национальный исслед овательский томский политехнический университет
 Скачать 1.99 Mb.
|
|
Сокращения ГЖ – горючая жидкость ОУ – огнетушитель углекислотный ГОТВ – газовые огнетушащие вещества ПАВ – поверхностно-активное вещество ЛВЖ – легковоспламеняющаяся жидкость ПО – пенообразователь ФПАВ – фторсодержащие поверхностно-активные вещества УЗО – устройство защитного отключения ПДК – предельно-допустимая концентрация Оглавление Оглавление ................................................................................................................. 16 Введение ..................................................................................................................... 18 1 Обзор литературы.................................................................................................. 21 1.1 Изучение процесса горения............................................................................... 21 1.1.1. Классификация видов горения .................................................................... 22 1.2.Понятие огнетушащих средств (веществ). Основная классификация .......... 24 1.2.1. Основные огнетушащие составы ................................................................... 26 1.2.2. Огнетушащие вещества охлаждения .......................................................... 27 1.2.3. Огнетушащие вещества изоляции ................................................................. 32 1.2.4. Огнетушащие вещества разбавления горючих веществ .......................... 35 1.2.5. Огнетушащие вещества, химически тормозящие реакцию горения ....... 36 2. Анализ использования жидкофазных огнетушащих составов ...................... 37 2.1. Жидкофазные огнетушащие вещества охлаждения ....................................... 38 2.1.1. Вода ................................................................................................................ 38 2.1.2. Вода со смачивателями ................................................................................ 40 2.1.3.Хладоны как жидкофазное охлаждающее вещество .................................... 42 2.2. Жидкофазные огнетушащие вещества изоляции ........................................... 43 2.2.1. Пены ................................................................................................................. 44 2.2.1.1. Воздушно-механическая пена ..................................................................... 44 2.2.1.2 Химическая пена ........................................................................................... 45 2.3. Пенообразователи .............................................................................................. 47 2.3.1. Пенообразователи общего назначения ......................................................... 47 2.3.2. Пенообразователи целевого назначения ....................................................... 49 2.3.3. Порядок применения пенообразователей ..................................................... 51 2.3.4. Виды пенообразователей по природе основного поверхностно-активного вещества ..................................................................................................................... 55 2.3.5. Стабилизация свойств пенообразователей и контроль качества ............... 59 2.3.6. Требования безопасности и охраны окружающей среды ........................... 60 3. Анализ влияния жидкофазных огнетушащих составов на человека и окружающую среду………………………………………………………………...62 3.1. Условия образования продуктов неполного сгорания и снижение в них концентрации вредных веществ…………………………………………………...62 3.2. Оценка опасности огнетушащих веществ……………………………………71 3.3. Оценка критических значений оказывающих негативное влияние на людей, находящихся в зоне пожара………………………………………………………..72 4. Раздел «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсоснабжение»…………………………………………………………………78 5. Социальная ответственность…………………………………………………..101 Заключение .............................................................................................................. 120 Список использованных источников .................................................................... 