1

1. METODYKI OCENY ZAGROŻEŃ POŻAREM I WYBU-

CHEM

Ocenę zagrożeń pożarem i wybuchem ze względu na ich zróżnicowaną

specyfikę należy przeprowadzać oddzielnie. Za dokonanie tej oceny odpowiedzialny
jest inwestor, projektant bądź użytkownik decydujący o procesie technologicznym.

1.1. OCENA ZAGROŻENIA WYBUCHEM

Zagrożeniem wybuchem nazywamy możliwość tworzenia przez palne gazy, pary
palnych cieczy, pyły lub włókna palnych ciał stałych, w różnych warunkach,
mieszanin z powietrzem, które pod wpływem czynnika inicjującego zapłon (iskra, łuk
elektryczny lub przekroczenie temperatury samozapalenia) wybuchają, czyli ulegają
gwałtownemu spaleniu połączonemu ze wzrostem ciśnienia.

Oprócz definicji zagrożenia, przy dokonaniu oceny zagrożenia wybuchem,

niezbędna jest znajomość następujących pojęć:

– mieszanina wybuchowa – mieszanina gazów, par lub mgieł palnych, cieczy,

a także pyłów lub włókien z powietrzem lub innymi gazami utleniającymi,
o stężeniu substancji palnej zawartym między dolną lub górną granicą
wybuchowości, w której po zaistnieniu zapłonu reakcja przebiega dalej
samorzutnie;

– strefa zagrożona wybuchem – przestrzeń, w której może wystąpić

mieszanina wybuchowa.

Przy ocenie zagrożenia wybuchem dla każdej substancji palnej należy określić jej
stężenie minimalne i maksymalne z powietrzem. Wartości tych stężeń określają tzw.
granice wybuchowości. Wyróżniamy dwie wartości granic wybuchowości:

– dolną granicę wybuchowości (DGW), którą jest minimalna zawartość

składnika palnego w mieszaninie z powietrzem przy której zapłon jest już
możliwy;

– górną granicę wybuchowości (GGW), którą jest maksymalna dawka

składnika palnego w mieszaninie z powietrzem, przy której zapłon jest
jeszcze możliwy.

2

Tabela 1.Granice wybuchowości dla wybranych gazów palnych i par cieczy, które

z powietrzem tworzą mieszaninę wybuchową [2]

DGW

GGW

Amoniak

15

28

Benzyna samochodowa zwykła

0,76

7,6

Benzyna ekstrakcyjna

1,1

7,5

Gaz miejski

5,3

40

Gaz ziemny

4,3

15

Butan

1,5

8,5

Propan

2,1

9,5

Tlenek węgla

12,5

75

Wodór

4

75

Przeprowadzając

ocenę

zagrożenia

wybuchem

należy

pamiętać,

iż najistotniejsza jest znajomość dolnej granicy wybuchowości, a nie górnej, bowiem
z reguły w przestrzeniach w których tworzą się mieszaniny wybuchowe, następuje
z wielu powodów obniżenie stężeń poniżej wartości górnej granicy wybuchowości.

Ocenę zagrożenia wybuchem pomieszczeń należy dokonywać w tych

sytuacjach, kiedy takie zagrożenie realnie istnieje. Otóż za pomieszczenie zagrożone
wybuchem przyjmuje się takie, w którym może wytworzyć się mieszanina
wybuchowa powstała z wydzielającej się takiej ilości palnych gazów, par, mgieł lub
pyłów, której wybuch mógłby spowodować przyrost ciśnienia w tym pomieszczeniu
powyżej 5 kPa.

W pomieszczeniach należy wyznaczyć strefę zagrożenia wybuchem, jeżeli

może w nim wystąpić mieszanina wybuchowa o objętości co najmniej 0,01 m

3

w zwartej przestrzeni.

KLASYFIKACJA STREF ZAGROŻENIA WYBUCHEM

 ZO – strefa, w której mieszanina wybuchowa gazów, par lub mgieł

występuje stale lub długotrwale w normalnych warunkach pracy;

 Z1 – strefa, w której mieszanina wybuchowa gazów, par lub mgieł może

występować w normalnych warunkach pracy;

 Z2 – strefa, której istnieje niewielkie prawdopodobieństwo wystąpienia

mieszaniny wybuchowej gazów, par lub mgieł, przy czym mieszanina
wybuchowa może występować jedynie krótkotrwale;

 Z10 – strefa, w której mieszanina wybuchowa pyłów występuje często lub

długotrwale w normalnych warunkach pracy;

 Z11 – strefa, w której zalegające pyły mogą krótkotrwale stworzyć

mieszaninę wybuchową wskutek przypadkowego zawirowania powietrza.

