Пожароопасность как фактор производственной среды

Рассмотрим процесс теплового  самовоспламенения на примере смеси  горючего газа с воздухом, помещенной в сосуд объемом У. При атмосферном  давлении и комнатной температуре  реакция между горючим газом  и кислородом воздуха в сосуде практически не идет. Как известно, скорость химической реакции пропорциональна  произведению концентраций реагирующих  веществ и возрастает с повышением температуры. При повышении температуры  сосуда и смеси скорость реакции  и выделения тепла соответственно увеличится. Зависимость скорости выделения  тепла от температуры имеет вид:

 

 

где — скорость выделения тепла; Q — теплота сгорания газа; V — объем горючей смеси; К — константа скорости реакции; С — концентрация реагирующего вещества; v — порядок реакции; Е — энергия активации; R — универсальная газовая постоянная; Т — температура смеси. Графически эта зависимость показана на рис. 1.

 

Рис. 1. Зависимость  скорости тепловыделения q₁ и теплоотвода q₂ от температуры Т

Необходимость активации, т.е. затраты некоторой энергии при  химическом превращении, обусловлена  затратой энергии на разрыв старых (существующих) межатомных связей. Реакция  возможна лишь в том случае, если взаимодействующие молекулы получают определенный запас энергии, достаточный  для разрыва или ослабления межатомных связей. Выделяющееся тепло передается горючей смеси и она нагревается. Как только температура смеси превысит температуру стенок сосуда, начнется отвод тепла через стенки сосуда в окружающую среду. Количество тепла, отводимого через стенки сосуда в единицу времени, пропорционально разности температур смеси и стенок сосуда, т. е.

,

где q₂ — скорость отвода тепла через стенки сосуда; a — коэффициент теплоотдачи; S — поверхность стенок сосуда; Т — температура смеси; Т₀ — температура стенок сосуда.

На рис. 1 представлена зависимость  скорости тепловыделения q₁ и теплоотвода q₂ от температуры Т. С помощью графика легко проследить изменение соотношения выделяющегося тепла в результате реакции и рассеивающегося через стенки сосуда. При температуре Т₀ смесь будет вначале нагреваться и температура ее повысится до значения Т_А соответствующего точке А (точки пересечения кривой q₁(Т) л прямой q₂(T) при начальной температуре Т₀). Саморазогрев смеси выше температуры Т_А невозможен, так как теплоотвод через стенки будет превышать тепловыделения. При начальной температуре смеси и стенок сосуда Т1 прямая q₂(T) будет касаться кривой q₁(T) в точке В. В этом случае саморазогрев смеси возможен до температуры Т_В. Кроме того, дальнейший саморазогрев смеси также возможен, так как выше и ниже точки В скорость выделения тепла в результате химической реакции превышает теплоотвод через стенки сосуда. В точке В тепловом режим будет неустойчивым — при отклонении от состояния, отвечающего точке В, система в В не возвратится, а будет удаляться от этого состояния. При сколь угодно малом повышении температуры стенок сосуда кривые не будут иметь общих точек и, следовательно, равновесный тепловой режим невозможен, произойдет резкое повышение температуры и соответственно скорости реакции.

Одной из особенностей пожара, вызванного горением газовоздушных и паровоздушных смесей, является образование огневого шара, время существования которого колеблется от нескольких секунд до нескольких минут. Опасным фактором огневого шара является тепловой импульс. Размеры огневого шара, время его существования и величина теплового импульса зависят от количества сгораемого вещества.

Тепловое поражение человека определяется величиной теплового  импульса: тепловой импульс от 80 до 160 кДж/м² вызывает первую степень ожоговой травмы (болезненное покраснение кожи), от 160 до 400 кДж/м² — вторую степень (образование пузырей на коже человека); от 400 до 600 кДж/м² — третью степень (омертвление кожи с частичным поражением росткового слоя); более 600 кДж/м² — четвертую степень (омертвление кожи и поражение глубинных слоев тканей). Тепловое поражение более 25 % поверхности кожи человека практически приводит к его гибели.

Опасными факторами пожара, воздействующими на людей и материальные ценности, помимо указанных ранее  открытого пламени, повышенной температуры  корпусов оборудования и окружающей среды, являются также токсические  продукты горения и термического разложения, пониженная концентрация кислорода в воздухе рабочей  зоны и вызванные описанными факторами  их вторичные проявления: осколки, движущиеся части разрушившихся аппаратов, агрегатов, установок, конструкций, токсические  вещества и материалы, вышедшие из разрушенных  аппаратов и установок, электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов, опасные факторы взрыва, происходящие вследствие пожара.

Эти факторы приводят к  отравлениям, ухудшению работы органов  дыхания, к травмированию работающих.