121 Введение Пожары наносят немалый вещественный урон и в ряде всевозможных случаев будут сопровождаться гибелью жителей нашей планеты. В силу данного обстоятельства, защита от пожаров является главной целью любого члена современного общества и проводится в общегосударственном масштабе. Целью противопожарной защиты является изыскание наиболее действующих, экономически подходящих и на техническом уровне аргументированных методологий и средств предостережения пожаров и их ликвидации с минимальным ущербом, при наиболее подходящем использовании сил и технических сред. Пожарная безопасность – это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара , ну а в случае его зарождения употребляются нужные меры по уничтожению неблагоприятного воздействия небезопасных причин пожара на людей, постройки и материальных ценностей Пожарная безопасность быть может обеспечена мерами пожарной профилактики и интенсивной пожарной защиты. Пожарная профилактика включает комплекс событий, нацеленных на предупреждение пожара либо убавление его результатов. Энергичная пожарная оборона - меры, обеспечивающие успешную борьбу с пожарами или же взрывоопасной ситуацией. Основные действа, сопровождающие пожар – процессы горения, газо-и- теплообмена. Они изменяются во времени, месте и характеризуются параметрами пожара. Пожар рассматривается как открытая термодинамическая система, обменивающаяся с окружающей около средой, субстанциями и энергией. На пожаре, процесс горения горючих веществ, которые были использованы, представляет из себя стремительно протекающие химические реакции окисления и физические действа, в отсутствии которых горение нереально, сопровождается это выделением тепла и свечением раскаленных продуктов горения, с образованием ламинарного либо турбулентного диффузионного огня. Появление и распространение процесса горения по субстанциям и материалам случается не сходу, а равномерно. Источник горения напрямую влияет на горючее вещество, вызывая его нагревание, при всем этом в большей мере греется верхний слой, случается активация плоскости, деструкция и испарение вещества, материала вследствие тепловых и физических действий, образование аэрозольных консистенций, состоящих из газообразных товаров реакции и жестких частиц начального препарата На этапах развития пожара необходимым параметром является своевременное обнаружение источника горения и последующее его устранение. Огнетушащие средства различных видов и назначения выполняют эти функции. Актуальность таких средств обусловлена наличием различного рода проблем в области обеспечения пожарной безопасности – противопожарной защите при нарушениях правил устройства и эксплуатации электроустановок, короткими замыканиями в электрооборудовании, перегрузкой проводов, большими переходными сопротивлениями в местах контакта проводников, плохой подготовкой оборудования к ремонту, самовозгоранием неправильно складированных материалов, в бытовых условиях в результате неосторожного обращения с огнем. Для успешного тушения пожара необходимо применение наиболее эффективных огнетушащих средств, вопрос о выборе которых должен быть решен практически мгновенно. Целью моего исследования является проведение анализа влияния жидкофазных огнетушащих составов на человека и окружающую среду в условиях пожара. Вода является основным и легкодоступным огнетушащим веществом, в связи с этим на ее основе можно создавать различные виды огнетушащих составов. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: 1. Сделать анализ состава и области применения жидкофазных огнетушащих составов. 2. Проанализировать и проклассифицировать огнетушащие вещества. 3. Провести сравнительный анализ жидкофазных огнетушащих составов по эффективности. 4. Рассмотреть влияние жидкофазных огнетушащих составов на человека и на окружающую среду. В своей выпускной квалификационной работе я хочу провести сравнительный анализ жидкофазных огнетушащих составов с целью выявления их влияния на человека и окружающую среду. Также в ходе исследования будут изучены современные тенденции в применении жидкофазных огнетушащих составов. 