3

1.2. OCENA ZAGROŻENIA POŻAREM

Zagrożeniem pożarem nazywamy zespół czynników wpływających na powstanie
i rozprzestrzenianie się pożarów – a przez to na bezpieczeństwo życia ludzi.
Do czynników tych zaliczamy :

 obecność materiału palnego;
 dostateczna ilość tlenu;
 wystąpienie bodźca energetycznego.

Eliminacja jednego z tych trzech czynników czy też warunków, stworzy stan,

w którym pożar nie może zaistnieć. Analogicznie nie wystąpi również stan zagrożenia
pożarowego.

Aby przeprowadzić ocenę zagrożenia pożarem należy znać elementy zagrożenia

pożarowego:

 powierzchnię, wysokość i liczbę kondygnacji budynków;
 odległość od obiektów pośrednich;
 parametry pożarowe występujących substancji palnych;
 kategorię zagrożenia ludzi, przewidywalną liczbę osób w poszczególnych

pomieszczeniach i na każdej kondygnacji;

 zagrożenie wybuchem powierzchni oraz przestrzeni zewnętrznych;
 podział obiektu na strefy pożarowe;
 klasę odporności pożarowej budynku, oraz odporność ogniową i stopień

rozprzestrzeniania ognia poszczególnych konstrukcyjnych elementów
budowlanych;

 warunki ewakuacji a w tym wymagania budowlane i organizacyjno

– porządkowe, jak oznakowanie na potrzeby ewakuacji dróg i pomieszczeń,
oświetlenie awaryjne tzw. oświetlenie bezpieczeństwa i ewakuacyjne oraz
przeszkodowe;

 sposoby

zabezpieczenia

przeciwpożarowego

instalacji

użytkowych

tj. wentylacyjnych,

klimatyzacyjnych,

grzewczych,

gazowych,

elektroenergetycznych, odgromowych, itp.;

 zastosowane urządzenia przeciwpożarowe jak instalacje sygnalizacyjno

– alarmowe, stałe i półstałe urządzenia gaśnicze, instalacje wodociągowe
przeciwpożarowe, urządzenia oddymiające, zaopatrzenie wodne do
zewnętrznego gaszenia pożaru itp.;

 wyposażenie w podręczny sprzęt gaśniczy, urządzenia ratownicze oraz

sposób i warunki ich rozmieszczenia;

 drogi pożarowe;
 inne ważne dane z punktu widzenia bezpieczeństwa pożarowego.

Warunki zagrożenia budynków przed pożarem ustala się odpowiednio do ich
zagrożenia pożarowego oraz do związanego z tym zagrożeniem ludzi.

4

Z uwagi na bezpieczeństwo pożarowe wszelkie budynki dzielimy na :

 produkcyjne i magazynowe;
 zaliczane do kategorii zagrożenia ludzi.

Budynki produkcyjne i magazynowe, w zależności od obciążenia ogniowego dzielimy
na:

– do 500 MJm

-2

;

– do 1000 MJm

-2

;

– do 2000 MJm

-2

;

– do 4000 MJm

-2

;

– powyżej 4000 MJm

-2

.

Tabela 2. Najmniejsza odległość między składowiskami otwartymi a budynkami

produkcyjnymi i magazynowymi w zależności od obciążenia ogniowego
strefy pożarowej [2]

Budynki przeznaczone do

celów produkcyjnych i

magazynowych o max.

obciążeniu ogniowym strefy

pożarowej w MJm

-2

Najmniejsza odległość w metrach od innego budynku

lub składowiska otwartego o max. obciążeniu

ogniowym strefy pożarowej w MJm

-2

Do 500

500 – 4000

Powyżej 4000

Do 500

10

15

20

500 – 4000

15

15

20

Powyżej 4000

20

20

20

Budynki zaliczane do kategorii zagrożenia ludzi dzielimy na:

 ZL I – budynki użyteczności publicznej lub ich części, w których mogą przebywać

ludzie w grupach ponad 50 osób;

 ZL II – budynki lub ich części przeznaczone do użytku ludzi o ograniczonej

zdolności do poruszania się;

 ZL III – szkoły, budynki biurowe, domy studenckie, internaty, hotele, ośrodki

zdrowia, otwarte przychodnie lekarskie, sanatoria, lokale handlowo-usługowe,
w których może przebywać do 50 osób, koszary, pomieszczenia ETO, zakłady
karne i inne pochodne;

 ZL IV – budynki mieszkalne;



ZL V – archiwa, muzea, biblioteki;

