16 | 07 | 2018

Книга Пожежна Безпека Рожков частина 2

Книга Пожежна Безпека Рожков частина 2

Вид теплового впливу (дії)

Реальне джерело запалювання

Потужність джерела запалювання

Площа, см2

Тривалість впливу (дії) (с, хв)

Менше 20 вт

Від 20 до 500 вт

Більше 500 вт

Менше 1 см2

Від 1 до 50 см2

Більше 50 см2

Менше 5 с

Від 5 с до 5 хв

Більше 5 хв

Тління

Сигарета

Головня

Вугілля, шлак

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Відкрите

Полум’я

Свічка

Сірник

Запальничка

Факел

Пальник

Паяльна лампа

Багаття

Вогневий реактор

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Іскра

Іскра термічна

Іскра електрична

Іскра фрикційна

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Термічне нагрівання поверхні

Піч

Сушильня

Масляний радіатор

Розігрівання від тертя

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Електричне нагрівання поверхні

Коротке замикання

Перевантаження мережі

Перехідні опори в мережах

Поганий контакт у проводах

Струм витоку

Електронагрівальний прилад

Електромагнітне поле

Розжарена частинка

Освітлювальний прилад

Розплавлений метал

Піч електрична

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Інші

Нагрітий газ

Сонячні промені

Лазер

Розряд атмосферної електрики

Газовий розряд

Самозаймання

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Основні групи джерел запалювання ми розглянемо в такій послідовності: відкритий вогонь, розжарені продукти горіння та нагріті ними поверхні; тепловий прояв електричної енергії; тепловий прояв механічної енергії; тепловий прояв хімічних реакцій; тепловий прояв сонячної, ядерної енергій, інші джерела запалювання.

§ 18. Відкритий вогонь, розжарені продукти горіння

Та нагріті поверхні

Пожежна небезпека відкритого вогню (полум’я) зумовлена інтенсивністю теплового впливу (густиною теплового потоку), площею впливу, орієнтацією (взаємним розташуванням), періодичністю й часом його впливу на горючі речовини. Густина теплового потоку дифузійного полум’я (сірники, свічки) складає 18-40 кВт•м2, а попередньо перемішані (паяльні лампи) –
60 – 140 кВт•м2. Характеристики деяких видів полум’я наведені в табл. 3.2.

Таблиця 3.2

Температурні й часові характеристики деяких видів полум’я

Та малокалорійних теплових джерел

Найменування речовини (виробу), що горить, або пожежонебезпечної операції

Температура полум’я (тління або нагріву), °С

Тривалість горіння (тління), хв.

Легкозаймисті й горючі рідини

Деревина та лісопиломатеріали

Природні та зріджені гази

Газове зварювання металу

Газове різання металу

Тліюча цигарка

Тліюча сигарета

Сірник, що горить

880

1000

1200

3150

1350

320 - 410

420 – 460

620 - 640

2 - 2,5

26 -30

0,33

Відкрите полум’я небезпечне не тільки при безпосередньому контакті з горючим середовищем, але й при його опромінюванні.

У побуті відкритий вогонь використовується для опалення, нагрівання, приготування їжі та, в окремих випадках, для освітлення.

На промислових підприємствах у багатьох випадках відкритий вогонь застосовується згідно з умовами технологічного процесу: вогневі печі та топки, факели для спалювання газів, паяльні лампи, газові різаки та інше. Слід особливо зазначити, що відкритий вогонь має достатню температуру та запас теплової енергії, які спроможні викликати горіння усіх видів горючих речовин і матеріалів. Тому головним захистом від даних джерел запалювання є ізоляція від можливого зіткнення з ними горючих речовин.

Технологічні процеси, швидкість проходження яких визначається швидкістю підведення чи відведення тепла, називаються тепловими процесами, апарати, які при цьому використовуються, – теплообмінними. До теплових процесів слід відносити: нагрівання, охолодження, випаровування та конденсацію. Перші два процеси відбуваються без зміни агрегатного стану речовин, два інших – зі зміною агрегатного стану.

