7.2.3 Токсические вещества, образующиеся при пожаре
В процессе горения полиолефинов образуется сложная смесь газообразных продуктов. Её состав приведен в таблице 7.2
Для каждого вещества по формуле 7.3 рассчитан коэффициент опасности.
KОП=mПР/ПДКМР , где (7.3)
Mпр – степень превращения (отношение массы полученного компонента к массе сгоревшего полимера), %
ПДКМР – максимальная разовая предельно допустимая концентрация вещества, мг/м3
Таблица 7.2 – Выход компонентов продуктов сгорания полиэтилена [27]
-
Компонент
Степень превращения, %
ПДКМР, мг/м3 [32]
КОП
Водород, H2
0,25
-
-
Оксид углерода, CO
11,4
5,0
76
Диоксид углерода, CO2
66,0
-
-
Метан
13,5
-
-
Этан
1,0
-
Пентан
1,81
100
0,0181
Гексаны
2,33
60
0,03883
Этилен
18,7
-
-
Бутилен
1,95
3
0,65
Пентен
1,75
-
-
Ацетилен
0,25
-
-
Бензол
1,0
1,5
0,67
Толуол
1,12
0,6
1,87
Ксилол
1,0
0,2
5
Стирол
0,5
0,04
12,5
Ацетальдегид CH3CO
3,49
0,01
349
Акролеин CH2CHCHO
5,65
0,03
188
Ацетон (CH3)2CO
0,56
0,35
1,6
Дымовой аэрозоль
22,8
-
-
Очевидно, что чем больше коэффициент опасности, тем большую опасность для здоровья человека будет представлять это вещество в случае возникновения пожара. Поэтому из этого списка наиболее опасными для здоровья человека являются оксид углерода, ацетальдегид и акролеин.
Для указанных выше веществ рассчитаем концентрации загазованности воздуха в помещении по формуле 7.4
(7.4)
vm – приведенная массовая скорость выгорания, Для полиэтилена vm=0,87 кг/(м2·мин)
SП –средняя площадь пожара, м2
τП – продолжительность пожара
mПР – массовая доля примеси в продуктах горения.
VП – объем помещения. VП=17·8,7·7=1053,3 м3
Площадь одной полки стеллажа составляет 3,6м2, площадь всех полок на стеллаже – 10,8м2, в ряду – 43,2 м2, общая площадь всех стеллажей–129,6 м3. Масса полиэтилена на одной полке – 1500 кг.
Изменение площади горения с течением времени показано в таблице 7.3 и на рисунке 7.1
Таблица 7.3 – Зависимость площади горения от времени пожара
Время, мин |
0 |
3,75 |
7,5 |
11,25 |
15 |
18,75 |
22,5 |
26,25 |
Площадь, м2 |
0 |
3,6 |
14,4 |
36 |
68,4 |
100,8 |
122,4 |
129,6 |
Масса выгоревшего полимера, кг |
0 |
5,87 |
58,7 |
246,7 |
681,2 |
1380 |
2185 |
2878 |
Концентрация токсических веществ в воздухе и её изменение с течением времени по трём основным токсичным веществам отражена в таблице 7.4 и на графике 7.2
рисунок
7.1 – Динамика пожара
Таблица 7.4 – Изменение концентрации токсичных веществ в ходе пожара
Время, мин |
0 |
3,75 |
7,5 |
11,25 |
15 |
18,75 |
22,5 |
26,25 |
|
Концентрация, г/м3 |
CO |
0 |
0,64 |
6,35 |
26,7 |
73,7 |
149,4 |
236,4 |
311,4 |
CH3CO |
0 |
0,19 |
1,95 |
8,17 |
22,6 |
45,7 |
72,4 |
95,3 |
|
CH2CHCHO |
0 |
0,32 |
3,15 |
13,23 |
36,5 |
74, |
117,2 |
154,4 |
|
Пороговая концентрация для окиси углерода составляет 2,4 г/м3 и будет превышена к 6 минуте, для акролеина -0,005 г/м3 и будет превышена к с первых минут пожара, для ацетальдегида 4г/м3 и будет превышена через 9,5 минут.
Летальная концентрация окиси углерода составляет 6г/м3 и будет достигнута через 7,5 минут, для акролеина–0,35 г/м3 и будет достигнута уже к 4-й минуте, для ацетальдегида–23 г/м3 и будет наблюдаться в воздухе после 15 минут пожара.
Таким образом, нахождение персонала после 4-й минуте пожара в помещении склада без специальных средств защиты на протяжении более, чем 10 минут, приведет к летальным последствиям.
рисунок 7.2 – Изменение концентрации наиболее опасных токсичных веществ.