Wysokość

budynków

również

ma

znaczenie

przy

ocenie

zagrożenia

przeciwpożarowego, budynki dzielimy na:

 niskie (N) – do 12 m włącznie nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości

do 4 kondygnacji włącznie;

 średnio-wysokie (SW) – ponad 12 do 25 m włącznie nad poziomem terenu,

a mieszkalne do 9 kondygnacji włącznie;

 wysokie (W) – ponad 25 m do 55 m włącznie nad poziomem terenu;
 wysokościowe (WW) – powyżej 55 m nad poziomem terenu,

5

Tabela 3. Dopuszczalne wartości stref pożarowych dla budynków produkcyjnych

i magazynowych [2]

Kategoria
zagrożeni

a ludzi

Dopuszczalna powierzchnia stref pożarowych dla budynków w m

2

Jednokondygnacyjnych

bez ograniczenia

wysokości

O wysokości

do 12 m

włącznie

O wysokości

do 25 m

włącznie

O wysokości

powyżej 25 m

1

2

3

4

5

ZL I, ZL

V

15000

10000

5000

2500

ZL II

8000

5000

3500

2000

ZL III

10000

8000

5000

2500

ZL IV

10000

8000

6000

2500

1.3. OCENA ZAGROŻENIA POŻAROWEGO I WYBUCHOWEGO

MATERIAŁÓW

Zarządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i oparte na nich zarządzenia

i wytyczne resortów przemysłowych oraz Komendanta Głównego Straży Pożarnej
zalecają szczegółową analizę zagrożeń wynikających z własności chemicznych bądź
fizykochemicznych substancji i układów materiałów oraz związaną z tą analizą ocenę
zagrożenia.

Pierwszym krokiem przy ocenie zagrożenia pożarowego i wybuchowego jest

identyfikacja substancji lub materiału przeznaczonego do oceny. Kolejnym krokiem
jest ustalenie parametrów charakteryzujących daną substancję lub materiał. Oto kilka
przykładów metod oceny zagrożenia pożarowego i wybuchowego wybranych
materiałów w zależności od ich stanu skupienia.


1.3.1. GAZY I CIECZE

W pełnej ocenie zagrożenia pożarem i wybuchem gazów oraz cieczy

uwzględnia się szereg parametrów fizykochemicznych wpływających na ich
zapalność, łatwość tworzenia mieszanin wybuchowych i ich trwałość przestrzenną.

W pierwszej kolejności należy uwzględnić, że zagrożenie pożarowe

i wybuchowe gazów i cieczy wzrasta:

– ze spadkiem temperatury samozapalenia i temperatury zapłonu;
– ze spadkiem dolnej granicy wybuchowości i zwiększeniem zakresu

wybuchowości, tzn. różnicy między poziomami granic górnej i dolnej;

– ze spadkiem minimalnej energii zapłonowej.

Kolejnymi parametrami niezbędnymi do oceny zagrożenia pożarowego

i wybuchowego gazów i cieczy są:

6

– gęstość względna gazów i par w odniesieniu do powietrza, wpływająca na

wielkość strefy zagrożenia i jej ukierunkowania w pionie w stosunku do źródła
wydzielania;

Tabela 4. Podział gazów i par z uwagi na gęstość względną w odniesieniu do

powietrza [3]

Gęstość względna

d

p

Określenie

Przykłady

d

p

<0,8

gazy unoszące się

wodór, metan, amoniak, gaz

miejski, gaz wodny

0,8<d

p

<1,1

gazy rozchodzące się we

wszystkich kierunkach

acetylen, tlenek węgla, etan,

etylen, cyjanowodór

d

p

>1,1

gazy i pary opadające

i pełzające wzdłuż podłoża

gazy o masie cząsteczkowej

ponad 32 i pary wszystkich

cieczy.

– szybkość parowania cieczy wskazuje, jak szybko może być osiągnięta DGW

w strefie awaryjnego rozlania cieczy;

Tabela 5. Wartości szybkości parowania dla wybranych cieczy [3]

Ciecz

Temperatura, C

Szybkość parowania,

g(cm

2

min)

-1

Eter etylowy

12,5

54,5

Aceton

12,5

12,7

Metanol

16,3

8,8

– współczynnik dyfuzji, wpływa na szybkość rozcieńczania gazów lub pary

powietrzem;

– wskaźnikiem określającym szybkość parowania jest lotność względna

w stosunku do cieczy wzorcowej, którą zazwyczaj jest eter etylowy.

