CC BY
132
УДК 614.841
С.В. Пузач, Е.В. Сулейкин
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫДЕЛЕНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА ПРИ ПОЖАРЕ НА ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЯХ
Проведен анализ пожарной опасности теплоцентралей (ТЭЦ) как важных объектов энергетического комплекса РФ. Приведена статистика пожаров на ТЭЦ. Представлены результаты экспериментальных исследований полей температур и концентраций монооксида углерода в мелкомасштабной экспериментальной установке при горении оболочек силовых кабелей номинальным напряжением до 1 кВ. Проведено сопоставление расчетных значений монооксида углерода с экспериментальными данными. Предложены способы повышения достоверности экспериментального определения показателя токсичности веществ и материалов путем разработки принципиально нового экспериментального стенда, а также разработки методики определения выхода токсичных продуктов горения из современных строительных материалов.
Пожар; показатель токсичности; горение; коэффициент теплопотерь; токсичные газы; подобие.
S.V. Puzach, E.V. Suleykin
RESEARCH OF EVOLVING AND DISTRIBUTION OF CARBON MONOXIDE AT CENTRAL HEATING AND POWER PLANTS ON FIRE
The analysis of fire danger at Central Heating and Power Plants (CHPP), as important objects of the Russian Federation energy complex, has been carried out. The statistics of fires at CHPPs is given.
The results of experimental research of temperature fields and concentrations of carbon monoxide in small-scale tight experimental installation during the combustion process of power cables covers by rated voltage to 1 KV are presented.
The comparison of calculated values of carbon oxide to experimental data has been carried out. Ways of increasing the reliability of experimental definition of substances and materials toxicity indicator by constructing the essentially new experimental stand and also by creating a technique of defining the evolving toxic combustion products from modern construction materials are offered.
Fire; toxic potency; combustion; heat losses coefficient; toxic gases; similarity.
По данным статистики, пожары на энергообъектах распределяются следующим образом:
Основными местами возникновения пожаров на ТЭЦ являются: ♦ основные производственные помещения, цеха;
♦ подсобные и вспомогательные помещения производств;
♦ кабельный туннели и полуэтажи;
♦ помещения котельной и др. вспомогательные устройства.
Ниже в таблице приведены данные по ущербу, нанесенному пожарами на объектах энергетики за период с 2005 по 2012 гг.
Таблица
Наименование объекта 2005-2011 гг.
Количество пожаров, ед. Зарегистрировано погибших людей, чел. Кол-во травмированных людей, чел. Прямой ущерб, тыс. руб.
ТЭЦ, ТЭС 136 3 23 11536,025
Среди горючих веществ и материалов, встречающихся на теплоэлектроцентралях, можно выделить: дизельное топливо для аварийных силовых установок, гидравлическое масло, смазочные масла (например, для охлаждения и смазки подшипников турбин), трансформаторное масло, водород для охлаждения ротора генератора, горючие фильтрующие материалы (древесный уголь), изоляцию электрических кабелей, конструкционные материалы на основе пластмасс и др.
При пожарах в электроустановках образуются такие токсиканты, как окись СО и двуокись С02 углерода, хлористый водород НО, цианистый водород НС^ сероводород H2S, аммиак КН3, окислы азота N02 и др., что создает опасность отравления людей.
В работе представлены результаты теоретического и экспериментального исследования концентраций СО и температуры внутри мелкомасштабной экспериментальной установки при горении оболочек силовых кабелей номинальным напряжением до 1 кВ с целью рассмотрения возможности распространения полученных данных на реальное полномасштабное помещение ТЭЦ.
Рассмотрена характерная схема физической картины пожара в условиях мелкомасштабного эксперимента в герметичном объеме [1]. Приведены замкнутые системы дифференциальных уравнений законов сохранения.
Получено, что характерная плотность токсичного газа может быть описана следующей зависимостью:
Рг=*^ , «
^н
где рг - характерная плотность токсичного газа, кг/м3;
K - коэффициент пропорциональности между характерной плотностью оксида углерода и отношением L/ ОЦ , Дж/м3;
L - удельный коэффициент выделения токсичного газа;
(}р - низшая рабочая теплота сгорания, Дж/кг.
