Оценка пожарной обстановки

Под пожарной обстановкой понимается совокупность последствий сти­хийных бедствий, аварий и катастроф, в результате которых возникают пожа­ры, взрывы, оказывающие влияние на устойчивость работы объектов народного хозяйства и жизнедеятельность населения.

Оценка пожарной обстановки включает: определение масштаба и характе­ра (вида) пожара, скорости и направления пожара; площади зон задымления, теплового воздействия и времени задымления; анализ их влияния на устойчи­вость работы отдельных элементов и объекта в целом, а также на жизнедея­тельность населения; рекомендации по повышению устойчивости объекта к пожару.

Исходными данными для прогнозирования пожарной обстановки являются данные о пожаро- и взрывоопасности объекта и его элементов, окружающей

среды (лесов и населённых пунктов); метеоусловия (влажность воздуха, под­стилки, скорость и направление ветра); рельеф местности, характер застройки, наличие водоисточников.

При пожарах образуется три зоны: зона горения, зона теплового воздейст­вия и зона задымления. Зона горения — это часть пространства, в котором обра­зуется пламя или огненный шар из продуктов горения. Зона теплового воздей­ствия - часть пространства, примыкающего к зоне горения, в котором проис­ходит воспламенение или изменение состояния материала и поражающее дей­ствие на незащищенных людей. Зона задымления — часть пространства, примы­кающая к зоне горения и заполненная токсичными дымовыми газами в концен­трациях, создающих угрозу жизни и здоровью людей.

Размеры зоны горения определяются визуально по размерам пламени и го­рящих материалов. Температура в зоне горения достигает следующих значе­ний: внутри зданий 800-900°; при горении газов и ЛВЖ на воздухе 1200-1600°; при горении твердых веществ 1000-1200°.

Оценка пожарной обстановки проводится в следующей последовательно­сти. Определяют расстояние между зданиями R (м). Измеряют относительную влажность воздуха ср (%). Определяют скорость и направление ветра v (м/с). Скорость распространения пожара в населенных пунктах при скорости ветра v_e= 3...4 м/с составляет v_n = 150...300 м /ч (с деревянной застройкой); v_n = 60... 120 м /ч (с каменными зданиями). Устанавливают степень огнестойкости зда­ний и сооружений (табл. 12.2). Определяют категорию пожарной опасности (табл. 12.3). Определяется плотность застройки по формуле (12.1). Определяют вероятность возникновения и распространения пожара (табл. 12.4).

Рассчитывают продолжительность пожара [24]:

- при горении твердых веществ по формуле

Т = MI{S_o6 tw), (12.3)

где М масса горючего вещества, кг; S_об - площадь объекта (пожара), м _выг - скорость выгорания веществ, кг/м² с (табл. 12.5);

- при горении газовоздушных смесей (ГВС) и топливовоздушных смесей
(ТВС) по формуле

t_ce=2,16-4M (12.4)

где М масса вещества (метан, пропан, бутан, этан и пр.), кг (принимается равной 50% вместимости резервуара при одиночном хранении и 90 % вмести­мости при групповом).

Таблица 12.5 - Теплотехнические характеристики веществ и материалов

Рассчитывают безопасный радиус теплового воздействия при горении твердых веществ по формуле

(12.5)

где R - приведенный размер очага горения, м; R=y[s для горящих зда­
ний (S=L^.H); R=_A/Z-(3....... 4)-Л_ш - для штабелей пиленого леса (h_ш - высота шта­
беля); R = D_рез для горящих резервуаров с ЛВЖ; R = 0,8 D_рез - для ГЖ; R =d для
различных горючих жидкостей (d — диаметр разлития жидкости);

J_пр — предельные критические значения теплового излучения для человека и материалов, кДж/м². с (табл. 12.6);

Q_o - теплота пожара, кДж/м²-с (табл. 12.5);

Q_o=Qv и_выг,

а - коэффициент, характеризующий геометрию очага (а= 0,02 для плоско­го очага; а = 0,08 для объёмного очага).

Радиус теплового воздействия R огненного шара при горении ГВС, ТВС определяется по формуле

R=

133M^2/

J

(12.6)

где М масса вещества (метан, пропан, бутан, этан и пр.), кг; принимается равной 50% вместимости резервуара при одиночном хранении и 90 % вмести­мости при групповом;

J_пр - предельное значение теплового излучения для человека и материа-

Таблица 12.6 - Предельные значения теплового излучения для человека и ма­териалов

Пример 12.1. Определить безопасный радиус теплового воздействия для человека и деревянных зданий при горении деревянного строения размером 30x20 м. Удельная теплота пожара 260 кДж/м -с.

