пожарной безопасности объектов народного хозяйства, горо-
дов и населенных пунктов страны.
Органы пожарной охраны (рис. 7.1) представляют собой це-
лостную систему, объединенную общностью выполняемых задач
и централизованностью управления, которую возглавляет Мини-
стерство внутренних дел СССР через Главное управление пожар-
ной охраны (ГУПО) самостоятельное структурное подразделение,
входящее в состав центрального аппарата Министерства.
9 П/р А. н. Баратова 241
Рис. 7.1. Схема управления органами пожарной охраны
Структура, задачи и функции ГУПО МВД СССР, права и
обязанности его начальника определяются специальными поло-
жениями. В своей повседневной работе ГУПО руководствуется
законодательством Союза ССР, постановлениями и распоряже-
ниями Совета Министров СССР, приказами и указаниями МВД
СССР.
Пожарная охрана МВД СССР состоит из военизированной по-
жарной охраны и профессиональной пожарной охраны, осуществ-
ляющих охрану городов и объектов народного хозяйства.
Военизированная пожарная охрана МВД СССР организуется
в городах, являющихся важными административными центрами
СССР, а также на промышленных и других объектах, имеющих
особо важное значение или объектах повышенной пожарной
опасности.
Профессиональная пожарная охрана МВД СССР организует
пожарную защиту- районных центров, городов и населенных
пунктов, промышленных предприятий и других объектов.
Органы Государственного пожарного надзора играют важную
роль в пожарной охране МВД СССР. Их деятельность регламен-
тируется специальными положениями, уставами и наставлениями.
Взаимоотношения пожарной охраны МВД СССР с админи-
страцией охраняемых объектов, министерствами и ведомствами,
имеющими свою ведомственную пожарную охрану, регулируются
нормативными государственными актами, совместными межве-
домственными документами (положениями, приказами, инструк-
циями) и Положением о государственном пожарном надзоре.
Органы Государственного пожарного надзора вместе с мини-
стерствами и ведомствами, имеющими ведомственную пожарную
охрану, определяют порядок привлечения этих подразделений
242
пожарной охраны для тушения пожаров, ликвидации последствий
стихийных бедствий и аварий, а также устанавливают порядок
взаимодействия.
7.3. ОБЩЕСТВЕННЫЕ ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ ФОРМИРОВАНИЯ
К общественным противопожарным формированиям относятся
добровольные пожарные дружины и команды, а также доброволь-
ные пожарные общества и пожарно-технические комиссии.
Добровольные пожарные дружины и команды. Их создают на
каждом предприятии независимо от наличия профессиональной
пожарной охраны. Ответственность за создание и функционирова-
ние добровольных пожарных дружин и обеспечение их техникой
несет руководитель объекта.
Добровольные пожарные дружины могут быть общеобъекто-
выми или цеховыми в зависимости от пожароопасности и размера
предприятия. При наличии на предприятии пожарной техники
(автомобиля, мотопомпы) создаются выездные общеобъектовые
добровольные пожарные дружины.
Кроме общеобъектовой добровольной пожарной дружины
в производствах или цехах с повышенной пожарной опасностью,
на складах в каждой рабочей смене создаются отделения добро-
вольных пожарных дружин.
Добровольное пожарное общество. Это общество осуществ-
ляет свою деятельность на основе уставов, которые утверждаются
на съездах или конференциях.
Пожарно-технические комиссии. Создаются на промышленных
предприятиях и в учреждениях. Возглавляет, как правило, глав-
ный инженер предприятия. Комиссии выявляют нарушения тре-
бований правил пожарной безопасности и принимают меры для
устранения выявленных недостатков. Пожарно-технические ко-
миссии ведут надзор за состоянием пожарной безопасности цехов
и участков предприятий, состоянием первичных средств пожаро-
тушения, за работоспособностью средств извещения и установок
автоматического пожаротушения, систем дымоудаления, состоя-
нием путей эвакуации.
Комиссии проверяют также организацию общеобъектовых и
цеховых добровольных пожарных дружин, их техническую осна-
щенность и боевую готовность.
7.4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ПРОТИВОПОЖАРНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
Основные методические положения определения экономической
эффективности новой техники изложены в Методике [64]. На ее
основе разработана Инструкция [65], которая отражает особен-
ности оценки экономической эффективности новой пожарной
техники и пожарно-профилактических мероприятий. Она вклю-
9 *
243
чает в себя проведение сравнительного анализа при обязательном
соблюдении сопоставимости рассматриваемых вариантов. Внедряе-
мые пожарную технику и пожарно-профилактические мероприя-
тия сравнивают по объему производства, годам выпуска, условиям
эксплуатации и назначению.
Инструкция [651 устанавливает единые методические прин-
ципы определения годового экономического эффекта новых техниче-
ских решений в области пожарной защиты.
Положения инструкции используют при проведении следу-
ющих видов расчетов:
предварительной экономической эффективности —при состав-
лении годовых и перспективных планов, а также при обосновании
вариантов создания новых технических решений в области по-
жарной защиты;
ожидаемой экономической эффективности — при выполнении
научно-исследовательских работ, а также на стадиях разработки
технического задания, технического проекта и рабочей доку-
ментации;
фактической экономической эффективности —при внедрении
результатов научных исследований, при серийном производстве,
новой технике, а также при аттестации техники на высшую ка-
тегорию качества.
При расчете экономической эффективности пользуются следу-
ющими данными:
о назначении и области применения нового изделия (техни-
ческого решения);
об основных технических параметрах нового и базового изде-
лий (технических решений); о сроках службы; о текущих эксплуа-
тационных затратах; о потребности народного хозяйства в новой
пожарной технике; о дополнительных капитальных вложениях;
о себестоимости и цене нового и базового изделий (технических
решений).
Система показателей, необходимых для всесторонней оценки
прогрессивности и эффективности внедряемых технических ре-
шений, включает в себя четыре группы:
показатели, характеризующие технические преимущества
(масса, габариты, динамические характеристики и т. д.);
показатели, определяющие результаты эксплуатации (долго-
вечность, надежность и точность срабатывания и т. д.);
социально-экономические показатели, характеризующие уро-
вень механизации и автоматизации, простоту и безопасность
в эксплуатации, удобство ремонта и технического обслужи-
вания;
обобщающие показатели сравнительной экономической эффек-
тивности (коэффициент сравнительной эффективности капиталь-
ных вложений, срок окупаемости дополнительных капитальных
вложений, минимум приведенных затрат, годовой экономический
эффект).
244
Экономическую эффективность определяют соизмерением ка-
питальных вложений в комплексе наука — производство — по-
требление и затрат по их эксплуатации (текущих расходов) с уче-
том в отдельных случаях народнохозяйственных потерь от по-
жаров.
Для получения однозначного решения при сравнении ряда
вариантов используют показатель минимума приведенных затрат.
Его рассматривают как сумму текущих расходов и капитальных
вложений, приведенных к одинаковой размерности в соответ-
ствии с нормативом эффективности капитальных вложений.
При определении годового экономического эффекта сопостав-
ляют приведенные затраты по базовому и новому техническим
решениям. Приведенные затраты представляют собой сумму се-
бестоимости и нормативной прибыли:
3 = С + ЕНК,
где 3—приведенные затраты единицы продукции, руб.; С — себестоимость
единицы продукции, руб.; Ен — нормативный коэффициент эффективности капи-
тальных вложений; К — удельные капитальные вложения в производственные
фонды, руб.
Для обеспечения адекватного подхода к оценке экономической
эффективности нового технического решения в масштабе обще-
ственного производства для всех отраслей народного хозяйства
установлен единый нормативный коэффициент экономической
эффективности капитальных вложений, равный 0,15.
Годовой экономический эффект применения новых техноло-
гических процессов механизации и автоматизации производства,
способов организации производства и труда, обеспечивающих
экономию производственных ресурсов при выпуске одной и той
же продукции, рассчитывают по формуле
э •= (3, - за) а2,
где Э—годовой экономический эффект, руб.; Зг и З3—приведенные затраты
единицы продукции (работы), производимой с помощью базовой и новой техники,
руб.; А2 — годовой объем производства продукции (работы) с помощью новой тех-
ники в расчетном году, натуральные единицы.
Годовой экономический эффект производства и использования
нового технического средства долговременного применения (по-
жарные автомобили, пожарное оборудование, приборы и т. п.)
с улучшенными качественными характеристиками рассчитывают
по формуле
р. + ь, , (и,*,-и2)-е„(к;-к;)
1’г + Ен Р2 + Ен
где — коэффициент эквивалентности, характеризующий уровень качества ио-
p. 1 Е
вого технического решения; — коэффициент учета изменения срока
службы нового технического решения по сравнению с базовым; и Р2 — доли
отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление (реновацию)
245
Таблица 7.1. Доля амортизационных отчислений на реновацию
с учетом фактора времени Р = Е/[(1 + Е)тс — 1]
Тс. лет р р с учетом накладных расходов Тс, лет Р р с учетом накладных расходов
1,0 1,0000 1,1000 11,0 0,0540 0,0594
2,0 0,4762 0,5139 12,0 0,0468 0,0515
3,0 0,3021 0,3323 13,0 0,0408 0,0449
4,0 0,2155 0,2371 14,0 0,0357 0,0393
5,0 0,1638 0,1802 15,0 0,0315 0,0346
6,0 0,1296 0,1426 20,0 0,0175 0,0192
7,0 0,1054 0,1159 25,0 0,0102 0,0122
8,0 0,0874 0,0961 30,0 0,0061 0,0067
9,0 0,0736 0,0810 40,0 0,00226 0,0025
10,0 0,0627 0,0690 50,0 0,00086 0,00094
(и,лэ - И2) - Е„ (к; - к,-)
базового и нового технического решения; ---------------- — эко.