Согласно ССБТ ГОСТ 12.1.004—91 допустимый уровень пожарной опасности  для людей должен быть не более 10^-6 воздействия опасных факторов пожара, превышающих допустимые значения, в год в расчете на каждого человека.

Непревышение такого уровня опасности обеспечивается созданием на предприятиях системы пожарной безопасности.

 

Заключение

 

Строительство объектов, добротных  и долговечных, требует внимания не только к механической прочности  стен и перекрытий, обеспечения устойчивости конструкций к внешним воздействиям среды (низкие температуры, коррозия). Но и необходим грамотный проект предполагающий учёт многих факторов, сопутствующих «механическому» сопромату. Безусловно, чтобы исключить преждевременную усталость материала, приводящую к критическим необратимым деформациям, в расчет необходимо принимать и предельно допустимые нагрузки, и «погодные» условия эксплуатации. Вместе с тем, важным компонентом, учесть который необходимо уже на этапе планирования помещений, является пожароопасность.

 Детские сказки, к сожалению,  не объясняют нам, при начале  нашего жизненного пути, важности  фактора пожароопасности. Можно припомнить, разве что, «Кошкин дом», где пожар случается ввиду неосторожного обращения с огнем. «Строительная» же сказка, в которой дома строятся из соломы, дерева и камня, не предусматривает в своём сюжете даже малейшей возможности возгорания. Между тем, пожароопасность зависит не только от того, из каких материалов построены несущие конструкции, перекрытия здания, и даже не от того, насколько горючие и легко воспламеняющиеся материалы использованы в отделке помещений.

 Дайджест новостей, относящихся  к катастрофам, за любой, сколь  угодно малый период, убеждает  нас, что пожар нередко упоминается  наряду с таким понятием, как  «взрыв». Взрыв бытового газа  — к сожалению, всё чаще  встречающееся в сводках происшествий  словосочетание. Есть немало других  причин, примеры которых красноречиво  преподносит, едва ли не каждодневно,  сама жизнь. На бытовом уровне  всем нам известна горькая  лепта, вносимая в пожароопасность помещения «искрящей» проводкой, отопительными устройствами, приборами, ненадлежащий уход и использование которых, так или иначе, привели к пожару.

Однако эти случаи возгорания, как правило, являются следствием беспечности, халатности, подобно тому, как на производстве может привести к пожару тление беспорядочно складируемой промасленной ветоши. Предусматриваемая же официальными документами пожароопасность производства — планируемый фактор, не зависящий от случайностей, от беспечности или злой воли людей. Пожароопасность помещений — суть объективная характеристика, которую нужно учитывать, чтобы избегнуть возгорания с последующим развитием пожара.

На современных производствах  нередко используются вещества, смесь  которых с воздухом представляет опасность не только пожара, но и  взрыва. Это и всевозможные горючие  газы, и горючие, легковоспламеняющиеся  жидкости. Особенную роль здесь играют непрерывные химические производства различных неорганических соединений, в частности, удобрений, серноей и азотной кислоты, соды и сопутствующего ему прозводство хлористого кальция — популярного антигололедного средства. Встречаются производства, технологический цикл которых предполагает наличие пылевидных горючих материалов, быстрое воспламенение которых также может привести к взрыву. Недаром современные стандарты объединяют понятия пожароопасности и взрывоопасности в общее — взрывопожароопасность.

 

Список используемой литературы

 

1. Безопасность жизнедеятельности/Под  ред. Русака О.Н.— С.-Пб.: ЛТА, 1996.

2. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности — наука о выживании в техносфере. Материалы НМС по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности». — М.: МГТУ, 1996.

3. Всероссийский мониторинг  социально-трудовой сферы 1995 г.  Статистический сборник.— Минтруд  РФ, М.: 1996.

4. Золотницкий Н.Д., Пчелиниев В.А.. Охрана труда в строительстве.— М.: Высшая школа, 1978.

5. Кукин П.П., Лапин В.Л., Попов В.М., Марчевский Л.Э., Сердюк Н.И. Основы радиационной безопасности в жизнедеятельности человека.— Курск, КГТУ, 1995.

6. Лапин В.Л., Попов В.М., Рыжков Ф.Н., Томаков В.И. Безопасное взаимодействие человека с техническими системами.— Курск, КГТУ, 1995.

7. Лапин В.Л., Сердюк Н.И. Управление охраной труда на предприятии.— М.: МИГЖ МАТИ, 1986.

8. Саборно Р.В., Селедцов В.Ф., Печковский В.И. Электробезопасность на производстве. Методические указания.— Киев: Вища Школа, 1978.

9. Титова Г.Н. Токсичность химических веществ.— Л.: ЛТИ, 1983.