19-May-2006: Технологии пожарной безопасности для промышленных предприятий
В последние годы число пожаров по России выросло до 300 тысяч в год, причем значительная часть возгораний приходится на промышленный сектор. Такие пожары чреваты самыми трагическими последствиями, вплоть до экологических катастроф. Поэтому особое внимание уделяется разработкам в области технологий огнезащиты конструкций именно в промышленном строительстве.
Если возникновение пожара является случайностью, спровоцированной несоблюдением правил безопасности, неосторожностью и т. п., то его развитие и причиненный им ущерб зависят от того, насколько строительные конструкции и оборудование подготовлены к подобной ситуации. Поэтому обеспечение огнезащиты конструкций и подбор строительных материалов имеют первостепенное значение при проектировании любого промышленного сооружения.
В число основных задач огнезащиты входят предотвращение пожара, противодействие распространению огня, обеспечение локализации очага возгорания и ослабление воздействия побочных эффектов:
дымообразования, выделения газообразных токсичных веществ.
Предел огнестойкости строительных конструкций – это время в минутах с момента начала пожара до выхода конструкции из строя (обрушение, необратимые деформации, образование сквозных трещин и т.
д.), или прогрев противоположной от огня поверхности до 220°С, выше которой возможно самовоспламенение органических материалов.
Кирпичные конструкции зданий обычно не нуждаются в дополнительной защите: они длительное время могут выдерживать воздействие температур до 9000С.
Огнестойкость бетонных и ж/б стен, широко распространенных в промышленном строительстве, зависит от толщины защитного слоя и вида теплоизоляционного заполнителя. При этом большего внимания с
точки зрения огнезащиты требуют балки, нежели плиты-перекрытия, так как при пожаре балки нагреваются как минимум с трех сторон. Здесь могут быть использованы огнезащитные плиты из каменной ваты,
на основе минеральных волокон, керамзита, вермикулита и перлита, обмазки, штукатурки и вспучивающиеся краски.
Металлические конструкции наиболее уязвимы во время пожара. Металлы обладают высокой чувствительностью к воздействию высоких температур и огня. Они быстро нагреваются и теряют прочностные
свойства.
Огнестойкость металлических конструкций существенно повышает создание на поверхности элементов конструкций огнезащитных покрытий, выдерживающих высокие температуры и непосредственное действие
огня. Наличие этих покрытий позволяет замедлить прогревание металла и сохранять конструкции свои функции при пожаре в течение заданного периода времени.
Огнезащиту металлических конструкций проводят как традиционными методами (обетонирование, оштукатуривание цементно-песчаными растворами, использование кирпичной кладки), так и с помощью
современных методов, основанных на нанесении облегченных материалов и легких заполнителей: вспученного перлита и вермикулита, каменной ваты, обладающих высокими теплоизоляционными свойствами. В
качестве примера можно привести плиты Conlit, разработанные специально для защиты стальных конструкций от огня. Основная функция Conlit состоит в том, чтобы в течение определенного времени,
заложенного противопожарными нормами, материал не позволял балке нагреться до критической температуры 5000С.
Современные методы огнезащиты металлических конструкций включают также использование теплоизоляционных штукатурок на основе минерального волокна (например, огнезащитное покрытие «Девиспрей») или
вермикулита («Ньюспрей»).
Одним из наиболее эффективных методов является применение огнезащитных лакокрасочных покрытий, которые замедляют воспламенение материалов и распространение огня. Они подразделяются на две группы:
невспучивающиеся и вспучивающиеся.
Невспучивающиеся краски при нагревании поглощают тепло в результате разложения, выделения ингибиторных газов или высвобождении воды.
Вспучивающиеся краски более эффективны, так как их огнезащитное действие основано на вспучивании нанесенного состава при температурах 170–2000С и образовании пористого теплоизолирующего слоя,
толщина которого составляет несколько сантиметров. Вспучивающиеся краски при нагревании увеличивают толщину слоя в 10–40 раз. Такие краски используются для огнезащиты стальных конструкций в
течение 45–60 мин.
Одним из самых действенных способов повышения огнестойкости как железобетонных, так и металлических строительных конструкций является их защита жесткими негорючими экранами – огнестойкими
плитами, панелями, цилиндрами и т. п., которые нашли широкое применение в промышленном строительстве, энергетической и нефтехимической отраслях. Наличие таких экранов позволяет замедлить
прогревание материала, из которого выполнено сооружение, и увеличить предел огнестойкости.
Применение минерально-волокнистых, керамзитовых и гипсовых плит позволяет добиться повышения предела огнестойкости до двух часов и более.
Для изоляции конструктивных элементов круглого сечения применяют цилиндры из каменной ваты или вспененного стекла.