Pg +
номия потребителя на текущих издержках эксплуатации и отчислениях от сопут-
ствующих капитальных вложений за весь срок службы нового технического ре-
шения по сравнению с базовым, руб.; KJ и К2 — сопутствующие капитальные
вложения потребителя в сравниваемые варианты технического решения, руб.;
и И3 — годовые эксплуатационные издержки потребителя при использовании
сравниваемых вариантов технического решения, руб.; А2—годовой объем вне-
дрения, ед.
При необходимости повышения точности расчета коэффи-
циенты реновации принимаются по данным табл. 7.1.
Годовой экономический эффект производства и использования
новых или усовершенствованных огнетушащих средств (порош-
ков, пенообразователей и т. п.) рассчитывают по формуле
э. rs,i._+<"'‘.-".>-в.(к;-к;) _Э1
V 2 2
где У1 и У2 — удельный расход огнетушащего средства базового и нового вариан-
та, натуральные единицы.'
Годовой экономический эффект производства новой продукции
или продукции повышенного качества (с более высокой ценой)
для удовлетворения нужд населения, а также новой продукции
и продукции повышенного качества на основе изобретений и
рационализаторских предложений при отсутствии аналога опре-
деляют по формуле
Э = (Пр — ЕНК) Аг,
где Э — годовой экономический эффект производства новой продукции или про-
дукции повышенного качества для удовлетворения нужд населения, руб.; Пр —
прибыль от реализации единицы новой продукции или прирост прибыли (Пр2 —
Пр1) от реализации единицы продукции повышенного качества (Пр2 — прибыль
от реализации продукции повышенного качества, Пр! — прибыль от реализации
продукции прежнего качества), руб; прибыль Пр = Цо— С; Цо — оптовая цена
единицы продукции соответственно базового и нового варианта без налога с обо-
246
рота, руб.; С—себестоимость производства единицы продукции соответственно
базового и нового варианта, руб.; К — удельные капитальные вложения на про-
изводство новой продукции или удельные дополнительные капитальные вложения,
связанные с повышением качества продукции, руб.
За базу сравнения при определении годового экономического
эффекта нового технического решения принимают:
на этапе формирования планов научно-исследовательских и
опытно-конструкторских работ при принятии решения о внедре-
нии нового технического решения — показатели лучшей пожар-
ной техники, спроектированной в СССР (или зарубежной пожар-
ной техники, которая может быть закуплена в необходимом ко-
личестве или разработана в СССР на основе приобретения лицен-
зии). В случаях отсутствия проектных разработок в СССР и не-
возможности использования зарубежного опыта, в качестве базы
сравнения принимаются показатели лучших образцов пожарной
техники, имеющейся в СССР;
на этапе внедрения нового технического решения — показа-
тели заменяемого технического решения.
В качестве основных показателей при проведении расчетов
экономической эффективности принимают: капитальные вложе-
ния, себестоимость, текущие эксплуатационные затраты, объем
внедрения.
Капитальные вложения (К) представляют собой затраты на
воспроизводство основных фондов. При определении годового
экономического эффекта в составе капитальных вложений учи-
тывают все единовременные затраты, необходимые для создания
и использования технического решения: непосредственные капи-
тальные вложения в техническое решение, определяющие его
стоимость, предпроизводственные затраты и сопутствующие ка-
питальные вложения, осуществляемые потребителем в связи
с внедрением технического решения.
В состав капитальных вложений включают:
затраты на научные исследования, на экспериментальное
конструирование и проектирование, на создание и испытание
опытных образцов, на промышленные испытания, необходимые
для проверки результатов (только в варианте нового технического
решения);
затраты на приобретение, доставку, монтаж, наладку или
освоение нового технического решения потребителем;
затраты на модернизацию оборудования и на изготовление
силами предприятия специального (нестандартного) оборудова-
ния;
затраты на пополнение оборотных фондов, связанные с созда-
нием и использованием нового технического решения;
стоимость необходимых производственных площадей и дру-
гих элементов основных фондов, непосредственно связанных
с производством и использованием нового технического ре-
шения;
247
остаточная стоимость (за вычетом сумм реализации) той части
заменяемого оборудования, которое должно пойти на слом при
внедрении новых технических решений;
затраты, связанные с приобретением и доставкой запасов
огнетушащих средств со сроком хранения свыше года;
затраты на другие работы, сопутствующие внедрению нового
технического решения (строительство новых и реконструкция
имеющихся пожарных депо, прокладка новых подъездных путей
и т. д.).
Поскольку в расчетах экономического эффекта учитываются
удельные капитальные вложения, то их для создания нового
технического решения определяют по формуле
Ка = Кд Кпг»
где Кн — затраты на научно-исследовательские и опытно-конструкторские ра-
боты, руб/ед.; Кп2 — удельные капитальные вложения в производственные фонды
для нового технического решения, руб/ед.
Для базового варианта технического решения в составе удель-
ных капитальных вложений учитывают только капитальные
вложения в производственные фонды.
Тогда
Кх = Кт-
Затраты на НИОКР по новому техническому решению, при-
ходящиеся на единицу нового технического решения, определяют
по формуле
где /р — порядковый номер расчетного года от начала НИОКР; /о — год начала
НИОКР; KHf — затраты соответствующих этапов НИОКР в t-м году предпроиз-
водственного периода, руб.; А2—годовой объем внедрения (выпуска), ед.;
at — коэффициент приведения (принимается по табл. 7.2),
Таблица 7.2. Коэффициенты приведения по фактору времени «/—(!+ Е)*
<4
1 1,1000 0,9091 11 2,8531 0,3505
2 1,2100 0,8264 12 3,3184 0,3186
3 1,3310 0,7513 13 3,4522 0,2897
4 1,4641 0,6830 14 3,7975 0,2633
5 1,6105 0,6209 15 4,1772 0,2394
6 1,7716 0,5645 20 6,7274 0,1486
7 1,9487 0,5132 25 10,8346 0,0923
8 2,1436 0,4665 30 17,4492 0,0573
9 2,3579 0,4241 40 45,2587 0,0221
10 2,5937 0,3855 50 117,3895 0,0085
248
Удельные капитальные вложения в производственные фонды
(Кп) для базового и нового вариантов технических решений опре-
деляются по формуле
Ф
^гп
где ф — стоимость основных производственных фондов завода-изготовителя тех-
нического решения, тыс. руб,; Стп — себестоимость товарной продукции завода,
тыс. руб.; С — себестоимость единицы технического решения, руб.; W — попра-
вочный коэффициент на новое техническое решение, если реализация его влечет
за собой удорожание или удешевление основных производственных фондов.
Ф и Стп берут из справки об уровне рентабельности по итогам
работы за вода-из готовите л я за отчетный год.
Поправочный коэффициент определяют по формуле
W = М2,
где ki — коэффициент, учитывающий изменение трудоемкости создания нового
' варианта технического решения по сравнению с базовым; k2 — коэффициент,
учитывающий изменение среднегодового выпуска новой техники по сравнению
с базовым вариантом.
Коэффициент, учитывающий изменение трудоемкости созда-
ния нового технического решения, определяют по формуле
~ Тн/Т0,
где Тн — трудоемкость создания нового варианта технического решения, нормо-ч;
То — трудоемкость изготовления базового варианта технического решения,
нормо-ч.
Коэффициент, учитывающий изменение среднегодового выпуска
новой техники, определяют по формуле
где Ан — среднегодовой выпуск новой техники, шт.; Ао — среднегодовой выпуск
техники при базовом варианте, шт.
В тех случаях, когда затраты, связанные с созданием нового
технического решения, осуществляются в течение ряда лет при
расчетах годового экономического эффекта учитывают фактор
времени путем приведения разновременных затрат к началу
расчетного года. Такое приведение выполняется умножением
(делением) затрат и результатов соответствующего года на коэф-
фициент приведения по табл. 7.2.
Себестоимость единицы продукции (С) показывает в денежной
форме все затраты предприятия на изготовление продукции,
сгруппированные по их назначению либо по месту образования.
Себестоимость представляет собой исходную базу цены и
включает в себя расходы на сырье и материалы; затраты на по-
купные и комплектующие изделия; основную и дополнительную за-
работную плату рабочих; отчисления на социальное страхование;
цеховые и общезаводские расходы; расходы на амортизацию;
прочие расходы.
249
Ее можно рассчитать прямым путем, исходя из стоимости
материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий и име-
ющихся нормативов трудоемкости изготовления отдельных узлов
с учетом накладных расходов по формуле
где Зм— затраты на сырье и материалы, руб.; Ск — стоимость комплектующих
изделий в оптовых ценах с добавлением затрат на транспортно-заготовительные
расходы, руб.; /у— нормо-часы на соответствующий вид обработки, ч-ед.; Зу—
средняя фактическая оплата за час по соответствующему виду обработки, руб./ч;
Н — средний процент накладных и прочих расходов к заработной плате произ-
водственных рабочих; b — число операций при изготовлении изделий.
