Опсность самовозгорания грузов. ОПАСНОСТЬ САМОВОЗГОРАНИЯ ВЕЩЕСТВ. Опасность самовозгорания веществ, материалов и грузов на судах
 Скачать 28.16 Kb.
|
|
ОПАСНОСТЬ САМОВОЗГОРАНИЯ ВЕЩЕСТВ, МАТЕРИАЛОВ И ГРУЗОВ НА СУДАХ Температурой самовоспламенения называется наименьшая температура вещества (или его смеси с воздухом), при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению пламенного горения. Температуру воспламенения газов и паров учитывают при: классификации газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей по группам взрывоопасности для выбора типа электрооборудования (при этом имеют в виду стандартную температуру самовоспламенения); выборе температурных условий безопасного применения вещества при нагреве его до высоких температур (при этом используют минимальную температуру самовоспламенения); вычислении максимально допустимой температуры нагрева нетеплоизолированных поверхностей технологического, электрического и иного оборудования; расследовании причин пожара, если необходимо определить, могло ли самовоспламениться вещество от нагретой поверхности. Предельно допустимая температура безопасного нагрева неизолированных поверхностей технологического, электрического и иного судового оборудования составляет 80% величины температуры самовоспламенения газов или паров (в градусах Цельсия) и не должна превышать минимальной температуры самовоспламенения. Склонность к самовозгоранию характеризует способность ряда веществ и материалов самовозгораться при нагревании до сравнительно небольших температур или контакте с другими веществами, а также при воздействии тепла, выделяемого микроорганизмами в процессе их жизнедеятельности. В соответствии с этим различают тепловое, химическое и микробиологическое самовозгорание. Склонность к тепловому самовозгоранию характеризуют температурами самонагревания и тления, а также зависимостью температуры среды, при которой наблюдается самовозгорание. Склонность к самовозгоранию учитывают при разработке пожарно-профилактических мероприятий. Температурой самонагревания называется наименьшая температура, при которой в веществе или материале возникают практически различные экзотермические процессы окисления, разложения и тому подобное, могущие привести к самовозгоранию. Температура самовозгорания является наименьшей температурой вещества, нагревание до которой может потенциально представлять пожарную опасность. Температуру самонагревания учитывают при определении условий безопасного длительного (или постоянного) нагрева вещества. Безопасной температурой нагревания данного вещества или материала (независимо от размеров образца) следует считать температуру, не превышающую 90% величины температуры самонагревания. Температурой тления называется критическая температура твердого вещества, при которой резко увеличивается скорость процесса самонагревания, что приводит к возникновению очага тления. Температуру тления учитывают при расследовании причин пожаров, определении безопасных условий нагревания твердых материалов и т.д. Рассмотрим особенности протекания процесса окисления самовозгорающихся веществ растительного происхождения, ископаемых углей, масла и жира, химических веществ и смесей. К числу самовозгорающихся веществ растительного происхождения относят растительные масла, муку, сено, жмыхи, хлопок в кипах и др. Особенно подвержены самовозгоранию влажные растительные продукты, в которых продолжается жизнедеятельность микроорганизмов. Наличие влаги в растительных продуктах при определенных температурах сопровождается размножением микроорганизмов, интенсификация жизнедеятельности которых вызывает повышение температуры. Растительные продукты - плохие проводники тепла, поэтому в них происходит дальнейшее повышение температуры. При благоприятных для аккумуляции тепла условиях (значительная масса растительного продукта, например сено или жмых в трюме) температура может достигнуть 70° С. При этой температуре микроорганизмы гибнут, а их разложение сопровождается дальнейшим повышением температуры с образованием пористого угля, который способен поглощать пары и газы в большом объеме. Этот процесс также сопровождается выделением тепла и постепенным повышением температуры до 100 - 130° С, при которой происходит распад новых соединений с образованием пористого угля. При температуре 200° С разлагается клетчатка, входящая в состав растительных продуктов, и образуется новый вид угля, способный интенсивно окислятся. Процесс окисления угля приводит к дальнейшему повышению температуры вплоть до возникновения горения. Самовозгораться способен и уголь, получаемый при термическом