II. Особенности поведения газовых баллонов в очаге пожара
При пожарах на объектах, с наличием баллонов с газами, помимо основных факторов пожара (открытый огонь, повышенная температура окружающей среды, токсичные продукты горения и т.д.), как правило, проявляются вторичные факторы:
Особенности оперативно-тактической обстановки при воздействии теплового излучения на баллоны с различными газами в очаге пожара:
а) баллон с бытовым газом.
При попадании баллона с СУГ (бытовым газом) в очаг пожара происходит нагревание сосуда, что приводит к кипению жидкой фазы и повышению давления в нем. Пламя нагревает стенки сосуда и ослабляет их первоначальную прочности вследствие неравномерного прогрева поверхности, что, как правило, приводит к разрушению сосуда. При этом пары от мгновенного испарения жидкости зажигаются и образуется "огненный шар".
При взрыве бытового газового баллона с пропан-бутаном в очаге пожара возможны сценарии развития аварии, как с образованием, так и без образования "огненного шара".
В результате проведенных исследований на открытой площадке установлено следующее:
При пожаре сжиженный газ, выходящий из баллона может гореть в паровой, жидкой и парожидкостной фазах, каждая из которых имеет свою температуру горения.
Характер истечения газа из баллона можно определить по цвету и виду пламени:
Данные признаки видимого пламени являются косвенными характеристиками разгерметизации баллона с бытовым газом.
б) баллон с ацетиленом.
Рабочее давление газа в наполненном ацетиленом баллоне не должно превышать 1,6 МПа (16 ати) при температуре 20 o С. При других температурах давление газа в баллоне для ацетилена должно быть не более указанного в табл. 2.
| Температура, o С | -10 | -5 | 0 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 |
| Давление в баллоне, ати | 7 | 8 | 9 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22,5 | 25 |
С повышением температуры выше 56 o С резко падает растворимость ацетилена в ацетоне и ацетилен из растворенного состояния переходит в газообразное. Давление в баллоне дополнительно увеличивается в результате испарения ацетона и нагрева его паров. При повышении температуры от 20 до 100 o С давление в баллоне возрастает в 11,2 раза и составляет 17,9 МПа (179 ати).
Химически чистый газообразный ацетилен (без смеси с воздухом или кислородом) взрывается при избыточном давлении 0,2 МПа (2 ати) и температуре выше 450-500 o С.
В случае возникновения пожара в помещении ацетиленовые баллоны представляют наибольшую опасность.
в) баллон с кислородом.
Аварийная разгерметизация кислородного баллона приводит к воспламенению промасленных строительных конструкций и одежды участников тушения пожара, а также к интенсификации процесса горения. При нагревании баллона с кислородом давление газа повышается. Изменение давления кислорода в баллоне в зависимости от температуры приведены в табл. 3.
| Температура, o С | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| Давление в баллоне, ати | 145 | 150 | 155 | 160 | 165 | 170 |
г) баллон с водородом.
В условиях пожара при увеличении температуры (соответственно и давления) водород диффундирует в материал стенок баллона, что влечет за собой потерю первоначальной прочности баллона и его взрыву.
д) баллон с азотом.
В условиях пожара увеличивается давление азота в баллоне, что может повлечь за собой деформацию и разрушение стенок баллона.
Изменение давления азота в баллоне, нормальное давление которого при температуре 20 o С составляет 15 МПа (150 ати), в зависимости от температуры приведено в табл. 4.
Наличие на объекте баллонов с газом создает опасность травмирования и гибели личного состава ГПС при ликвидации пожара и его последствий.
Для обеспечения контроля за соблюдением личным составом ГПС и участниками тушения пожара мер безопасности и правил охраны труда РТП назначает ответственного.
Ответственный за охрану труда своевременно информирует оперативный штаб на пожаре о возникновении опасности и принимаемых мерах.
При проведении разведки необходимо предусмотреть защиту личного состава от поражения взрывной волной, осколками и тепловым излучением с использованием бронежилетов, касок военного образца, защитных экранов. Экипировка личного состава ГПС должна строго соответствовать требованиям Боевого устава пожарной охраны и Правилам по охране труда в подразделениях ГПС МВД России.