Если коэффициент эквивалентности или какой-либо один
главный параметр достаточно полно характеризует эффективность
нового технического решения, то его себестоимость можно рас-
считать по формуле
С2 = CjL&g, С2 = С| (7т2/?Т1)>
где 9Т1 и (?т2 — значения главного параметра базового и нового технического
решения.
Себестоимость можно определить и по удельному весу ком-
плектующих изделий в себестоимости аналога по формуле
С ~ СМп1/^>
где СМП1— стоимость покупных и комплектующих изделий для создания нового
технического решения, руб.; т— доля покупных и комплектующих изделий
в себестоимости базового изделия.
Если изделие состоит из разных сочетаний конструктивных
элементов (узлов), себестоимость которых известна и установлен
учет фактической себестоимости входящих узлов, то себестоимость
можно рассчитать агрегатным методом по формуле
п3 т3
С = 2 Cl + 2 СА + da,
1=1 /=1
где С/ — себестоимость отдельных узлов базового технического решения,руб.;
Су — себестоимость отдельных заменяемых узлов базового технического решения,
руб; kj— коэффициент конструктивной сложности нового узла; dn — стоимость
покупных узлов в оптовых ценах с учетом затрат на транспортно-заготовительные
расходы, руб.; i = 1, 2, 3, ..., «з; л3— число заимствованных узлов; / = 1, 2,
3, ms; т3— число заменяемых узлов.
Себестоимость определяют на первый год окончания норма-
тивного срока освоения производства нового технического реше-
ния. Как правило, это второй год серийного выпуска новой про-
дукции.
Если в качестве базового технического решения принята
зарубежная техника, эксплуатируемая в СССР, в расчете ис-
пользуют ее цену, скорректированную с учетом различия потре-
бительских свойств базовой и новой техники по коэффициенту
эквивалентности.
250
Текущие расходы (И) представляют собой годовые издержки
потребителя, связанные с эксплуатацией внедряемого техниче-,
кого решения. Их определяют по формуле
И = -р 4* *^кр 4~ 5Э +
где SM— затраты на материалы, руб./год; S3n — затраты на заработную плату,
руб./год; SKp — затраты на капитальный ремонт, руб./год; S3 — затраты на экс-
плуатацию техники, руб./год; £П1 — затраты на износ шин, руб./год.
В затраты на материалы входят расходы на огнетушащие
средства, используемые в течение года на пожаротушение и учеб-
ные цели.
Затраты на материалы (пенообразователи, смачиватели и т. п.)
определяют по формуле
SjjI = Цос^ос^вРослв»
где Цос—цена огнетушащего средства, руб./т; doc—доля огнетушащего сред-
ства, содержащегося в водном растворе; VE — объем бака для воды, м3; рос —
плотность огнетушащего средства, т/м3; пв — число выездов в год на пожароту-
шение (среднестатистическое).
Затраты на материалы (порошки) определяют по формуле
$м = Uoc^ocnB>
где Мос — масса вывозимых огнетушащих средств, т.
В затраты на зарплату входит оплата труда обслуживающего
персонала с учетом начислений на социальное страхование без
учета заработной платы водителя и боевого расчета:
' п
5зп = 1,077 । (3П/гг-),
Г = 1
где 3П£— заработная плата t-й категории работников, руб./год; п— численность
z-й категории работников, чел./год; 1,077—коэффициент начисления на социаль-
ное страхование; п — число категорий работников.
Затраты на капитальный ремонт определяют по формуле
„ ___АКрЦб
^кр-Поб-’
где Акр — отчисления на капитальный ремонт, % [66]; Цб — расчетно-балан-
совая стоимость, руб./ед., которая определяется по формуле Щ = Ц0£тз
(Цо — оптовая цена, руб.; /?тз — коэффициент, учитывающий транспортно-за-
готовительные расходы, обычно Атз = 1,04).
Специфика пожарной техники заключается в том, что с ее
помощью не производятся материальные ценности и в то же время
она должна находиться в полной боевой готовности.
В расчетах экономического эффекта от создания этой техники
невозможно использовать показатель ее производительности,
поэтому принят коэффициент эквивалентности, устанавливающий
степень влияния улучшения отдельных технических параметров
на экономические показатели (стоимость техники, текущие рас-
ходы в эксплуатации).
251
Коэффициент эквивалентности каждого вида технического
решения определяется как средневзвешенный арифметический
показатель эквивалентности
^з = S <7i«i / £ «ь
i=i I i=i
где (=1,2, ,,,, д; qt — относительный показатель качества; — коэффициент
значимости.
Значения qi определяются по формулам
Qi ~ баз» Qi ~ баз/Pf»
где Pf — новый показатель качества; Р^баз — базовый показатель качества.
Из этих двух выражений выбирают то, при использовании
которого увеличение относительного показателя соответствует
повышению качества пожарной техники.
Если сумма коэффициентов значимости равна 1, то формула
примет вид
п
। Qiai-
i=l
Для пожарных автомобилей тушения (водяного, порошкового,
комбинированного и др,) коэффициент эквивалентности опреде-
ляют по формуле
~ + ?2а2 4" Qsa3 + ?4а4’
Относительные показатели qit q2, q3 и q4 определяют по фор-
мулам
Qi — ^УДз/^УД1 ~
где<д — относительный показатель удельной мощности автомобиля; МуД1» ^Уд2—
удельная мощность заменяемого и нового пожарных автомобилей, Дж/т; N
^е2— максимальная мощность двигателя заменяемого и нового пожарных авто-
мобилей, Дж; Gn , Gn^— полная масса заменяемого и нового пожарных автомоби-
лей, т.
q-i — Q'l/Qit
где — относительный показатель объема (массы) вывозимых огнетушащих
средств; Qx, Q2 — общий объем (масса) вывозимых огнетушащих средств заменяе-
мого и нового пожарных 'автомобилей, л (т).
* Q3 = П02/П01 >
где q3—относительный показатель подачи огнетушащих средств; По , DOj —
максимальная подача огнетушащих средств, обеспечиваемая заменяемым и новым
пожарными автомобилями, л/с (кг/с).
При наличии в пожарном автомобиле многоступенчатого вы-
соконапорпого насоса относительный показатель подачи огне-
тушащих средств определяют по формуле
<73 = /Ь-0,13 + -^Ь-0,13,
где Н , НН2 — ступенчатость насоса.
Qi ”
252
где — относительный показатель скорости движения автомобиля; uj, v2 — мак-
симальная средняя скорость движения заменяемого и нового пожарных автомоби-
лей, км/ч.
Коэффициенты значимости аг- относительных показателей (<?г)
этой группы пожарных автомобилей следующие: = 0,24; а2 «==
= 0,29; ct3 — 0,26; а4 — 0,21.
Для пожарных автомобилей технической службы связи и
освещения, газодымозащитной службы коэффициент эквивалент-
ности определяют по формуле
4~ 4~ <?4 4~ Яг> ~l~ Ч~ ?7
где nq — число принятых относительных показателей; qt, q2, q3y qb, q3, q, —
относительные показатели; qY = — относительный показатель удель-
ной мощности автомобиля; #уД1 — удельная мощность сравниваемых мо-
делей пожарных автомобилей, л. с./т; q2 = P0JPQi — относительный показатель
мощности инструмента для вскрытия и разбора строительных конструкций;
Ро , Ро — общая мощность инструмента для вскрытия и разбора строительных
конструкций, кВт; qA = WQjWQ — относительный показатель мощности обо-
рудования для освещения места работы; — общая мощность приборов
освещения, Вт; q4 = П° — относительный показатель производительности
оборудования для вентиляции помещений; П° , П°2 — общая производительность
оборудования для вентиляции помещений, м3/ч; д5 = Qri?/Qni — относительный
показатель грузоподъемности подъемно-транспортного оборудования; Qni, С?П2 —
грузоподъемность подъемно-транспортного оборудования, т; qe — R2/R; — отно-
сительный показатель радиуса действия средств связи; Rt, R?_ — радиус действия
средств связи, км; q7 = ПКг//7к — относительный показатель числа каналов
связи; П , П — число каналов связи, ед.
Kj к 2
Коэффициенты значимости относительных показателей равны
между собой, т. е.
п
«1 = а2 = а3 = а4 == а5 = ав == а7; ^]а=1,0.
1
Для пожарных автолестниц и автоподъемников коэффициенты
эквивалентности определяют по формулам:
41 = ^удг/^уд, — относительный показатель удельной мощности автомобиля;
Л^уД1, /Ууд2 — удельная мощность сравниваемых моделей пожарных автомобилей,
Дж/т; д2 = ^вр /^вр — относительный показатель времени боевого развертыва-
ния; t , fBPa — время полного боевого развертывания сравниваемых моделей
пожарных автомобилей, мин; <?3 = Р^/Ръ — относительный показатель допу-
скаемой нагрузки на вершину; PBl, РВа—допускаемая нагрузка на вершину
при максимальном вылете сравниваемых моделей на 1 м подъема, Н; = h<Jhi —
относительный показатель высоты подъема; hi, h2— высота подъема сравнивае-
мых моделей, м; q$ = Плг/Пл! — относительный показатель производительности
лафетных стволов; П , ПЛз — максимальная производительность лафетных
стволов сравниваемых моделей, л/с (кг/с). Коэффициенты значимости (аЛ отно-
сительных показателей (q.'j этой группы пожарных автомобилей следующие: <Zi =
= Оз = 0,2; а2 — а5 == 0,1; ад — 0,4.