1 Обзор литературы 1.1 Изучение процесса горения Горение – сложный физико-химический процесс превращения компонентов горючей смеси в продукты сгорания с выделением теплового излучения, света и лучистой энергии. Описать природу горения можно как бурно идущее окисление. Горение до сих пор остаётся основным источником энергии в мире и останется таковым в ближайшей обозримой перспективе. В 2010 году примерно 90 % всей энергии, производимой человечеством на Земле, добывалось сжиганием ископаемого топлива или биотоплив, и, по прогнозам Управления энергетических исследований и разработок, эта доля не упадёт ниже 80 % до 2040 года при одновременном росте энергопотребления на 56 % в период с 2010 по 2040 годы. Отличительные черты горения, которые отличают его от иных видов окислительно-восстановительных реакций – немаленький термический результат реакции и немалая энергия активации, приводящая к сильной зависимости быстроты реакции от температуры. Реакции горения, обычно, идут по разветвлённо-цепному приспособлению с современным самоускорением за счёт выделяющегося в реакции тепла. Процесс появления горения разделяется на некоторое количество видов: • Вспышка – процесс моментального сгорания паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, стимулированный конкретным действием источника воспламенения. • Возгорание – процесс появления горения под действием источника зажигания. • Воспламенение – возгорание, сопровождаемое возникновением огня. При всем этом вся остальная масса горючего препараты остается условно прохладной. • Самовозгорание – действо внезапного ускорения экзотермических реакций в веществе, приводящее к появлению горения при недоступности источника зажигания. • Самовоспламенение – самовозгорание, сопровождаемое возникновением огня. Опилки, промасленная ветошь легко воспламенимы в производственных условиях. Самовоспламеняться сможет топливо, керосин. • Взрыв – резвое химическое перевоплощение вещества (взрывное горение), сопровождаемое выделением энергии и образованием ужатых газов, способных выполнять механическую работу. 1.1.1. Классификация видов горения По скорости перемещения смеси горение разделяется на медлительное горение (дефлаграцию) и детонационное горение (детонацию). Волна дефлаграционного горения распространяется с дозвуковой скоростью, а нагрев начальной смеси осуществляется как правило теплопроводимостью. Детонационная волна перемещается со сверхзвуковой скоростью, при всем этом хим реакция поддерживается благодаря нагреву реагентов ударной волной и, в собственную очередь, поддерживает устойчивое распространение ударной волны. Медлительное горение разделяется на ламинарное и турбулентное. В случае если начальные составляющие смеси – газы, тогда горение именуют газофазным (или гомогенным). В газофазном горении окислитель (как правило, кислород) взаимодействует с горючим. Ежели окислитель и горючее заблаговременно перемешаны на молекулярном уровне, тогда такой режим величается горением сначала перемешанной смеси. В случае если же окислитель и горючее изолированы друг от друга в начальной смеси и поступают в зону горения средством диффузии, тогда горение величается диффузионным. Главными условиями горения считаются (классический тетраэдр пожара): - присутствие горючего вещества; - поступление окислителя в зону хим реакций; - непрерывное выделение тепла, требуемого для поддержания горения; - образовывающаяся взрывная реакция. Из этого надлежит, что для ликвидации горения нужно выполнить последующее (рис.2): - остановить доступ окислителя (кислорода воздуха) или же горючего препарата в зону горения; - понизить их поступление до величин, при которых горение не имеет возможности происходить; - охладить зону горения ниже температуры самовоспламенения либо снизить температуру пламенеющего препарата ниже температуры воспламенения; - разбавить горючие препарата негорючими веществами.[16] С данной целью и используются самые многообразные огнетушащие препарата. Верный выбор огнетушащего средства даст возможность обеспечить прыткое остановка горения, понизит опасность повторного воспламенения и сбавит результаты собственного воздействия. Данная цель может гораздо облегчиться вступлением классификации пожаров. 1.2.