Для защиты личного состава применять индивидуальные средства защиты органов дыхания и зрения при работе в зоне пожара, а также местах возможного скопления газообразных веществ и продуктов их горения.
Организовать оцепление места пожара на расстоянии 300 м с привлечением для этой цели состава охраны объекта и нарядов милиции.
Эвакуацию газовых баллонов производить крайне осторожно без ударов и опрокидывания, не открывая и не закрывая запорную арматуру и т. д.
Вызвать на место пожара и организовать дежурство бригады скорой медицинской помощи до ликвидации пожара.
Предусмотреть установление и объявление личному составу подразделений ГПС сигнала для отхода с позиций при возникновении опасности.
МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА"
Начальник ГУГПС МВД России
генерал-лейтенант внутренней службы
ТАКТИКА ДЕЙСТВИЙ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ПОЖАРНОЙ ОХРАНЫ В УСЛОВИЯХ ВОЗМОЖНОГО ВЗРЫВА ГАЗОВЫХ БАЛЛОНОВ В ОЧАГЕ ПОЖАРА
Разработаны ФГУ ВНИИПО МВД России, отделом пожаротушения ГУГПС МВД России.
Внесены и подготовлены к утверждению отделом пожаротушения ГУГПС МВД России.
Авторский коллектив: М.М. Верзилин, Л. H . Савельев, Ю.Н. Шебеко, В.Ю. Навценя, А.К. Костюхин, О.В. Васина, В.Я. Яшин.
Настоящие рекомендации по действиям личного состава Государственной противопожарной службы МВД России в условиях возможного взрыва газовых баллонов в очаге пожара разработаны на основе результатов научно-исследовательских работ, выполненных во Всероссийском научно-исследовательском институте противопожарной обороны МВД России совместно с отделом пожаротушения ГУГПС МВД России, изучения опыта ликвидации аварий, сопровождающихся пожарами, на объектах с обращением газовых баллонов, а также с учетом зарубежного опыта.
По статистическим данным, количество пожаров со взрывами газовых баллонов, сопровождающихся травмами и гибелью людей, составляет более 18 % от общего количества несчастных случаев, происшедших при ведении боевых действий при тушении пожаров, а число погибших на таких пожарах сотрудников ГПС составляет 45 % от общего числа.
Рекомендации предназначены для использования в практической деятельности подразделениями пожарной охраны и участниками тушения пожара.
В представленном материале изложена тактика действий личного состава ГПС в условиях возможного возникновения аварийных ситуаций при тушении пожара на объектах с наличием бытовых газовых баллонов емкостью 1, 5, 12, 27 и 50 л, а также с промышленными баллонами емкостью не более 40 л.
I . СПЕЦИФИКА ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ, СВЯЗАННЫХ С ОБРАЩЕНИЕМ ГАЗОВЫХ БАЛЛОНОВ
Широкое использование на практике сжиженных углеводородных и сжатых газов (СУГ) обусловило применение резервуаров (баллонов) для хранения и транспортировки этих продуктов в различных отраслях промышленности и в быту.
Для приготовления пищи в домах индивидуальной постройки повсеместно используются баллоны стальные сварные для хранения углеводородных газов, выпускаемые 25 заводами Российской Федерации в соответствии с требованиями ГОСТ 15860. В настоящее время их количество насчитывает порядка 40 млн. штук.
Основным видом газовых баллонов (около 85 %) являются резервуары вместимостью 50 и 27 л, рассчитанные на рабочее давление 1,6 МПа (16 ати). По данным заводов изготовителей, диапазон давлений разрушения составляет для баллонов вместимостью 5 л – 12-16 МПа (120-160 ати), для 27 л – 7,5-13 МПа (75-130 ати), а для 50 л – 7,5-12 МПа (75-120 ати). Промышленные 40-литровые баллоны рассчитаны на давление, в 1,5 раза превышающее рабочее давление газа.
Указанный диапазон давлений может уменьшаться при попадании баллонов с газом в очаг пожара.