253
Для мотопомп по относительным показателям коэффициенты
эквивалентности определяют по формулам:
91 = ПМг/ПМ1 — относительный показатель производительности мотопомпы; Пмц
ПМг — производительность мотопомпы сравниваемых вариантов, л/с; q2 =
= — относительный показатель массы мотопомпы; GMi, GMj — общая
масса мотопомпы сравниваемых вариантов, кг. Коэффициент значимости (aj
относительных показателей (q^ для мотопомп ctj = «а = 0,5.
Для огнетушителей коэффициенты эквивалентности опреде-
ляют по формулам:
= Fz/Fi — относительный показатель огнетушащей способности; Fi, Fz —
огнетушащая способность сравниваемых моделей, м-2; q2~ Ррг/Рр1 — относитель-
ный показатель вероятности безотказной работы; Ррр Рра — вероятность безот-
' tn V
казной работы сравниваемых моделей; q9 = Mi/M2 = —-----относительный
motvot
показатель удельной материалоемкости; Mi, М2 — удельная материалоемкость
сравниваемых моделей; tnOi — масса сравниваемых огнетушителей в сборе,
кг; Vo , VOjj — емкость корпуса огнетушителей, л. Коэффициент значимости
(oQ относительных показателей (fy) для огнетушителей = 0,5; сс2 == 0,3;
ОСд — 0,2.
Для огнетушащих порошков коэффициенты эквивалентности
определяют по формулам:
q{ = РПг/РП1 — относительный показатель слеживаемости порошка; РП1, Рп*—
слеживаемость порошка, н/см2; q2 = —относительный показатель
увлажняемостипорошка; Fni, Wnjj— увлажняемость порошка, %; ?3 = —
относительный показатель текучести порошка; ТП1, ТПг — текучесть порошка,
кг/с; <?4 = НП2/НП1—относительный показатель насыпной массы; Hnj, НПг —
насыпная масса порошка, кг/м3. Коэффициенты значимости (aj относительных
показателей (qi) для огнетушащих порошков следующие: cti ~ 0,7; а2 = аз =
= а4 = 0,1.
Для пенообразователей (смачивателей) коэффициенты экви-
валентности определяют по формулам:
q^ = тП1/тп — относительный показатель устойчивости пены; тП1, тПг — стой-
кость пены, мин; q2 = a2!d± — относительный показатель концентрации раствора
пенообразователя; а2—концентрация раствора, %; д3 = 0,25 (TtjTt ) 4.
4-0,25 (Каа/К81) 4* 0>25 (/х//х ) 4-0,25 (Bj/Bj)— относительный показатель
улучшения эксплуатационных характеристик; Tt , Т{2 — температура замерза-
ния пенообразователя, °C; Ка , КЭг — коррозионная активность, кг/(м2-с); /Хз)
fx —срок хранения пенообразователя, лет; Бр Б2— биологическая разлага-
мость, %. Коэффициенты значимости (а.) относительных показателей (^.)для
пенообразователей (смачивателей) следующие: аг = == 0,3; аэ == 0,4.
Для огнетушащих газообразных и жидкостных составов коэф-
фициенты эквивалентности определяют по формулам:
д± = ЛК2/ЛК1 — относительный показатель, определяющий токсичность состава;
ЛКР ЛК2 — летальная концентрация состава, г/м3; q2 = K3j/Kat — относи-
тельный показатель, определяющий степень коррозионной активности сос1ява;
Ка1, — коррозионная активность состава, кг/(м2-с); = р2/Р1— относит ель-
254
ный показатель плотности; рь р2 — плотность состава при температуре 20 °C,
г/см3 (кг/л). Коэффициенты значимости (aj 'относительных показателей (^) для
огнетушащих газообразных и жидкостных составов следующие: cq — а3—0,4;
а2 = 0,2.
Допускается использование ряда показателей, предусмотрен-
пых картой технического уровня, и с соответствующим изменением
коэффициентов значимости.
При этом сумма коэффициентов значимости должна быть равна
1,0. Для других групп пожарной техники коэффициент эквива-
лентности определяется аналогичным порядком.
В расчетах экономической эффективности коэффициентом экви-
валентности корректируют приведенные затраты и текущие рас-
ходы базового варианта пожарной техники.
Годовой экономический эффект пожарно-профилактических
мероприятий рассчитывают по формуле
Ч_Г, Л + Е„ , (и)-иг)-£в(х;-к;) + (п1-п2) 1
Э- 31 Рг + Ея +-----------------------------------Згр’
где П1, П2 — годовые потери народного хозяйства в новом и базовом вариантах,
руб.; А2—объем внедрения, ед.
Потери народного хозяйства базового варианта (Пх) опре-
деляются по формуле
Пх = (ППр Д- Пкос) / Д- Пгт/г,
где Ппр — годовые прямые потери от одного пожара, руб.; Пкос— годовые кос-
венные потери, руб.; Пгт — годовые потери из-за гибели людей или получения
ими телесных повреждений, руб.; f, fr — вероятность возникновения пожара,
гибели людей.
Под прямыми потерями (Ппр) принимается сумма материаль-
ного ущерба, причиненного пожаром. Состав и порядок опреде-
ления прямого ущерба изложены в «Инструкции по учету пожаров
(загораний) и определению материального ущерба».
Для базового варианта прямые потери определяются по фак-
тически причиненному материальному ущербу.
При внедрении пожарно-профилактических мероприятий на
отдельных предприятиях (объектах) используют средние народно-
хозяйственные потери не менее чем за 5 лет.
В состав косвенных потерь (Пкос) включаются:
выплаты заработной платы рабочим за время простоя;
доплата рабочим высшей квалификации, привлеченным для
ликвидации последствий пожара;
оплата демонтажных работ и работ по расчистке и уборке строи-
тельных конструкций;
потери из-за снижения прибыли в результате недовыпуска
продукции;
потери части условно-постоянных расходив (псховкн н «.они
заводские расходы);
оплата штрафов за недопоставку пр<и>кнпп,
255
потери на капитальные вложения в восстановление основных
фондов.
В народнохозяйственные потери включают:
выплату пенсий и пособий в случае потери кормильца;
выплату пособий пострадавшим на пожаре;
стоимость клинического или санаторно-курортного лечения;
оплату временной нетрудоспособности.
Для нового варианта потери народного хозяйства (П2) опре-
деляют по формуле
Пг — П1 (1/Лк),
где Кк — коэффициент качества пожарно-профилактических мероприятий.
Коэффициент качества пожарно-профилактических мероприя-
тий определяют по формуле
м __<?1 + Яч 4“ <7з + *?4
Ак---------~q ’
где = СОг/С01 — относительный показатель, учитывающий степень огнестой-
кости; С01, СО£ — степень огнестойкости базового ивового вариантов, мин; д2~
==FГ0р2//?Г0Р1 — относительный показатель, учитывающий площадь горения;
Fropi, ^гор2 — площадь горения нового и базового вариантов, м2; q3 = —
относительный показатель, учитывающий время свободного горения; /г , tr —
время свободного горения базового и нового вариантов, мин; q4 = Рос —
относительный показатель, учитывающий расход огнетушащего средства; Рос t
РОСг — расход огнетушащего средства нового и базового вариантов, кг/(м2 -с); nq —
число относительных показателей.
При расчете экономической эффективности пожарно-профилак-
тических мероприятий основную трудность представляет опреде-
ление ущерба, вызванного пожарами, при отсутствии статистиче-
ских данных. В этом случае используют расчетный ущерб. По-
скольку материальный ущерб — величина случайная, то числовой
характеристикой его является математическое ожидание, которое
определяют по формуле
М(У) = У2Ри,
где М (У) — математическое ожидание ущерба, руб; У£—суммарные потери
от пожара, руб; Рц — вероятность возникновения пожара.
Вероятность возникновения пожара за время t определяют по
формуле
Рп — 1 — ехр (—V)
(X — интенсивность возникновения пожаров, т. е. среднее число
пожаров, возникающих на объекте в единицу времени).
Для каждой отрасли промышленности X определяется как
отношение числа пожаров к общему числу зданий. Эти расчеты
представляют определенную сложность, так как неизвестно число
промышленных зданий по отрасли. Кроме того, необходимо знать
число пожаров в отрасли. В этом случае целесообразнее исполь-
зовать данные о площадях промышленных зданий; тогда, приняв
256
интенсивность возникновения пожаров пропорциональной пло
щади пола здания, вероятность возникновения по крайней мер^
одного пожара за промежуток времени t можно определить п<
формуле
ра = 1 — ехр (—pFt),
где р — вероятность возникновения пожара в год, отнесенная к единице площад!
пола; F — площадь пола, ма.
Для определения расчетного ущерба необходимо также рас-
считать стоимость 1 м2 площади здания с находившимися на не&
материальными ценностями. Эту величину определяют как отно-
шение стоимости находившихся материальных ценностей в здании
вместе со стоимостью здания к его площади. Для каждой отрасли
промышленности эта величина будет различной.
