Безопасность жизнедеятельности
Министерство образования Российской Федерации
Иркутский государственный технический университет
Издательство
Иркутского государственного технического университета
БЕЗОПАСНОСТЬ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Лабораторные работы
Под общей редакцией проф. С.С. Тимофеевой
Иркутск – 2000
ПРЕДИСЛОВИЕ
Ретроспективный взгляд на развитие цивилизации убеждает, что чем быстрее движется вперед научная и техническая мысль, чем интенсивнее развивается промышленность и другие сферы человеческой деятельности, тем острее становятся проблемы пожаров и пожарной безопасности.
Анализ динамики пожаров в современном мире показал, что они являются сегодня едва ли не главной причиной возникновения чрезвычайных ситуаций. Несмотря на повышение уровня противопожарной защиты и совершенствование пожарной охраны, ежегодно в мире возникает до 6 млн. пожаров. Т.е. каждые 5-6 секунд происходит в среднем один-два пожара. Ежегодные потери от пожаров достигают 1 % валового национального продукта, это означает, что три рабочих дня в году экономика страны работает на «пожар».
По информации Главного управления ГПС МВД России в 1998 г. произошло 265,7 тыс. пожаров, в огне которых погибло 13716 человек. Потери от пожаров составили 23,4 млрд. руб., что соответствует 0,9 % от валового внутреннего продукта. Ежегодно от 14-15 тыс. человек получают на пожарах травмы различной степени тяжести. По уровню потерь от огня Россия превзошла Японию в 6,3 раза, Великобританию в 4,5 раза и США в 3 раза.
Около 80 % всех возгораний происходит по причине «человеческого фактора», поэтому необходимо постоянно заниматься профилактикой пожаров на предприятиях.
Проблема обеспечения пожарной безопасности является одной из серьезных и сложных сфер деятельности и каждый специалист должен иметь знания, позволяющие обеспечить личную безопасность и безопасность окружающих и сохранить объекты народного хозяйства.
В настоящем пособии рассмотрены современные средства пожаротушения и законодательная база, обеспечивающая пожарную безопасность на предприятиях.
Пособие подготовлено на основе лекций и лабораторные работы, читаемых и выполняемых на кафедре промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности Иркутского государственного технического университета и рекомендовано Сибирским региональным учебно-методическим центром для межвузовского использования.
Раздел 1
ОСНОВЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Общая характеристика пожаров
Наиболее распространенными источниками возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера являются пожары и взрывы..
Под пожарами обычно понимают неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей.
Согласно ГОСТ 12.1.004-91 пожар определяется как неконтролируемое горение вне специального очага, приносящее материальный ущерб.
Пожар сопровождается химическими и физическими явлениями:
химической реакцией горения;
выделением и передачей тепла;
выделением и распространением продуктов сгорания;
газовым обменом.
Все эти явления взаимосвязаны и протекают на основе общих законов физики.
Горением называется всякая реакция окисления, при которой выделяется тепло и наблюдается свечение горящих веществ или продуктов их распада.
Для возникновения горения необходимы определенные условия, а именно совмещение в одном месте в одно время трех основных составляющих:
горючего вещества, в виде горючих материалов (дерево, бумага, синтетические материалы, жидкое топливо и т.д.);
окислителя, в качестве которого при горении веществ чаще всего выступает кислород воздуха, кроме кислорода окислителями могут быть химические соединения, содержащие кислород в своем составе (селитра, перхлориты, азотная кислота, окислы азота) и отдельные химические элементы: хлор, фтор, бром;
источники воспламенения, постоянно и в достаточном количестве поступающего в зону горения (искра, пламя).
+ + =
Отсутствие одного из перечисленных элементов делает невозможным возникновение пожара или приводит к прекращению горения и ликвидации пожара.
По масштабам и интенсивности пожара можно подразделить на:
отдельный пожар, возникающий в отдельном здании (сооружении) или в небольшой изолированной группе зданий;
сплошной пожар, характеризующийся одновременным интенсивным горением преобладающего количества зданий и сооружений на определенном участке застройки (более 50 %);
огневой шторм – особая форма распространения сплошного пожара, который образуется в условиях восходящего потока нагретых продуктов сгорания и наличия быстрого поступления в сторону центра огневого шторма значительного количества свежего воздуха (ветер со скоростью 50 км/ч);
массовый пожар, образующийся при наличии в местности совокупности отдельных и сплошных пожаров.
Другие классификации пожаров приведены на схеме 1, 2, 3.
