автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Совершенствование способов обеспечения пожарной безопасности производства синтетических моющих средств

Р Г Б ОД

- о И;9И 1393

Министерство внутренних дел РФ

ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА «ЗНАК ПОЧЕТА»

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ

ТРУНОВ ВЯЧЕСЛАВ АЛЕКСАНДРОВИЧ

Совершенствование способов обеспечения пожарной безопасности производства синтетических моющих средств

Специальность 05.26.03- Пожарная безопасность

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1998г.

Работа выполнена во Всероссийском ордена «Знак почета» научно-исследовательском институте противопожарной обороны МВД России.

Научный руководитель - доктор технических наук,

Шевчук А.П.

Научный консультант - доктор технических наук,

Присадков В.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Брушлинский Н.Н. - кандидат технических наук Лупанов С. А.

Ведущая организация - А.О." ЦНИИпромздания"

Защита состоится 1998 г. в /^'^часов

на заседании диссертационного Совета ССД 052. 06. 01 во Всероссийском институте противопожарной обороны МВД России по адресу: 143900 Балашиха - 6 Московской области, ВНИИПО, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИПО МВД России.

Автореферат разослан

1998 г.

Отзыв на автореферат, заверенный подписью и печатью, прошу направлять по указанному адресу.

Телефон для справок: 521-29-00

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

На основе данных ВНИИПО, МИПБ МВД России в докладе президента «Горящая Россия» сделан неутешительный прогноз - обстановка с пожарами в стране в ближайшее время будет ухудшаться. Анализ обстановки с пожарами показывает, что пожары стали общегосударственной проблемой, а их последствия приобрели большое социально-экологическое значение. Вместе с тем, сложившаяся система противопожарной защиты сегодня уже не соответствует современным требованиям. • Только прямые потери от пожаров в 1996 году составили свыше 1542134 млн. рублей при общем количестве около 295 тыс. пожаров.

В экономически развитых странах также остро стоит вопрос с потерями от пожаров. Например, свыше 2,5 % национального дохода теряется по причте пожаров в странах Западной Европы.

В результате повышения энергоемкости и энергонасыщенности современного производства, концентрации материальных ценностей в зданиях, применения новых строительных решений растут потери от пожаров в зданиях производственного и складского назначения и составляют около 30% общих потерь от пожаров. Вопросы обеспечения пожарной безопасности промышленных предприятий вызывают беспокойство специалистов и общественности.

В настоящее время отсутствуют универсальные методы оценки пожарной опасности зданий и синтеза системы защиты, основанных на учете механизма возникновения и развития -пожара. Указанное обстоятельство приводит к росту потерь от пожаров, а в ряде случаев к переоценке пожарной опасности. Это влечет за собой неоправданные затраты на обеспечение регламентированной безопасности здания. В то же время,

изменение основ хозяйствования, расширение способов строительства, развитее науки создали предпосылки для использования при разработке противопожарных норм и правил наряду с экспертным подходом расчетных и экспериментальных методов выработки рациональных решений по системе пожарной безопасности ( СПБ) объектов защиты.

Предприятия заинтересованы в разработке физически обоснованных методов оценки пожарной опасности ( промышленных зданий, создании на этой основе методов выбора v вариантов противопожарной защиты зданий, исходя из принятых в мире и нашей стране критериев безопасности.

Известно, что крупнейшим в стране производителем синтетических моющих средств (CMC) является производственное объединение «Новомосковскбытхим», введенное в эксплуатацию в 1989 году и производящее свыше 35% от количества CMC с стране.

В настоящее время определение экономической эффективности противопожарных мероприятий создает предпосылки для ускорения внедрения современных СПБ на промышленных объектах. При выборе систем пожарной безопасности объектов энергетики, нефтехимии, химии и ряда других объектов особой важности, последствия пожаров на которых имеют социальное значение, должен использоваться критерий допустимого риска возникновения тех или иных пожароопасных ситуаций. Поэтому, разработка методики выбора и экономического обоснования рационального варианта системы пожарной безопасности данных производств является актуальной задачей.

К числу аналогичных производств относится ПО "Новомосковскбытхим", на базе которого произведены исследования.

Большой вклад в изучение механизма возникновения пожарной опасности зданий и смежных вопросов внесли

Ю.И.Аболенцев., Н.Н.Брушлинский, И.С.Молчадский, В.Н.Зигерн-Корн, А.К.Микеев, Т.Е.Стороженко, Е.А.Мешалкин, В.И.Присадков, А.П.Шевчук и др. Из зарубежных ученых, работающих в области теории выбора систем противопожарной защиты зданий следует отметить :Ауоки, Г.Н.Берлина, Р.В.Вильямсона, У.Шнейдера и др.

Результаты исследований этих авторов были учтены при работе над диссертацией.

_Целью диссертационной работы является: разработка

методики выбора и экономического обоснования рационального варианта системы пожарной безопасности и ее апробация для производства и хранения синтетических моющих средств .

Для достижения поставленной цели ставятся и решаются следующие задачи:

В исследование пожарной опасности твердых синтетических

моющих средств россыпью и в упаковке; В оценка вероятностей возникновения пожаров в помещениях объекта исследования при существующих и рекомендуемых вариантах организации системы пожарной безопасности объекта;

О прогнозирование потерь от пожаров на объекте исследования;

В исследование динамики развития пожаров и воздействия опасных факторов пожара на персонал, плиты перекрытия, сырье и готовую продукцию; И оценка влияния на прогнозируемые потери ряда дополнительных противопожарных мероприятий с учетом затрат на их выполнение; В разработка метода количественного обоснования проектных предложений по снижению уровня пожарной опасности производства для CMC.