Баллоны, предназначенные для хранения и транспортировки газов, окрашиваются эмалевой, масляной или алюминиевой краской и отличаются по цвету. Цвета окраски баллонов и надписей на них приведены в табл. 1.
Окраска газовых баллонов
Другие горючие газы
Баллоны, содержащие СУГ, обладают высокой пожарной опасностью, что подтверждается крупными инцидентами на объектах с их наличием. Из всех углеводородных газов наибольшую опасность представляет ацетилен.
Особую опасность представляют газовые баллоны на пожаре для участников его тушения.
Пожары на объектах, связанных с обращением баллонов с газом под давлением, характеризуются возможностью проявления в различном сочетании следующих опасных сценариев:
теплового воздействия "пожара-вспышки",
воздействия волны сжатия взрыва;
теплового воздействия огненного шара;
теплового воздействия струйного факела горящего газа;
осколков разорвавшегося баллона;
удушья в результате уменьшения содержания кислорода в воздухе при скоплении в нем газов в избыточном количестве;
наркотического действия отдельных газов, даже при незначительной концентрации в воздухе.
При тушении объектов с наличием газовых баллонов следует учитывать физико-химические свойства применяемого газа.
В соответствии с ГОСТ 20448-90, распространяющимся на сжиженные углеводородные газы, предназначенные в качестве топлива для коммунально-бытового потребления и других целей, существуют основные марки сжиженных газов:
ПТ – пропан технический;
СПБТ – смесь пропана и бутана технических;
БТ – бутан технический.
В марках ПТ, СПБТ и БТ содержание метана, этана и этилена не нормируется; пропана и пропилена в ПТ содержится не менее 75 %, а в СПБТ и БТ – не нормируется; содержание бутанов и бутиленов в ПТ не нормируется, в СПБТ их не более 60 %; в БТ их содержится не менее 60 %. Жидкий остаток углеводородов (С5 и выше) составляет не более 1-2 % от объема.
Основными компонентами сжиженных углеводородных газов являются пропан и бутан. Они токсичны, их пары могут скапливаться в низких и непроветриваемых местах, так как обладают большей плотностью (в 1,5-2 раза), чем воздух. Углеводородные сжиженные газы (после испарения) образуют с воздухом взрывоопасные смеси.
Показатели пожаровзрывоопасности наиболее распространенных газов 1 :
1 Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: в 2-х книгах / Баратов А.Н., Корольченко А.Я., Кравчук Г.Н. и др. – М.: Химия, 1990.
пропан , С3Н8, горючий газ, температура вспышки -96 °С, температура самовоспламенения 470 °С, концентрационные пределы распространения пламени 2,3-9,4 % (об.);
бутан, c 4 h 10 , горючий газ, плотность по воздуху 2,0665, температура вспышки -69 °С, температура самовоспламенения 405 °С, концентрационные пределы распространения пламени 1,8-9,1 % (об.);
метан , СН4, горючий бесцветный газ, плотность по воздуху 0,5517, температура самовоспламенения 537 "С, концентрационные пределы распространения пламени 5,28-14,1 % (об.) в воздухе;
ацетилен , С2Н2, горючий взрывоопасный газ, плотность по воздуху 0,9107, температура самовоспламенения 335 °С, нижний концентрационный предел распространения пламени 2,5 % (об.). Ацетилен разлагается с выделением большого количества тепла и при определенных условиях со взрывом. Легко реагирует с солями серебра, меди и ртути и образует при этом нестойкие взрывчатые ацетилениды. Ацетилен хранится в баллонах с пористой массой при давлении 1-1,5 МПа (10-15 ати);
водород , Н2, горючий газ, плотность по воздуху 0,0695, температура самовоспламенения 510 °С, концентрационные пределы распространения пламени 4,12-75,0 % (об.) в воздухе. Водород хранится и транспортируется к месту работы в стальных баллонах под давлением 15 МПа (150 ати);
кислород , О2, бесцветный газ, сильный окислитель, плотность газа по воздуху 1,105. В атмосфере, обогащенной кислородом, горючие вещества становятся более опасными: легче загораются, имеют более низкую температуру самовоспламенения, большую скорость выгорания и полноту сгорания. Для тушения веществ в атмосфере, обогащенной кислородом, огнетушащие вещества необходимо подавать с интенсивностью 40 л/с и более;
азот , N2, негорючий газ, плотность по воздуху 0,967. Азот находится в баллонах под давлением 15 МПа (150 ати);
углекислота , СО3, негорючий газ, плотность по воздуху 1,51, температура кипения -78,5 °С. Углекислый газ находится в баллонах под давлением 6 МПа (60 ати).