Виды пожаров
Схема 1.
одновременно
Схема 2.
Схема 3.
Большинство пожаров связано с горением твердых материалов, хотя начальная стадия пожара может быть связана с горением жидких и газообразных горючих веществ, используемых в современном промышленном производстве.
Воспламенение и горение большинства горючих веществ происходит в газовой или паровой фазе. Образование паров и газов из твердых и жидких горючих веществ происходит в результате нагревания. При этом жидкости кипят с испарением, а с поверхности твердых происходит сублимация (улетучивание), разложение или пиролиз материалов.
Твердые горючие вещества при нагревании ведут себя по разному:
некоторые (сера, фосфор, парафин) плавятся;
другие (дерево, торф, каменный уголь, волокнистые материалы) разлагаются с образованием паров, газов и твердого остатка угля;
третьи (кокс, древесный уголь, некоторые металлы) при нагревании не плавятся и не разлагаются. Выделяющиеся из них пары и газы смешиваются с воздухом и при нагревании окисляются.
Свечение пламени происходит оттого, что излучается свет раскаленными частицами углерода, которые не успевают сгореть.
Смесь горючего вещества с окислителем называется горючей смесью.
В зависимости от агрегатного состояния горючей смеси горения может быть:
гомогенным (газ-газ);
гетерогенным (твердое-газ, жидкость газ).
При гомогенном горении горючее и окислитель перемешаны, при гетерогенном имеют поверхность раздела.
В зависимости от соотношения в горючей смеси окислителя и горючего вещества различают два вида горения:
полное горение – горение бедных смесей, когда окислителя значительно больше горючего вещества и образующиеся продукты не способны к дальнейшему окислению – углекислый газ, вода, оксиды азота и сера.
неполное горение – горение богатых смесей, когда окислителя значительно меньше горючего вещества, происходит неполное окисление продуктов разложения веществ. Продукты неполного горения – угарный газ, спирты, кетоны, кислоты.
Признаком неполного горения является дым, представляющий собой смесь парообразных, твердых и газообразных частиц. В большинстве случаев на пожарах наблюдается неполное горение веществ и сильное выделение дыма.
В зависимости от способа поступления окислителя в зону горения различают диффузное и кинетическое горение.
При диффузном горении кислород проникает в зону горения в результате молекулярной диффузии через продукты горения.
Диффузия обусловлена разностью парциального давления кислорода – Рн в зоне горения и в воздухе. Диффузное горение наблюдается в гетерогенных процессах. Скорость диффузии кислорода намного меньше скорости химической реакции, поэтому скорость диффузионного горения лимитируется скоростью диффузии. Все пожары, как правило, процессы диффузионные. Разрез диффузионного пламени имеет 3 зоны:
О2 О2
3 t=max
О2 О2
2
1
t»5000
1 зона – зона нагревания, плавления и испарения твердого вещества, температура не выше 5000, горения нет.
2 зона – зона неполного горения.
3 зона – зона полного горения с образованием продуктов полного сгорания с образованием продуктов полного сгорания через которых диффундирует кислород, температура максимальная.
При кинетическом горении скорость горения лимитируется скоростью химической реакции наблюдается при гомогенном горении (газы хорошо перемешаны).
Скорости горения диффузионного и кинетического можно представить схематично.
Схема 4
промежуточная область
1
диффузионное
горение
2
А
диффузионная область
t,
1 – скорость кинетического горения, только при низких температурах;
2 – скорость диффузионного горения.
До т. А кривая совпадает с кинетической, т.к. горение лимитируется скоростью химической реакции, поскольку при невысокой температуре кислорода в зоне горения достаточно.
По мере расходования кислорода и повышении температуры скорость переходит в диффузную область, где коэффициент диффузии пропорционален температуре в степени n=0,5ё1.
Взрыв – это кинетическое горение в замкнутом объёме с выделением энергии и сжатых газов, способных производить механическую работу.
Возникновение горения может произойти несколькими путями:
вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождаемое образованием сжатых газов. Она не всегда приводит к возгоранию, так как выделяющегося тепла не хватает;
возгорание – возникновение горения под действием внешнего источника зажигания;
воспламенение – возгорание с применением пламени;
самовозгорание – возникновение горения под действием внутреннего источника зажигания (теплоэкзо-термических реакций).
самовоспламенение – самовозгорание с появлением пламени.
1.2. Пожарная безопасность:
1.2.1. Основные понятия
Понятие «пожарная безопасность» означает состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.
