Аварии на пожаро- и взрывоопасных объектах

Выделение в самостоятельный вид аварий на пожаро- и взры­воопасных объектах достаточно условно, так как практически ава­рии на всех ПОО сопровождаются (или инициируются) пожара­ми и взрывами. Например, разгерметизация или нарушение цело­стности систем повышенного давления (магистральных трубопро­водов, баллонов и емкостей для хранения или перевозки сжатых и сжиженных газов и т.д.) может привести к взрывам и пожарам (типично для химических объектов, жилых зданий и объектов жизнеобеспечения). То же относится ко всем видам транспортных аварий.

Поэтому ограничимся описанием аварий, характерных для ПОО, содержащих и использующих взрывчатые и имеющие вы­сокую степень возгорания вещества.

Пожаро-, взрывоопасный объект (ПВОО) — это объект, на котором производят, используют, хранят или транспортируют легковоспламеняющиеся и пожаро- и взрывоопасные вещества, создающие реальную угрозу возникновения техногенной ЧС. Под действием тех или иных внешних и внутренних причин эти веще­ства способны к возгоранию и взрыву. К ПВОО относятся:

, объекты, на которых имеются легковоспламеняемые вещества (предприятия нефтяной, нефтехимической, нефтеперерабатыва­ющей и легкой промышленности);

объекты, где производят, хранят, транспортируют и использу­ют взрывчатые вещества;

железнодорожный и трубопроводный транспорт как несущий основную нагрузку при доставке пожаро- и взрывоопасных гру­зов.

В России имеется свыше 8000 подобных объектов. Все ПВОО по степени их опасности подразделяются на шесть категорий (А, Б, В, Г, Д, Е). Наибольшую опасность представляют объекты первых категорий (А, Б). Категория А — это нефтеперерабатывающие за­воды, химические предприятия, трубопроводы, склады нефтепро­дуктов и т. п. Категория Б — цехи по приготовлению и транспорти­ровке угольной пыли, древесной стружки, сахарной пудры и т.п.

Возникновение пожаров в сооружениях зависит от степени их огнестойкости. В зависимости от используемых строительных ма­териалов различаются несгораемые, слабосгораемые и сгораемые конструкции. Несгораемые объекты под воздействием огня и вы­сокой температуры не воспламеняются, не тлеют, не обуглива­ются от 30 мин до нескольких часов (железобетон, металл, кир-

пич и пр.). Слабосгораемые конструкции под воздействием огня и высокой температуры плохо воспламеняются, слабо тлеют или обугливаются и продолжают гореть, тлеть или обугливаться толь­ко при наличии источников пламени. Сгораемые материалы при воздействии огня или высоких температур воспламеняются и про­должают гореть (тлеть) при отсутствии источников огня (древе­сина, не обработанная огнестойкими пропитками, полимерные материалы и пр.).

Для взрывоопасных объектов используется понятие пожаро- и взрывобезопасности, под которым понимается свойство объекта не допускать взрыва ВВ при пожаре. Критерием пожаробезопасно-сти объекта является отсутствие возгорания ВВ, а пожаровзрыво-безопасности — его взрыва.

Количественно пожароопасность любого объекта (в том числе и взрывоопасного) характеризуется временем до воспламенения материала (ВВ). Для его оценки используются теоретико-экспери­ментальная модель развития пожара и теплофизическая модель объекта, позволяющие рассчитать температуру в любой точке объекта в зависимости от времени горения.

Показателем взрывобезопасности объекта является отсутствие взрыва при внешних воздействиях (попадание пуль стрелкового оружия или осколков определенной массы и пр.), что обычно оценивается для объектов, содержащих боеприпасы и ВВ (скла­ды, арсеналы и т.д.).

Аварии на ПВОО, связанные с сильными взрывами и пожара­ми, могут привести к тяжелым социальным и экономическим последствиям. В течение 1992 — 2000 гг. на подобных объектах в Рос­сии произошло около 3000 аварий, пострадало более 200 тыс. че­ловек, погибло около 2000.

Основные причины аварий:

взрывы емкостей под давлением (котельные установки, балло­ны со сжатым газом и т. п.) и трубопроводов с легковоспламеня­ющимися и взрывоопасными жидкостями и газами;

действие электромагнитных факторов (короткое замыкание электропроводки, статическое электричество, разряды молний);

самовозгорание и взрывы некоторых веществ — древесной, угольной, торфяной, алюминиевой, мучной, сахарной пыли, а так­же некоторых газов — аммиака и др.;

нарушение персоналом технологической дисциплины, правил и мер безопасности, преднамеренное воздействие на ПВОО.