Для локализации очагов возгорания рекомендуется устройство несгораемых стен (чаще всего из керамического кирпича) – брандмауэров в зданиях складов, пакгаузов, других (протяженных более 30 м) сооружений, установка огнезащитных дверей, огнезащитных перегородок. Кроме того, в местах пересечения противопожарных преград и ограждающих конструкций с различными инженерными и технологическими коммуникациями образовавшиеся отверстия и зазоры должны быть заделаны строительным раствором или другим негорючим материалом, обеспечивающим требуемый предел огнестойкости, а также дымо- и газонепроницаемости.
Светопрозрачные конструкции
Остекление представляет собой весьма уязвимую часть ограждающих конструкций с точки зрения огнезащиты. При всех своих преимуществах остекленные строительные конструкции имеют недостатки с точки
зрения безопасности, которые отчетливо проявляются при использовании стандартных листовых стекол, предел огнестойкости которых крайне мал (всего несколько минут). Предлагаемые на отечественном
рынке композиции типа «стекло+полимерная пленка» с мнимыми пожаростойкими свойствами на деле оказываются крайне неэффективными.
Реальную альтернативу таким суррогатным решениям представляют прошедшие сертификацию и все необходимые испытания в России светопрозрачные конструкции со вспенивающимся пожаростойким заполнением.
Огнестойкий стеклоблок представляет собой конструкцию, состоящую из нескольких слоев флоат-стекла, разделенных воздушными промежутками. На стекла нанесена прозрачная полимерная композиция. Листы
по периметру склеены между собой полимерным материалом, а швы загерметизированы высокотемпературным герметиком.
При огневом воздействии на одну из сторон стеклоблока происходит разогрев стекла. При температуре 2000С происходит вспенивание полимерной композиции, при этом в случае образования в первом стекле
трещин они герметизируются вспененным слоем (при нагревании его объем увеличивается в 5–10 раз). Образовавшийся вспененный слой отсекает тепловое воздействие на второе стекло.
При дальнейшем разогреве начинают вспениваться полимерные слои на втором и следующих стеклах, защищая от теплового воздействия третье и последующие стекла, а вспененный слой на первом стекле
чернеет и делает блок абсолютно непрозрачным как в видимой, так и в инфракрасной области спектра. За счет этого второе и последующие стекла не разрушаются и локализуют тепловой поток и дым.
Огнезащита коммуникаций и кабелей
Традиционно «слабым звеном» промышленных предприятий в области противопожарной безопасности являются кабели различного назначения. Cредоточие кабелей в одном месте (в кабелепроводах или в
распределительных коробках) в случае воспламенения может привести к серьезному ущербу при пожаре. Характерные примеры (пусть непосредственно не относящиеся к промышленности) – это пожары на
Останкинской телебашне и в аэропорту г. Дюссельдорфа (Германия), принявшие трагический характер именно в силу первичного распространения по кабельным линиям.
Наличие большой горючей нагрузки, лавинообразное нарастание коротких замыканий, воспламеняющих изоляцию кабелей, приводит к тому, что с первых минут пожар сопровождается быстрым распространением
дыма и высокой скоростью роста температуры.
Изоляция кабеля может ухудшиться по многим причинам. К этому ведут механическое повреждение, вибрация, влажность, перегрев, попадание масел, вызывающих коррозию жидкостей и различных
растворителей.
В сравнении с объемом горючих материалов, накапливающихся на заводах и складах, количество воспламеняемых материалов в одном кабеле или даже в связке весьма невелико. Риск реальной угрозы пожара
увеличивается в связи с тем, что кабели обычно находятся в скрытом от глаз пространстве. Во многих помещениях они прокладываются в кабельных коробах, кабелепроводах или других доступных, но
закрытых местах – в вентиляционных пустотах или за подвесным потолком. Подобные скрытые полости часто трудно оборудовать автоматическими средствами пожаротушения (разбрызгивателями).
Использование пассивной пожарной защиты кабелей (наряду с системами автоматического пожаротушения) позволяет обеспечить более надежную противопожарную защиту. В качестве противопожарных мер
используется нанесение на поверхность кабелей огнезащитных покрытий, применяются рулонные несгораемые материалы, вододисперсионные пасты (например, ОГРАКС) и пр.
Сейчас не существует нормативных актов, регулирующих требования к огнезащите промышленного оборудования. Однако в СниП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» указано, что для
таких отраслей промышленности, как газовая, нефтехимическая, химическая, производство минеральных удобрений, допустимо применение только негорючих и трудногорючих теплоизоляционных материалов.
Причем должны учитываться не только показатели горючести теплоизоляционного слоя, но и поведение теплоизоляционной конструкции в условиях пожара в целом.
