CC BY
78
УДК 621.565.92:614.841.345
Анализ пожароопасности и тушение пожара в холодильных камерах и помещениях
Канд. техн. наук В.М. СОКОЛОВ Астраханский государственный технический университет
Fire hazard materials are always present in refrigerated rooms and premises. If there is a source of ignition, fire occurs with high degree of probability. The calculation of the class of fire hazard of refrigerated rooms is presented. Use of fire-fighting carbon dioxide installation as an automatic means for fire extinguishing is recommended.
В качестве пожарной нагрузки для холодильных камер и помещений необходимо рассматривать:
• аммиачно-воздушную смесь, которая может образоваться при разгерметизации, системы охлаждения. Такая смесь не только взрывоопасна. При объемном содержании аммиака в воздухе свыше 14 % (78,6 мг/л) и при наличии открытого пламени намечается горение. Кроме того, газообразный аммиак отнесен к горючим газам [6];
• деревянные конструкции (грузовые поддоны, прокладочные рейки, стеллажи);
• скоропортящиеся продукты и сырье в замороженном и охлажденном виде;
• тару, в которую упаковывают продукты и сырье.
Разгерметизация системы охлаждения в холодильных
камерах и помещениях происходит в основном при снятии снеговой шубы, когда оттаивание производится горячими парами аммиака и когда применяют механическую очистку охлаждающих устройств от снега. Снятие снеговой шубы выполняют 2-3 раза в год с соблюдением мер предосторожности и под контролем. Поэтому образование пожароопасной аммиачно-воздушной смеси следует считать маловероятным событием.
Предполагается, что деревянные конструкции, применяемые в холодильных камерах и помещениях, выполнены из древесины с противопожарной пропиткой.
Информация о горении скоропортящихся продуктов и сырья, находящихся в замороженном и охлажденном виде, малоизвестна. Отрывочные сведения говорят о том, что такие продукты и сырье следует считать трудносгораемым материалом. Телевизионные репортажи из Великобритании (осень 2001 г.), в которых демонстрировалось сжигание домашнего скота, пораженного ящуром, отчасти подтверждают такое предположение.
Кроме того, ряд пищевых жиров и масел, входящих в состав скоропортящихся продуктов питания и сырья,
Таблица 1
Йодное число у рыб жирных пород
№ Наименование рыбы Йодное число № Наименование рыбы Йодное число
1 Омуль 135,9 10 Сазан 103,15
2 Окунь тихоокеанский 124 11 Осетр атлантический 125,0
3 Осетр 122,4 12 Стерлядь 135,0
4 Севрюга 100,23 13 Минога каспийская 104,0
5 Палтус 183... 193,7 14 Угорь 109
6 Тюлька 166,5 15 Семга 106,0
7 Сардины и иваси 172,96 16 Тунец 164..203
8 Лосось 170,85 17 Килька 132
9 Сом 137,6
имеют высокое йодное число, что говорит об их способности окисляться, а возможно, и гореть. Например, йодное число составляет 31...46у бараньего, 42...46 у свиного и 122... 162 у тюленьего жиров, 127... 136 у подсолнечного и 114... 130 у соевого масел [1].
Высокое йодное число у рыбьего жира (табл. 1) [2].
Легкая окисляемость и высокое йодное число рыбьих жиров обусловлены довольно большим содержанием в них высоконепредельных кислот [2]. Есть предположение, что если жиры и масла имеют йодное число более 50, то они склонны к горению [1].
Скоропортящиеся продукты и сырье хранят в холодильных камерах и помещениях в основном в картонной таре. Картон является пожароопасным материалом, его низшая теплота сгорания превышает 13 ООО кДж/кг [1].
Таким образом, в холодильных камерах и помещениях есть пожароопасный материал, есть окислитель в
виде кислорода воздуха. При наличии источника возгорания пожар произойдет с высокой степенью вероятности.
Самой распространенной причиной пожаров на холодильниках, что подтверждает зарубежная статистика, является нарушение правил пожарной безопасности во время проведения огневых работ (электросварка, газовая резка и сварка). По этой причине происходит 64 % пожаров. Еще 22 % приходится на возгорания действующего оборудования (автопогрузчики, электрокары, электропогрузчики, электродвигатели вентиляторов и воздухоохладителей)[9].
Для анализа и расчетов на пожароопасность холодильных камер и помещений вводится упрощающее условие - в качестве пожарной нагрузки выступает только
картонная тара. Такую нагрузку (кДж) определяют по выражению [4]:
Qnn = G1Q», (1)
где Ст - масса картонной тары, кг;
Qpн - низшая рабочая теплота сгорания, кДж/кг.
