Оглавление
- 1. Введение
- 2. Физические и химические основы горения газов
- 3. Классификация объектов хранения газа по взрывопожарной опасности
- 4. Причины возникновения пожаров на объектах хранения газа
- 5. Развитие и особенности пожаров на объектах хранения газа
- 6. Профилактика пожаров: организационные и технические меры
- 7. Тушение пожаров на объектах хранения газа
- 8. Нормативная база обеспечения пожарной безопасности
- 9. Заключение
1. Введение
Объекты хранения сжатых и сжиженных газов относятся к категории повышенной взрывопожарной опасности. Утечка даже небольшого количества газа может привести к образованию взрывоопасной смеси с воздухом, быстрому распространению пламени и переходу в крупномасштабный пожар или взрыв.
Пожары на таких объектах характеризуются высокой скоростью развития, мощным тепловым излучением, возможностью образования огненных шаров и разрушения оборудования. Профилактика этих происшествий основана на комплексном подходе: строгом соблюдении технологической дисциплины, применении современных средств контроля газовой среды и правильной организации тушения.
В статье подробно рассмотрены причины пожаров, их особенности для разных видов газов, меры профилактики и тактика тушения с учетом требований действующих нормативных документов.
Предприятия, заботящиеся о соответствии нормам охраны труда, активно приобретают портативный газоанализатор ТОП-СЕНС 210 для ежедневного мониторинга.
2. Физические и химические основы горения газов
Горение газа представляет собой быстротекущую экзотермическую окислительную реакцию, сопровождающуюся выделением тепла, света и продуктов сгорания.
2.1. Концентрационные пределы распространения пламени
Для каждого горючего газа существуют нижний (НПР) и верхний (ВПР) концентрационные пределы распространения пламени. В пределах этих концентраций смесь способна гореть или взрываться при наличии источника зажигания.
Формула для расчета нижнего концентрационного предела (пример для метана):
φ НПР = 100 / (1 + 4,76 · (L - 1))
где L — стехиометрический коэффициент.
Для большинства углеводородных газов НПР составляет 1,5–5 % об., ВПР — 8–15 % об. За пределами этих значений горение невозможно.
2.2. Температура самовоспламенения и энергия зажигания
Температура самовоспламенения — минимальная температура, при которой смесь воспламеняется без внешнего источника. Для метана она около 537 °C, для пропана — 470 °C, для водорода — всего 400 °C.
Минимальная энергия зажигания (МЭЗ) для многих газов составляет десятые доли миллиджоуля, что делает их крайне чувствительными к искрам статического электричества или электрического оборудования.
2.3. Особенности горения сжатых и сжиженных газов
Сжатые газы (водород, кислород, метан под высоким давлением) при утечке быстро расширяются, образуя струю, способную распространяться на значительные расстояния. Сжиженные газы (пропан-бутан, СПГ) при разгерметизации переходят в газообразное состояние с большим увеличением объема (для пропана — в 250–270 раз), что приводит к интенсивному испарению и образованию облака пара.
3. Классификация объектов хранения газа по взрывопожарной опасности
Согласно требованиям нормативных документов помещения и наружные установки для хранения газов относят к категориям А или Б по взрывопожарной опасности.
Категория А присваивается при наличии горючих газов с НПР ≤ 10 % об. и избыточном давлении паров. Для наружных установок применяют аналогичное категорирование с учетом площади разлива или возможного облака.
4. Причины возникновения пожаров на объектах хранения газа
4.1. Утечки газа и образование взрывоопасных смесей
Основная причина — нарушение герметичности трубопроводов, арматуры, резервуаров вследствие коррозии, механических повреждений, неправильного монтажа или износа уплотнений. Даже микротрещины приводят к накоплению газа в закрытых пространствах.
4.2. Источники зажигания
Открытое пламя (сварка, резка, курение). Искры от электрооборудования, инструмента, статического электричества. Самовозгорание при контакте с катализаторами или пирофорными отложениями. Высокотемпературные поверхности оборудования.
4.3. Специфические причины для сжатых газов
Для баллонов и емкостей под высоким давлением характерны: разрыв корпуса при перегреве или механическом воздействии, быстрое истечение газа через неплотности, приводящее к образованию статического заряда, реакции с материалами (водородное охрупчивание металла).
4.4. Специфические причины для сжиженных углеводородных газов
Переполнение резервуаров с последующим сбросом через предохранительные клапаны. Вскипание жидкой фазы при резком падении давления (эффект «вспышки»). Коррозия под слоем изоляции. Утечки при перекачке или сливе-наливе.