Понятие огнетушащих средств (веществ). Основная классификация Под огнетушащими препаратами в пожарной стратегии понимаются такие препарата, что именно действуют на процесс горения и делают условия для его остановки. К ним относятся вода, пены, порошки, газы, аэрозоли. Каждое огнетушащее вещество повлияет на 1 или же несколько граней пожарного тетраэдра. Существуют последующие приемы действия на пожар: - Замораживание – понижение температуры горючего препарата до ценности ниже температуры его воспламенения. Это ровная атака на грань теплоты в пожарном тетраэдре. - Тушение – филиал горючего препараты от воздуха. Это действие может рассматриваться как атака на ребро пожарного тетраэдра, образованное гранями горючего препарата и кислорода. - Понижение сосредоточения воздуха – падение числа имеющегося воздуха ниже уровня, требуемого для поддержания горения (атака на грань воздуха в пожарном тетраэдре). - Прерывание цепной реакции – прерывание хим процесса, происходящего в период пожара (грань цепной реакции в пожарном тетраэдре.) Приведем сводную таблицу главных огнетушащих средств, используемых для тушения пожаров и примеры данных веществ. Таблица 1 – Основные огнетушащие вещества Тип огнетушащего вещества Пример вещества Огнетушащие средства охлаждения - вода; - раствор воды со смачивателем; - твердый диоксид углерода (углекислота в снегообразном виде); - водные растворы солей. Огнетушащие средства изоляции - огнетушащие пены: химическая, воздушно-механическая; - огнетушащие порошковые составы (ОПС); ПС, ПСБ-3, СИ-2, П-1А; - негорючие сыпучие вещества: песок, земля, шлаки, флюсы, графит; листовые материалы, покрывала, щиты. Огнетушащие средства разбавления - инертные газы: диоксид углерода, азот, ар- гон, дымовые газы, водяной пар, тонкораспыленная вода, газоводяные смеси, продукты взрыва взрывчатых веществ, летучие ингибиторы, образующиеся при разложении галоидоуглеродов. Огнетушащие средства химического торможения реакции горения - галоидоуглеводороды: бромистый этил, хладоны 114В2 (тетрафтордибромэтан) и 13В1 (трифторбромэтан); - составы на основе галоидоуглеводородов; 4НД; БМ, БФ-1,БФ-2; - водобромэтиловые растворы (эмульсии); - огнетушащие порошковые составы В взаимосвязи с данным, по главному (доминирующему) симптому остановки горения, все тушащие вещества разделяются на: • огнетушащие препараты охлаждающего воздействия (вода, жесткий диоксид углерода и пр.); • огнетушащие вещества изолирующего деяния (воздушно- механическая пена разной кратности, хим пены, сыпучие негорючие материалы, порошки и пр.); • огнетушащие вещества разбавляющего воздействия горючих веществ (негорючие газы, водяной пар, тонкораспыленная вода, диоксиды, азот, водяной пар и пр.); • огнетушащие вещества, химически тормозящие реакцию горения (хладоны). Огнетушащие вещества оказывают комбинированное действие на процесс горения вещества. Резко исключать горение вполне возможно при верном выборе средств и приемов ликвидации горения. Для этого следует знать характеристики горючих веществ и нрав (вид) процесса горения; условия, при которых проходит горение; метеорологические условия; иметь в виду трудозатратность и безопасность работ собственного состава по ликвидации горения и использовать более действенное огнетушащее вещество. 1.2.1. Основные огнетушащие составы Ознакомимся с каждым видом огнетушащего состава более внимательно. Самое популярное огнетушащее средство – вода. Вода считается наиболее экономически-выгодным и многоцелевым огнетушащим средством охлаждения. Огнетушащая пена – коллоидная система, состоящая из пузырьков газа, окруженных пленками воды. Появляется при прибавлении к воде пенообразователей. Распознают пены невысокой (до 20), центральной (20–200) и высочайшей (наиболее 200) кратности. Огнетушащие порошки – мелко размельченные (20–60 мкм) минеральные соли с разными добавками, обеспечивающими текучесть и мешающими смешиваемости (комкованию). Все виды порошков стремительно уничтожают горение, хотя не владеют остужающим деянием. Огнетушащие газы включают инертные разбавители: диоксид углерода, азот, аргон, водяной пар, дымовые газы и летучие ингибиторы – некие галогенуглеводороды (хладоны). Слишком действенный класс огнетушащих веществ большого тушения – огнетушащие аэрозоли, получаемые при сжигании в генераторах особых твердотопливных композиций. Состоят из жестких частиц объемом наименее 2 мкм и газов. Самую большую перспективу имеют холодные аэрозоли. 