Пожарная безопасность на объектах народного хозяйства обеспечивается системой предотвращения пожара путём организационных мероприятий и технических средств, обеспечивающих невозможность возникновения пожара, а также противопожарной защитой, направленной на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожаров.
Пожарная безопасность регламентируется нормативными документами, которые обязательны к исполнению на предприятиях и в учреждениях всех форм собственности, а также всеми гражданами государства для защиты их от воздействия опасных факторов пожара, к которым относятся:
открытый огонь, искры;
повышенная температура воздуха и предметов;
токсичные продукты горения и дым;
пониженная концентрация кислорода;
обрушение зданий, сооружений, установок;
взрыв.
1.2.2. Основные законодательные акты,
нормативно-техническая документация по
пожарной безопасности
Правовой базой, обеспечивающей пожарную безопасность, являются:
Законы Российской Федерации, Указы президента, постановления правительства, приказы, инструкции, положения о государственной пожарной охране;
нормативные документы: нормы, стандарты, СНиПы пожарной безопасности, инструкции, предписания, процедуры, инструкции и т.д.
В настоящее время нормативно-правовая база пожарной безопасности существенно обновилась.
Основополагающим документом обеспечения пожарной безопасности является Федеральный Закон Российской Федерации «О пожарной безопасности», принятый 18.11.1994 г. (опубликован 21.12.94).
Федеральный закон определяет общие правовые экономические и социальные основы обеспечения пожарной безопасности в Российской Федерации, регулирует в этой области отношения между органами государственной власти, органами местного самоуправления, предприятиями, учреждениями, организациями, фермерскими хозяйствами и иными юридическими лицами, а также между общественными объединениями, должностными лицами, гражданами РФ, иностранными гражданами.
В соответствии с Федеральным законом «О пожарной безопасности» утверждена целевая программа «Пожарная безопасность и социальная защита на период до 2000 г.», основной целью которой является создание необходимых условий для укрепления пожарной безопасности в России, уменьшения гибели, травматизма людей, размера материальных потерь.
На основании Федерального закона разработаны нормативно-технические документы, включающие количественные и детальные разработки закона.
К ним относятся:
Государственные стандарты России (ГОСТ Р);
строительные нормы и правила (СНиП);
нормы пожарной безопасности (НПБ);
правила пожарной безопасности (ППБ);
инструкции.
В строительных нормах и правилах РФ (СНиП 21-01-97 Пожарная безопасность зданий и сооружений, введены в действие 13.02.1997) предусматриваются общие требования противопожарной защиты помещений, зданий и других строительных сооружений на всех этапах их создания и эксплуатации, а также пожарно-техническая классификация зданий и их элементов.
В зданиях должны быть предусмотрены конструктивные, объёмно-планировочные и инженерно-технические решения, обеспечивающие в случае пожара:
возможность эвакуации и спасения людей;
возможность доступа личного состава подразделений и подачи средств пожаротушения;
ограничение прямого и косвенного материального ущерба, включая содержимое здания и само здание;
В процессе строительства необходимо обеспечить:
выполнение противопожарных мероприятий, предусмотренных проектом;
соблюдение противопожарных правил и охрану объектов строительства;
наличие и исправное содержание средств борьбы с пожарами;
возможность безопасной эвакуации людей при пожаре на строящемся объекте.
В процессе эксплуатации зданий необходимо:
обеспечить выполнение правил пожарной безопасности;
не допускать изменений конструктивных, объёмно-планировочных и инженерно-технических решений без проекта;
при проведении ремонтных работ не допускать применение конструкций и материалов, не отвечающих требованиям норм.
1.2.3. Категория пожарной опасности
При проектировании и строительстве производственных зданий и сооружений необходимо учитывать категорию пожарной опасности производства.
Согласно нормам государственной противопожарной службы МВ России (НПБ 105-95 – Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности) по взрывопожарной и пожарной опасности помещения и здания подразделяются на категории А, Б, В1-В4, Г и Д.
Производства категории А (взрывопожароопасные) – характеризуются применением или образованием в производственном процессе горючих газов, легковоспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки не более 28 0С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчётное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа;
Веществ и материалов, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчётное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
К этой категории относятся электролизные (водородные) установки, помещения для баллонов с водородом, закрытые склады ЛВЖ, склады баллонов с горючими газами, газораспределительные пункты, производства ацетона, эфира, селитры, окислителей и т.д.
Производство категории Б (взрыво- и пожароопасные) – характеризуются наличием горючих пылей или волокон, легковоспламеняющихся жидкостей с температурой вспышки более 28 0С, горючих жидкостей в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчётное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.