Научная новизна работы заключается в следующем: ■ проведено исследование пожарной опасности твердых синтетических моющих средств россыпью и в упаковке. Экспериментальные исследования на фрагменте производственного помещения позволили определить температурный режим при горении картона, упаковок CMC и скорости распространения пламени по их поверхности. Установлено, что ее значение изменялось в диапазоне 0,1 -0,25 м"'мин. Экспериментальные исследования на лабораторной установке определили, что загорание CMC i "Лотос" возможно при температуре внутри порошка 773°К.

Массовая скорость выгорания CMC изменяется в диапазоне 0,0003 - 0,0006 кг/м2сек. в произведена количественная оценка реального пожарного риска производства CMC - разработка на ее основе рациональных вариантов системы пожарной безопасности .

Практическая ценность работы. На основе результатов исследований разработана методика расчета рациональных вариантов СПБ конечных циклов производства и склада готовой продукции CMC, учитывающая специфику и составляющие пожарного риска. На основе проведенных исследований разработаны и внедрены предложения по снижению пожарной опасности ПО "Новомосковскбытхим ".

Апробирование материалов диссертации проведено на 11 и 12 Всероссийской научно-практической конференции по проблемам научно-технического обеспечения противопожарных и аварийно-спасательных работ (Москва,ВНИИПО 1992,1993 г.г.), на шестой научно-практической конференции "Пожарная безопасность-97" (Москва.МИПБ. 1997 г.) на научно-практической конференции "Проблемы деятельности государственной противопожарной службы регионов Сибири и Дальнего Востока" (Иркутск,ИВШ МВД РФ, 1998г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре печатных работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,четырех глав,заключения. Общий объем диссертации составляет 174 страницы,в том числе 33 рисунка, 38 таблиц, список литературы из 50 наименований и 3 приложения. На защиту выносятся:

- исследование пожароопасных свойств CMC россыпью и в упаковке, в том числе натурных исследований,

- исследование и обработка наблюдений по оценке пожарной опасности производства CMC,

вероятностные модели оценки пожарного риска в полиграфическом цехе, цехе расфасовки и упаковки и складе готовой продукции,

- оценки эффективности противопожарных мероприятий.,

- модель для определения областей использования АУП с учетом риска ложных срабатываний,

- модель выбора рациональных вариантов СПБ объектов по производству CMC .

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы, определены цель и способы ее достижения, показаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов. , Приведены основные положения, выносимые на защиту. v

В первой главе выбран объект исследования и представлен план исследования, разработанный с учетом анализа пожаров на объектах, близких к исследованному и обследования ПО "Новомосковскбытхим".

На основании проведенного анализа установлено, что крупнейшим в стране производителем синтетических моющих

-t

средств (CMC) является производственное объединение «Новомосковскбытхим», введенное в эксплуатацию в 1989 году.

Производство CMC мощностью 200 тысяч тонн порошка в год состоит из главного корпуса и ряда вспомогательных корпусов, расположенных на центральной площадке.

Технологическое оборудование стоимостью около 45 млн. руб. расположено в зданиях общей площадью 115 тыс.кв.м, стоимость зданий и сооружений равна 52 млн.рублей (стоимостные характеристики здесь и далее указаны в ценах 1993 года). В процессе производства постоянно находится продукция ( тара, полуфабрикаты, готовая продукция ) на сумму более 7,5 млн.рублей.

В качестве основного сырья используются следующие вещества, приведенные в табл. 1.

Таблица. 1.

Характеристики основных сырьевых компонентов производства

CMC.

№ п\п Наименование веществ Температура Вспышки Темпер-ра воспламен. Температура самовосп- ния

1. Алкинбензол 100% 120°С 207°С 300°С

2. Спирты синтетические 90 °С 120°С 245иС

3. Сера техническая (Жидкая, комовая) 140-250°С 207°С 232°С

4. Алкинбензолсу льфокислота 150°С 268°С 395°С

Основные цеха, отделения производства классифицируются по взывопожароопасности согласно табл. 2.

Таблица 2.

Категории пожаровзывоопасности основных производств CMC

№ п\п Наименование производства, отделения Категория по НПБ 105-95

1. Газогенераторная Г

2. Склад сыпучего сырья ВЗ

3. Склад жидкого сырья ВЗ

4. Отделение приготовления жидкого стекла В4

5. Отделение приготовления композиции В4

6. Отделение сушки композиции ВЗ

7. Склад промежуточного продукта В2

8. Расфасовочно-упаковочное отделение В2

9. Склад готовой продукции В1

Производство и хранение синтетических моющих средств связано с высокой пожарной опасностью за счет использования условий производства, хранения пожароопасных компонентов сырья CMC и упаковочных материалов.

В 1996 году в России произошло 294.8 тысяч пожаров, прямые потери от пожаров составили 1 542 134 млн.рублей, погибло на пожарах 15 877 человек.. Стабильно высокий процент пожаров в производственных зданиях ( 8%), принесших значительный материальный ущерб - 21001 млн.рублей.

Среди происходящих пожаров в значительной степени выделяются крупные пожары, приносящие огромный урон экономике страны и экологии.

Эффективность срабатывания АУП при пожарах на производственных объектах в 1996 году составила 59%. Анализ отечественных и зарубежных данных свидетельствует, что пожары на аналогичных предприятиях приводят к значительным материальным потерям.