Застосування теплових явищ у своїй більшості супроводжується хімічними перетворюваннями та фізичними змінами речовин. Прискорення багатьох хімічних реакцій здійснюється шляхом нагрівання реагуючих речовин. Нагрівання здійснюється в процесах переганяння, випаровування, плавлення, зменшення в’язкості, ректифікації, сушіння.

У теплових процесах взаємодіють не менше двох середовищ (з різними температурами), які називають теплоносіями. Більш нагріте середовище іменують гарячим теплоносієм, або нагрівальним агентом, а менш нагріте середовище – холодним теплоносієм чи охолоджувальним агентом.

Теплоносії, що застосовуються для нагрівання, можна розділити таким чином:

Безпосередні теплові джерела (полум’я, топкові гази, електричний струм);

Проміжні теплоносії (водяна пара, гаряча вода, нагріте повітря);

Високотемпературні теплоносії (органічні рідини, розплавлені солі, рідкі метали, мінеральні масла тощо);

Нагріті продукти виробництва, які відводяться з апаратів з достатньо високою температурою.

З метою охолодження речовин до температури 10–30 °С найчастіше використовують воду та повітря як найдоступніші та дешеві охолоджувальні агенти. Охолодження до більш низьких температур проводиться шляхом застосування льоду та спеціальних холодильних агентів, які являють собою пари низькокиплячих рідин, зріджені гази та холодильні розсоли. Багато з охолоджувальних агентів є горючими речовинами, що характеризуються пожежонебезпечністю.

При визначенні пожежної небезпеки технологічних процесів нагрівання горючих речовин обов’язково необхідно враховувати:

Пожежовибухонебезпечні властивості речовин, які піддаються нагріванню;

Величину їхньої робочої температури;

Спосіб нагрівання.

Нагрівання горючих речовин здійснюється головним чином водяною парою, гарячими продуктами виробництва, полум’ям та топковими газами, високотемпературними теплоносіями.

До апаратів вогневої дії слід віднести факельні установки для спалювання газових викидів. Недоліки в проектуванні та конструкції факельних установок можуть призвести до теплового впливу факелу полум’я на розташовані поблизу будівлі, споруди та апарати з горючими газами і рідинами, а також до розповсюдження газу на прилеглі території при раптовому згасанні полум’я. Загальнозаводські та загальноцехові факели є менш небезпечними, ніж розташовані безпосередньо на апаратах, бо мають більшу висоту вертикального ствола та розміщені на значній відстані від вибухо - та пожежонебезпечних будівель та споруд. Слід відзначити, що побічні продукти та відходи виробництва вигідніше утилізувати, ніж спалювати у факельному устаткуванні.

Газоподібні продукти горіння, які виникають при горінні твердих, рідких та газоподібних речовин і мають велику температуру 800–1200 °С, здатні нагріти поверхню стінок апаратів вище за температуру самозаймання речовин, що Обертаються у виробництві, а це може призвести до виникнення пожежі. Особливо це стосується металевих вихлопних труб топок та двигунів внутрішнього згоряння.

Значну пожежну небезпеку становить вихід нагрітих газів через зіпсовані кладки топок, димових каналів та при проходженні вихлопних труб двигунів внутрішнього згоряння. Максимально допустима температура поверхні труб (кожухів) не повинна перевищувати 80% температури самозаймання горючих речовин, що використовуються у виробництві.

Джерелом запалювання є також іскри, які виникають у топках та при роботі двигунів. Вони являють собою розжарені частинки пального або окалини у газовому потоці, які виникають внаслідок неповного згоряння чи механічного винесення горючих речовин та продуктів корозії. Температура такої частинки досить висока, але запас теплової енергії є невеликим, тому що іскра має малу масу. Іскри здатні запалити тільки речовини, які достатньо підготовлені для горіння. До таких речовин належать газо - та пароповітряні суміші, осілий пил, волокнисті матеріали.

Пожежна небезпека іскор пічних труб, котелень, труб тепловозів, інших машин, багать значною мірою визначається їх розміром й температурою. Встановлено, що іскра діаметром 2 мм пожежонебезпечна, якщо має температуру близько 1000 °С, діаметром 3 мм – 800 °С, діаметром 5 мм – 600 °С.

