بسم الله الرحمن الرحــيم
مخاطر وطبيعة كوارث الحرائق الصناعية : دراسة تحليلية علمية
عميد .د/ مهندس على بن سعيد آلزاحمة الشهراني
الشؤن الهندسية والامدادات بالمديرية العامة لحرس الحدود
الملخص
تناقش هذه الورقة كوارث الحرائق الصناعية من جانبين, الاول طبيعة هذا النوع من الحرائق, ويشمل كيفية نشوبها واهم مميزاتها الكيميايئة والفزيائية وما يصاحبها من ظواهر تطرأ على اللهب وسلوكه من شأنها زيادة خطورتها وقوتها التدميرية. الثاني يتعلق بالماخاطرالتي تنجم عن مثل هذه الحرائق والتي من اهمها الخسائر البشرية والمادية إضافة الى المخاطر البيئية التي تنتج من ذلك زدعلى ذلك خطورة تحول الحدث من حريق الى انفجارات قوية نفاثة وفجائية بالموقع او المنشأة الصناعية. تبدء الورقة بمقدمة وإيجاز عن الحرائق الصناعية ومسبباتها من منظور علمي ثم تناقش الورقة كيمياء الحريق الصناعي والاطوار الرئيسية التي يمر بها اللهب قبل واثناء نشأته. سرعة الاحتراق (burning velocity) وكيفية قياسها المحور التالي التي تناقشة هذه الورقة لأهمية ذلك في تقييم المخاطر المنطوية على مثل هذه الكوارث. تم ايضاح اثر الضغط والحرارة على عملية الاحتراق في الحرائق الصناعية والتأثيرات المصاحبة لذلك في هيكل وتسارع اللهب وسرعة الاحتراق. تشرح الورقة أيضا عدة ظواهر تعتبر جديدة وهامة جدا في علم الاحتراق من أهمها اللاستقرارية (instability) حيث تعمل على زيادة سرعة انتشاراللهب في موقع الحدث وبالتالي ارتفاع درجة الحرارة مما يسبب تفاقم الكارثة وتحول الحادثة من حريق عادي إلى انفجار تلقائي بسبب تكون موجات ضغط عالية جدا(detonation- supersonic waves). هنالك ايضا ظاهرة الشد (Stretch)َ الهيدروديناميكي التي تلعب دورا هاما في امتداد وزيادة مساحة اسطح اللهب مما يساهم في تصاعد الحمل الحراري الاشعاعي (heat flux) وبالتالي تنامي خطورة و صعوبة التعامل مع الموقف. تم ايضآ مناقشة ظاهرة الاشتعال الذاتي ومسبباته والتي تلعب الكيمياء الحرارية دورا هامآ في ظهوره وما له من دور في تنشيط وتحفيز التفاعلات الكيميائية المؤدية الى نشوب الانفجارات من جراء تكون كريات نارية ساخنة جدآ داخل هيكل اللهب. ثم تختم الورقة بإيضاح مخاطر الاخطاء المهنية اثناء مزاولة العمل والتي قد تكون سببآ رئيسيآ في نشوب مثل هذه الكوارث. إضافة الى تقييم تلك المخاطر بإستخدام الحاسب الآلي (Computer Modeling) وعرضآ لأهم النتائج والتوصيات.
1- مقدمة
تعتبر كوارث الحرائق الصناعية من اهم التحديات الحقيقية للقطاع الصناعي بشتى انواعه ومجالاته حيث تشمل مخاطر تلك الكوارث البشرية والمادية والبيئية بل يتعدى ذلك الى الفرد والمجتمع حيث ينعكس تأثير ذلك على نشاطات الحياة اليومية سواءا بشكل مباشر او غير مباشر. فالمصانع ومعامل تكرير البترول ومحطات الوقود ومحطات الكهرياء والمنشآت الصناعية بمختلف انواعها حينما تتعرض لمثل هذه الكوارث الحريق فإنه سينتج عن ذلك قصور (او شلل تام) لموارد الطاقة بشتى انواعها وكذلك المنتجات الصناعية بمختلف انواعها (مثال ذلك: الاصباغ – المواد البتروكيميائية – السجاد – المحالبل الطبية – المواد البلاستيكية الخ.......). فضلآ عن مخاطرالتلوث البيئي التي تسببه تلك الحرائق حيث تتميز بنواتج احتراق في غاية الخطورة. لذا فإنه اصبح من الضروري جدا التصدي لمثل هذه الكوارث بدراسة طبيعتها الكيمائية وخصائصها الفيزيائية واجراء البحوث العلمية اللازمة ( النظرية والمعملية) لتقييم الماخاطر الناجمة منها ومن ثم التوصل الى افضل الاساليب في مواحهة الحرائق الصناعية ومكافحتها. واقدم هذا البحث المتواضع كمشاركة في ذلك آملآ في ان يكون رافدآ جيدآ لذوي الاختصاص يسهم في زيادة العلم والمعرفة المتعلقة بالسلامة الصناعية وتذليل العقبات في سبيل مكافحتها.