В октябре 1990 года произошел пожар на заводе моющих средств в г.Ханкасалме (Финляндия). Ущерб от пожара оценивается в 20 млн. марок, производство сократилось наполовину. Полиция задержала 18 -летнего работника завода по подозрению в поджоге. Здание завода было из каменных элементов, крыша из бетонных балок и плит, внутренние перегородки имели огнестойкость класса В-30 в отделении, начался пожар, а некоторые стены были из стекла, армированного стальной проволочной сеткой. Некоторые помещения в других отделениях имели огнестойкость класса А-60. Недостаточная огнестойкость внутренних перегородок и отдаленность от ближайшей пожарной части способствовала сильному развитию пожара, который начался ночью около 12 часов, а был потушен только в 5 час. 30 мин. утра.

14 июля 1987 года на складе макулатуры картонной фабрики во Фронлейтене (Австрия) возник крупный пожар. Склад был заполнен поками и коробками с макулатурой в количестве до 20 тыс.т, из которых 16 тыс.т хранилось открыто, занимая всю площадь, за исключением проездов для погрузчиков, 4 тыс.т - в закрытом помещении в южной части склада. Пожар начался на сортировочной установке в 12 час.ЗО мин. из-за короткого замыкания в электродвигателе разгрузочного устройства. После вызова, в соответствии с планом пожаротушения, по сигналу прибыли 12 команд из соседних населенных пунктов - 208 человек на 31 пожарном автомобиле. По их прибытии огнем была охвачена значительная часть открытого склада, сильный дым ограничивал видимость, в воздухе летали горящие обрывки бумаги. Водоснабжение было достаточным и бесперебойным за

счет гидрантов, подававших до 3 тыс.л/мин и 11 насосов, подававших воду из производственного канала. Было протянуто 290 м рукавных линий высокого давления, 600 м типа С и 1950 м типа В. В результате длительной напряженной борьбы с огнем удалось предотвратить его распространение на южную часть склада и производственные здания фабрики. Открытый склад с сортировочной установкой, двумя транспортерными линиями и 16 тыс.т. макулатуры были уничтожены огнем.

Анализ данных о пожарах показывает, что в результате позднего обнаружения и сообщения время свободного развития для крупных пожаров составляет от 30 до 50 минут.

В процессе исследования отмечается, что при производстве твердых CMC на конечных участках производства и хранения взрывов пыли CMC не отмечено.

С учетом объемов и номенклатуры выпускаемых CMC по ПО "Новомосковскбытхим" пожар в производстве CMC может привести к катастрофическим последствиям в масштабах России.

До последнего времени в научной литературе отсутствовали данные по оценкам пожарной опасности производства CMC, по методам поиска рациональных вариантов систем пожарной безопасности и конкретные предложения по совершенствованию СПБ, учитывающие специфику действующего производства.

Как уже отмечалось, в современных условиях недостаточно простого выполнения противопожарных требований. Руководителей и владельцев предприятий ^ интересует в существенной степени эффект от внедрения противопожарных требований.

Поэтому цель настоящего исследования - разработка методологии выбора и экономического обоснования рационального варианта системы противопожарной защиты и ее апробация на примере полиграфического цеха, цеха расфасовки и упаковки и склада готовой продукции,

использование которой позволяет существенно снизить уровень пожарной опасности объектов ПО «Новомосковскбытхим» с приемлемыми затратами для организации.

Таким образом, поставленная цель исследования определяет следующие направления поиска:

1. Экспериментальное изучение пожароопасных свойств CMC.

2. Оценка вероятностей возникновения пожаров в помещениях объекта исследования при существующем и предлагаемом вариантах организации системы пожарной безопасности объекта.

3. Прогнозирование потерь от пожаров в полиграфическом цехе, \ цехе расфасовки и упаковки и складе готовой продукции

производства CMC.

4. Моделирование динамики развития пожаров и воздействия опасных факторов пожара(ОФП) на персонал, плиты перекрытия здания, сырье и готовую продукцию.

5. Оценка влияния на прогнозируемые потери при пожаре ряда дополнительных противопожарных мероприятий с учетом затрат на их выполнение.

6. Разработка и количественное обоснование проектных решений по снижению уровня пожарной опасности в полиграфическом цехе, в цехе расфасовки и упаковки и складе готовой продукции CMC.

Реализация предложений, вытекающих из установленных направлений исследования, позволяет достичь поставленную цель исследования в условиях действующего производства .

Во второй главе на основе обследования и регистрации пожароопасных ситуаций, анализа литературных данных выявлены причины возникших пожаров в полиграфическом цехе, цехе расфасовки и упаковки и складе готовой продукции объекта. Обследование объекта показало, что возможными причинами пожара могут быть следующие:

13 отказы электрооборудования;

13 нарушение правил пожарной безопасности при проведении

огневых и сварочных работ; 0 искры дизельных двигателей автопогрузчиков; 0 нарушение режима курения; 0 разряды атмосферного электричества; 0 поджог.

По условиям ведения технологического процесса вероятность появления в цехе достаточного количества горючего вещества <3(гв)=1. При этом были получены оценки вероятностей . появления в цехе таких видов горючих веществ, как промасленная ветошь, бумажная пыль, смазочное масло.

На основе положений ГОСТ 12.1.004-91 разработаны вероятностные модели оценки вероятностей возникновения пожаров на объектах "Новомосковскбытхима", разработана методология обследования помещений объекта в условиях действующего производства .выведены критерии для расчета входных параметров в моделях по результатам обследований. Таким образом, оценена вероятность возникновения соответствующих событий. В результате установлено, что вероятность возникновения пожара в помещениях : полиграфического цеха - составляет 0.141 1/год цеха расфасовки и упаковки - составляет 0.0846 1/год склада готовой продукции 0.04 Угод. ^

В работе определены направления снижения риска пожаров в объектах исследования.