разложении целлюлозных материалов, например, древесный уголь. Этот уголь способен самовозгораться тогда, когда он только что изготовлен. С течением времени способность поглощать пары, и газы уменьшается, вследствие чего древесный уголь, длительное время находившийся на воздухе, теряет склонность к самовозгоранию. Ископаемый уголь некоторых видов (бурый каменный) способен самовозгораться. Причинами его самовозгорания являются: способность окисляться при низких температурах и поглощать кислород воздуха и другие газы или пары. Но главной причиной самовозгорания является окисление угля. Поглощение углем паров и газов также сопровождается повышением температуры. Наибольшей поглотительной способностью обладает молодой уголь, содержащий влагу. Так, бурый свежедобытый уголь содержит 10-20% гигроскопической влаги, а тощий -примерно 1%, поэтому последний более устойчив к самовозгоранию. Повышение влаги вызывает повышение температуры угля до 60-75° С, а дальнейшее выделение тепла происходит за счет окисления органической массы. Развитие процесса самовозгорания ископаемого угля зависит от степени его измельченности: чем мельче уголь, тем больше поверхность поглощения и окисления, больше скорость их протекания, тем больше выделяется тепла. Нередко причиной пожара является самовозгорание жиров и масел минерального, растительного или животного происхождения, которыми пропитаны волокнистые материалы и ткани. Минеральные масла (машинное, соляровое, трансформаторное) представляют собой смесь предельных углеводородов и в чистом виде самовозгораться не могут. Самовозгорание их возможно при наличии примесей растительных масел. Растительные масла (конопляное, льняное, подсолнечное, хлопковое) и масла животного происхождения (сливочное) представляет собой смесь глицеридов жирных кислот. Самовозгорание масел и жиров возникает при наличии в их составе химических соединений, большой поверхности окисления и малой теплоотдаче, определенном соотношении количества масел и пропитанного ими материала, определенной его плотности. Склонны к самовозгоранию и олифы, приготовляемые из льняного масла, а также отходы и остатки некоторых нитролаков. Чем больше поверхность окисления, тем больше возможность самовозгорания масел. С этой точки зрения и жиры способны самовозгораться, только будучи распределенными, на большей поверхности. Поэтому самовозгорание жиров и масел в бутылях или резервуарах не происходит. Наиболее благоприятные условия для развития окислительных процессов создаются в тех случаях, когда промасленные материалы сложены в кучи или кипы, которые примыкают одна к другой, а также к нагретым поверхностям. О склонности масла или жира к самовозгоранию судят по его йодному числу, используя свойство галоидов взаимодействовать с непредельными соединениями, присоединяясь по месту двойных связей. Йодным числом называется количество йода в граммах, поглощенное 100 г испытываемого масла или жира. Чем большее йодное число, тем больше в этом масле непредельных соединений, тем больше склонно оно к самовозгоранию. Многие химические вещества и их смеси при соприкосновении с воздухом или влагой способны самонагреваться. Эти процессы нередко заканчиваются самовозгоранием. По способности к самовозгоранию химические вещества подразделяют на три группы. Вещества, самовозгорающиеся при соприкосновении с воздухом: активированный уголь, фосфор белый, растительные масла и жиры, сернистые металлы, алюминиевый порошок, карбид щелочных металлов, порошкообразные железо, цинк и др. Окисление некоторых веществ этой группы вызывается их взаимодействием с водяными парами воздуха. Окисление сопровождается выделением большого количества теплоты. Окисление некоторых веществ протекает настолько быстро, что вскоре переходит в горение или взрыв. Для других веществ, процессы самонагревания продолжаются длительное время. Например, процесс самовозгорания белого фосфора заканчивается горением через несколько десятков секунд, а процесс самовозгорания свежеприготовленного активированного угля продолжается несколько дней. Вещества, вызывающие горение при взаимодействии их с водой: щелочные металлы и их карбиды, окись кальция (негашеная известь), перекись натрия, фосфористый кальций, фосфористый натрий и др. Взаимодействие щелочных металлов с водой или влагой воздуха сопровождается выделением водорода, который воспламеняется за счет теплоты реакции. Попадание на негашеную известь небольшого количества воды вызывает самонагревание, заканчивающееся сильным разогревом (до свечения), поэтому находящиеся поблизости горючие материалы могут воспламениться. Вещества, самовозгорающиеся