Негорючие волокнистые теплоизоляционные материалы при определенных условиях могут поглощать горючие вещества (нефтепродукты, масла и др.), которые влияют на горючесть конструкции и способны
самовоспламеняться. Таким образом, применением негорючей теплоизоляции можно предотвратить пожар.
В изоляции нуждается любое оборудование, так или иначе связанное с высоким напряжением, легко воспламеняемыми жидкостями, взрывоопасными газами или же непосредственно с высокими температурами и
открытым пламенем – такое как бойлеры, котлы, печи, трубопроводы всех типов и энергетическое оборудование.
Необходимо учесть, что для многих видов промышленного оборудования, контактирующего с веществами при высоких температурах – от перегретого пара до раскаленных доменных газов, – работа при
температурах до 10000С является штатным режимом. То есть теплоизоляционные решения здесь должны иметь предел огнестойкости, сравнимый со сроком эксплуатации самого оборудования, причем быть
рассчитанными на эксплуатацию в условиях возможной вибрации, переменных температурных и деформационных воздействий.
При таком наборе требований все более популярными становятся универсальные решения, рассчитанные как на штатную работу при высоких температурах, так и на защиту оборудования в случае аварии.
Такие решения базируются на применении материалов с низкой теплопроводностью на основе природного минерального сырья – минерального волокна на основе горных пород базальтовой группы (используется
при температурах до 1000 0С), вермикулита (до 1300 0С), алюмосиликатных композиций и т. п.
В последнее время для изоляции трубопроводов, технологического и энергетического оборудования наиболее часто используются негорючие маты и цилиндры из каменной ваты (например, ТЕХ МАТ, способные
выдерживать температуру до 5700С). Стоит отметить и маты WIRED MAT (с основой из армированной сетки, прошитые гальванизированной проволокой), применимые для труб и поверхностей с температурой до
800 0С, в том числе и при вибрационных нагрузках (в нефтехимической, металлургической промышленности, энергетике и т. п.)
Для защиты бойлеров и печей используются огнеупорные покрытия из кирпича, а для паровых котлов и фабричных дымовых труб – рефракторная облицовка (например, производимая заводом «Теплоагрегат»).
Для нужд энергетики и смежных отраслей могут применяться материалы на основе терморасширенного графита – графитовой фольги и уплотнительных изделий различных типов (плетеной набивки, сальниковых
колец, уплотнительной ленты, прокладок и др.). В настоящее время есть разработки для таких видов оборудования, как арматура высокого давления ТЭС и АЭС, общепромышленная арматура, насосы,
фланцевые уплотнения трубопроводов, резервуаров и аппаратов, работающих под давлением.
В качестве тепловой изоляции резервуаров, выпускных труб для предприятий нефтехимической и атомной промышленности используются жесткие плиты FIREBATTS, кашированные с одной стороны алюминиевой
фольгой. Сами плиты могут выдерживать температуру до 7500С, фольга – до 5000С.
На российском рынке предлагаются огнезащитные материалы различных типов, имеющих разную эффективность применения. Например, новые российские огнезащитные материалы серии ОГРАКС производства НПО
«Унихимтек» относятся к терморасширяющейся группе.
ОГРАКС широко используется для защиты электрических кабелей и кабелей связи, металлических и деревянных конструкций, для изготовления противопожарных дверей, огнезадерживающих вентиляционных
клапанов, кабельных проходок и др.
Материалы ОГРАКС можно разделить на две группы: одна группа материалов выпускается на основе высокомолекулярного полифосфата аммония, другая – на основе интеркалированных графитов.
В строительстве многоэтажных жилых зданий и зданий социально-культурного назначения для монтажа систем водоснабжения и канализации нашли широкое применение пластмассовые трубы, в первую очередь
из полипропилена, полиэтилена и ПВХ, заменившие традиционные трубы из чугуна.
При всех очевидных преимуществах пластмассовых труб они имеют существенных недостаток – горючесть.
Сегодня эта проблема решается достаточно простым и доступным способом – с помощью специальной противопожарной муфты (например, ОГРАКС-ПМ компании «Унихимтек»).
В условиях реального пожара, по мере роста температуры полипропиленовая труба размягчается и постепенно выгорает.
Противопожарная муфта состоит из разъемного корпуса и вкладыша из огнезащитного терморасширяющегося материала, установленного внутри.
Принцип действия противопожарной муфты основан на способности огнезащитного материала к термическому расширению (вспучиванию) в десятки раз при резком росте температуры окружающей среды.
За счет бурного термического расширения вкладышей из огнезащитного материала образуется «пена», которая заполняет не только всю внутреннюю полость муфты, пережимая «тающую» пластмассовую трубу,
но и заполняет отверстие в стене или межэтажном перекрытии и активно препятствует распространению пожара.
Источник: журнал "Пром-Строй Обозрение"