5. Развитие и особенности пожаров на объектах хранения газа
5.1. Пожары сжатых газов
Горение происходит в виде факела или струйного пламени. Интенсивность теплового излучения высока, но площадь горения относительно ограничена. Опасность заключается в возможном разрыве емкостей под действием тепла.
5.2. Пожары сжиженных газов и явление BLEVE
BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) — взрыв расширяющейся кипящей жидкости. При нагреве резервуара с СУГ давление внутри растет, жидкость вскипает, оболочка разрушается, происходит мгновенное испарение и образование огненного шара диаметром десятки метров.
5.3. Поражающие факторы
Тепловое излучение (до 100–300 кВт/м² вблизи очага). Ударная волна при взрыве. Токсичные продукты сгорания (СО, CO₂, сажа). Разлет осколков.
6. Профилактика пожаров: организационные и технические меры
6.1. Категорирование помещений и наружных установок
Определение категорий по СП 12.13130.2009 позволяет правильно выбрать расстояния, степень огнестойкости конструкций и системы защиты.
6.2. Требования к хранению и размещению
Резервуары размещают на открытых площадках или в специальных хранилищах с учетом противопожарных разрывов (СП 4.13130.2013). Обязательны обвалования, системы дренажа и аварийного сброса.
6.3. Системы вентиляции, заземления и молниезащиты
Приточно-вытяжная вентиляция должна обеспечивать разбавление газа ниже 20 % от НПР. Заземление оборудования предотвращает накопление статического электричества. Молниезащита обязательна для всех наружных установок.
6.4. Роль газового анализа в раннем обнаружении утечек
Непрерывный мониторинг концентрации горючих газов в воздухе рабочей зоны — один из наиболее эффективных способов предотвращения пожара.
Газоанализаторы с термокаталитическими, инфракрасными или электрохимическими сенсорами позволяют своевременно фиксировать превышение установленных порогов (обычно 10–20 % от НПР для сигнала «Внимание» и 40–50 % для сигнала «Тревога»). Диффузионный способ отбора пробы обеспечивает быстрый отклик без принудительной прокачки. Взрывозащищенное исполнение приборов позволяет использовать их непосредственно во взрывоопасных зонах.
Стационарные системы газового контроля интегрируются с системами аварийной вентиляции и автоматического отключения источников питания, что значительно снижает вероятность перехода утечки в пожар.
6.5. Автоматические системы сигнализации и отключения
Автоматические установки пожарной сигнализации и газового контроля должны срабатывать при достижении пороговых значений и инициировать комплекс защитных мероприятий.
7. Тушение пожаров на объектах хранения газа
7.1. Особенности тушения пожаров газов
Тушение газовых пожаров отличается от тушения твердых или жидких веществ. Основная задача — прекратить подачу газа (перекрытие запорной арматуры) и охладить оборудование.
7.2. Рекомендуемые огнетушащие вещества и ограничения
Вода применяется только для охлаждения соседних емкостей и конструкций. Прямое тушение струей воды может привести к усилению горения или разрыву оборудования.
Пена эффективна для тушения разливов СУГ, но не всегда применима при факельном горении. Порошковые составы рекомендуются для тушения небольших очагов. Газовые средства (диоксид углерода, инертные газы) эффективны в закрытых помещениях. Водяной пар или азот используются для объемного тушения и создания инертной среды.
Запрещается тушить водой горящие баллоны со сжатыми газами без предварительного охлаждения.
7.3. Тактические приемы тушения
Охлаждение резервуаров мощными водяными струями для предотвращения BLEVE. Перекрытие подачи газа. Применение лафетных стволов с безопасного расстояния. Эвакуация персонала и организация оцепления.
8. Нормативная база обеспечения пожарной безопасности
Основные документы:
- Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
- СП 4.13130.2013 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты».
- СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».
- НПБ 105 (в актуальной редакции).
- СП 62.13330.2011 и другие своды правил, регулирующие хранение и использование газов.
Соблюдение этих норм обязательно при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов хранения газа.
9. Заключение
Пожары на объектах хранения газа — это результат сочетания утечек и источников зажигания. Надежная профилактика возможна только при комплексном подходе, включающем строгий контроль технологических параметров, регулярный мониторинг газовой среды и готовность к оперативному тушению.
Особое значение имеет раннее обнаружение утечек с помощью современных средств газового анализа. Своевременная сигнализация позволяет предотвратить развитие аварии и минимизировать ущерб.
Для обеспечения безопасности объектов хранения газа важно использовать надежные приборы контроля газовой среды. Купить современный портативный или стационарный газоанализатор по выгодной цене вы можете в нашем интернет-магазине. Качественные средства измерения помогут своевременно выявить утечку и предотвратить пожар, сохранив жизнь и имущество.
Материал подготовил технический директор НПП "КИПОФФ" Березин Александр Сергеевич