Главной причиной появления горючего вещества в анализируемых объектах является технологическая необходимость. В то же время, как показывают данные обследования цехов, значительный вклад в их пожарную опасность вносят нарушения графиков уборки территории цеха от горючих отходов, неравномерность поставки упаковочного

материала. Основными мероприятиями в данном случае могут быть:

в обеспечение своевременного вывоза технологических отходов производства ( картон, полиэтиленовая пленка и т.д.);

И соблюдение периодичности очистки помещений цеха, технологического и инженерного оборудования от горючих отходов ( пыль, ветошь, масло и т.д.);

И обеспечение герметичности соединений технологического оборудования с гидросистемами;

И разработка и соблюдение графика поставки упаковочных материалов.

И ограничение площадей розлива технологических масел.

В результате реализации только организационно-технических мероприятий может быть обеспечено снижение вероятности возникновения пожаров в полиграфическом цехе до 0.024 Угод (уменьшим в 6 раз), в цехе расфасовки и упаковки до 0.0438 1/год (уменьшим в 2 раза), в складе готовой продукции до 0.00866 1/год (почти в 5 раз).

При исследовании пожарной опасности различных помещений важное значение придается предельным оценкам пожарной опасности, полученным на основе исследования реального пожара при его свободном развитии.

При этом необходимо оценить влияние пожара на конструкции, находящиеся в помещении. Одной из основных характеристик конструкций является огнестойкость, т.е. свойство конструкций сохранять несущую, теплоизолирующую способность и целостность конструкции в условиях пожара. Профилактика обрушения конструкций при пожарах

предотвращает катастрофические последствия пожаров, уменьшает площади горения, повышая вероятность успеха действии оперативных подразделений пожарной охраны.

В рассматриваемых цехах присутствует два вида пожарной нагрузки: твердая (сырье для упаковочных коробок) и жидкая (в гидросистемах оборудования, смазочные масла). Установлено, что для предотвращения обрушения конструкций при свободном горении твердой пожарной нагрузки на больших площадях (объемный пожар ), необходимо, чтобы площадь под пожарной нагрузкой не превышала 54 кв.м.

Также выявлено, что существует риск обрушения • имеющихся в цехе незащищенных металлических конструкций при свободном пожаре разлившегося индустриального масла от технологического оборудования. С целью предотвращения обрушений незащищенных металлических конструкций в зальных помещениях следует ограничить площадь розлива 9 кв.м. В процессе обследования помещений объекта отмечена неравномерность во времени количества пожарной нагрузки в цехах. Это приводит также к разбросам фактических пределов огнестойкости железобетонных плит междуэтажных перекрытий.

На основе вероятностных методов получены оценки вероятности обрушения железобетонных плит перекрытий в полиграфическом цехе и цехе расфасовки и упаковки, равные 0.7 - 0.8.

В работе получены расчетные соотношения для ) определения рациональных областей использования АУЛ с v учетом риска их ложных срабатываний, определяемых соотношением

Зл+ Ро(1 - РА)ип+РоРлипл+Рлил < PoUn;

где 3А- приведенные затраты на АУЛ, тыс.руб.год"1;

Р0- вероятность пожара в цехе;

Ра- надежность тушения пожара АУП; ип- потери от пожара в цехе;

11па- потери от пожара в случае выполнения задачи АУП; Рл- вероятность ложного срабатывания АУП; ид- потери от ложного срабатывания АУП. В литературе недостаточно исследованы вопросы оценки вероятности ложных срабатываний и потерь от ложных срабатываний автоматических установок пожаротушения, поэтому в работе они исследованы специально.

Так , в предположении Пуассоновского Закона потока отказов вероятность ложных срабатываний

РЛ = 1 - е'^

где Б об. - площадь занятая под дорогостоящим оборудованием в полиграфическом цехе и цехе расфасовки и упаковки - около 10 % от всей площади цехов.

А. » 1,2 • 10"' 1/м2род - частота ложных срабатываний водяной АУП.

Ожидаемые годовые потери от ложных срабатываний АУП определяется

и = Р С

л л г л

где. С1 - стоимость материальных ценностей (оборудования на 1 кв.м.площади пола )

- площадь защищаемая 1-ой спринклерной головкой (по СНиП

2.04.09 - 84 Пожарная автоматика зданий и сооружений. Б = 12 кв.м.)

Установлено, что потери от ложных срабатываний в полиграфическом цехе и цехе расфасовки и упаковки составили 26.84 тыс.руб. и в складе готовой продукции 14.2 тыс.руб. (в ценах 1993г.).

Далее в работе оценивается эффективность объектовой пожарной части, которая может быть определена как

вероятность успешного выполнения задачи по тушению возникшего пожара, равной

Р = К11Ч Вер (8П(1)< у),

где 8„ (о~ площадь горения в момент времени 1, м2;

К,,.,- вероятность безотказной работы пожарной техники В результате исследования получены оценки вероятности тушения пожара оперативным подразделением пожарной охраны (табл.3 )

Таблица 3

Оценка вероятности успешных действий оперативных подразделений

Объектовая Из города С Из

часть соседн. объект. соседн.гарниз

т|П. = 7-10 т1ГГ = 12-15 т,„ = 37 - 40 мин т1ГГ= 42 - 45 ми

мин мин

0,95 0,85 0,43 0,32

В работе получены оценки безопасности персонала при пожаре. Задача технических средств и организационных мероприятий по обеспечению безопасности людей при пожаре заключается в том, чтобы обеспечить их эвакуацию из помещений и здания в целом до возникновения опасных ^ ситуаций, связанных с воздействием опасных факторов пожара на персонал.