Для определения расчетного ущерба необходимо знать и
площадь, охваченную огнем, которую рассчитывают по формуле
Fa = А ехр (£>//р),
гдеГп— ожидаемая площадь пожара; А и b — параметры, оцениваемые для каж-
дой отрасли промышленности в зависимости от скорости распространения пожара;
ip — время распространения пожара.
Зная стоимость материальных ценностей, находившихся на
1 м2, и площадь, охваченную огнем, можно определить прямой
ущерб по формуле
Уц — ^'F п*
где С — стоимость 1 м2 площади здания, руб.-м“2.
При невозможности приведения вариантов к сопоставимому
виду экономический эффект внедрения пожарно-профилактических
мероприятий определяют по формуле
Э=(П1-Е^)Аа.
Экономический эффект разработки пожарно-профилактических
мероприятий может быть получен в результате изменения срока
службы строительных конструкций, изменения технологических
процессов, применения новых или усовершенствованных деталей
в строительстве, сокращения продолжительности строительства.
В этом случае годовой экономический эффект в результате и<ме
нения срока службы новых строительных конструкций рассчн । ы
вают по формуле
4- 3cj <р д-
Э =
(И,-и2)-е„(к;-к;) 1 (н, и )
Р-2 Н" Ь||
Аг,
гдеЗС1, Зс— приведенные затраты на во-<в<--h-i иг н. .и, 1|цсипй па стройплощадке
(без учета стоимости заводского ц-и<>юн.-к иг и । in < р,пшикаемых вариантов ба-
зовой и ноной техники, руб./ед.; •[ (I’, ; I |- Ен) — коэффициент из-
менения срока службы новой сгр, :к и и, и 1..ПЦ ||1\кцци по сравнению с базовым
вариантом; Ръ Р2 — доли cvri шМ < к.....ш i гроптельных конструкций в расчете
на 1 год их службы ДЛЯ ('p.' Miin : -и itipintinon.
Годовой экономически й > |) |)<’|(Т Применения В стрллг-.т.
новых технологических процессов, механизации и им - .o.i i.cih
207
производства, способов организации производства и труда, обеспе-
чивающих экономию производственных ресурсов без изменения
конструктивных и объемно-планировочных решений зданий и
сооружений, рассчитывают по формуле
Э = (31 — 32) А2.
Годовой экономический эффект создания и использования но-
вых или усовершенствования уже применяемых материалов, де-
талей, полуфабрикатов и т. п., а также средств труда, имеющих
срок службы менее одного года, используемых в строительстве,
рассчитывают по формуле
у, , (и,-и2)-е„(к;-к;)+(п,-п2)
1 У2 + У 2
Годовой экономический эффект сокращения продолжительности
строительства рассчитывают по формуле
Э = Эу н- Эф,
где Эу — эффект сокращения условно-постоянных расходов строительной орга-
низации; Эф — эффект в сфере эксплуатации в результате функционирования объ-
екта за период досрочного ввода.
Экономию условно-постоянных расходов в связи с проведением
пожарно-профилактических мероприятий определяют по формуле
эу = нр(1-Ф-')>
\ I1 /
где Нр — условно-постоянные расходы для варианта с продолжительностью
строительства руб.; t2—продолжительность строительства сравнивае-
мых вариантов (соответственно большая и меньшая), год.
Условно-постоянную часть расходов можно принимать при
усредненных расчетах в процентах от общей величины затрат по
соответствующим статьям:
«затраты на материалы»— 1%;
«затраты на эксплуатацию машин и механизмов»— 15%;
«накладные расходы»—50%.
При наличии исходных данных о прибыли размер экономиче-
ского эффекта от функционирования объекта за период досрочного
ввода определяют по формуле
Эф — Пр (/j t2)
(Пр — прибыль за период досрочного ввода в действие, руб./год).
При отсутствии исходных данных о прибыли в результате
функционирования объекта рассматриваемый экономический эф-
фект допускается определять по формуле
Эф = ЕЯФ (/х — /а)
(Ф — стоимость основных фондов, досрочно введенных в дей-
ствие, руб.).
Экономическая эффективность разработки новых и пересмотра
действующих нормативных документов по строительству (СНиП,
258
СН, РСН, ВСН, ТУ) определяется, если в результате их исполь-
зования изменяется потребность в трудовых, материально-тех-
нических, финансовых ресурсах, сокращается продолжительность
строительства.
Если строительные нормы непосредственно не влияют на
изменение указанных выше ресурсов или носят организационно-
методический характер, экономический эффект не определяется.
7.5. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ ТУШЕНИИ ПОЖАРОВ
При тушении пожаров личный состав пожарных частей должен
работать в специальной боевой одежде и снаряжении 67. В непри-
годной для дыхания среде следует пользоваться изолирующими
противогазами, а при сильном тепловом излучении теплоотража-
тельными костюмами или в необходимых случаях работать под
защитой водяных струй. Не разрешается тушить горящие в по-
мещениях газы (особенно истекающих под давлением из аппара-
туры и трубопроводов), если они могут создать взрывоопасные
концентрации. В этих случаях необходимо прекратить истечение
газа и охладить оборудование и конструкции, находящиеся
в зоне горения.
Вскрывать и разбирать конструкции можно только после
обесточивания электрических сетей и отключения газовых сетей и
приборов. При этом не допускается нарушение креплений кон-
струкций. Разобранные конструкции и эвакуированное имущество
складывают в местах, в которых обеспечен свободный доступ
к объекту работ на пожаре.
В случае изменения обстановки на пожаре каждый участву-
ющий в тушении пожара должен немедленно предупредить всех
работающих на участке о возникновении опасности.
При явной угрозе взрыва, обрушения, вскипания участвующие
в тушении пожара должны быть выведены в безопасное место.
В этих случаях руководитель тушения пожара обязан установить
единые сигналы и известить о них весь личный состав.
Особую осторожность следует соблюдать при тушении пожлр.»
в чердачных помещениях и на крыше. При необходимоеш ш рг
становки лестниц поднявшиеся по ним лица должны оын. про.чу
преждены об этом и им должно быть указано ноы.г мп ю < пуска.
Конструкции и другое имущество должны < ор.нжпнньси е эта-
жей и крыш в установленные места г н-м, чк»гн.| они не попадали
на электропровода, балконы и h.i м<> .к. ip и \ к > ivxiiMKy.
Работающие с электропшлр\дни।ом, прожекторами обязаны
выполнять все работы в релнноныч рукавицах, надевать защитные
очки, выключать электропш iр\мепг, электроприборы при пере-
рыве в работе и подаче юка В случае обнаружения неисправ-
ности токоприемники выключаются до устранения неисправности.
При резке член 1рп||роподок под напряжением необходимо
обесточить учасюк очи, Каждый провод обрезают ш к н.п»,
а скрученные изолированные провода расплетают и обрезают по
одному. Не допускается обрезать многожильные провода и кабели,
а также провода и кабели, проложенные группами в изоляцион-
ных трубах.
Если не установлено, что обнаруженный провод обесточен,
следует применять все необходимые меры безопасности. Отклю-
чение электропроводов под напряжением путем их резки допу-
скается в сети с напряжением 220 В и только в том случае, когда
другими способами обесточить сеть невозможно.
При тушении пожара люди должны быть обеспечены средст-
вами защиты органов дыхания, а наступление на огонь должно
осуществляться с наветренной стороны.
Тушение установок, сосудов, работающих под высоким давле-
нием, производится после информации от обслуживающего пер-
сонала о наиболее безопасных приемах работы. В ходе тушения
пожара принимают меры к охлаждению этих установок, снижению
при необходимости в них давления; из помещения удаляются
все лица, не участвующие в тушении пожара.
Пожары химически активных веществ тушат после выяснения
у администрации характера и состава этих веществ, чтобы не
допустить применения огнетушащих средств, вступающих с ними
в реакцию.
При тушении пожаров при низких температурах принимают
меры к предупреждению переохлаждений и обморожений; при
работе на высоте необходимо обеспечивать страховку работающих.
В случае затяжных пожаров при низких температурах необ-
ходимо предусматривать регулярную смену и отдых личного
состава, организовать горячее питание и медицинское обслужи-
вание.
Особые требования обеспечения безопасности при тушении
пожаров предъявляются к объектам, где используются радиоак-
тивные вещества. При тушении таких пожаров личный состав
пожарной охраны обеспечивается средствами защиты, приборами
дозиметрического контроля и средствами санитарной обработки.
Обязательно должны быть обеспечены контроль за продолжи-
тельностью пребывания личного состава пожарной охраны в опас-
ной зоне и своевременная его смена в сроки, установленные дози-
метрической службой.
Людей, получивших облучение в 25 рентген, выводят из опас-
ной зоны, и дальнейшее их участие в тушении пожара и пребы-
вание в зоне радиоактивного заражения запрещается.
Для обеспечения безопасности работ во время тушения пожа-
ров на объектах, где используются радиоактивные вещества,
начальник гарнизона пожарной охраны совместно с администра-
цией объекта обязаны разработать иструкцию о порядке органи-
зации проведения работ по тушению пожаров в помещении с ра-
диоактивными веществами. С инструкцией должен быть ознаком-
лен весь личный состав гарнизона.
260
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1, Mullen J. U., Fenn J. W.t Irby M, R, Ill Symposium on Combustion, 1943,
p. 231—235.
