Общие сведений о процессе горения

ПротивоПожарная безопасность.

Пожар - неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни и здоровья людей. Опасными факторами пожара, воздействующими на людей, являются:

- открытый огонь и искры;

- повышенная температура окружающей среды, предметов и т.п.;

- токсичные продукты горения;

- дым;

- пониженная концентрация кислорода;

- падающие части строительных конструкций, агрегатов, установок и т.п.;

Под пожарной безопасностью понимается такое состояние объекта, при котором с установленной вероятностью исключается возможность возникновения и развития пожара и воздействия на людей опасных факторов пожара, а также обеспечивается, зашита материальных ценностей.

Пожарная безопасность обеспечивается системами предотвращения пожара и пожарной защиты, включающими комплекс организационных мероприятий и технических средств.

В данном пособии излагаются основы горения, меры противопожарной зашиты при строительстве и эксплуатации промышленных зданий и сооружений, организация пожарной охраны на машиностроительных предприятиях, способы и средства тушения пожаров и т.п.

Горение представляет собой сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, сопровождающийся выделением тепла и излучением света. Окислителями в процессе горения могут быть, кроме кислорода, хлор, бром и некоторые другие вещества. Однако в большинстве случаев окислителем в процессе горения является газообразный кислород, находящийся в воздухе.

Необходимыми условиями для возникновения и протекания процесса горения является наличие:

1. Горючего вещества.

2. Кислорода воздуха (окислителя).

3. Источника воспламенителя.

Под горючим веществом следует понимать всякое твердое, жидкое или газообразное вещество способное окисляться с выделением тепла и получением света. Почти все горючие вещества, независимо от агрегатного состояния, представляет собой органические соединения, состоящие главным образом из углерода (С), водорода (Н₂), и кислорода (О₂). На­пример, древесина содержит 49,5% С; 6,1% Н₂; 44% О₂, остальное со­ставляет азот и зола. Следовательно, горючесть вещества обуславлива­ется содержанием, главным образом, углерода и водорода. Горят с образованием пламени не сами вещества, а их горючие элементарные частицы.

Источники воспламенения делятся на:

- Открытые (светящиеся) - пламя, искры, накаленные предметы, световое излучение и т.п.;

- Скрытые (несветящиеся) - тепловыделения химических реакций, микробиологических процессов, сжатия, трения, удара и т.п.

Горючее вещество и кислород воздуха являются реагирующими веществами и составляют горючую систему, а источник воспламенения вызывает в ней реакцию горения. При установившемся горении источником вос­пламенения служит зона реакции. Различают горючие системы химически однородные и неоднородные. К химически однородным относятся такие системы, в которых горючее вещество и воздух равномерно перемешаны друг с другом (например, смеси горючих газов, паров или пылей с воздухом). К химически неоднородным относят такие системы, в которых горючее вещество и воздух не перемешаны друг с другом, а имеют поверхности раздела (например, твердые горючие материалы и жидкости, находящиеся на воздухе). При горении таких систем кислород воздуха непрерывно диффундирует (проникает) сквозь продукты сгорания к горючему веществу и вступает с ним в реакцию.

При уменьшении концентрации О₂ в воздухе уменьшаете и скорость горения, а при содержании О₂ = 14-15% горение обычно прекращается.

В процессе горения в окружающую среду вместе с дымом выделяются продукты полного и неполного сгорания СО₂, СО, Н₂S, окислы азота и другие вещества. Состав продуктов сгорания зависит от состава горючего вещества и условий его горения. Эти выделения в определенных концентрациях могут представить опасность для жизни человека. Так, концентрация СО₂ = 3-4,5% становится опасной пои получасовом вдыхании его, а при концентрации 8 - 10% наступает быстрая потеря сознания и смерть, вдыхание воздуха, содержащего 0,4% CO, смертельно. Дым представляет собой сложную дисперсную систему, состоящую из мельчайших твердых частиц диаметром 10^-4…10^-6 см. Так, при горении органических веществ частицами дыма является сажа (углерод), которая образуется в результате неполного сгорания органических веществ. Продукты неполного сгорания могут гореть при достижении определенной их концентрации в дыме. Кроме того, смешиваясь с воздухом, они способны образовывать взрывчатые смеси. Это следует учитывать при тушении пожаров в закры­тых помещениях, так как при открывании таких помещений возможны взры­вы.