На основе расчета динамики опасных факторов пожара . .использующего теоретические положения Т.Г.Меркушкинон, В.Н.Тимошенко, Ю.С.Зотова выяснено, что основным опасным фактором для зальных помещений является фактор потери видимости при горении разлившегося масла.

Установлено, что время блокирования путей эвакуации t6n ОФП составляет 160 с для полиграфического цеха и 440 с для цеха расфасовки и упаковки, а время эвакуации tp=55-60 сек. Выяснено, что условие безопасности людей при пожарах в цехах в детерминированной постановке задач выполняется:

tp< to..

Исходя из условия обеспечения нормативных требований безопасности людей при пожаре согласно ГОСТ 12.1.004-91 и -t учитывая, что время эвакуации tp и блокирования путей эвакуации tgn могут иметь разбросы.

Установлено требование по безопасности людей при пожаре в вероятной форме

Вер (tp < tGjI) > 0,9999

Подставляя в выражение для расчета Рл и время t6л можно установить требования к характеристикам инерционности системы оповещения и управления эвакуацией. Таким образом, в работе

на основе детерминированных моделей динамики ОФП разработан вероятностный метод для установления требований к времени эвакуации людей на пожаре, обеспечивающих выполнение нормативных требований по безопасности людей при пожаре согласно ГОСТ 12.004-91.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований по определению характеристик пожарной опасности сырья и готовой продукции в условиях реального пожара . Известно, что в настоящее время основным источником достоверных сведений об изменении этих параметров в условиях реального пожара являются крупномасштабные натурные опыты.

С целью определения пожароопасных характеристик, обращающихся в производстве CMC веществ и материалов, скорости распространения пламени по поверхности материала, а также для изучения динамики температурного режима в

помещении были проведены крупномасштабные эксперименты на натурном фрагменте производственного цеха размерами 30м х 18м х 7м, расположенном на территории ПО «Новомосковсксоюзбытхим». Схема размещения пожарной нагрузки, а также расположение термопар и датчиков плотности теплового потока представлена на рис. 1.

Рис. 1 Схема расположения пожарной нагрузки во фрагменте производственного цеха. О - термопреобразователи; V -датчики теплового потока

1,2 - на высоте 5 см над противнем;

3 - внутри поддона с картоном на высоте 0.9 м над уровнем пола;

4 - внутри поддона с картоном на глубине 1 см от поверхности;

5, 6, 7 - над поверхностью картона на высоте 0.8м, 1.7м, Зм над поверхностью картона соответственно;

8 - под балкой, находящейся на высоте 4.5м над поверхностью картона;

9, 10, 11, 12 - на стойке на высоте 0.4м, 1м, 1.7м и 2м соответственно;

стойка размещена на расстоянии 0.5м от противня; 13, 14, 15 - на стойке на высоте 1м, 1.7м, 2м. Третья стойка расположена на расстоянии 0.5м от первой стойки или на расстоянии 1м от противня;

16, 17, 18 - на стойке на высоте 0.4м, 1.7м, 2м. Третья стойка расположена на расстоянии 0.5м от противня в плоскости, находящейся под углом 45° к ближним боковым граням параллилепипеда из картона;

19, 20, 21 - на стойке на высоте 0.4м, 1.7м, 2м. Четвертая стойка расположена на расстоянии 0.5м от противня и находится рядом с поддоном готовой продукции;

22, 23, 24 - расположены на ближайшей к очагу боковой поверхности коробок с готовой продукцией на высоте 0.6м, 0.9м, 1.2м.

Датчики плотности теплового потока располагались следующим образом:

№ 1 - непосредственно под балкой перекрытия;

1.5, № 4 - на стойке на высоте 2.6м над поверхностью картона;

№ 2 - на высоте 2.6 над поверхностью картона;

стойка находилась на расстоянии 0.5м от противня; № 3 - этот датчик был переносным, использовался для изучения зависимости теплового потока от расстояния до горящего штабеля.

Для датчиков плотности теплового потока была проведена метрологическая аттестация.

Во время эксперимента имитировались следующие процессы:

И разлив используемого в производстве масла на площади 1.6м х 1.4м. В качестве площадки использовался противень с заданными размерами. Количество масла в поддоне 60 кг. ЕЗ распространение пожара по возможной нагрузке. Для этого в противень был поставлен поддон с нарезанными листами картона. Размеры нагрузки 1,0 х 1,4 х 1,6 м. ЕЗ воздействие очага пожара (противень с горящим маслом и поддон с картоном) на готовую продукцию (коробки с CMC) и распространения возможного пожара по ней.В качестве готовой продукции использовался поддон с коробками, в которых находились пачки с CMC. Размеры поддона с коробками 1.0 х 1.4 х 1.6 м3.

Определено, что при горении одной пачки картона размером 1.0 х 1.4 х 1.6 м3 время срабатывания спринклерной головки, установленной над пачкой картона под потолком, составляет 7 мин. Загорание коробок пачек CMC типа "Лотос", расположенных от горящего поддона на расстоянии 1 м, происходило на 5 минуте испытания.

При небольших очагах пожара наблюдалось самотушение (ограничение) очага пожара за счет высыпания из прогоревших коробок порошка.

Максимальные тепловые потоки от кипы горящего картона на поддоне в противне с маслом достигали 20 квт /кв.м. на расстоянии 0.5 м от кипы.