Получены экспериментальные и теоретические зависимости концентраций СО, СО2, О2 от среднеобъемной температуры.
Для иллюстрации полученных результатов на рисунке представлены зависимости рСО от среднеобъемной температуры (/) при горении силовых кабелей номинальным напряжением до 1 кВ (ф - коэффициент теплопотерь).
На рис. 1 и 2 представлены зависимости среднеобъемной плотности оксида углерода от среднеобъемной температуры при горении силовых кабелей номинальным напряжением до 1 кВ:
Рис. 1. Зависимости среднеобъемной плотности оксида углерода от среднеобъемной температуры при горении внутренней оболочки кабеля ВВГНГ(А) -LSLTX-1 3*1,5: 1 - экспериментальные значения; 2, 3 - расчет при ф= 0,6 и ф= 0,9
Рис. 2. Зависимости среднеобъемной плотности оксида углерода от среднеобъемной температуры при горении изоляции кабеля ВВГНГ(А)-LSLTX-1 3*1,5:
1 - экспериментальные значения; 2, 3 - расчет при ф= 0,6 и ф= 0,9
Анализ результатов расчета и экспериментов показал, что для повышения достоверности определения выхода монооксида углерода, а также других наиболее опасных токсичных газов, содержащихся в продуктах горения, необходимо:
♦ создание экспериментального стенда, который должен быть дополнительно оборудован системой измерения тепловых потоков, отводящихся в ограждающие конструкции экспериментального объема, а также проточной системой отбора ряда токсичных газов и датчиками регистрации скорости газового потока;
♦ увеличить число точек измерения температуры и концентраций газов внутри газовой среды экспериментального объема, чтобы определить характерные (например, среднеобъемные) величины;
♦ учитывать в коэффициенте К (формула 1) отличие термодинамической картины пожара в мелкомасштабной установке и в реальном крупномасштабном помещении ТЭЦ.
На основе анализа результатов выполненных исследований выделены два основных направления дальнейшей работы:
♦ разработка научных основ и создание мелкомасштабной проточной камеры и методики проведения в ней экспериментов;
♦ на базе разработанного экспериментального стенда создать базу данных выхода токсичных газов при горении современных строительных материалов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Иличкин В.С. Токсичность продуктов горения полимерных материалов. Принципы и методы определения. - М.: Химия, 1993. - 136 с.
2. ГОСТ 12.1.044-89* Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.
3. Свод правил. СП 11.13130.2009. Места дислокации подразделений пожарной охраны.
Порядок и методика определения. - М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009.
4. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. - М.: Ака-
демия ГПС МВД России, 2000. - 118 с.
5. Пузач С.В., Доан Вьет Мань, Пузач В.Г. К определению показателя токсичности про-
дуктов горения горючих веществ и материалов в помещении // Пожаровзрывобезопас-ность. - 2011. - Т. 20, № 4. - С. 4-13.
6. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. - 336 с.
7. Пузач С.В., Сулейкин Е.В., Акперов Р.Г. и др. Повышение достоверности экспериментальных методов определения показателя токсичности веществ и материалов // Пожа-ровзрывобезопасность. - 2013. - Т. 22, № 2. - С. 29-37.
Статью рекомендовал к опубликованию к.т.н., доцент А.К. Беликов.
Пузач Сергей Викторович - Академия Государственной противопожарной службы МЧС России; e-mail: puzachsv@rambler.ru; 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4; д.т.н.; профессор; заслуженный деятель науки РФ; кафедра инженерной теплофизики и гидравлики; начальник.
Сулейкин Евгений Владимирович - кафедра пожарной безопасности в строительстве; преподаватель.
Puzach Sergey Viktorovich - State Fire Academy of Emercom of Russia, Moscow, Russia; e-mail: puzachsv@rambler.ru; 4, Borisa Galushkina street, Moscow 129366, Russia; dr. of eng. sc.; professor; honored scientist of the Russian Federation; the department of thermal physics and hydraulic; head of department.
Suleykin Evgeny Vladimirovich - the department of fire safety in civil engineering; lecturer.