2. Silver R. S. Phil. Mag., 1937, 23, N 156, p. 633—636.
3. Ashman L. E., Bushier A. Comb, and Flame, 1961, 5, p. 113—118.
4. Зайченко В. H.t Гельфанд E. A, Tp. НИИ ТБ в нефтяной промышленности,
1956, вып. IX. 64 с.
5. Ковалев П. Ф. Канд, дисс., Днепропетровский горн, ин-т, 1954,
6. Гейдон А. Г., Вольфгард X, Г. Пламя, его структура, излучение и темпера-
тура. М.: Металлургнздат, 1959. 333 с.
7. Щетинков Е. С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965. 739 с,
8. Семенов И. И. Цепные реакции, Л.: Госхимиздат, 1934. 555 с.
9. Тодес О. Л4.//ЖФХ, 1939. Т. 13, с. 868—870,
10. Тодес О. М., Мелентьев П. ВД/УКфХ, 1939. Т. 13, с. 1594 — 1596.
И. Зельдович Я. Б. Теория предела распространения тихого пламени//ЖЭТФ,
1941. Т. И, вып. 1.
12. Блинов В. И,, Худяков Г. Н. Диффузионное горение жидкостей. М.: Изд.
АН СССР, 1961. 208 с.
13. Воробьев В. А., Андрианов Р. А., Ушков В. А. Горючесть полимерных стро-
ительных материалов. М.: Стройиздат, 1978. 226 с.
14. Nusselt W. Der Verbrennungsforgang in der Kohlenstaubfeuerung.—Z, VDI,
1924, Bd. 68, N 10, S. 67—85.
15. Тодес О. M., Голыщкер А. Д,, Чивилихин С. А. Радиационный механизм
формирования и развития фронта пламени в аэродисперсных системах//
Докл. АН СССР. 1973. Т. 213, № 2, с. 321—324.
16. Монахов В. Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. М,: Хи-
мия, 1979. 42 с.
17. ГОСТ 12.1.044—84. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Пока-
затели и методы их определения.
18. Корольченко А. Я-, Либерман М. Д.//Пожаровзрывоопасность веществ и
материалов. Сб. трудов ВНИИПО МВД СССР. 1978. Вып. 1. М.: с. 57—75.
19. В иг goyne J. Н., Neale R. F. Some New Measurmerits Inflam—Mability Ranges
in Air. Fuel, 1953, v. 32, N I, p. 18—26.
20. Coward H. F., Jones У. Limits of Flammability of Gases and Vapors. US Bu-
reau of Mines, 1952.
21. Дубовкин H. Ф. Справочник по углеводородным топливам и их продуктам
сгорания. М.—Л.: Госэнергоиздат, 1962. 288 с.
22. ГОСТ 12.1.004—85. Пожарная безопасность. Общие требования.
23. ГОСТ 12.1.010—76. Взрывобезопасность. Общие требования.
24. Строительные нормы и правила. СНиП П-90—81.
25. Строительные нормы и правила. СНиП 2.09.02—85.
26. Строительные нормы. СН 463—74.
27. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). 6-е h it. М.: Эпергоатомпчдат,
1985. 640’с.
J28. Общесоюзные нормы технологического нроек i npoii.imiu (OliTII). 1986.
^29. Баратов А. //.//Журнал ВХО им. Мен н-и 27, № 1. с. 22—29.
30. Баратов А. И., Бабкин В. ('. X нмпчсекая промышленность, 1985, № 10,
с. 59-52.
31. Правила пожарной бсзонасног।п для промышленных предприятий, ГУПО
МВД СССР, 1972.
32. Методические ) ка мини п<> определению категории взрывопожарной опас-
ности производи।it npf.iiipiiH 1 nil химической промышленности. ВНТП 13—84.
М., ЮМ. 38 с.
33. Стро ител।>ш и1 нормы и правила. СНиП 2.01,02—85.
34. Стандар! СЭВ 1000 -78, Противопожарные нормы проектирования. Метод
испытания строительных конструкций на огнестойкость.
35. Стандар! СЭВ 382—76. Противопожарные нормы строительного и,....ш
ния. Испытание строительных материалов на возгораемость /г.j... ।
201
36. Стандарт СЭВ 2437—80. Пожарная безопасность в строительстве. Возгорае-
мость строительных материалов. Метод определения группы трудносгорае-
мых материалов.
37. Пособие к СНиП П-90—81 по нормам огнестойкости и пожарной опасности
строительных материалов и конструкций.
38. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.09—84.
39. Строительные нормы и правила СНиП 2.04.02—85.
40. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04,05—85.
41. Строительные нормы и правила. СНиП П-89—81.
42. Строительные нормы и правила. СНиП II-106—79.
43. Розловский Л. И. Взрывобезопаскость парогазовых систем в технологических
процессах. М.: Химия, 1973. 128 с.
44. ГОСТ 12.1.018—79. Статическое электричество. Искробезопасиость.
45. Строительные нормы и правила. СНиП 11-33—75.
46. Методы расчета взрыве- и пожароопасных параметров газовых и пыле-
газовых систем. Северодонецк: ВНИИТБХП, 1975, с. 14—17.
47. Reisbach D. Fire Res. Abstr. Rev., 1962, v. 4, p. 28.
48. Петрова Л. Д. и др.//Аннотации докладов на IV Всесоюзном симпозиуме
по горению и взрыву. М.: АН СССР, 1974, с. 53.
49. Баратов А. И, и др.//Кинетика и катализ. 1973. Т. 14, № 3. 782 с.
50. РодэА.А. и др.//Процессы горения и проблемы тушения пожаров. М.1
ВНИИПО, 1973, с. 254—262.
51. Rhone—Progil. Print in France, 1971.
52. Методика оценки огнетушащей способности огнетушителей. М.: ВНИИПО,
1976.
53. Петров И. И.> Рецтт В, Ч. Тушение пламени горючих жидкостей. М.: Изд,
МКХ РСФСР, 1971.
54. Ксандопуло Г. И. Химия пламени. М.: Химия, 1980. 256 с.
55. Баратов А. ПВогман Л. П. Огнетушащие порошковые системы. М.: Строй-
издат, 1982. 72 с.
56. Перечни зданий и помещений народного хозяйства СССР, подлежащих обо-
рудованию автоматическими средствами пожаротушения. М.: ГУПО МВД
СССР, 1975.
57. Справочник. Пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в хи-
мической промышленности. М.: Химия, 1970. 336 с.
58. Шрайбер Г., Порет П. Огнетушащие средства. М.: Стройиздат, 1975. 240 с.
59. Баратов А. Н., Иванов Е. Н. Пожаротушение на предприятиях химической
и нефтеперерабатывающей промышленности. М.: Химия, 1979. 368 с.
60. Баратов А. Н. Средства и нормы тушения (рекомендации). М.: ВНИИПО,
1985, 7 с.
61. Противопожарные нормы проектирования предприятий, зданий и сооруже-
ний нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М., Мин-
нефтехимпром СССР, 1979.
62. Временные нормы по проектированию автоматических установок пожарной
сигнализации с применением аппаратуры производства ПНР системы «ТЕЛЬ-
САП». М., Министерство приборостроения, средств автоматизации и
систем управления, 1985.
63. ОСТ 25829—79. Средства технические автоматической пожарной сигнали-
зации. М., Министерство приборостроения, средств автоматизации и систем
управления, 1979.
64. Методика (основные положения) определения экономической эффективности
использования в народном хозяйстве новой техники, изобретен и. и рациона-
лизаторских предложений. М., ВНИИПО, 1977.
65. Инструкция по определению экономической эффективности новой пожарной
техники, пожарно-профилактических мероприятий, изобретений и рациона-
лизаторских предложений в области пожарной защиты. М, ВНИИПО, 1980.
66. Нормы амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяй-
ства СССР. М.: Экономика, 1974.
67. Правила техники безопасности в пожарной охране МВД СССР, М., 1971.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автоматические пожарные извещатели
216
Автоматические пожарные устройства
КВАНТ-1, КВАНТ-2 233 сл.
Автоматический биметаллический ма-
ксимально-дифференциаль-
ный извещатель МДПИ-028
227 сл,
Автоматический водопитатель 174
Автомобильный прицеп углекислотного
пожаротушения 206
Адиабатическая температура горения
25, 34
Азотно-хладоновый состав 157
Активная противопожарная защита 241
Батарея
автоматическая с пневматическим
пуском Б АП 195 сл.
— типа БАЭ 197
двухбаллонная с электрическим и
тросовым приводом 196
Блок
линейного преобразования напря-
жения БПЛ-1 235
сигнализации БПС 235
Блоки лучевых комплектов БЛК-1 235
Быстродействующая система пуска 175
Быстродействующие установки локаль-
ного действия 175
Вентиляция 107 сл.
аварийная 107 сл.
основная 107 сл.
Вероятность эффективной работы
спринклерной установки 179
Взрыв 7
максимальное давление 28, 33
Взрывоопасная зона 72 сл.
Взрывоопасные смеси 98
группа взрывоопасных смесей 98 сл.
категории взрывоопасных смесей
98 сл.
распределение по группам и кате-
гориям 99
Водогазовые пены 157
Водогалогенуглеводородные эмульсия
157
Водоисточники противопожарного во-
доснабжения 167
Водопровод(ы) промышленного на-
значения 171
Водяная спринклерная система 174
Возгораемость материалов 80
Военизированная пожарная охрана 242
Воздушная спринклерная система 174
Воздушно-водяная спринклерная си-
стема 174
Воздушно-механическая пена 131
Вспышка 29
Выбор автоматических пожарных изве-
щателей 216 сл.