Максимальная локальная температура в помещении, имитирующем цеховые помещения, при горении масла в противне достигала 600°С.

Установлено, что лучистые тепловые потоки мощностью 20-22 квт/кв.м. приводят к загоранию коробок с

пачками CMC в течении 3 минут. Критический тепловой поток для коробок составляет около 9 квт/кв.м.

Как отмечалось выше, основным источником достоверных сведений об изменении скорости потери массы горючих материалов, скорости распространения пламени по нагретому материалу, воспламенении материалов в условиях реального пожара являются крупномасштабные опыты. Вместе с тем эксперименты на крупных моделях связаны с большими материальными затратами, требуют использования сотен килограммов исследуемого материала, привлечения крупных людских ресурсов.

В данной работе была использована разработанная во ВНИИПО МВД России лабораторная установка по определению характеристик тепловыделения при горении веществ и материалов при пожарах с помощью создания дополнительного теплового потока на их поверхности и путем изменения условий газообмена.

В процессе выполнения настоящей работы на установке проводились экспериментальные исследования по определению параметров тепловыделения упаковочного картона в условиях реального пожара, скорости распространения пламени, условий воспламенения картона, пожароопасные характеристики синтетического моющего средства. Схема экспериментальной установки приведена на рис. 2.

Рис. 2 Лабораторная установка.

1 - потенциометр КСТ-4; 2 - газоанализатор ГТМК-16; 3 -потенциометр КСП-4; 4 - прибор А565; 5 - потенциометр КСУ-2; 6 - газоанализатор ГИАМ-5; 7 - штанга; 8 - излучатель; 9 -штанга с фиксатором; 10 - трубка отбора газовых проб; 11 -термоэлектрический термометр; 12 - чаша весов; 13 - устройство подачи воздуха; 14 - электроаспиратор; 15 - измерительный тензоризисторный датчик СА-2; 16 - прибор Р-111; 17 -теристорный усилитель У-252.

Установлено это путем настройки лабораторной установки (тепловые потоки от радиационных панелей, количество подаваемого воздуха ) можно получить на установке характеристики испытываемого материала, близкие к условиям реального пожара.

В результате исследования выяснено, что CMC может быть зажжено при повышении температуры внутри порошка до

773 К или при экспозиции порошка под потоком около 30 квт в течении 30 - 34 мин.

Массовая скорость выгорания CMC типа «ЛОТОС» при реальном пожаре составляет 0.0003 - 0.0006 кг/мгс.

Линейные скорости распространения пламени по поверхности картона изменились в диапазоне 0.1 - 0.25 м/мин.

Кроме того, тепловые потоки в радиусе 1 м вокруг поддона с картоном превышали 5 квт/квм, что может привести к перебросу пламени на разрыхленную бумагу, картон.

В четвертой главе на основе полученных во 2 и 3 главах результатах разработана методика и технико-экономическое обоснование выбора рациональных вариантов СПБ конечных циклов производства и хранения CMC.

С технико-экономической точки зрения наиболее полно варианты противопожарной защиты характеризуются понятием потерь, связанных с пожарной опасностью объекта. Это понятие включает в себя величину ожидаемого ущерба от пожаров в течении года и стоимость мероприятий по предотвращению и тушению пожаров на объекте. В формализованном виде это понятие выражается критерием приведенных затрат .

Zi = QnMi(U) + S3i;

где Z\ - значение критерия по рассматриваемому i-му варианту защиты, тыс.руб.год"1;

М; (U) - математическое ожидание ущерба от пожаров в течении года при использовании рассматриваемого варианта защиты, тыс.руб.год"1;

Z3; - сумма приведенных затрат по рассматриваемому варианту защиты, тыс.руб.год'1;

Очевидно, рациональным следует считать тот вариант защиты, которому соответствует меньшее значение Ъ\. Следовательно, реализация любого предлагаемого варианта СПБ имеет смысл в том случае, если выполнится условие

г„ < Ъъ ;

где Z„ - значение критерия приведенных затрат по предлагаемым мероприятиям, тыс.руб.год"1;

2б - значение критерия по существующему варианту защиты.

При этом величина экономического эффекта Э, получаемого в течении года от выбранного варианта защиты составит

Э = Х„ - ХЙ ;

где - значение Ъ по выбранному варианту защиты;

Таким образом, оценка эффективности предлагаемых мероприятий включает в себя оценку величины ожидаемого ущерба от пожаров при условии выполнения рассматриваемого мероприятия и оценку связанных с его выполнением приведенных затрат. Наряду с критерием экономической эффективности необходимо обеспечить условия безопасности персонала объекта при пожаре.

Совокупность представленных в работе положений составляет методику и включает следующие основные этапы :

• обследование объекта изучения в течении определенного периода времени.

• обработку собранных данных и расчет вероятностей возникновения пожара.

• экспериментальные исследования пожароопасных характеристик сырья и готовой продукции.

• разработку организационно-технических мероприятий по снижению вероятности возникновения пожаров.

в выбор базового варианта и потенциально-приемлемых вариантов СПБ.

• подготовку данных по эффективности (надежности выполнения задачи) отдельных противопожарных мероприятий и соответствующим возможным потерям от пожара, включая риск обрушения строительных конструкций. ® технико - экономическое обоснование рациональной СПБ объекта защиты.

® проверку выполнения нормативных требований ГОСТ 12.1.004 - 91 по безопасности персонала при пожаре.

Методика предназначена как для действующего предприятия , так и для аналогичных производств.

Базовый вариант включает действующие требования к системе пожарной безопасности, в том числе использование АУЛ по площади цехов и склада представлен на рисЗ.