Tabela 6. Współczynnik dyfuzji i lotność względna substancji palnych w odniesieniu

do eteru etylowego (warunki normalne, wilgotność względna 65%) [3]

Nazwa substancji

Lotność względna

Współczynnik dyfuzji,

cm

2

s

-1

Eter etylowy

1,0

0,090

Aceton

2,1

Octan etylu

2,9

0,082

Benzen

3,0

0,089

Toluen

6,1

0,082

Alkohol metylowy

6,3

0,153

Alkohol etylowy (94% wag.)

8,3

0,120

Terpentyna

170,0

Amoniak

0,230

Wodór

0,690

7

1.3.2. PYŁY

Złoża pyłów stwarzają zagrożenie pożarowe, natomiast obłoki pyłów

zagrożenie wybuchowe.

W ocenie zagrożenia wybuchowego i pożarowego pyłów duże znaczenie ma:

 temperatura tlenia pyłów, zależy od grubości warstwy i stopnia rozdrobnienia

materiału;

Tabela 7. Zależność temperatury tlenia od grubości złoża, C [3]

Rodzaj pyłu

Grubość warstwy pyłu osiadłego, mm

3

5

6

10

20

50

100

Węgiel

płomienny

o ziarnie

poniżej 70 m

270

234

230

210

195

171

Węgiel chudy

o ziarnie jw.

340

288

280

265

245

Mączka

korkowa

360

320

297

280

222

200

 dolna granica wybuchowości pyłów przemysłowych, stanowiących głównie

szczególne zagrożenie mieści się w granicach 15 do 120 gm

-3

. Płomień może

się samoczynnie przemieszczać przy stężeniach kilku – kilkunastu kgm

-3

.

Maksymalną bryzancję wykazują obłoki pyłu o stężeniach około 1000 gm

-3

.

DGW jest podawana dla określonego przedziału granulacji: dla pyłów
drobniejszych ulega ona obniżeniu, dla pyłów gruboziarnistych – podwyż-
szeniu. Przyjmuje się, że pył nie zawierający ziaren o wymiarze 0,4 mm nie
stwarza zagrożenia wybuchowego nawet przy bardzo silnym źródle zapłonu.
Wystarcza jednak dodatek do takiego pyłu 5 do 10% pyłu drobniejszego, aby
mógł być zainicjowany zapłon pyłu o większej granulacji. W zależności od
DGW wprowadzono w Polsce podział na pyły wybuchowe i niewybuchowe.
Do wybuchowych zalicza się tylko pyły o DGW do 65 gm

-3

;

8

Rys. 1. Zależności dolnej granicy wybuchowości (DGW) pyłu węgla brunatnego od

udziału ziaren pyłu o wielkości poniżej 60m [3]

 średnie wielkości ziarna;
 udział ziaren najdrobniejszych;
 ilość pyłów występująca w pomieszczeniu lub aparaturze;
 minimalna dawka wybuchowa pyłu (MDW), najmniejsza masa pyłu, której

lokalny wybuch może spowodować przyrost ciśnienia niebezpieczny dla
pomieszczenia

lub

instalacji.

Wartość

MDW

zależy

od

kubatury

i wytrzymałości obiektu. Wartości te należy każdorazowo obliczać;

 podobne znaczenie jak MDW ma zalecenie niedopuszczania do gromadzenia

się pyłów na podłogach pomieszczeń w warstwie o grubości rzędu dziesiątek
części milimetra. Uniesienie z podłogi warstwy pyłu o grubości około 1mm
może wytworzyć mieszaninę wybuchową wypełniającą pomieszczenie
o wysokości 6 m;

 stała K, której wielkość została przyjęta za podstawę klasyfikacji pyłów pod

względem dynamiki wybuchu.

Tabela 8. Klasyfikacja wybuchowości pyłów według wartości stałej K[3]

Klasa

wybuchowości

Określenie umowne

pyłu

Stała K,

MPams

-1

Przykłady

P0

niewybuchowy

0

P1

słabo wybuchowy

020

pyły węgla, z przemysłu

spożywczego, tworzyw

sztucznych

P2

silnie wybuchowy

2030

pył pigmentu organicznego

P3

bardzo silnie

wybuchowy

ponad 30

pył aluminium

D

G

W

[g

/m

]

3

100

200

300

0

20

40

60

80

100

Udział ziarn pyłu poniżej 60 um [%]

9

1.3.3. TWORZYWA SZTUCZNE

Wzrastające zastosowanie tworzyw sztucznych powoduje konieczność oceny

zagrożenia pożarowego i wybuchowego tych materiałów.