Выбор системы противопожарного во-
допровода 170
Газоанализаторы и индикаторы 102
ионизационно-пламенные 103
кислорода 104
оптические 104
переносные 102
стационарные автоматические 103
термокондуктометрические 103
термомагнитные 104
Газосигнализация 102
Галогеноуглеводородные составы
137 сл.
физико-химические свойства 138
Генератор(ы) пены 190 сл.
ГВПС (высокократной пены) 193
ГЧС 192
многоструйные 193
струйные 192
Горение 6
взрывчатых веществ и порохов 6
263
Горение
газов 7
гетерогенное 7
гомогенное 6
дозвуковое 6
жидкостей 18
воспламенение 18
выгорание 19
расход воздуха 22
состав продуктов горения 22
структура пламени 18
ламинарное 6
пылей 21
природных топлив 21
химических органических ве-
ществ 21
твердых веществ 20
модель горения 20
турбулентное 6
Горючесть 27 сл.
группа горючести 28
Горючие (сгораемые) вещества (смеси)
7, 27
Группа
сгораемых материалов 81
трудносгораемых материалов 81
Добровольная пожарная команда 243
Добровольное пожарное общество 243
Добровольные пожарные дружины 243
Допустимая пожарная нагрузка в зда-
нии и помещении 86 сл.
расчет 87
Допустимая продолжительность пожа-
ра 87
железобетонных колонн 87 сл.
зданий с железобетонными кон-
струкциями 87 сл.
— со стальными конструкциями
87 сл.
Дренчерные установки 173 сл.
Дымовые извещатели 216
ионизационные 216
фотоэлектрические 216
Зона
горения 114
задымления 114
реакции 119
теплового воздействия 114
Извещатели
дыма радиационные РИД-1, РИД-6
231 сл.
дымовой фотоэлектрический
ИДФ-М 220
пожарные дымовые 229
ИП212-2 230 сл.
комбинированный ДИП-1 230
пламени 234
ручной ИПР 225 сл.
тепловой магнитный ИП-105-2/1
227
тепловые 226
Ингибирование 17 сл.
Ингибиторы горения 120 сл.
Индекс
распространения пламени 28, 32
— среднеарифметический 32
Индексаторы срабатывания извещате-
лей 219
Инертные разбавители 134 сл.
огнетушащие составы 134
Инерционность пожарного извещателя
215
Интенсивность подачи огнегасящего
состава 118
Искробезопасное устройство-сигнали-
затор ИУС 237 сл.
Искробезопасный извещатель пожар-
ной сигнализации типа
ДПС-038 228
Источники воспламенения (зажигания)
98, 101
предотвращение возникновения
101 сл.
Зажигание
критические условия 7
температура 7
условия зажигания 7
Закономерности ингибирования горе-
ния 119 сл.
Категории зданий и сооружений 65 сл.,
70 сл.
Категорирование производств по по-
жаро- и взрывоопасности 64
Кислородный индекс 28, 31
Классификация
потребителей воды 164
264
Классификация
стационарных установок противо-
пожарной защиты 171
токсической опасности огнетуша-
щих веществ 147
по используемому средству ту-
шения 172
по назначению 171 сл.
по принципу тушения 172 сл.
по продолжительности пуска 173
Комбинированные огнетушащие соста-
вы 157 сл,
установки газового тушения 204
Контрольно-пусковой узел 184
дренчерной системы 184 сл.
установки с быстродействующим
клапаном 185
Контрольно-сигнальные узлы 183 сл.
воздушной спринклерной системы
183
пенных установок 189
спринклерной водяной системы 183
Концентратор
приемно-контрольный пожарный
КП КОП-10/50-1 «ТОПАЗ»
240
сигнально-пусковой пожарный
КСПП019-20/60-2 239 сл.
Концентрационные пределы распро-
странения пламени 28, 30,
34, 60
верхний 28, 30
расчет 37 сл.
нижний 26, 30
расчет 34 сл.
газовзвеси 57
расчет 57 сл.
смеси 38
расчет 38 сл.
Критическая интенсивность (подачи
пены) 133
Критические температуры зажигания
8 сл.
Критические условия тушения пеной
133
Коэффициент дымообразования 28, 32
Коэффициент избытка окислителя
22 сл.
Лабораторные методы испытания огне-
тушащих составов 122
Легковоспламеняющиеся вещества 27
Линейно-объемные фотоэлектрические
извещатели ДОП-1, ДОП-2,
ИОП209-2 (ДОП-3) 232 сл.
Линейно-объемные фотоэлектрические
извещательные системы 221
Максимальная степень расширения
продуктов горения 34
.Максимальное давление взрыва 28, 33
Мероприятия по взрывозащите техно-
логического оборудования
108
изменение верхних концентрацион-
ных пределов распростране-
ния пламени 108
— по предупреждению взрывов 96
Меры по ограничению масштабов по-
жара 81
Минимальная флегматизирующая кон-
центрация флегматизатора
28, 33
Минимальное взрывоопасное содержа-
ние кислорода МВСК 28, 33,
59
Моделирование процесса тушения 20
приблизительное 120 сл.
дифференциация способов тушения
120
объемные 120
поверхностные 120
Негорючие (несгораемые) вещества 27
Нормальная скорость распространения
пламени 28, 32
Нормы водопотребления 165
Оборудование для пожарной сигнали-
зации 221 сл.
Общественные противопожарные фор-
мирования 243
Объемное тушение 120
Огнезащита строительных материалов
и конструкций 94
Огнезащитные покрытия 94 сл.
атмосфероустойчивые 95
неатмосфероустойчивые 94
свойства и область применения
94 сл.
265
Огнезащитные покрытия
защита деревянных конструкций 96
— металлических конструкций
95
Огнепреградители 109
сухие ПО
типы 110
эффективность огнепреграждения
ПО
Огнестойкость строительных конструк-
ций 76
степень огнестойкости 76 сл.
Огнетушащая концентрация диоксида
углерода 135
Огнетушащая способность воды 123
Огнетушащие составы 120
лабораторные методы испытания
120, 122
Огнетушащие порошки 150 сл.
механизм огнетушащего действия
152 сл.
огнетушащая способность 152 сл.
основные технические данные 150
особенности применения 154 сл.
преимущества 150
эксплуатационные свойства 150
Огнетушащие средства 112
Огнетушители 205 сл.
передвижные 205 сл.
ручные углекислотные 205
с хладоновыми зарядами 206
порошковые 210
передвижной ОППС-ЮО 211
переносный ОПС-10 210
СИ-120 211
Организация службы пожарной охра-
ны 241
Органы пожарной охраны 241 сл.
Оросители водяные 180
ударного действия 180
центробежные 180
щелевые 180
Ороситель двухструйный 181 сл.
комби нированный центр обежный
182
пенный дренчерный Ю2
— спринклерный 192
— четырехструйный 182
— эвольвентный 181, 192
Основные понятия о пожаре 112 сл.
важнейшие параметры 112 сл.
газообмен очага пожара с окружа-
ющей средой 113 сл.
метеорологические условия 113 сл.
пожарная нагрузка 112 сл.
скорость выгорания пожарной на-
грузки 112
теплообмен между очагом пожара
и окружающими материала-
ми и конструкциями 113 сл.
Основные понятия о пожаре
физико-химические свойства горя-
щего материала 112 сл.
Особенности теплового режима в про-
цессе пожаротушения 118
Охрана труда и техника безопасности
при тушении пожаров 259 сл.
Оценка
взрывопожарной опасности про-
изводственных помещений
67 сл.
пожаро- и взрывоопасности произ-
водств 63
вероятностный метод 64
детерминированный 67 сл., 76
эффективности огнетушащих соста-
вов 120
Пена (ы) 129
вязкость 130
дисперсность 130
качество 132
кратность 130
огнетушащая способность 130
огнетушащая эффективность 130,
132
огнетушащие свойства 130
подача 133
применение 129
Пенокамеры 194
схема установки 194
Пенообразователи 128, 131 сл.
качество 132
коррозионная способность 132
повышение качества 132
Пламя 28, 32
нормальная скорость распростра-
нения 28, 32
Площадь тушения пожара 89
Поверхностное тушение 120
Побудительно-пусковая секция типа
ПСР-50 198
Подавление горения 111
на открытом воздухе 120
условия для подавления горения
111 сл.
Пожарная защита 158
эффективность 158
Пожарная нагрузка 113 сл., 178
см. допустимая пожарная нагрузка
способ распределения 114
профилактика 63, 241
Пожарные извещатели 215 сл.
автоматические 216
дифференциальные 215
266
Пожарные извещатели
дымовые 215
дымовые оптические 217
линейно-объемные 221
максимально-дифференциальные
215
максимальные 215
пламени 216
световые 216 сл,
тепловые 216 сл.
— максимально-дифференциальные
217
точечные 218 сл.