Решение. Расчет ведем по формуле (12.5), принимая предельное безопасное значение теплового воздействия для человека (табл. 12.6) 1.26 кДж/м -с, для древесины 14

Вывод. При горении деревянного строения размером 13x20 для человека безопасным будет расстояние 100м, для деревянных домов 30 м.

Пример 12.2. При аварии из емкости вылилось 50000кг бутана. Опреде­лить радиус зоны теплового воздействия для человека и время пожара при воз­горании ГВС.

Решение. Рассчитываем время пожара по формуле (12.4)

t_cв = 2,76 • 3М = t_св = 2,76 • ³25000 = 80с

Радиус зоны теплового воздействия для человека рассчитаем по формуле (12:6), выбрав предельное значение теплового излучения для человека J_пр = 4,2

\\ъъм^1/ъ

Вывод. На расстоянии 160м болевые ощущения начнутся через 15...20 с.

Зона задымления является опасной для человека при содержании окиси уг­лерода (СО) более 0,2 %, двуокиси углерода (СO2) - более 6 %, кислорода (O2) - менее 17 %. При наличии в зоне горения химических веществ (пластмасс, фа­неры, линолеума и др.) в воздух выделяются токсичные продукты, такие как фенол, формальдегид, хлористый водород, окисла азота, сероводород, фосген.

Скорость дымообразования щ может быть рассчитана по формуле [24]

v_d = п_выг ■ d_m D (12.7)

где \)_выг- скорость выгорания, кг/м -с (табл. 12.5); d_т - коэффициент дымообразования; D — показатель токсичности дыма, токсодоза, мг-мин/л (табл. 12.7).

Коэффициент дымообразования рассчитывается по формуле

^-ln^- (12.8)

М Е ^{V }}

где V_n - объем пространства горения, м³; l - длина светового луча в дыму, м; М - масса сгоревшего материала, кг; ln - логарифм натуральный; Е0, Е_тiп - освещенность участка горения без задымления и в дыму, лк.

Пример 12.3. Определить скорость дымообразования при пожаре на скла-ском помещении объемом 20x30x5 м³. Известно, что горит штабель древесины массой 1000кг.

Решение. Рассчитаем коэффициент дымообразования по формуле (12.8), приняв длину светового луча в дыму 1м, освещенность в помещении без за­дымления 50 лк, с задымлением 20 лк

^m l-M ^П E_mm 1-1000 20 Рассчитаем скорость дымообразования по формуле (12.7), определив пред­варительно по таблице 12.5 скорость выгорания древесины п_выг = 0,015 кг/м² с и по табл. 12 7 токсическую смертельную дозу для окиси углерода D = 60мг

■мин/л

v_d = ъ_выг ■ d_m D =0,15-2,75 -60 =2,47кг/м² Вывод. Скорость дымообразования 2,47 кг/м² с.

Глубина опасной по токсичному действию части зоны задымления опре­деляется из соотношения

Г =

34,2

М(а + b)

2 /³

(12.9)

где М - масса токсичных продуктов горения, кг; D - токсическая доза, мг мин/л (табл. 12.7); v_n- скорость переноса облака дыма, v_n = (1,5... 2)3; К] - коэффициент шероховатости поверхности (К1 = 1 открытая по­верхность; К1 = 2 - поля, степь К1 = 2,5 - кустарники, отдельные деревья; К1 = 3,3 - городская застройка, лесной массив);

₂ - коэффициент степени вертикальной устойчивости атмосферы (К2= 1 — инверсия; К₂= 1,5 — изотермия; К₂= 2 — конвекция);

а и b - коэффициенты, учитывающие доли массы токсических продуктов в первичном и вторичном облаке (табл. 12.7); при пожаре а= 1,,b= 0.

Таблица 12.7 - Значения токсических доз

Пример 12.4. Определить глубину зоны токсического задымления при по­жаре на станции водоочистки, где произошло разрушение емкости с хлором. Масса хлора 300кг, городская застройка. Состояние атмосферы - инверсия, скорость ветра 1 м/с.

Решение. Для определения глубины зоны токсического задымления ис­пользуем формулу (12.9), выбрав по табл. 12.7 значения токсической смертель­ной дозы для хлора D = 6 мг-мин/л, приняв для условий пожара коэффициент а = I. коэффициент b=0; коэффициент К1 = 3,3; К₂ = 1

Г =

34,2

М(а

K₂-3_nD

= 110м

Вывод. Глубина зоны токсического задымления равна ПО м.