1.2.2. Огнетушащие вещества охлаждения Ознакомимся с каждым видом огнетушащего состава более внимательно. Самое популярное огнетушащее средство – вода. Вода считается наиболее экономически-выгодным и многоцелевым огнетушащим средством охлаждения. Огнетушащая пена – коллоидная система, состоящая из пузырьков газа, окруженных пленками воды. Появляется при прибавлении к воде пенообразователей. Распознают пены невысокой (до 20), центральной (20–200) и высочайшей (наиболее 200) кратности. Огнетушащие порошки – мелко размельченные (20–60 мкм) минеральные соли с разными добавками, обеспечивающими текучесть и мешающими смешиваемости (комкованию). Все виды порошков стремительно уничтожают горение, хотя не владеют остужающим деянием. Огнетушащие газы включают инертные разбавители: диоксид углерода, азот, аргон, водяной пар, дымовые газы и летучие ингибиторы – некие галогенуглеводороды (хладоны). Слишком действенный класс огнетушащих веществ большого тушения – огнетушащие аэрозоли, получаемые при сжигании в генераторах особых твердотопливных композиций. Состоят из жестких частиц объемом наименее 2 мкм и газов. Самую большую перспективу имеют холодные аэрозоли. Таблица 1. Оптимальные концентрации смачивателей в воде, % Смачиватель ДБ 0,2 Сульфонат 0,4 Сульфанол НП-1 0,4 Синтанол Д-3С 0,5 Первичные алкилсульфаты С–С 0,6 Реагинированный алкилкрилсульфанол (РАС) 2 Эмульгатор ОП 4 2 Вспомогательное вещество: ОП-6 4 ОП-20 4 Сульфанол НП-3 0,6 Смачиватель НБ 0,75 Сульфанол хлорный 1 Вторичные алкилсульфаты (очищенные) 1,5 Пенообразователи ПО-1Д 5,0 Нейтрализованный черный контакт (НЧК) 5 Вода имеет символически несчетную плотность (при 4ºС – 1г/см3, при 100°С–0,958 г/см3), что фактически ограничивает, а время от времени и исключат ее внедрение для тушения нефтепродуктов, имеющих меньшую плотность и нерастворимых в воде. Она непревзойденно тушит сероуглерод, имеющий более высочайшую плотность, ежели вода (1,264 г/см3). Вода с абсолютной главный массой горючих веществ не вступает в хим реакцию. Исключением считаются щелочные и щелочно-земельные сплавы, при содействии которых с водой мы получаем водород. Их гасить водой невозможно. Как мы уже замечали, вода имеет маленькую вязкость. Отсюда вполне возможно сделать заключение, что означаемая часть ее утекает с места пожара, не оказывая существенного действия на процесс остановки горения. Нежели прирастить вязкость воды до 2,5-10-3 м/с, тогда значительно снизится время тушения и коэффициент ее внедрения повысится более ежели в 1,8 раза. Для этих целей употребляют присадки из органических соединений, к примеру, КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза). Огнетушащая эффективность воды располагается в зависимости от способа подачи ее в очаг пожара (непрерывной или распыленной струёй). При горении древесной породы, под деянием тепла, выделяющегося в зоне реакции, на плоскости мат-ла бывает замечено слой угля, температура которого около 600–700°С, фактически значительно превосходит температуру начала пиролиза древесной породы, схожую около 200 °С. Поданная вода при этом: • охлаждает верхний более разогретый слой угля и зону реакции, пролетая через нее; • испаряясь, разбавляет и остужает газы и пары в зоне горения; • растекаясь по плоскости угля, изолирует древесную породу от действия лучистого тепла, препятствует выходу паров и газов (товаров разложения древесной породы) в зону горения. Но к остановке горения приводит охлаждающее свойство воды как доминирующее. Изоляция и разбавление только содействуют остановке горения. Поданная вода на тушение горящей древесной породы очень быстро понижает температуру в верхнем нешироком слое угля, и горение на этом участке прекращается. Очень быстро – потому что веска разность температуры у угля и воды; в тесном слое – из-за небольшой теплопроводности угля и кратковременного контакта его с водой. Вот почему при переносе потоки воды в другое место поверхностный слой угля