при соединении одного с другим: так, воздействие азотной кислоты на древесину, бумагу, ткань, скипидар и эфирные масла вызывают воспламенение последних; хромовый ангидрид воспламеняет спирты, эфиры и органические кислоты. Ацетилен, водород, метан, этилен самовозгораются в атмосфере хлора на дневном свету; измельченное железо (опилки) самовозгораются в атмосфере хлора; карбиды щелочных металлов воспламеняется в атмосфере хлора и двуокиси углерода. Свойством самовозгорания обладают некоторые материалы, применяемые в повседневных судовых работах, а также отдельные грузы. Возможно самовозгорание ветоши, пакли, парусины, постельных принадлежностей, одеял и других абсорбирующих (поглощающих) материалов, хранящихся во влажном виде навалом, в тюках или связках. Вероятность самовозгорания сильно возрастает в том случае, если эти материалы пропитаны органическими, растительными маслами или животными жирами. Например, при хранении промасленной ветоши в теплом плохо проветриваемом помещении масло начинает окисляться, выделяется теплота, которая активизирует процесс окисления. Температура ветоши растет, она воспламеняется — возникает очаг пожара. Самовозгоранию подвержены и некоторые грузы: уголь, кормовая мука, хлопок, рыбий жир, арахис, ткани всех видов, пропитанные лаком, и другие грузы подкласса 4.2. IMDG - CODE/. Отмечены случаи самовозгорания промасленных металлических опилок и деревянных конструкций при длительном воздействии на них низкотемпературных источников теплоты. В начальной стадии дерево постепенно обугливается, а затем воспламеняется образовавшийся древесный уголь, температура воспламенения которого значительно ниже, чем у дерева. Металлические порошки магния, титана, циркония и кальция в присутствии воздуха и влаги быстро окисляются, в определенных условиях это может привести к самовозгоранию. Перед укладкой на хранение все самовозгорающиеся материалы должны быть очищены и просушены. Промасленную ветошь следует хранить в специальном металлическом ящике и своевременно удалять из машинного помещения. Свежеокрашенную парусину нельзя хранить в сложенном виде или в плохо проветриваемом помещении. ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРА С точки зрения живучести судна как сложной системы “человек - машина - среда обитания” необходимо из всех параметров пожара выделить те, которые наиболее полно характеризуют опасность пожара для экипажа, пассажиров, техники и судна в целом. Такие параметры принято называть опасными факторами пожара на судах. При пожаре в его очаге происходят химические и энергетические превращения, в результате которых генерируется повышение температуры и образуются продукты сгорания, формирующие опасные факторы пожара, вызывающие травмы, отравления и гибель людей, материальный ущерб и потерю живучести судна. К ним относятся следующие параметры: температура продуктов сгорания на выходе из очага пожара (конвективная составляющая), геометрические размеры факела пламени (высота и площадь излучающей поверхности), температура пламени, падающий тепловой поток, интенсивность выделения продуктов сгорания, содержание кислорода и токсичных продуктов сгорания в выделяемых очагом пожара газах, избыточное давление газов в объеме аварийного и смежных помещений, скорость и направление движения нагретых газов и дыма, температура среды аварийного и смежных помещений, состав дыма (наличие твердых частиц, вызывающих раздражение слизистых оболочек и интоксикацию организма человека), оптическая плотность дыма, снижающая видимость в аварийном и смежных (при негерметичности переборок) помещениях, объем зоны задымления, скорость распространения дыма в смежные помещения и т.д. Все перечисленные опасные факторы пожара переменны во времени и в пространстве. При наружных пожарах (на палубах, надстройках, пирсах и акватории) наибольшее поражающее воздействие на судно и людей оказывают пламя, тепловое излучение пламени и поток искр, которые являются причиной образования новых очагов пожара. Наиболее опасным фактором пожара следует считать взрыв, который довольно часто является следствием пожара, или, как иногда говорят, вторичным проявлением пожара, в результате теплового воздействия на горючие и взрывчатые вещества, сосуды под давлением и другое взрывоопасное оборудование. Воздействие пожара на человека. Специфические условия развития пожара на судне, обусловленные его архитектурно-конструктивными особенностями и достаточно высокой степенью насыщенности горючими и взрывоопасными веществами, являются причиной того, что в процессе борьбы за живучесть судна при пожаре одной из главных и