К категории Б относятся склады дизельного топлива, помещения подготовки цистерн с мазутом, производство красителей, угольной пыли, аммиака, алюминия и т.д.
Производства категории В1-В4 (пожароопасные) – характеризуются наличием горючих и трудногорючих жидкостей, твёрдых горючих и трудногорючих веществ и материалов(в том числе пыли и волокна), веществ и материалов, способных при воздействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б. К категории В относятся узлы пересыпки угля, торфа, дробильные здания для угля, деревообрабатывающее производство.
Производства категории Г – характеризуются наличием негорючих веществ и материалов в горючем раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени: горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
К категории Г относятся: машинное отделение с паровыми, газовыми турбинами, котельное, бункерное, деаэраторное отделение, газоочистные золоулавливающие устройства, закрытые распределительным устройством, содержащие 60 кг масла и менее в единице оборудования, литейные, кузнечные, сварочные производства.
Производства категории Д – характеризуются наличием негорючих веществ и материалов в холодном состоянии.
К категории Д относятся: помещения щитов управления электростанций, насосные компрессорные, механические, электроремонтные мастерские.
В соответствии с отнесением производства к определённой категории по пожарной и взрывной опасности, к помещениям этих производств предъявляется ряд противопожарных требований, предусматривающих недопустимость распространения пожаров в смежные помещения, условия эвакуации людей в случае пожара, автоматическое и ручное пожаротушение и пожарную сигнализацию.
1.2.4. Огнестойкость строительных конструкций
При строительстве зданий и сооружений с учётом категории производства применяют строительные материалы и конструкции с определёнными пожарно-техническими характеристиками. В СНиПе 21-01-97 приводится пожарно-техническая классификация строительных материалов, конструкций, помещений и зданий по свойствам, способствующим возникновению пожарной опасности, и свойствам сопротивляемости воздействию пожара – огнестойкости.
Строительные материалы по пожарной опасности характеризуются:
горючестью;
воспламеняемостью;
распространением пламени по поверхности;
дымообразующей способностью и токсичностью.
Строительные материалы подразделяются:
по горючести:
Схема 5
Определяют горючесть по ГОСТ 30244-94.
по воспламеняемости на:
В1 трудновоспламеняемые;
В2 умеренновоспламеняемые;
В3 легковоспламеняемые.
Воспламеняемость определяют по ГОСТ 30402.
по распространению пламени на поверхности на:
РП 1 нераспространяющие;
РП 2 слабораспространяющие;
РП 3 умереннораспространяющие;
РП 4 сильнораспространяющие.
Определяют по ГОСТ Р 51032-97.
по дымообразующей способности на:
Д1 с малой дымообразующей способностью;
Д2 с умеренной дымообразующей способностью;
Д3 с высокой дымообразующей способностью.
Дымообразующую способность устанавливают по ГОСТ 12.1.044-89.
по токсичности продуктов горения на:
Г1 малоопасные;
Г2 умеренноопасные;
Г3 высокоопасные;
Г4 чрезвычайноопасные.
Токсичность определяют по ГОСТ 12.1.044-89.
Строительные конструкции оцениваются огнестойкостью и пожарной опасностью.
Показателем огнестойкости является предел огнестойкости, который устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции признаков предельных состояний:
потери несущей способности,
потери целостности, Е;
потери теплоизолирующей способности, L.
Предел огнестойкости устанавливают по ГОСТ 30247.1-94.
по пожарной опасности строительные конструкции делят на 4 класса, которые устанавливают по ГОСТ 30403-94:
К0 непожароопасные;
К1 малопожароопасные;
К2 умереннопожароопасные;
К3 пожароопасные.
Здания подразделяются по степени огнестойкости согласно таблице 1.
Таблица 1.
Пределы огнестойкости строительных конструкций
| Степень огнестой-кости зданий |
Предел огнестойкости строительных конструкций не менее |
|||||
| несущие элементы здания | наружные стены |
перекрытия междуэтаж-ные |
покрытия бесчер-дачные | лестничные клетки | ||
| внутрен-ние стены | марши и площадки лестниц | |||||
| I | R120 | RE30 | RE60 | RE30 | RE120 | R 60 |
| II | R45 | RE15 | RE45 | RE15 | RE90 | R 45 |
| III | R15 | RE15 | RE15 | RE15 | RГ45 | R 30 |
| IV | не нормируется | |||||
Здания по конструктивной пожарной опасности подразделяются на классы, согласно таблице 2.