Величина математического ожидания ущерба от пожара М (и ) определяется при этом как сумма ущербов, полученных по каждой из логических ветвей и умноженных на вероятность развития сценария по соответствующей ветви. Уравнение математического ожидания для ущерба примет вид:

М(Ц)=

О-

Л* * Рпс ■ 1К + Ров,, ■ Р* Рл • + Р^ ■ Р>,- Ра-Роп • V, + Ров,, • Р™ Рл- Роп-V, + Р^,РА-иг + Роб,,-Рл-Роп-ин +

Роб,Г Р,Г Роп' и5

тыс.^уб. год

Пожар обн. Пожар потушен Пожар потушен Пожар людьми первичн.средств. АУП потушен

опер.подр.

_ (}„• Роб,Г Р,«

сь- Роб„- Рпс- РЛ и2

0„- Ррбм' Рис' Рл' Роп

Рл

Оп- Роб,,- Р,ю- Рл- Ро» Ц

С>п- Рог.,,- Рл_

<}„• Ров.,- Рл и4

С?„- Роб.,- Рл- Роп и5

Рис.3 Сценарий пожара для базового варианта СПБ.

III - ущерб от пожара в случае подавления его первичными

средствами.

и2- ущерб от пожара в случае подавления его АУП.

и3- ущерб от пожара в случае подавления его оперативными

подразделениями, немедленно вызванными персоналом.

и4- ущерб от пожара в случае подавления его оперативным

подразделением при запоздалом обнаружении.

и5- ущерб от пожара в случае невыполнения задачи АУП.

В модель приведенных затрат включен член, отвечающий потерям при ложных срабатываниях АУП.

Величина критерия приведенных затрат для базового варианта составляет: по полиграфическому цеху Зб = 55.78 тыс.руб. год'1 по цеху расфасовки и упаковки 3„ = 57.07 тыс.руб. год'1 по складу готовой продукции Зб = 53.18 тыс.руб. год"1

Прогнозные оценки величины ущерба от пожара, тыс.руб.

№ п\п Идеи тифи кат. Цех № 13 цех № 14 склад готов прод]

1. Пожар потушен первичными средствами пожаротушения и, 2.92 1.75 7.:

2. Пожар потушен АУП и2 7.01 4.19 18.1

3. Пожар потушен оперативными подразделениями И при немедленном обнаружении □ при обнаруж черезЗО мин и.. и4 4.13 40.8 2.47 24.43 10.1 105.

4. Пожар не подавлен оперативными подразделениями и5 6433.34 4975.34 19441

С учетом наличия импортного оборудования, высоко чувствительного к ложным срабатываниям АУП, был предложен рациональный вариант СПБ без АУП, включающий

УПС с малоинерционными датчиками, выделение всех вспомогательных помещений противопожарными перегородками 1-го типа с противопожарными дверями, устройство противопожарных перегородок 1-го типа в складе готовой продукции На основании изложенных рассуждений и построенных логических схем выразим в формульном виде величину математического ожидания ущерба от пожара с у^ютом предлагаемых мероприятий. Для бытовых помещений:

М{и) = Робп ■ Р,к - и, + Ро6п ■ /V Рут. ■ Роп ■ и2 + Робп • /V Л„„ •

К- и3 + +P¡>6„- К- л,,- р„ ■ í/4 + po6„ ■ К- ру„,- Р„„-и, +

Роб;Г Ру„с ' Р„„ ' U2 + Робп - Ру„с • Роп• Í/3 + Рост' Рупс' Р„„ ' ' +

* обн' * упс оба' Рупс' 1 mi' / оп * &¿ f обн' $ упс'

г

Р -Р и

■i n?i 1 оп v-' 3

где Р 0„ - вероятность успеха ОП для S„ = 70 м2; Р' = 1 - Р ■

1 оп 1 1 011 '

Для основных цеховых помещений:

Ми) = Р0бн ■ рпс ■ и, + ро6и - /V Рупс ■ Рйп ■ и2 + Р0б„ ■ Рпс-Рупс ■ роп. иъ

Робн ' Рпс" Рупс' Роп • + Робн ' Рпс' Рупс' Роп' U3 + Робп - Рупс • Р0„ • U2 +

i

Р оЬн" РуПС ' Pon* ^ /3 I обн' Рупс' РОП * " I обп' Р упс* I оп' Pf3

Полученные формулы позволяют получить оценку ущерба от пожара без учета вероятности его возникновения.

В результате расчетов получены компоненты потерь от пожаров для предлагаемого варианта СПБ.

№ п\п Варианты завершения пожара Цех№ 13 Основное помещен. Цех№ 14 Основное помещени е Скл

1. Пожар потушен первичными средствами 2.92 1.75 1.1

2. Пожар обнаружен УПС и потушен ОП 2.64 1.58 6.:

3. Пожар не потушен ОП 6433.34 4975.34 194

4. Пожар обнаружен людьми и потушен ОП 4.13 2.47 10.

5. Пожар обнаружен через 30 мин. после возникновения (УПС не выполнила задачу), но ОП потушили пожар 40.88 24.43 1С

6. Пожар не обнаружен, но преграды выполнили задачу, пожар потушен ОП 40.88 24.43

Величина критерия приведенных затрат для рационального варианта СПБ составляет по полиграфическому цеху Зр = 15.61 тыс.руб. год'1 по цеху расфасовки и упаковки Зр = 20.15 тыс.руб. год"' по складу готовой продукции Зр = 18.14 тыс.руб.год*'

Экономический эффект при внедрении рационального варианта СПБ в указанных производствах составит 112.13 тыс.руб год"1.