Іскри середніх розмірів 3,5 мм охолоджуються до пожежобезпечного стану протягом 5 с.

Топки можуть «іскрити» при конструктивних недоліках: у разі застосування не того сорту палива, на яке розрахована піч; неповного згоряння палива, коли подача повітря недостатня або подача палива є надмірною; недостатнього розпилення рідкого пального, а також при порушенні строків очищення печей.

Іскри та нагар при роботі дизельних та карбюраторних двигунів виникають через неправильне регулювання системи подавання пального й елек-трозапалювання; при тривалій роботі двигуна з перевантаженнями; коли пальне забруднене змащувальними мастилами.

До джерел відкритого вогню належить і полум’я сірників, необережне поводження з якими може призвести до пожежі.

Багато речовин можуть займатися від таких «малокалорійних» джерел запалювання, як тліючі недопалки. Контакт незагашеного недопалка з твердими та волокнистими речовинами або пилом призводить до утворення осередку тління, який при достатньому доступі повітря та за умов, які сприяють акумуляції тепла, що виділяється, викликає процес горіння.

Тліюча сигарета за наявності оптимальних умов запалює стружки Й Деревину через 1–1,5 та 2–3 год (полум’я з’являється, коли температура досягає 450–500 °С); паперові відходи, сіно, солому – через 0,25–1 год (залежно від їх щільності); бавовняні тканини –через 0,5–1 год (залежно від об’ємної маси тканини).

Кількість таких пожеж може бути значною. Наприклад, у Сполучених Штатах Америки щорічно виникає близько 230 тис. пожеж, викликаних незагашеними недопалками. На цих пожежах за рік гине близько 1,6 тис. чоловік.

Необережне поводження з вогнем, як уже відмічалося раніше, є основною причиною пожеж і в Україні.

§19 Тепловий прояв електричної енергії

Велика кількість пожеж виникає внаслідок несправностей та порушень правил експлуатації електротехнічних, електронагрівальних приладів, пристроїв та устаткування. В більшості випадків такі пожежі виникають як результат коротких замикань в електричних ланцюгах; перегріву та займання речовин і матеріалів, розташованих у безпосередній близькості від нагрітого електроустаткування; струмових перевантажень проводів та електричних машин; великих перехідних опорів тощо. У світі частка таких пожеж складає 20–25% та має тенденцію до зростання. Схожа ситуація спостерігається і в нашій країні.

КОРОТКЕ ЗАМИКАННЯ – це такий аварійний режим в електроустаткуванні, коли через досить малий опір виникає з’єднання різнополярних провідників, що перебувають під напругою.

При короткому замиканні у місцях з’єднання проводів опір практично дорівнює нулю, внаслідок чого величина струму в провідниках і струмопровідних частинах апаратів й машин досягає дуже великих значень, у багато разів більших за номінальні значення для різноманітних марок проводів, кабелів, струмопровідних частин машин, апаратів й може досягати сотень і навіть тисяч ампер. У таких випадках можливий не тільки перегрів, але й займання ізоляції, розплавлення струмопровідних частин, жил кабелів та проводів.

Температура електричної дуги в зоні короткого замикання складає 2000–4000 °С.

Для порівняння звернемо увагу на деякі температурні характеристики основних матеріалів оболонки та ізоляції кабелів, наведені у табл. 3.3.

Таблиця 3.3

Дані термічного аналізу конструктивних матеріалів кабелів

Матеріал

Показник

Температура початку розкладу матеріалу, °С

Температура займання, °С

Температура самозаймання, °С

Оболонка кабелю (гума) Ізоляція жил кабелю (гума)

104

196

300-360

300-360

500-540

500-540

У разі оплавлення металевих деталей електричних машин та апаратів утворюється велика кількість іскор, здатних запалити речовини й матеріали, що розташовані поряд, або бути причиною вибуху.

