Оценка пожарной опасности завода ПКК

Все эти меры позволят использовать личный состав ГПС для действий связанных с непосредственной ликвидацией пожара и его последствий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3.              ТУШЕНИЕ ВОЗМОЖНОГО ПОЖАРА

Расчёт сил и средств по тушению пожара воздушно-механической пеной средней кратности (по рекомендации ВНИИПО).

По заказу Красноярского Горно-Химического комбината во ВНИИПО под руководством доктора технических наук В.И. Горшкова в 1992 году проведён   анализ   пожаровзрывобезопасности   и   разработаны рекомендации по обеспечению безопасности объектов складирования трихлорсилана.

В этой работе проведен анализ сценариев возможных аварий на складах хлорсиланов промышленных площадок №1 и №2, а также разгерметизация трубопроводов на наружных участках внутри и вне обвалования. При этом в случае разлива вне обвалования площадь разлива определялась по данным ВНИИПО, полученным на основе анализа аварии с проливом изопентана на железнодорожное полотно (Белгород, 1990 год). Согласно этим данным, 130 кг продукта проливается на 1м2.

В случае аварии трубопровода внутри корпуса очистки хлоридов, трихлорсилан разливается на твёрдую поверхность, поэтому площадь розлива принимаем из условия: 1литр на 1м2 поверхности [1]. Площадь разлива соответственно будет намного больше.

Рекомендуемое огнетушащее вещество: воздушно-механическая пена на основе пенообразователя ПО-1Д. Рекомендуемые приборы подачи огнетушащего вещества: пеногенераторы ГПС-600 и пенные оросители типа ОПСР. Рекомендуемая интенсивность подачи раствора пенообразователя: 0,3 л*м-2*с-1 [  ].

 

 

Расчёт сил и средств для тушения возможного пожара в корпусе очистки хлоридов.

 

1. Определяем требуемый расход огнетушащего вещества:

Qтр = Qтртуш +Qтрзащ

Q= F*I

Qтртуш=Qтр рпотуш *0,94

Где: Qтр - требуемый суммарный расход воды.

        Qтрзащ - требуемый расход воды на защиту.

        Qтртуш - требуемый расход воды на тушение.

        F  - площадь (тушения или защиты).

        I   - интенсивность подачи огнетушащего вещества.

        Qтр рпотуш  - требуемый расход раствора пенообразователя в воде.

        0,94 - коэффициент содержания воды в 6% растворе пенообразователя. 

Qтр рпотуш =Fтуш* Iрпо  =963*0,3=288,9 л*с-1.

 Площадь тушения: Fтуш = 963 м2.

 Интенсивность подачи раствора ПО-1Д: Iрпо = 0,3 л*м-2*с-1.

Qтрзащ  =Fзащ1*Iзащ1 +Fзащ2*Iзащ2 =265,8*0,3+197*0,15*0,25=87,1 л*с-1.

       Площадь  защиты технологических установок 1 этажа:

 Fзащ1 =265,8 м2.

 Площадь защиты технологических  установок 2 этажа:   Fзащ2 =197 м2.

 Интенсивность охлаждения  технологических установок 1 этажа  находящихся в зоне горения:

 Iзащ1 =0,3 л*м-2*с-1 (таблица 2.10.) [3].

 Интенсивность охлаждения технологических установок 2 этажа:

 Iзащ2 =0,15*0,25 (стр. 52) [3].

Qтртуш=288,9*0,94+87,1=358,7 л*с-1.

 

2. Определяем необходимое количество технических приборов подачи огнетушащих средств:

Nгпс = Fтуш /F гпстуш

Fгпстуш = Qгпс / Iрпо

Расход раствора 1 пеногенератора ГПС-600: Qгпс 600=6 л*с-1, ГПС-2000: Qгпс 2000 =20 л*с-1.

Площадь тушения 1 пеногенератора ГПС-600:

 F гпс 600туш =6/0,3=20 (м2),

Площадь тушения 1 пеногенератора ГПС-2000:

F гпс 2000туш =20/0,3=67 (м2).

Число пеногенераторов ГПС-600: Nгпс 600=963/20=48

Число пеногенераторов ГПС-2000: Nгпс 2000 =963/67=15

 

Число водяных стволов на защиту:         

Nзащ =Qтрзащ/Qств

По тактическим соображениям целесообразно использовать для защиты 1 этажа стволы максимальной интенсивности (ПЛС-20 с диаметром насадка 32 мм Qплс=28 л*с-1), расположив их вне здания с подачей компактных струй через проёмы остекления. Цель – максимально возможное охлаждение технологического оборудования в зоне воздействия огня. Для защиты 2 этажа возможно использование внутренних противопожарных кранов со стволами РСК-50

(Qрск= 3,5 л*с-1).

Для защиты 1 этажа: N1защ =80/28=3 ствола ПЛС-20;

2 этажа: N2защ =7,38/3,5=2,11 принимаем 3 ствола РСК-50.