первостепенных является задача защиты и спасения людей, находящихся на борту судна. В отличие от наземных объектов, эвакуация людей из аварийных отсеков судов идет в направлении распространения нагретых продуктов сгорания - снизу вверх. При этом следует обратить внимание на предельно минимальное количество и размеры аварийных выходов, а также на то, что тяга в коридорах и вентиляция способствует быстрому распространению пожара и накоплению в помещениях дыма и токсичных газов. Именно этими обстоятельствами объясняются огромные человеческие жертвы, являющиеся последствиями пожаров и взрывов на судах. С точки зрения воздействия пожара на человека к опасным факторам пожара относятся токсические газы, пониженная концентрация кислорода, высокая температура, непосредственный контакт с огнем, взрывы и задымленность. Основными стресс-факторами, вызывающими нервно-психическое напряжение (стресс) у человека в обстановке борьбы с пожаром, являются опасность, создающая угрозу для жизни, ответственность за решение поставленной задачи, дефицит времени на принятие решения и выполнение необходимого действия, а также шум и ограниченное пространство помещений судна. Токсические газы, выделяемые при пиролизе и горении судостроительных материалов и веществ, используемых в процессе эксплуатации судна, входят в состав дыма и являются основными опасными факторами пожаров для человека. Высокие концентрации токсических газов наблюдаются в зоне задымления при внутренних пожарах. К токсическим газам относятся: окись углерода; углекислый газ; акролеин; формальдегиды; окислы азота; пары синильной кислоты; хлористый водород и т.д. Тушение пожара хладоном сопровождается выделением фтористого водорода и брома, являющихся продуктами пиролиза молекул хладона. Наибольшее количество токсических газов образуется при горении полимерных материалов (статистика: 70-90% людей гибнет по причине отравления токсическими продуктами горения полимерных материалов). Одним из самых опасных компонентов токсической среды зоны задымления является окись углерода СО. Как показали опыты, при пожаре в жилых и служебных помещениях судов максимальные концентрации СО могут составлять 4-5% от объема, что превышает смертельную концентрацию примерно в 10 раз. Токсическое действие СО заключается в блокировании гемоглобина крови с образованием карбоксигемоглобина, что нарушает процесс транспортировки кислорода из легких в ткани. Даже при низкой концентрации СО содержание карбоксигемоглобина в крови становится опасным. Отравление СО характеризуется: общей слабостью; усилением сердцебиения; нарушением ритма и глубины дыхания; потерей сознания. Длительное вдыхание низких концентраций СО опаснее, чем кратковременное воздействие сравнительно больших количеств газа. Во время активной деятельности человека, характерной при борьбе за живучесть судна, отравление СО происходит в 3 раза быстрее, чем в состоянии покоя. Вредным газом в зоне задымления является и углекислый газ С02. Допустимым количеством С02, при котором не теряется работоспособность человека, является его концентрация по объему 1-2 % при концентрациях кислорода 18-19%. Пребывание людей в помещениях с концентрацией С02 3-5% резко ухудшает их мышление, а при концентрации 6-10% они теряют сознание. В атмосфере с концентрацией до 6% члены экипажа судна без индивидуальных дыхательных аппаратов могут находиться несколько минут, так как длительное воздействие углекислого газа в таких концентрациях становится опасным для жизни. Одним из наиболее опасных веществ, выделяемых при горении, является синильная кислота HCN. Ее пары образуются при горении шерсти, шелка, нейлона, многих пластмасс и каучуков. Особенностью синильной кислоты является возможность отравления ею через неповрежденную кожу. Пребывание свыше 5 минут в атмосфере, содержащей 1% синильной кислоты, является опасным для здоровья и даже для жизни. Хлористый водород HCl образуется чаще всего при взрывах и пожарах в аккумуляторных помещениях. Он обладает раздражающим действием на слизистую оболочку глаз и верхних дыхательных путей. Так как HCl обнаруживается органами чувств человека задолго до образования смертельных концентраций, он является менее опасным газом по сравнению с СО, который по токсичности равноценен HCl. В состав продуктов горения входят также твердые частицы и аэрозольная фаза, которые собирают на своей поверхности вредные и токсические вещества, играя тем самым транспортную роль и способствуя развитию отравления. После заполнения судового помещения продуктами горения и огнегасителями в его объеме наблюдается пониженная концентрация кислорода 