Основные сведения о пожаре и взрыве

Пожаровзрывоопасность

Лекции № 12,13

Пропедевтической терапии

профессор Ю.В.Щукин

«___» __________ 2013 г.

Пожар - неконтролируемое горение вне специального очага, нано­сящее материальный ущерб и создающее опасность для жизни и здоро­вья людей.

Горение - окислительный процесс, возникающий при контакте горючего вещества, окислителя и источника зажигания.

По скорости распространения пламени горение подразделяется на нормальное (дефлаграционное), при котором пламя распространяется со скоростью до нескольких десятков метров в секунду; взрывное – при скорости распространения пламени до нескольких сотен метров в секунду и детонационное – при распространении пламени со скоростью до нескольких тысяч метров в се­кунду.

В процессе реакции горения сгорание веществ может быть пол­ным и неполным.

Концентрацию горючего вещества и окислителя, при которой происходит полное сгорание вещества, называют стехиометрической.

Расчет стехиометрического содержания горючего вещества для углеводородов осуществляется по формуле:

C_стх = , % объемных,

где n_C + n_H/4 – n_O/2, а n_C, n_H, n_O соответственно число атомов углерода (С), водорода (Н) и килорода (О) в молекуле горючего. Например, для реакции сгорания (взрыва) метана СН₄ в воздухе С_стх» 9,36 % об.

В условиях пожара чаще всего полного сгорания веществ в возду­хе не происходит, о чем свидетельствует наличие дыма - дисперсной системы из продуктов горения и воздуха, содержащей твердые и жидкие частицы.

Все реакции горения веществ относятся к экзотермическим, т.е. сопровождающимся выделением теплоты. Из-за выделения теплоты реакции, возникнув в одной зоне вещества, горение распространяется на всю массу реагирующих веществ.

В зависимости от агрегатного состояния реагируемых веществ горение бывает гомогенным (однородным), при котором исходные вещества (горючее и окислитель) находятся в газо- или парообразном состоянии, и гетерогенным (неоднородным), при котором одно из веществ (обычно горючее) находится в твердом или жидком состоянии, а другое (обычно окислитель) - в газообразном.

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов: вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение, взрыв и детонация. Кроме того, существуют и особые виды горения: тление и холоднопламенное горение.

Вспышка - процесс мгновенного сгорания паров легковоспламе­няющихся и горючих жидкостей, вызванный непосредственным воз­действием источника воспламенения.

Возгорание - явление возникновения горения под действием источника зажигания.

Воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени. При этом вся остальная масса горючего вещества остается относительно холодной.

Самовозгорание - явление резкого увеличения скорости экзотер­мических реакций в веществе, приводящее к возникновению горе­ния при отсутствие источника зажигания.

Самовоспламенение - это самовозгорание, сопровождающееся по­явлением пламени.

В производственных условиях могут самовозгораться древесные опилки, промасленная ветошь. Самовоспламеняться может бензин, керосин.

Взрыв - быстрое химическое превращение вещества (взрывное го­рение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжа­тых газов, способных производить механическую работу.

При детонации передача энергии от слоя к слою смеси осу­ществляется не за счет теплопроводности, а распространением удар­ной волны. Давление в детонационной волне значительно выше давле­ния при взрыве, что приводит к сильным разрушениям.

Тление - беспламенное горение твердого вещества, поверхность которого раскалена и излучает свет и тепло. Тление сопровождается термическим разложением горючего вещества и обильным выделением горючих газов и парообразных продуктов, которые свободно рассеи­ваются в атмосфере. Тление твердого вещества возможно при недо­статке кислорода в зоне горения, при недостатке выделяющейся в зоне теплоты, при очень быстром отводе выделяющейся теплоты из зоны возникшей реакции горения.

Холоднопламенное горение - основная форма нетеплового само­ускоряющегося режима реакции, которая при этом остается незавер­шенной, т.к. не вся химическая энергия реагирующей смеси расходуется на разогрев продуктов реакции.

Для оценки пожаро-и взрывоопасности производств необходимо знать показатели пожаро- и взрывоопасности веществ, используемых в производственных процессах.

Горючие вещества, применяемые в производстве, подразделяется на:

· газообразные - вещества, абсолютное давление паров которых при температуре 50°С равно или выше 300 кПа;

· жидкие - вещества с температурой плавления не более 50°С;

· твердые - вещества с тем­пературой плавления, превышающей 50°С;

· пыли - размельченные твердые вещества с размером частиц менее 850 мкм.

Горючесть – это способность вещества или материала к горению под воздействием источника зажигания.

По горючести (возгораемости) материалы подразделяются на три группы:

· негорючие (несгораемые),

· трудногорючие (трудносгораемые);

· горючие (сгораемые).

Принято считать негорючими такие материалы, которые не горят, не тлеют и не обугливаются под воздействием открытого пламени или высокой температуры.