Возникновение пожаров прежде всего зависит от огнестойко­сти зданий и сооружений, которая определяется пределами огне­стойкости строительных материалов и конструкций и возгора­емостью материалов.

Пожары на промышленных предприятиях отличаются очень высокими температурами горения, в результате чего происходит

сгорание, разрушение или деформация их элементов. Действие высоких температур вызывает пережог, деформацию и обруше­ние металлических ферм, балок, перекрытий и других несущих конструкций. Кирпичные стены и столбы (особенно внутренние) при длительном нагревании до температуры 500 — 600 °С разруша­ются, а при температуре 400 °С теряют до 30 — 50 % прочности.

Наиболее опасны пожары в административных зданиях. Часто здания внутри отделывают горючими, чаще синтетическими, ма­териалами (поролоном, пластиком и пр.), которые при горении выделяют ядовитые дымы и газы.

На промышленных предприятиях пожары подразделяются на отдельные и массовые.

Отдельный пожар происходит в одном здании или сооружении; массовым считается пожар, охватывающий от 25 % и более зданий и сооружений. Массовый пожар при определенных условиях пере­ходит в огненный шторм. Огненный шторм — это устойчивый по­жар на большой площади, при котором от его границ к центру направляется сильный ветер (скорость 50 — 60 км/ч), возникающий в результате тяги воздуха над горящим районом, представляющей направленный вверх поток сильно нагретого воздуха и отличаю­щийся от обычной тяги в дымоходах гораздо большей силой.

При авариях на ПВОО могут происходить следующие процессы:

неконтролируемое выделение энергии за короткий промежу­ток времени в ограниченном пространстве (взрывные процессы);

взрывы резервуаров, емкостей, трубопроводов с перегретой -жидкостью (прежде всего со сжиженными газами) и образование осколков;

образование облака топливно-воздушной смеси, его быстрое взрывное превращение и, как следствие, возникновение массо­вого пожара;

обрушение зданий и сооружений, элементов инфраструктуры;

образование облака токсичных веществ, участвующих в техно­логических процессах или возникающих в процессе горения;

нештатные электромагнитные эффекты в промышленных элек­троцепях.

Основные параметры поражающих факторов:

избыточное давление во фронте ударной волны и давление ско­ростного напора;

тепловой импульс, температура пламени;

плотность и радиус разлета осколков;

концентрация токсичных веществ.

Формирование той или иной совокупности ПФ в процессе ава­рии зависит от типа ПОО. Вся совокупность ПФ наиболее часто наблюдается при авариях со взрывами и пожарами на предпри­ятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности. На пожары, сопровождаемые только тепловым

воздействием, приходится до 85 % от общего их числа. Чаще всего они возникают на складах товарно-материальных ценностей, пред­приятиях торговли и сферы услуг.

На предприятиях, производящих и хранящих порох, ракетное твердое топливо, взрывчатые и пиротехнические вещества, воз­можны наиболее масштабные происшествия с массовым пораже­нием персонала предприятий и населения близлежащих населен­ных пунктов. Безопасность производства и хранения продукции на таких предприятиях обеспечивается строжайшим выполнени­ем требований, предъявляемых к их строительству, эксплуатации, используемым технологиям и специальным правилам поведения персонала. Поэтому аварийность таких предприятий сравнительно низка. Зато нередки аварии со взрывами и пожарами на объектах коммунального хозяйства (в жилых домах основная причина — взрыв газа).

Из всей совокупности образующихся ПФ наиболее опасны воз­душная волна и разлет осколков. Тепловое воздействие, связанное с пожаром, обычно носит локальный характер, чаще всего не выходит за пределы объекта и представляет опасность только для пожарных и персонала объекта.

Мощность любого взрыва обычно соотносится с тротиловым эквивалентом — количеством наиболее распространенного ВВ, тротила (в граммах, килограммах, тоннах), при взрыве которого выделяется столько же энергии, сколько при рассматриваемом взрыве.

Так как взрывное действие тротила на людей и объекты хоро­шо изучено (известен характер изменения избыточного давления в ударной волне с расстоянием, характер наблюдаемых при этом повреждений и разрушений и т.п.), можно с достаточной точно­стью определить его тротиловый эквивалент.