Таблица 2
| Класс конструктивной пожарной опасности здания |
Класс пожарной опасности строительных конструкций не менее |
||||
|
несущие стержневые элементы (колонны ригели, фермы и т. д) |
стены наружные с внешней стороны | стены, перегородки, перекрытия и бесчердачные покрытия | стены лестничных клеток и противопожарные | марши и площадки лестниц | |
| С0 | К0 | К0 | К0 | К0 | К0 |
| С1 | К1 | К2 | К1 | К0 | К0 |
| С2 | К3 | К3 | К2 | К1 | К1 |
| С3 |
не нормируется |
К1 | К3 | ||
1.2.5. Обеспечение безопасности людей
При пожарах не каждая дверь, лестница или проём могут обеспечить быструю, вынужденную и безопасную эвакуацию людей.
Согласно СНиП 21-01-97 эвакуационными выходами являются выходы, если они ведут:
из помещений первого этажа наружу: непосредственно; через коридор; через вестибюль; через лестничную клетку; через коридор и вестибюль; через коридор и лестничную клетку;
из помещений любого этажа, кроме первого, непосредственно на лестничную клетку; в коридор, имеющий выход на лестницу; в холл, имеющий выход на лестницу;
в соседние помещения, обеспеченные выходами.
Эвакуационными путями считаются такие, которые непосредственно ведут к эвакуационному выходу и обеспечивают безопасное движение людей. Эвакуационные пути не должны включать лифты и эскалаторы, а также участки, ведущие через коридоры к лифтам и тамбурам. Эвакуационные пути должны быть отделаны негорючими строительными материалами. Высота эвакуационных путей должна быть не менее 2 м, ширина не менее 0,7-1,2.
1.2.6. Предотвращение распространения пожара
Для предотвращения распространения пожара предусматривается СНиП 21-01-97:
конструктивные, объёмно-планировочные решения, препятствующие распространению опасных факторов пожара по помещениям;
ограничение пожарной опасности строительных материалов, используемых в отделке зданий;
снижение технологической взрывопожарной опасности помещений и зданий;
наличие первичных, в том числе, автоматических средств пожаротушения;
сигнализация и оповещение о пожаре.
Для регулирования поведения человека в целях предотвращения пожаров и выполнения им определённых действий при пожаре для обеспечения собственной безопасности и снижения размера потерь при пожарах введены 31.07.97
Нормы пожарной безопасности "Цвета сигнальные. Знаки пожарной безопасности", соответствующие международному стандарту ИСО 6309.
Настоящие нормы распространяются на сигнальные цвета и знаки пожарной безопасности, которые предназначены для регулирования поведения человека в целях предотвращения возникновения пожара и (или) выполнения им определённых действий при пожаре для обеспечения собственной безопасности и снижения размера потерь от пожара.
Нормы устанавливают разновидности знаков, форму, параметрические ряды типоразмеров, требования к фотометрическим и колориметрическим характеристикам, устойчивости к воздействию факторов внешней среды.
Нормы не распространяются на знаки для маркирования транспортных средств и грузовых единиц (тары), предназначенных для доставки и упаковки пожароопасных грузов, на цвет окраски трубопроводов систем автоматического пожаротушения, а также трубопроводов, баллонов и иных емкостей для хранения или транспортирования горючих газов, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.
Нормы в части номенклатуры знаков, их цвета и графики полностью соответствуют международному стандарту ИСО 6309.
Введены 31.07.97 г.
Подводя итог, отметим, что для предупреждения пожаров необходимы следующие меры:
предотвращение образования горючей среды;
предотвращение образования в горючей среде источников зажигания;
поддержание температуры и давления горючей среды ниже максимально допустимых по горючести;
уменьшение определяющего размера горючей среды ниже максимально допустимого по горючести.
Противопожарную защиту обеспечивают следующие меры:
максимально возможное применение негорючих и трудногорючих веществ и материалов вместо пожароопасных;
ограничение количеств горючих веществ и их надлежащее размещение;
изоляция горючей среды;
предотвращение распространения пожара за пределы очага;
применение конструкций объектов с регламентированным пределом огнестойкости и горючестью;
эвакуация людей;
применение средств пожаротушения, коллективной и индивидуальной защиты.
В разделе 2 приведены лабораторные и практические работы, выполняя которые Вы сможете изучить методы пожаротушения, научиться выполнять некоторые расчёты.
Раздел 2
ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
Работа 1.
Выбор