Масса тары определяется, если известны:
V масса брутто и масса нетто одного тарного места;
V размеры одного тарного места (длина, высота, ширина);
V число тарных мест в холодильной камере (помещении). -
Массовые и объемные показатели тарного места принимают по стандартам или по данным поставщиков. Число тарных мест в холодильной камере (помещении) зависит от ее емкости, а также от способа укладки гру-
Таблица 2
Расчетные показатели холодильных камер с замороженным сливочным маслом для определения пожароопасной категории
Показатель Значение показателя
Емкость камер, уел. т
100 200 300 400 500
А. Холодильные камеры высотой 4 м
1. Грузовой объем, м3 286 571,4 857,14 1142,86 1428,6
2. Масса груза, т 229 457,12 685,7 914,3 1142,9
3. Число тарных мест, шт. 8482 16930 25397 33862 42328
4. Высота грузовая, м 2,77 2,77 2,77 2,77 2,77
5. Площадь грузовая, м2 103,25 206,3 309,44 412,6 515,74
6. Масса тары, кг 13571,2 27088 40635 54179,2 67724,8
7. Пожарная нагрузка, кДж 181854 362979,2 544509 726001,3 907512,3
8. Расчетная пожарная удельная нагрузка, МДж/м2 1761,3 1759,3 1759,66 1759,6 1759,6
9. Расчетный показатель сравнения 1705,4 1703,4 1703,8 1703,7 1703,7
10. Категория пожароопасности В1 В1 В1 В1 В1
Б. Холодильные камеры высотой 6 м
I. Площадь грузовая, м2 51,63 103,2 154,72 206,3 257,9
2. Высота грузовая, м 5,54 5,54 5,54 5,54 5,54
3. Расчетная пожарная удельная нагрузка, МДж/м2 3523 3517,2 3519,2 3519,2 3517,6
4. Категория пожароопасности В1 В1 В1 В1 В1
Таблица 3
Расчетные показатели холодильных камер с охлажденным яйцом для определения категории пожароопасности
Показатель Значение показателя
Емкость камер, уел. т
100 200 300 400 500
А. Холодильные камеры высотой 4 м
1. Грузовой объем, м3 286 571,4 857,1 1142,9 1428,6
2. Масса груза, т 85,8 171,43 257,13 342,9 428,6
3. Число тарных мест, шт. 4767 9524 12285 19050 23811
4. Высота грузовая, м 2,77 2,77 2,77 2,77 2,77
5. Площадь грузовая, м2 75,8 151,4 227.1 302.8 378,4
6. Масса тары, кг 7150,5 14286 21427,5 28575 35716,5
7. Пожарная нагрузка, кДж 95816,7 191452,4 287128,5 382905 478601,1
8. Расчетная удельная пожарная нагрузка, МДж/м2 1264,0 1264,6 1264,3 1264,5 1264,8
9. Расчетный показатель сравнения 40,96 40,95 40,97 40,97 40,98
10. Категория пожароопасности В2 В2 В2 В2 В2
Б. Холодильные камеры высотой 6 м
I. Площадь грузовая, м2 50,4 100,7 151,0 201,4 251,7
2. Высота грузовая, м 5,675 5,675 5,675 5,675 5,675
3. Расчетная удельная пожарная нагрузка, МДж/м2 1901,1 1901,2 1901,5 1902,2 1901,5
4. Расчетный показатель сравнения, Мдж 128,5 128,5 128,54 128,6 128,54
5. Категория пожароопасности В1 В1 В1 В1 В1
зового штабеля и его высоты.
Высота штабеля ограничена прочностью тары и допустимой нагрузкой на пол камеры.
Исходя из этих условий и учитывая укладку продуктов в виде грузового пакета на поддоне, определяют грузовую высоту штабеля. По паспортной емкости холодильной камеры определяют грузовой объем, затем грузовую площадь штабеля, эквивалентную площади пожарной нагрузки:
ЯПН=5ТТ) = У^ = ЕЛИ^), (2)
где 5ПН - площадь пожарной нагрузки, м2;
- площадь грузового штабеля, м2;
У^ - грузовой объем штабеля, м3;
И - грузовая высота штабеля, м;
Ехк - паспортная емкость холодильной камеры, уел. т; gv - норма загрузки 1 м3 объема холодильной камеры конкретным продуктом, т/м3. Такие нормы известны и широко применяются при расчете холодильной емкости [3].