Трудногорючими - материалы, которые заго­раются и горят только при воздействии на них открытого огня.

Горючими - материалы, горение которых продолжается после удаления источника огня, которым они были подожжены.

Горючие материалы и вещества подразделяются на:

· легковоспламеняющиеся вещества и материалы, которые способны воспламеняться от кратковременного (до 30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра. тлеющая сигарета и т.п.);

· вещества средней воспламеняемости, которые воспламеняются от длитель­ного воздействия источника зажигания с низкой температурой;

· трудновоспламеняющнеся вещества, которые способны воспламеняться только под действием мощного источника зажигания.

К легковоспламеняемым веществам относится прежде всего го­рючие жидкости (ЛВЖ - легко воспламеняемые жидкости). ЛВЖ - горючие жидкости с температурой вспышки в закрытом тигле не выше 61°С или в открытом тигле не вы­ше 66 ⁰С.

К горючим жидкостям (ГЖ) относятся такие, которые способны самостоятельно гореть после удаления источника зажигания, но имеют температуру вспышки выше 61°С в закрытом тигле.

Температура вспышки - наименьшая температура горючего вещества, при которой образовавшиеся над его поверхностью пары и газы способны вспыхивать в воздухе от источника зажигания, однако скорость образования паров или газов еще недостаточна для поддер­жания устойчивого горения.

Температуре вспышки является одним из критериев, по которому устанавливают безопасные способы хранения, транспортирования и применения веществ.

Ацетон имеет температуру вспышки -18°С, разные сорта бензина от -39°С до -17°С, керосин +40°С, масло трансформаторное +147°С.

Основными показателями взрыво - и пожароопасности твердых и |жидких веществ являются температура воспламенения и самовоспла­менения.

Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания начинается устойчивое горение.

Температуру воспламенения применяют для установления груп­пы горючести веществ, оценки пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкой горючих ве­ществ.

Для ЛВЖ температура воспламенения отличается от температуры вспышки на 1 - 5°С, для других веществ - на 20°С и более.

Температура самовоспламенения - самая низкая температура ве­щества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции, заканчивающейся пламенным горением.

Температура самовоспламенения газов и паров горючих жидкостей находится в пределах 250-700°С; для твердых веществ (цинка, магния, алюминия) - 450-800°С; дерева, каменного угля, торфа - 250-450°С.

В зависимости от температуры самовоспламенения различают:

· горючие вещества, имеющие температуру самовоспламенения выше температуры окружающей среды;

· горючие вещества, имеющие темпе­ратуру самовоспламенения равную температуре окружающей среды;

· горючие вещества, имеющие температуру самовоспламенения ниже температуры окружающей среды.

Последние вещества называют самовозгорающимися, т.к. они могут загораться без внесения тепла извне и представляют собой большую опасность.

Самовозгорающиеся вещества подразделяют на три группы:

· вещества, способные самовозгораться от воздействия воздуха (например, растительные масла и животные жиры, бурые и каменные угли, торф, обтирочные концы, древесные опилки и т.п.);

· вещества подверженные самовозгоранию при действии на них воды (например, карбид кальция, карбиды щелочных металлов, металлические калий и натрий и др.);

· вещества, самовозгорающиеся в результате смешения друг с другом; в эту группу входят различные газообразные, жидкие и твердые окислители (галлоиды - хлор, бром; ацетилен, водород, метан и этилен в смеси с хлором самовозгораются).

Основными показателями пожаро- и взрывоопасности горючих газов и паров являются нижний (НПВ) и верхний (ВПВ) концентра­ционные пределы воспламенения (взрываемости), выраженные в объемной доле компонента в смеси (%) или в массовых концентрациях (мг/м³).

Минимальная концентрация горючих газов, паров, пыли в возду­хе, при которой они способны загораться и распространять пламя, называется нижним концентрационным пределом воспламенения.

Максимальная концентрация горючих газов, паров и пыли, при которой еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом воспламенения. Область смесей го­рючих газов и паров с воздухом, лежащих между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения, называется областью воспламенения.

Нижнему и верхнему концентрационным пределам соответствуют нижний и верхний температурные пределы.

Температурные пределы воспламенения паров - это такие тем­пературы вещества, при которых его насыщенные пары образуют в окислительной среде концентрации, равные соответственно НПВ и ВПВ, и называются соответственно нижним (НТПВ) и верхним (ВТПВ) температурными пределами воспламенения.

При определении степени опасности пыли, находящейся во взвешенном состоянии |в производственном помещении, необходимо учитывать в первую очередь ее способность образовывать с воздухом (кислородом) взры­воопасные смеси, а также чувствительность таких смесей к различным источникам воспламенения. Пыль, осевшая на поверхностях различных предметов, может взрываться только после ее перехода во взвешенное состояние (аэрозоль). Для начала ее горения или взрыва необходим источник зажигания. В осевшем состоянии степень пожаровзрывопасности пыли определяется возможностью ее са­мовозгорания.