02, которая также является опасным для человека фактором, так как его нормальная жизнедеятельность гарантируется при концентрации 02 не менее 18% по объему. Снижение концентрации 02 до 12-15% приводит к нарушениям мышечной координации, до 10-14% - к обморочным состояниям и быстрой утомляемости, до 6-8% - к коллапсам, особенно при физической нагрузке, до 6% и менее - к смерти в течение 6-8 минут. Высокая температура окружающей среды как следствие тепловыделений в очаге пожара также является мощным опасным фактором для человека. Известно, что влияние высокой температуры на организм человека может вызвать неблагоприятные психофизиологические сдвиги, уменьшение работоспособности членов экипажа. При температуре 30° С работоспособность человека начинает снижаться, а при достижении 36° С физическую работу средней тяжести человек может выполнять лишь в течение 1 ч со снижением ее эффективности до 60%. В сухом воздухе с температурой 80-100°С и во влажном воздухе с температурой 50-60° С человек может находиться без средств защиты всего несколько минут. Более высокая температура или длительное пребывание в зоне теплового воздействия пожара приводит к ожогам, тепловым ударам, потере сознания и даже гибели. Поэтому нижней границей для зоны теплового воздействия пожара является температура 60° С. Эта грань может находиться на значительном удалении от зоны горения. Предельно безопасное время пребывания человека при физической нагрузке средней тяжести в среде с температурой 70° С составляет 7 минут. Повышенная температура воздуха усиливает токсическое действие СО, а СО, в свою очередь, снижает устойчивость человека к перегреванию. Повышенная температура снижает насыщенность крови 02: при температуре до 35° С насыщение крови 02 снижалось в среднем на 6%, а повышение температуры до 40° С приводило к снижению насыщения крови 02 на 10-12%. К более опасным травмам - ожогам со смертельным исходом - приводит непосредственный длительный контакт с пламенем не защищенного специальной защитной одеждой человека. Дым. Частицы несгоревшего углерода и других веществ, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии, образуют дым, который раздражает глаза, носоглотку и легкие. Дым перемешан с газами, и в нем содержатся все токсичные вещества, присущие газам. Взрыв. Пожар может сопровождаться взрывами. При определенной концентрации паров горючих веществ в воздухе, изменяющейся под действием теплоты, создается взрывоопасная смесь. Причиной взрыва могут стать избыточный поток теплоты, разряды статического электричества или детонирующие удары, а также чрезмерное повышение давления в сосудах, находящихся под давлением. Взрывоопасная смесь может образоваться при содержании в воздухе паров нефтепродуктов и других легковоспламеняющихся жидкостей, угольной пыли, пыли от сухих продуктов. Последствиями взрыва могут быть серьезные разрушения металлических конструкций судна и гибель людей. Формы, размеры и последствия пожаров бывают самые разнообразные и определяются: размерами аварийного отсека и свойствами горючих веществ в нём; скоростью сгорания горючих веществ; характером газового обмена в условиях пожара; условиями передачи тепла; степенью огнестойкости конструкций; метеорологическими условиями. Условия ликвидации пожара. Пожар можно ликвидировать следующими способами. Удаление горючего вещества - способ малоэффективен, так как удалить горючее вещество непосредственно из очага пожара очень сложно. Его используют для предупреждения распространения пожара, для чего убирают все горючие вещества, находящиеся вблизи пожара. Прекращение поступления кислорода - при уменьшении содержания кислорода в воздухе ниже 16% пожар прекращается. Свойствами изоляции пожара от притока свежего воздуха обладают некоторые огнегасительные средства. Наиболее эффективно применение этого способа в закрытых помещениях. Необходимо помнить, что некоторые вещества, относящиеся к классу окислителей (нитраты, хроматы, хлораты и др.), при нагревании сами выделяют кислород, и их горение нельзя локализовать, прекратив поступление воздуха. Прекращение потока теплоты - наиболее распространенный способ. При подаче в зону пожара веществ, обладающих большой теплоемкостью, снижается температура в очаге пожара, и он затухает. Прерывание цепной реакции - способ эффективен для предупреждения взрывов. В зону пожара подаются специальные вещества, которые воздействуют непосредственно на молекулярную структуру соединений, образующихся в ходе цепной реакции пожара. ЛИТЕРАТУРА Безопасность жизнедеятельности и выживание на море – Колегаев М.А. Иванов Б.Н. Басанец Н.Г. [2008] |