Применяемые в быту сжиженные углеводородные газы имеют температуру кипения в пределах от -0,5 до -50 °С и ниже. При испарении 1 кг жидкого газа в нормальных условиях образуется около 380-530 л газообразного продукта (пара). Для образования пожаровзрывоопасной газовоздушной смеси достаточно небольшой утечки газа, а ее воспламенение может произойти практически от любого источника зажигания. Высокая испаряемость и парообразующая способность сжиженных углеводородных газов обусловливают высокую скорость их выгорания и значительные размеры зоны горения. Температура пламени факела достигает 1500 °С.
Сжиженные газы обладают большим коэффициентом объемного расширения, в связи с этим при нагреве баллонов в них быстро растет давление и возникает угроза взрыва.
II . ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ ГАЗОВЫХ БАЛЛОНОВ В ОЧАГЕ ПОЖАРА
При пожарах на объектах с наличием баллонов с газами, помимо основных факторов пожара (открытый огонь, повышенная температура окружающей среды, токсичные продукты горения и т. д.), как правило, проявляются вторичные факторы:
волна сжатия, образующаяся при взрыве баллона и влекущая за собой разрушение зданий или отдельных их частей, загромождение дорог и подъездов к горящему объекту и водоисточникам, разрушение (или повреждение) наружного и внутреннего водопроводов, пожарной техники, стационарных средств тушения, технологического оборудования, возникновение новых очагов пожаров и взрывов, сопровождается высокотемпературным выбросом газов (пламени);
осколки и детали разорвавшихся баллонов;
Особенности оперативно-тактической обстановки при воздействии теплового излучения на баллоны с различными газами в очаге пожара:
а) баллон с бытовым газом
При попадании баллона с СУГ (бытовым газом) в очаг пожара происходит нагревание сосуда, что приводит к кипению жидкой фазы и повышению давления в нем. Пламя нагревает стенки сосуда и ослабляет их первоначальную прочность вследствие неравномерного прогрева поверхности, что, как правило, приводит к разрушению сосуда. При этом пары от мгновенного испарения жидкости зажигаются и образуется "огненный шар".
При взрыве бытового газового баллона с пропан-бутаном в очаге пожара возможны сценарии развития аварии как с образованием, так и без образования "огненного шара".
В результате проведенных исследований на открытой площадке установлено следующее:
при попадании 50-литрового газового баллона со сжиженным газом в очаг пожара его разгерметизация с последующим взрывом происходит в течение первых 3,5 мин;
разрыв баллона, как правило, происходит по боковой образующей, максимальный радиус разлета осколков баллона, разорвавшегося на открытой площадке, составляет 250 м, высота подъема осколков около 30 м;
при взрыве газового баллона со сжиженным газом возможно образование "огненного шара" диаметром 10 м;
вследствие снижения прочности стенок баллона его разгерметизация происходит при давлении 5,3-8,5 МПа (53-85 ати).
При пожаре сжиженный газ, выходящий из баллона, может гореть в паровой, жидкой и парожидкостной фазах, каждая из которых имеет свою температуру горения.
Характер истечения газа из баллона можно определить по цвету и виду пламени:
в паровой фазе газ горит светло-желтым пламенем;
в жидкой фазе пламя ярко-оранжевое с выделением сажи;
в парожидкостной фазе горение происходит с периодически меняющейся высотой пламени.
Данные признаки видимого пламени являются косвенными характеристиками разгерметизации баллона с бытовым газом;
б) баллон с ацетиленом
Рабочее давление газа в наполненном ацетиленом баллоне не должно превышать 1,6 МПа (16 ати) при температуре 20 °С. При других температурах давление газа в баллоне для ацетилена должно быть не более указанного в табл. 2.