очень быстро сохнет, продолжается разложение древесной породы и горение бывает замечено снова. Для остывания отдельных видов горючих что были приняты на вооружение не полагая воды применяется строгий диоксид углерода. Это малюсенькая кристаллическая масса с плотностью r = 1.53 кг/м3, коя при нагревании перебегает в газ, избегая жидкое состояние. Это разрешает тушить ею мат-лы, портящиеся от деятельности воды. Кипит твердая углекислота (диоксид углерода) при температуре –78,5 °С, и теплота ее улетучивания схожа 573,6 Дж/кг. Эта цифра значительно наименее, ежели у воды, но скорость остывания горящих веществ достаточно. Это разъясняется Немаленький разностью температур у углекислоты и на плоскости пылающего материала. Строгий диоксид углерода завершает горение всех горючих веществ, помимо железного натрия и калия, магния и его сплавов. Он неэлектропроводен не смачивает горючие продукта. Потому применяется для тушения электроустановок под напряжением, движков, помимо прочего при пожарах в архивах, музеях, библиотеках, на выставках и т.д. При тушении он подается на плоскость горящих веществ равномерным слоем. Не взирая, непосредственно что плотность строгой углекислоты более, чем воды, вследствие многократного перехода в газ и сотворения специфичной газовой подушечки, она не утопает в горящей воды и находится на ее плоскости. Поверхностный слой горящего продукта при этом всем охлаждается, и численность горючих паров и газов в зоне горения миниатюризируется. Возгонка (кипение) твердой углекислоты в газ и улетучивание горючего вещества происходят на одной плоскости. Потому в зону горения поступает смесь горючих паров с диоксидом углерода. Что приводит к понижению быстроты реакции и температуры горения ниже температуры потухания, следовательно и к ликвидации пожара. Из всего вышесказанного навязывается заключение, фактически механизм остановки горения строгим диоксидом углерода находится в замораживании горящих что были применены и разбавлении их паровой фазы или продуктов разложения диоксидом углерода сходу. Но в прекращении горения самое большое действие делает процесс остывания. Вправду. горение не прекращается сходу после подачи слоя твердой углекислоты на плоскость горящего мат-ла, т. е. когда объем образующегося диоксида углерода величайший. Горение прекращается непосредственно после понижения температуры пламенеющего материала, понижения скорости улетучивания и термического разложения. Более очень быстро строгая углекислота остужает жидкие горючие препарата, так как они личной текучестью возместят просчет ее удельной плоскости соприкосновения. Значительно медлительнее доводится остывание (остановка горения) горящих строгих веществ (древесной породы, резины и т. п.), и оно вообще не наступает у волокнистых веществ и что были применены (хлопок, шерсть, торф). Снизить температуру горящего слоя горючих веществ и тем окончить горение вполне возможно смешиванием самих горящих веществ. Всем именит прием остановки самонагревания сырого зерна на току перелопачиванием. Это не что другое, как остановка горения с помощью дробления очага пожара, увеличения его плоскости термообмена, т. е. с помощью охлаждения. Методом перемешивания вполне возможно остановить горение и горючих жидкостей. Неоспоримо, что в ходе горения воды прогреваются в глубину. Изначально толщина прогретого слоя не выше нескольких см, и нижние слои горючей воды в резервуаре имеют начальную температуру, т.е. температуру хранения. Если смешать жидкость, тогда вполне возможно охладить верхний ее слой и именно тем сбавить скорость горения. При конкретных условиях степень замораживания может оказаться такой, что температура верхнего слоя воды уменьшится ниже температуры воспламенения, и горение прекратится. Опытами и практикой подтверждено, что это действо может наступить в случае, когда температура вспышки горючей воды минимум чем на 5°С выше температуры хранения ее в этих условиях. К примеру, при температуре воздуха 30°К вполне возможно остановить горение перемешиванием воды в резервуаре с температурой вспышки 35°С и более. Но при всем этом обязано быть выполнено доп условие – активное замораживание стен пылающего резервуара. |