Руководством ПО "Новомосоковскбытхим" было принято решение по внедрению рационального варианта СПБ в

полиграфическом цехе, цехе расфасовки и упаковки и складе готовой продукции действующего производства CMC. Последующие наблюдения за работой внедренной системы пожарной безопасности на протяжении последних трех лет показало ее высокую надежность и экономическую эффективность. Пожаров с большим ущербом на производстве за наблюдаемый период не было.

ВЫВОДЫ:

1. В результате исследования разработана методика обоснования и выбора рациональных вариантов СПБ конечных циклов производства и хранения CMC для действующих производств.

2. В результате обследования выявлены основные источники пожарной опасности и оценены вероятности возникновения пожара в помещениях:

полиграфического цеха -0.141 1/год; цеха расфасовки и упаковки - 0.0846 1/год; склада готовой продукции - 0.040 1/ год;

3. Предложены мероприятия по енткению риска возникновения пожаров на объекте исследования. В результате реализации только организационно-технических мероприятий может быть обеспечено снижение вероятности возникновения пожаров:в полиграфическом цехе до 0.024 1/год ( уменьшение в 6 раз ), в цехе расфасовки и упаковки до 0.0438 1/год ( уменьшение в 2 раза ), в складе готовой продукции до 0.00866 1/год ( почти в 5 раз).

4. Установлено, что для предотвращения возможного обрушения железобетонных плит перекрытий при горениях на больших площадях при объемном пожаре, необходимо ограничить площадь под пожарной нагрузкой до 54 м2. С целью предотвращения обрушения незащищенных металлических конструкций при горении разлившегося

индустриального масла при разгерметизации технологического оборудования, следует ограничить в полиграфическом цехе и цехе расфасовки и упаковки площадь разлива 9 м2.

5. Получены аналитические выражения, определяющие области применения АУП с учетом их эффективности, затрат на их установку, возможных потерь от пожаров, а также риска ложных срабатываний АУП и возможных потерь от ложных срабатываний. Потери от ложных срабатываний составляют: для полиграфического цеха и цеха расфасовки и упаковки около 26,84 тыс.рублей и для склада готовой продукции - 14,2 тыс. рублей (в ценах 1993 года ).

6. Вероятность тушения пожара оперативными подразделениями пожарной охраны изменяется в диапазоне от 0,95 до 0,32 в зависимости от вида и места дислокации пожарных подразделений.

7. На основе моделирования динамики опасных факторов пожара установлено время блокирования путей эвакуации для персонала.

8. По разработанной методике в ПО «Новомосковскбытхим» были проведены натурные испытания по определению:

О скоростей распространения пламени по нарезанным листам

картона и коробкам с пачками CMC, □ скоростей выгорания,

О тепловых потоков от разлившегося горящего масла гаи листов

картона в пачках, П воспламеняемости пачек коробок с CMC от различных очагов пожара.

9. Впервые на установке ВНИИПО в лабораторных условиях были определены параметры тепловыделения упаковочного картона в условиях приближенных к реальному пожару, а также скорость распространения пламени, условия его воспламенения и скорости выгорания CMC.

10. В результате проведения экспериментов, впервые получены характеристики, необходимые для разработки мероприятий по обеспечению пожарной безопасности производства CMC.

11. Разработанная технико-экономическая модель позволяет учитывать возможные потери от ложных срабатываний АУП. Величина критерия приведенных затрат для базового варианта по полиграфическому цеху, цеху расфасовки и упаковки и складу готовой продукции составляет 192,9 тыс.руб./год. С учетом наличия импортного оборудования, высокочувствительного к ложным срабатываниям АУП, для условий действующего предприятия был предложен рациональный вариант СПБ без АУП, включающий УПС с малоинерционными датчиками, выделение всех пожароопасных вспомогательных помещений

12. Экономический эффект при внедрении рационального варианта СПБ в полиграфическом цехе , цехе расфасовки и упаковки и складе готовой продукции составил 106,1 тыс.рублей в год ( в ценах 1993 года). Система пожарной безопасности цехов и склада готовой продукции ПО "Новомосковскбытхим" была доработана в соответствии с предложениями, вытекающими из изложенной выше методики.

13. В результате исследования разработана и апробирована, на примере основных цехов и склада готовой продукции методология выбора, количественного обоснования рационального варианта СПБ, которая может быть использована для действующих производств CMC .

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Трунов В. А.,Бородкин А.Н.,Шульга А.Н.,Абрамов B.C. Экспериментальные исследования пожарной опасности синтетических моющих средств ( CMC ) при их хранении : Материалы научно-практической конференции.-М.:ВНИИПО МВД РФ, 1992.-C.63-64.

2. Трунов В.А., Бородкин А.Н., Шульга А.Н., Абрамов B.C. Экспериментальное исследование горения синтетических моющих средств: Материалы научно-практической конференции.-М.:ВНИИПО МВД РФ,1993,- с .342-343.

3. Трунов В.А., Присадков В.И., Бородкин А.Н. Материалы научно-практической конференции"Пожарная безопасность-97".-М.: МИПБ МВД РФ, 1997.-е.

4. Трунов В.А., Присадков В.И., Бородкин А.Н., Шульга А.Н., Косачев A.A. Разработка рациональной системы пожарной безопасности в условиях действующего производства синтетических моющих средств ПО "Новомосковскбытхим". В ж. Пожаровзрывобезопасность. Т.З, №1, 1994 - с.27 -31.

Соискатель У^Ы В.А.Трунов.