Основные причины и источники пожаров и взрывов. Основные причины пожаров на предприятиях: нарушение технологического режима - 33%; неисправность электроустановок-16%; самовозгорание промасленной ветоши и других материалов, склонных к самовозгора­нию - 10%.

Открытое пламя и искры наиболее часто являются источником зажигания различной горячей среды (открытое пламя и искры возникают при сварке, резке металлов, заточке инструмента и зачистке швов и целом ряде других технологических процессов). Наиболее частой причиной пожара из-за неисправности электроустановок являются: короткие замыкания, особенно с образованием электрической дуги; перегрузка электрической сети в результате подключения потребителей (машин, оборудования и т.д.) повышенной мощности, на которую не рассчитана электрическая сеть. Причиной пожара могут быть разряды статического электричества, а также разряды молнии.

Опасные факторы пожара. Независимо от причин пожара пожар характеризуется рядом опасных факторов пожара, воздействующих на |людей и материальные ценности в условиях производства.

Опасный фактор пожара (ОФП) - фактор пожара, воздействие которого приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также к мате­риальному ущербу. К ОФП следующие:

· открытое пламя и искры;

· повышенная температура окружающей среды;

· токсичные продукты горения;

· дым;

· пониженная концентрация кислорода;

· последствия разрушения и повреждения объекта;

· опасные факторы, проявляющиеся в результате взрыва (ударная волна, пламя, обрушение конструкций и разлет осколков, образование вредных веществ с концентрацией в воздухе существенно выше ПДК).

Пламя чаще всего поражает открытые части тела. Очень опасны ожоги, получаемые от горящей одежды, которую трудно потушить и сбросить. Особенно легко воспламеняется одежда из синтетических тканей. Температурный порог жизнеспособности тканей человека составляет около 45°С.

Повышенная температура окружающей среды, поверхностей предметов нарушает тепловой режим тела человека, вызывает перегрев, ухудшение самочувствия из-за интенсивного выведения необходимых организму солей, нарушения ритма дыхания, деятельности серд-и сосудов. Необходимо избегать длительного облучения инфракрасными лучами интенсивностью около 540 Вт/м2 и кратковременного облучения с интенсивностью 1050 Вт/м2. Температура тела человека в зоне облучения |при пожаре не должна превышать 39-40°С, т.к. при этом возникает опасность теплового удара, а при 60-70°С в организме человека происходят необратимые изменения, которые могут привести к смерти.

Токсичные продукты горения. Состав продуктов сгорания зависит от состава горящего вещества и условий, при которых происходит его горение. При горении прежде всего выделяется большое количество оксида углерода (СО), углекислого газа (СО₂), оксидов азота (NO_x), которые заполняют объем помещения, в котором происходит горение, и создают опасные для жизни человека концентрации. Концентрация СО может достигать 10% от объема помещения, в то время как при 1% объемной концентрации человек теряет сознание, а затем может наступить смерть. Концентрация углекислого газа СО₂ более 3-4% становится опасной при вдыхании воздуха с такой концентрацией более получаса. Концентрация углекислого газа в 8-10% вызывает быструю потерю сознания и смертельный исход.

Однако, в продуктах сгорания могут быть и значительно более токсичные вещества, например цианистый водород (HCN) и др. Наиболее опасны продукты сгорания различных синтетических веществ, пластмасс.

Дым, выделяющийся при пожаре очень разнообразен по своему составу и свойствам. По цвету он может быть белым, серым, черным и представляет собой аэрозоль, состоящий из мельчайших твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в продуктах сгорания. В дыме содержатся раздражающие и токсичные вещества, дым снижает видимость, в результате чего теряется ориентация человека в помещении и усложняются условия эвакуации.

Недостаток кислорода. Нормальное содержание кислорода в атмосферном воздухе примерно 21% по объему. При пожаре атмосферный кислород расходуется как окислитель в окислительной реакции горения и его концентрация в помещении резко снижается. Человек теряет сознание при концентрации кислорода примерно 18% по объему, возникает удушье.

Практика показывает, что наибольшее количество людей погибает при пожарах не от прямого воздействия огня, а от удушья, связанного с недостатком кислорода, и от отравления токсичными продуктами сгорания.

Обрушение и разрушение несущих конструкций здания. При воздействии высоких температур, возникающих в очаге пожара, несущие конструкции здания теряют свою механическую прочность, и происходит их обрушение. Это приводит к гибели людей и большим материальным потерям.

Взрыв приводит к быстрому обрушению конструкции. Человек может быть также поражен ударной волной, разлетающимися осколками и элементами конструкций.

Таким образом, пожары наносят большой материальный и моральный ущерб, ве­дут к разрушению промышленных зданий, гибели людей.

Дата добавления: 2014-01-07