Kryteria oceny zagrożenia pożarowego i wybuchowego dla tworzyw

sztucznych są następujące:

 toksyczność produktów spalania lub rozkładu. Gazy pożarowe tworzyw

sztucznych zawierają atomy N, S, oraz chlorowców. W każdym przypadku
w produktach spalania występuje tlenek węgla, który jest przyczyną 55 do 60%
śmiertelnych zatruć notowanych w czasie pożarów;

 intensywność dymienia, ma wpływ na ograniczenie widoczności, która czasem

powstaje tak szybko, że ludzie przebywający w pomieszczeniu tracą orientację
co do położenia wyjść ewakuacyjnych, a straż pożarna nie może zlokalizować
ogniska pożaru i podjąć skutecznego działania;

 zdolność do „kroplenia”, czyli do tworzenia ściekających i płonących kropel.

Zdolność ta połączona z topliwością materiałów ma duże znaczenie ze względu
na możliwość bardzo szybkiego rozszerzenia pożaru i zagrożenia poparzeniem
ludzi. Najbardziej niebezpiecznym pod tym względem tworzywem jest:
polietylen, polipropylen, polistyren oraz styropian;

Tabela 9. Klasyfikacja pożarowa tworzyw sztucznych [3]

Nazwa tworzywa

Klasa

zagrożenia

pożarowego

Klasa

toksyczności

Klasa

dymienia

Klasa kroplenia

Żywice epoksydowe

III

3

1

4

Nitroceluloza

I

1

2

4

Polietylen

IIIIV

3

3

1

Poliamid

III

3

3

2

Polimetakrylany

III

3

3

2

Polipropylen

III

3

3

1

Polistyren

III

2

1

4

Teflon (Tarflen)

V

2

4

4

Poliuretany

III

2

1

34

PCV

IIIIV

2

2

4

I.1.1.1 – najwyższa klasa niebezpieczeństwa
V.4.4.4 – najniższa klasa niebezpieczeństwa

 wskaźnik tlenowy OI, wprowadzony w 1966r jest obecnie najbardziej

wartościową metodą badania zapalności względnej, nie zastępuje jednak innych
poprzednio wymienionych kryteriów oceny zagrożenia pożarowego tworzyw
wskaźnik ten określa objętościowo najmniejszą zawartość tlenu w mieszaninie
tlenowo-azotowej, która w znormalizowanych warunkach podtrzymuje stałe
spalanie próbek badanego materiału OI zależy od: temperatury, wymiarów
próbki, zawartości wilgoci itp. Znormalizowana metoda wyznaczania OI

10

tworzyw sztucznych ujęta jest w PN-76/C-89020, która ustala wymiary próbki,
temperaturę badawczą i sposób postępowania. Wskaźnik tlenowy oblicza się ze
wzoru:

100

O

N

O

OI

2

2

2







gdzie: O

2

– graniczna zawartość tlenu,% obj. Poniżej której następuje zgaśnięcie

próbki.

Materiał traktuje się jako zapalny, jeżeli wartość OI<26

Tabela 10. Wartości wskaźnika tlenowego OI tworzyw sztucznych [3]

Nazwa polimeru

Wartość OI wg pracy

E.M. Bulewicz D.W. van Krewelen

Poliformaldehyd

15,0

15,0

Polietylen

18,4

18,0

Polistyren

19,2

18,5

Bawełna (celuloza)

18,4

19,0

Nylon 66

23,9

23,0

Wełna

25,0

Żywice fenylowo-
formaldehydowe

35,0

PCV

47,0

42,0

Uwaga: linia przerywana określająca tworzywa o wartości OI<26

oddziela tworzywa uważane za zapalne w warunkach normalnych

1.4. WYKWALIFIKOWANE JEDNOSTKI ZAJMUJĄCE SIĘ OCENĄ

ZAGROŻENIA POŻAREM I WYBUCHEM

 Centrum Naukowo Badawcze Ochrony Pożarowej;
 Instytut Techniki Budowlanej;
 Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Pożarnictwa;
 Stowarzyszenie Pożarników Polskich.

LITERATURA

1. Arwid Hansen: Bezpieczeństwo i higiena pracy. Warszawa. Wydawnictwa

Szkolne i pedagogiczne, 1997.

2. Bogdan Rączkowski: BHP w praktyce. Gdańsk. Ośrodek Doradztwa

i Doskonalenia Kadr sp.z o. o.,1996.

3. Marian Ryng: Bezpieczeństwo techniczne w przemyśle chemicznym

– poradnik. Warszawa. Wydawnictwo Naukowo Techniczne, 1985.

4. Praktyczny poradnik dla specjalisty – bhp. Warszawa. Wydawnictwo Alf

– Weka sp. z o.o.,1998.