установок 218
зона действия 215
инерционность 215
требования при установке 218
чувствительность 215
Пожарно-технические комиссии 243
Пожаро- и взрывоопасность 27
организационные основы обеспече-
ния 241
Показатели пожароопасности 27
область применения (понятия) 27
перечень 28
Показатель токсичности 28, 32
полимерных материалов 26, 32
продуктов сгорания 28, 32
Порошки см. Огнетушащие порошки
Потребление воды стационарными уста-
новками тушения 177
Предел распространения огня 79
Пределы огнестойкости строительных
конструкций 78 сл.
Предохранительные (легкосбрасывае-
мые) конструкции 96
остекление окон и дверей 96
панели стен 97
плиты покрытий 97
распашные ворота и двери 96 сл.
расчет площадей 97
Прибор приемно-контрольный пожар;
ный
ППКОПО51-4-4 «Сигнал-43» 236 сл.
ППКОПО41-Ы, «Сигнал-44» 237
Приемно-контрольные
пульты ППК-1, ППК-2 225 сл., 235
устройства 235
Продукты горения 34
максимальная степень расширения
34
Промежуточный исполнительный орган
типа ПИО-017 235
Проникающая способность струи 125
Противопожарная защита 171
Противопожарное водоснабжение 163
сл.
Противопожар пые
водопроводы 166
двери и ворота 82
зоны 84
перегородки 82 сл,
перекрытия 82, 84
преграды 82 сл.
минимальные пределы огнестой-
кости 83
требования к конструктивному
решению 82 сл.
проемы 85
разрывы между зданиями 82, 90
стены 82 сл.
Профессиональная пожарная охрана
242
Процесс пожаротушения 118
особенности теплового режима 118
Пульт приемный пожарный ППС-1
225, 238
Радиоизотопная установка РУОП-1
231, 235
Распределитель воздуха типа РВ 199
Распределительное устройство УР-1
235
типа РУ 199
Распространение пламени 14, 16
Расход воды для тушения пожаров
165, 176 сл.
в производственных зданиях 165 сл.
для спринклерных установок 177
на внутреннее пожаротушение 167
— наружное пожаротушение 165
передвижными средствами 165
статистические данные 165
удельный 178
Расчет элементов установок порошко-
вого пожаротушения 211 сл.
Расчетное время отключения трубо-
проводов 66
Самовоспламенение 10
комбинированное цепочечно-тепло-
вое 12 сл.
тепловое 10 сл.
цепное 12 сл.
Сигнальная линия (шлейф) 215
Система
противопожарного водоснабжения
168
повторного использования воды 168
267
Система
хозяйственно-питьевого водопро-
вода 168 сл.
Системы пожарной сигнализации
215 сл.
автоматические 215
ручные 215
Скорость выгорания 28, 32, 114
удельная 114
выделения тепла 10
нарастания давления при взрыве
28, 33 сл.
разветвленной цепной реакции 14
распространения пламени 16
Служба пожарной охраны 241 сл.
организация 241
Смачиватели 127
анионоактивные 128
ионогенные 128
неиовогенные 128
поверхностно-активные вещества
127
Соединительные линии установок по-
жарной сигнализации 223 сл.
Способность веществ взрываться и го-
реть 28, 31
Способы подачи воды 124
распыление струи 124
напор струи 125
сплошные струи 124
Спринклерные установки 173 сл.
вероятность эффективной работы
179
Средства и нормы пожаротушения (ре-
комендуемые) 160 сл.
Средства тушения различных веществ
и материалов 158
Станции пожарной сигнализации 221
Статистические данные о расходе воды
165
Стационарные
стволы порошкового тушения 209
установки тушения 177
потребление воды 177
Стационарный воздушно-пенный огне-
тушитель 191 '
Стехиометрическая смесь 22
Стехиометрическая концентрация го-
рючего 34
Стехиометрический коэффициент 22 сл.
Схема (ы)
автоматической комбинированной
установки местного газового
тушения пожара 201 сл.
включения автоматического доза-
тора 188
водопроводов пожарного водоснабже-
ния 168, 170
высокого давления 168 сл.
низкого давления 168 сл,
Схема (ы)
постоянного высокого давления
168 сл.
Тамбур-шлюзы 26, 85
Температура
воспламенения 28 сл.
расчет 47 сл.
вспышки 28 сл.
самовоспламенения 8, 28, 29, 52
зависимость от длины углево-
дородной цепочки 52 сл.
самонагревания 28, 31
тления 28, 31
Температурные пределы распростране-
ния пламени 28, 30
расчет 47 сл.
Термоизвещатель пожарный ТРВ-2
228 сл.
Требования
к ограничению распространения по-
жара между зданиями про-
мышленных предприятий
89 сл.
к размещению оборудования и ап-
паратуры (для пожарной сиг-
нализации) 221 сл.
к размещению промышленных рай-
онов 90
к соединительным и питающим ли-
ниям установок пожарной
сигнализации 223 сл.
к шлейфам пожарной сигнализации
223 сл.
к установкам пожарной сигнали-
зации 218 сл.
при установке пожарных извеща-
телей 218
допустимая высота установки
220
расстояния между извещателя-
ми и извещателями и стенами
218, 220
Трудногорючие (трудносгораемые) ве-
щества 27
Тушение
водой 123
газовыми огнетушащими составами
195
галогенуглеводородными составами
137 сл.
инертными разбавителями 134 сл.
огнетушащие составы 134
комбинированными составами
156 сл.
268
Тушение
комбинированное 198
местное 195
объемное 195
пеной 129 сл.
критические условия 133
пожаров 111 сл.
средства и способы 111, 115
порошками 150 сл.
распыленными струями 124 сл.
недостатки 125 сл.
преимущества 124 сл.
Установки
с. электрическим приводом 200
— распыленной водей 175 сл.
Устройство (а)
для отвода воды 171
пожарной сигнализации ИП 212-1
(СПИН-М) 233
сигнально-пусковое пожарное
УСПП (ДИФ-5) 236
Углекислотно-холодильный состав 157
Удельный расход воды 178
Указатели срабатывания извещателей
219
Условия теплового самовозгорания 28,
31
Установки
водяного пожаротушения 173 сл.
схемы 173 сл.
устройство 179 сл.
газового пожаротушения 195, 199
баллонные 195
комбинированные 201
крупнобаллонные 199
пенного пожаротушения 188 сл.
дренчерные 189 сл.
локального действия 190 сл.
спринклерные 189
пожаротушения 163
— галогенсодержащими соста-
вами 203 сл.
схема установки 204
порошкового пожаротушения
206 сл.
передвижные 210
стационарные 206 сл.
автоматические с пневматиче-
ским включением 207
комбинированные 208 сл.
с механическим (тросовым) вклю-
чением 207 сл.
с ручным управлением 207
расчет элементов установок 211 сл.
тушения мелкораспыленной водой
176
— пожаров водой с химическими
добавками 186 сл.
принципиальная схема 186 сл.
— хладоновыми составами 200
с механическим (тросовым) при-
водом 200
с пневматическим побудителем
200
Флегматизаторы 28
минимальная флегматизирующая
концентрация 28, 33
Флегматизация 17 сл., 102, 105
расчет флегматизирующих концен-
траций 106
Флегматизирующие концентрации
инертных разбавителей 42, 6!
расчет 42 сл.
Фронт (а) пламени 9, 14
ширина 14
Характерная ширина зоны ламинарно-
го пламени 9
Химическая пена 130
Хладоны 138 сл.
время подачи 145
коррозионная активность 149
механизм огнетушащего дейст-
вия 139 сл.
огнетушащая эффективность 150
огнетушащие концентрации
145 сл.
пути повышения огнетушащей
способности 143 сл.
расход при объемном тушении
145
токсичность 147 сл.
Центральны!! пунш >.i..ipп>>ti uni in
цине 2i:>
209
Эвакуационные
выходы 92
число 92
пути 91
ширина 92
наибольшее расстояние до эва-
куационного выхода 92 сл.
Эвакуация людей при пожаре 91 сл.
Экономическая эффективность проти-
вопожарных мероприятий
243 сл.
Энергия
зажигания 28
минимальная 28, 31
расчет 51 сл., 59 сл.
искрового разряда (минимальная)'
10
начального импульса 8
химической, реакции 8
Эффективность применения пожарных
извещателей 217
Справочное издание
Анатолий Николаевич Баратов
Евгений Николаевич Иванов
Александр Яковлевич Корольченко
Сергей Николаевич Минаев
Юрий Константинович Писков
Татьяна Евгеньевна Стороженко
Пожарная безопасность^
Взрывобезопасность
Редактор А. П. Маркович
Художественный редактор Л. Л. Леонтьева
Технический редактор С. Ю, Титова
Корректор Т. С. Васина
ИБ № 1981
Сдано в наб. 27.03.87. Подписано к печати 30.08.87. Т-11696.
Формат бумаги 60x90’/ie. Бумага! Гарнитура литературная.
Печать высокая. Усл. печ. л. 17,0. Уёл. кр.-отт. 17,0. Уч.-изд. л. 19,11.
Тираж 7 6 000. экз. Заказ 84. Цена 1 р. 30 к. Изд. № 3008
Ордена «Знак Почета» издательство «Химия»#
107076, Москва, Стромынка, 21,, корп. 2.
Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени
Ленинградского объединения «Техническая книга» им^ Евгении Соколо-
вой Союзполиграфпрома при Госудапственном комитете СССР по делам
издательств, полиграфии и книжной торговли. 193144, г. Ленинград,
ул. Моисеенко, 10.