Величина сили струму при короткому замиканні залежить від потужності джерел, що живлять електричний ланцюг, віддаленості устаткування від місць короткого замикання (тобто від опору ланцюга), виду короткого замикання, його тривалості. Зі зростанням потужності електроустаткування збільшується й сила струму, а при віддаленні місця короткого замикання від джерел живлення величина струму зменшується за рахунок збільшення опору елементів електричного ланцюга.

Виникненню короткого замикання передує, в більшості випадків, поява й збільшення струмів утікання.

Температуру провідника (tпр), °С, що нагрівається струмом короткого замикання, обчислюють за формулою

(3.1)

Де tППочаткова температура провідника, °С;

Iк.3 – струм короткого замикання, А;

RОпір провідника, Ом;

τк. з – тривалість короткого замикання, с;

Спр – теплоємність провідника, Дж•кг-1•К-1;

Mпр – маса провідника, кг.

Займистість кабелю та провідника з ізоляцією залежить від значення кратності струму короткого замикання Iк.3, тобто від значення співвідношення Iк.3 до тривалого допустимого струму кабелю або проводу.

Якщо ця кратність більша 2,5, але менша 18 – для кабелю та 21 –для проводу, то відбувається займання полівінілхлоридної ізоляції.

Крім термічного ефекту та механічної напруги конструкцій, які можуть викликати пошкодження устаткування, при короткому замиканні виникає різке падіння напруги в електричних ланцюгах, яке може частково чи повністю порушити енергопостачання споживачів.

Якщо падіння напруги у мережі порівняно невелике і джерела живлення не відімкнулися апаратами захисту, то електродвигуни продовжуватимуть працювати, але з меншою частотою обертання. При великому зниженні напруги момент обертання може стати недостатнім для того, щоб крутити вал електродвигуна, і він зупиниться.

На деяких виробництвах зменшення частоти обертання електродвигунів або їх зупинення здатні призвести до порушення всього технологічного процесу, пошкодження продукції, виникнення пожежі та вибуху. Так, на нафтопереробних заводах, заводах синтетичного каучуку та інших підприємствах є багато процесів, пов’язаних з інтенсивним охолодженням проміжного або кінцевого продукту. Зупинення електродвигунів насосів чи зменшення частоти їх обертання здатне призвести до припинення чи зменшення подавання холодоагенту у теплообмінні апарати. Внаслідок цього температура і тиск усередині установки різко підвищуються, що може викликати пожежу або вибух.

ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ – це такий аварійний режим, за якого у провідниках електричних мереж виникає струм, що тривалий час перевищує нормативне значення. Основними причинами перевантаження є ввімкнення в електричну мережу споживачів підвищеної потужності, а також невідповідність площі поперечного перерізу жил проводів робочим струмам.

У процесі експлуатації електричних мереж, машин та апаратів частина електричної енергії перетворюється у теплову. При цьому кількість останньої буде тим більшою, чим більші величина та час протікання струму, а також опір електричного ланцюга. Нагрівання завдяки виділенню теплової енергії струмопровідними частинами електричних пристроїв та жил проводів і кабелів негативно відбивається на режимі їх роботи, особливо якщо при цьому не забезпечується відведення тепла.

При підвищенні температури у металах струмопровідних жил прискорюються процеси окиснення. Виникаючі при цьому оксиди мають значно більший опір, ніж чисті метали. При появі оксиду у місцях з’єднання проводів опір контакту збільшується, що викликає підвищення тепловиділення. Під час зростання температури це може призвести до повного зруйнування контакту.

Ще небезпечнішим є перегрівання проводів, які мають горючу ізоляцію. Перегрівання проводів значно прискорює процес старіння ізоляції. Наприклад, строк служби ізоляції електродвигунів при температурі 100 °С складає 10–15 років, а підвищення температури до 150 °С скорочує цей строк до декількох місяців. Старіння ізоляції супроводжується зміною її захисних та механічних якостей. Вона стає крихкою, здатною ламатися та тріскатися, що може призвести до її пробою чи оголення проводів. Коли ізоляція горюча, може виникнути пожежа, а у вибухонебезпечному середовищі статися вибух.