Категория пожароопасности холодильных камер и помещений определяется по расчетной удельной пожарной нагрузке (МДж/м2), которую вычисляют по выражению [4]:
?упн = е™^п„-Ю3. (3)
Расчеты выполнены для холодильных камер емкостью 100, 200, 300, 400 и 500 уел. т из предположения, что в таких камерах хранят замороженные грузы (сливочное масло в картонных коробках) и охлажденные грузы (яйцо в картонных коробках). Грузовая высота штабеля определена в варианте пятиэтажного холодильника (нагрузка на пол ограничена в размере 2000 кг/м2 и высота не более 4 м) и в варианте одноэтажного холодильника (нагрузка на пол не превышает 5000 кг/м2 и высота не более 6 м) [3]. Учитывая упаковку яиц в картонные коробки, высота пакета принята в шесть коробок. Для полного использования емкости камер применены двухъярусные стеллажи. Данные расчетов сведены в табл. 2 и 3.
Согласно нормам НПБ 105 -95 категория пожарной опасности помещения обоснована следующими показателями [4]:
В4---------gynн < 180 МДж/м2;
вз--------8упя < 1400 МДж/м2;
В2--------Яупн < 2200 МДж/м2;
В1--------Яуни > 2200 МДж/м2.
Если по удельной расчетной пожарной нагрузке помещения отнесены к категориям ВЗ и В2, вводится дополнительная расчетная проверка по пожарной нагрузке сравнения <2ср (МДж), которую определяют по выражению [4]
QcP = 0MgyIШH2, (4)
где Н— расстояние от низа несущей конструкции перекрытия (балки, фермы) до верхней поверхности пожарной нагрузки, м.
Если окажется, что 0ср < 0ПН, то категория помещения повышается на одну степень по пожарной опасности, то есть помещение категории ВЗ переходит в категорию В2, а категории В2 - в категорию 51 [4].
Расчеты показывают (см. табл. 2 и 3), что все холодильные камеры одноэтажных холодильников, в которых размещены продукты, упакованные в картонную тару, должны быть отнесены по пожарной опасности к категории В1, а холодильные камеры пятиэтажного холодильника - к категории не ниже В2. Поэтому присвоение холодильным камерам категории Д согласно правилам [7] является необоснованным.
Зная категорию пожароопасности каждой холодильной камеры, можно определить категорию пожароопасности холодильника в целом [4]. На этом основании можно установить требования к оснащению холодильных камер и помещений автоматическими устройства-
ми обнаружения пожаров (АУОП) и тушения пожаров (АУТП) [5].
Кроме этого надо учесть действие температурного режима холодильных камер и помещений. Применение водяного пожаротушения приведет к значительной трудоемкости работ по ликвидации последствий тушения пожара. Потребуется удалить большую массу образовавшегося льда.
Целесообразно проложить трубопровод для подачи углекислого газа в холодильные камеры и помещения. Источником С02 могут являться баллоны с жидкой углекислотой, которые необходимо расположить в специальном отапливаемом помещении. Такая противопожарная установка легко автоматизируется, а герметичность холодильных камер и помещений обеспечит надежность пожаротушения углекислым газом.
Важно также, что противопожарную углекислотную установку можно применять для дератизации [8]. Для умерщвления мышей необходима 25 %-ная концентрация углекислого газа, а для крыс - 35 %-ная. Углекислый газ губительно действует на микроорганизмы, а для некоторых пищевых продуктов служит хорошим консервирующим средством.
Список литературы
1. Демидов П.Г., Шандыба В.А. Щеглов П.П. Горение и свойства горючих веществ. - М.: Химия, 1981.
2. Клейменов И.Я. Пищевая ценность рыбы. Справочник. -М.: Пищевая промышленность, 1971.
3. Курылев А.С., Оносовский В.В., Румянцев Ю.Д. Холодильные установки. - СПб: Политехника, 2000.
4. НПБ 105 - 95. Определение категории помещений и зданий по взрывопожароопасной и пожарной опасности (нормы пожарной безопасности).
5. НПБ 110 - 96. Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими устройствами тушения пожаров и обнаружения пожаров.
6. ПБ 09-220 - 98. Правила устройства и безопасности эксплуатации аммиачных холодильных установок.
7. ПБ 09-595 - 03. Правила безопасности аммиачных холодильных установок.
8. Технологический и ветеринарно-санитарный контроль на холодильниках. Справочное руководство /Под ред. Т.Г. Таршиса. - М.: Пищевая промышленность, 1967.
9. Титков В.А. Противопожарная защита холодильников//Пожарное дело. 1990. №6.