3. Определяем фактический расход огнетушащих  веществ:

Qф=Qфтуш+Qфзащ

Где: Qфтуш =Nгпс *Qгпс ;  Qфзащ=N1защ*Qплс+N2защ*Qрск

Для ГПС-600: Qфтуш =48*6=288 л*с-1 раствора пенообразователя.

       Для  ГПС-2000: Qфтуш =15*20=300 л*с-1 раствора пенообразователя.

Для защиты: Qфзащ=3*28+3*3,5=94,5 л*с-1 воды.

Максимальный фактический расход воды составит: Qф=300*0,94+94,5=377 л*с-1; пенообразователя: Qфпо= 300*0,06=18 л*с-1.

4. Рассчитаем необходимый запас огнетушащих веществ:

Для нужд пожаротушения мы можем использовать пожарные гидранты сети наружного противопожарного водоснабжения, в том числе: 3 ПГ расположенных на кольцевой магистрали диаметром 500 мм; 2 ПГ на кольцевой магистрали диаметром 250 мм; 1 ПГ на тупиковой магистрали диаметром 400 мм; 3 градирни оборотного водоснабжения; 2 пожарных водоёма по 500 м3. Вывод: запроектированные сети обеспечивают требуемый расход для нужд пожаротушения.

Требуемый запас пенообразователя с учетом резерва:

Vпо = Qфпо* 60*tр*Kз = 18*60*30*3=97200 л.

Где: Расчётное время тушения ВМП tр =30 мин; коэффициент запаса (разрушения пены): Kз =3  [3].

5. Требуемое количество пожарных автомобилей основного назначения:

Nац =Qф/ Qнас = 377/40*0,8=12

Где: 40 л*с-1 паспортная производительность пожарного насоса ПН 40у

0,8 коэффициент износа  и потерь.

6. Численность личного состава по ведению боевых действий (без учета резерва звеньев ГДЗС):

Минимальная численность при ручной подаче пеногенераторов:

Nлс=Nгпс *2+Nплс *2+Nрск *2+Nац *3

Nотд = Nлс/5

Nгпс *2 – число пеногенераторов по 2 бойца на каждый ( при подаче с помощью гребёнок при использовании спецтехники количество бойцов будет меньше, и более безопасно и тактически эффективно).

Nплс *2– число лафетов охлаждения по 2 бойца на каждый.

Nрск *2- число стволов РСК охлаждения по 2 бойца на каждый (2 звена ГДЗС подают 3 ствола).

Nац *3- число основных автомобилей с водителем, постовым поста безопасности, пожарным на разветвлении.

При подаче ГПС-600 Nлс=48*2+3*2+3*2+12*3=144 человека, 29 отделений.

При подаче ГПС-2000 Nлс=15*3+3*2+3*2+12*3=93 человек, 19 отделений.

С резервом звеньев, число отделений возрастет на 1/3 и составит 38 и 25 отделений соответственно.

Результаты расчетов и данные расписания выездов сведём в таблицу 3.1.

 

Таблица 3.1

Сосредоточение сил и средств на пожаре

Необходимо для тушения ГПС и пенообразователя			Необходимая численность личного состава		№ вызова	Наименование подразделения и тип автомобиля	Время прибытия и боевого развёртывания (мин)	Наличие огнетушащих приборов и средств			Численность личного состава
Прибор	шт	ПО-1Д л	отделений	звеньев ГДЗС				ГПС-600	ГПС-2000	ПО (л)	отделений	звеньев ГДЭС
ГПС-600	48	97200	29 (38)	29 (38)	1	ПЧ-9 2АЦ-40	7,5	4	0	330	2	2
ГПС-2000	15		19 (25)	19 (25)	2	ПЧ-1 1АЦ-40	21,5	2	0	165	1	1
						ПЧ-10 1АЦ-40	28	2	0	165	1	1
						ПЧ-3 1АЦ-40	28	2	0	165	1	1
						ПЧ-4 1АЦ-40	36	2	0	165	1	1
						Всего: 6АЦ-40	36	12	0	990	6	6
					3	УГПС г. Красноярска 4АЦ-40	75	8	0	660	4	4
						ОГПС №57 2АЦ-40	75	4	0	330	2	2
						Всего: 12АЦ-40	75	24	0	1980	12	12

 

 

По результатам расчётов можно сделать следующие выводы:

1. Предусмотренное гарнизонное расписание выездов не обеспечивает необходимое количество сил и средств для проведения пенной атаки.
2. Время следования для подразделений прибывающих по вызову №2 и особенно по вызову №3 превышает время выгорания разлившегося трихлорсилана.
3. Пенную атаку целесообразно проводить только при наличии расчётного количества сил и средств, подготовки необходимого запаса пенообразователя. Подразделения, которые  участвуют в подготовке пенной атаки и прибывают раньше остальных, не могут быть задействованы для других работ,  следовательно, используются нерационально. При достаточном количестве сил и средств задействованном для защиты здания и оборудования, грамотных действиях персонала по аварийному опорожнению емкостей и колонн с ЛВЖ, перекрытию задвижек поступления горючих веществ в корпус очистки хлоридов выгорание разлившегося вещества произойдет раньше начала пенной атаки.
4. При тушении стоящими на вооружении гарнизона пеногенераторами ГПС-600  количество генераторов не соответствует расчетному, следовательно, необходимо приобретать и вывозить их дополнительный запас. Количество отделений также значительно превосходит возможности гарнизона даже с привлечением сил и средств из краевого центра и 100% использованию резерва техники и дополнительному сбору личного состава свободного от службы.
5. Количество вывозимого в боевом расчёте  пенообразователя намного меньше требуемого. В реальных условиях его может понадобиться даже больше расчетного с учетом того, что пенная атака должна проводится одновременно с охлаждением технологического оборудования компактными струями и коэффициент разрушения пены необходимо увеличить до пяти. Тогда пенообразователя потребуется 162000 литров вместо 97200. Такое количество пенообразователя невозможно вывозить, следовательно, необходимо предусмотреть утепленные или обогреваемые емкости для хранения пенообразователя на объекте.
6. Применение пеногенераторов ГПС-2000 значительно снижет  требуемое количество личного состава. При условии создания на объекте дополнительной пожарной части, возможно, обеспечить расчётное количество сил и средств. Но необходимо дополнительное вооружение всех подразделений пеногенераторами ГПС-2000, причем городские части не смогут вывозить их в боевом расчёте. Нужно будет определить порядок хранения и использования  ГПС-2000 на объекте.

• В рекомендациях ВНИИПО не учитываются химические особенности процессов протекающих при тушении трихлорсилана. Он в основном рассматривается как ЛВЖ с низкой температурой кипения по свойствам близким к горючим газам. Но очень важно учитывать процессы гидролиза, протекающие при взаимодействии трихлорсилана с водой содержащейся в воздушно механической пене. Процессы гидролиза достаточно подробно описаны в работе [4]. В результате проведенных исследований установлено, что гидролиз трихлорсилана – экзотермическая реакция, сопровождающаяся испарением 5-25 % исходного и частично гидролизованного продукта представляющего горючие пары. Кроме этого выделяется негорючий, но токсичный хлороводород и образуется 4-15 % водорода. Уравнение реакции гидролиза имеет вид: H-Si-Cl3 + 5/2H2O = H-Si(OH)3 + 3HCl

Образующиеся продукты легко конденсируются с выделением воды и образованием соединений с –Si—O—Si--  связями. Эти соединения, взаимодействуя с пеной, заполняют межпузырьковые прослойки и способствуют образованию негорючего слоя.

Практический опыт тушения пеной розлива смеси гидрохлорсиланов, основным компонентом которой являлся трихлорсилан,  на химкомбинате в городе Усолье-Сибирское, показал, что при этом на поверхности образуется негорючая корка, под поверхностью которой продолжается горение, местами прекращающееся и возникающее вновь. Горючие пары и газы периодически взламывают  корку и воспламеняются, а пена свободно растекается по ней, и не обеспечивает эффективного тушения. Личный состав после неудачной попытки применил компактные и распыленные водяные струи и не смотря на увеличение интенсивности горения быстро ликвидировал загорание.

 

Всё вышеперечисленное позволяет сделать вывод о том, что тушение трихлорсилана воздушно-механической пеной средней кратности может оказаться неэффективным, требующим больших экономических затрат, перевооружения гарнизона, привлечения большого количества дополнительных сил и средств.

 

По соображениям экономической целесообразности в данной работе я не провожу расчёты тушения порошковыми составами, так как  на вооружении гарнизона имеется единственный автомобиль порошкового тушения АП-5 дислоцирующийся в пожарной части №1 в 16,5 км от данного объекта.

Расчет сил и средств по тушению пожара распылёнными и компактными струями воды.

 

Вода, несмотря на появление всё новых, всё более эффективных огнетушащих средств и составов остаётся основным, наиболее используемым в пожаротушении веществом. Её достоинства в доступности, дешевизне, простоте применения, физико-химической уникальности действия.

Учитывая физические и химические особенности трихлорсилана, следует предположить, что тушение его водой является наиболее эффективным и экономичным решением. Во-первых, плотность трихлорсилана (1480 кг*м-3) больше плотности воды, следовательно, вода будет растекаться по его поверхности, уменьшая площадь горения. Во-вторых, трихлорсилан интенсивно гидролизуется водой. Значит вся вода, в том числе используемая на защиту, стекая, вступает в реакцию гидролиза и также участвует в уменьшении количества горючей жидкости, значит и в тушении. Низкая температура кипения (+310С) обуславливает усиление испарения, при повышении температуры при гидролизе и горении. Распыленная вода осаждает хлороводород и другие токсичные продукты горения и гидролиза, а также разлагает трихлорсилан в газообразной фазе. К отрицательным факторам следует отнести рост интенсивности и температуры горения, токсичность продуктов гидролиза и сгорания. Влияние негативных воздействий, возможно компенсировать увеличением интенсивности подачи воды на защиту оборудования и тушение. Чем больше подача воды в компактной и распыленной форме, тем быстрее будет ликвидировано горение.  Увеличение расхода воды на тушение, в отличие от пенной атаки, возможно вести поэтапно, по мере прибытия пожарных подразделений.