الكلمات الرئيسية: الاحتراق - اللإستقرارية - الحرائق الصناعية – عشوائي – طبقي - منتظم
2- الحرائق الصناعية من منظورعلمي ومسبباتها
تتميز الحرائق الصناعية عن تلك التقليدية بمخاطرها الجسيمة وقوتها التدميرية بسبب حجم الحمل الحراري التي تنفثه تلك الحرائق وارتفاع الضغط والحرارة في الوسط المحيط بها إضافة الى تميز اللهب بقوته الاشعاعية الحرارية حيث تلعب التركيبة الكيميائية للمادة المشتعلة وخاصة البترولية منها والبتروكيميائية (ذات القابلية العالية للاشتعال) دورآ هامآ في ارتفاع خطورة الكارثة وسرعة انتشارالسن اللهب. وهنالك عامل آخر في غاية الاهمية يزيد من خطورة هذا النوع من الحرائق الا وهو الانفجارات المصاحبة لها والتي تطرأ بسبب تنامي نشاطات التفاعلات الكيميائية بين ذرات وجزيئات المادة مما يسهم في ارتفاع درجات الحرارة العالية والتفككك الحراري(pyrolsis) للروابط الكيميائية بين جزيئات المواد الجديدة المرحلية التي تنشأ اثناء تكون اللهب, الامر الذي يتسبب في ظهور حالات للاشتعال الذاتي وتولد موجات ضغط عالية السرعة تسمى في علم الاحتراق بـ (detonation- supersonic waves). وبشكل عام فإنه وفي ظل التطور الحضاري والثورة الصناعية المعاصرة اصبح هنالك اهمية قصوى لعملية الاحتراق بصفة ذلك اهم الطرق في تحويل الطاقة من نوعآ الى آخر الا ان ذلك له جوانبه السلبية ( في نشوب كوارث الحرائق الصناعية) (1). وللوقاية من هذه الكوارث (والانفجارات الناجمة عنها) اجريت بحوث الاحتراق الحديثة المبنية على دراسات جيدة ودقيقة من قبل الفيزيائيين والكيميائيين (2,3). ويمكن تقسيم دراسة الحرائق الصناعية الى قسمين الاول يهتم بـ النار وما يصاحبها من تكون للهب بنوعية الطبقي (المنتظم) والعشوائي (الغير منتظم), الدراسة الثانية تهتم بالانفجارات المصاحبة لهذه الحرائق من جراء تولد الضغط والحرارة بسبب حدوث تفاعلات كيميائية سريعة لعناصر المواد المشتعلة تتكون من خلالها المزيد من الجذور الكيميائية النشطة لتلك العناصر (والتي سيرد لاحقآ تعريفها ومناقشتها), وما يرافق ذلك من غازات سامه. وكلا القسمين هامة جدآ في فهم طبيعة الحريق الصناعي ومخاطره, حيث تشمل الدراسة الاولى معرفة الطاقة الحرارية اللازمة لاشعال المادة- مراحل نشأة اللهب - سرعة انتشار اللهب وسرعة الاحتراق, بينما تتطرق الثانية الى كيفية تكون موجات الضغط العالية والتى تسمى في علم الاحتراق بـ (الديتانيشن) (detonation- supersonic waves)- الحمل الحراري الاشعاعي للحريق – نقطة تحول الاحتراق الى انفجار( نقطة الـ ( CJ, وعندما ياتي الحديث عن المواد البترولية ومشتقاتها فإن حجم تلك المخاطربلا شك يكون جسيما وذلك لاحتواؤها على المجموعة الهايدروكربونية بذرات كربونية وهيدروجينية عالية ومن امثلة ذلك : C4-C9 لمجموعة البنزين وC10-C14 لوقود الكيروسين (مستخدم في الطيران), وكذلك C12-C24 لوقود الديزل مما يميز تلك المواد بوزن جزيئي عالي نسبيآ (4). ويمكن ايجاز اهم المسببات لهذه الحرائق في الآتي:
المســببات الشائعة لكوارث الحرائق الصناعية
1 تسرب المواد البترولية 7 التشـــغيل الخـــاطئ
2 التخـــــريب 8 الاشتـعـــال الذاتـــي
3 عمليات القص (القطع) واللحـــــام 9 الكوارث بانواعها (الطبيعية والصناعية)
4 الشـــرر الكهـــربائي والميكــانيكي 10 التخزين الخاطئ للمواد
5 الكــــهرباء الاســــتاتيكـــية 11 التـدخــــــين
6 الصـــــواعق 12 الاهمـــــــــــال
الجدول (1): يوضح اهم المسببات الحرائق الصناعية (5)[/color]
15/12/2008, 06:09