При окислении всегда выделяется тепло. Если в результате реакции окисления скорость тепловыделения превысит скорость теплоотвода, то вещество может нагреться до температуры, при которой возникает процесс горения - произойдет самовоспламенение.

Самовоспламенение - это возникновение горения при нагревании вещества в процессе самоускоряющейся реакции окисления при отсутствии внешнего источника зажигания (например, при постепенном нагревании емкости, в которой находится горючая жидкость, последняя может самовоспламениться).

Самовозгорание - это самопроизвольное возникновение горения в естественных условиях без подвода тепла извне, а за счет тепла, выделяемого в результате химических или физико-химических процессов, протекающих в самом веществе. Это, по существу, гот же процесс самовоспламенения, но начинающийся без подвода тепла извне. Склонностью к самовозгоранию обладают каменный уголь, растительные и животные масла и некоторые другие химические вещества.

Вещества могут самовозгореться при соприкосновении с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

Вспышка - процесс мгновенного сгорания образующихся над поверхностью вещества газов и паров при поднесении внешнего источника тепла.

Воспламенение - процесс устойчивого горения, возникающий в результате нагрева горючего вещества источником зажигания.

Пожарная характеристика горючих веществ определяется их физическими и химическими свойствами, удельным весом, теплотворной способностью, температурой вспышки, температурой воспламенения и т.п. Наибольшее значение при оценке пожарной опасности горючих веществ имеют температура вспышки и воспламенения, при которых вещество считается подготовленным к горению.

Температура вспышки (t_всп) - это наименьшая температура горючего вещества, при которой создается смесь газов или паров с воздухом, способная вспыхнуть при поднесении источника открытого огня. Происходит при этом только вспышка и процесс горения прекращается, т.е. го­рения вещества не наблюдается. Это объясняется тем, что температура горючего вещества еще недостаточна, чтобы выделилась, новая порция газов или паров, способная поддержать горение.

Сгораемые жидкости по температуре вспышки делятся на две группы:

А) легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВК) - с t_всп = до 61°С в закрытом тигле или до 66°С в открытом тигле;

Б) горючие жидкости (ГЖ) - t_всп > 61°С в закрытом тигле или > 66 °С в открытом тигле.

Низкую t_всп имеют бензин А-74 (-36°С), ацетон (-20°С).

Высокую t_всп имеют глицерин (158°С), льняное масло (300°С).

Температурой воспламенения (t_восп) называется наименьшая температура горючего вещества, при которой наблюдается устойчивое горение при воздействии открытого источника огня или тепла. Процесс горения при этом может продолжаться и после удаления источника огня вплоть до полного сгорания. Объясняется это тем, что при данной температуре вещества наблюдается устойчивое выделение паров или газов, способных поддержать горение.

Для ЛВЖ разница между t_восп и t_всп равна 1...2°С, а для ГЖ - доходит до 30°С и выше.

Быстрота воспламенения и скорость горения твердых горючих веществ зависит от их удельной поверхности. Чем больше удельная поверхность, тем быстрее воспламеняется и горит вещество. При измельчении твердого горючего вещества увеличивается его удельная поверхность, что ведет к увеличению скорости горения, достигающем порой скорости взрыва (например, кусок каменного угля горит обычным пламенем, а ка­менноугольная пыль во взвешенном состоянии может взрываться).

Взрыв - это тот же процесс горения, но протекающий в более ко­роткие промежутки времени. Взрыв - чрезвычайно быстрое (буквально до­ли секунды) горение, сопровождающееся выделением большого количества тепла и раскаленных газообразных продуктов и образованием большого давления. Сила взрывной волны достигает большой величины, способной выводить из строя промышленные объекты.

Наименьшая концентрация паров, газов или пыли в воздухе, ниже которой взрыва не происходит, называется нижним пределом взрываемости.

Верхний предел взрываемости - это наибольшая концентрация газов, паров, пыли в воздухе выше которой смесь перестает быть взрывчатой.

В первом случае недостает самого вещества для образования взрывоопасной концентрации, а во втором - наоборот, взрывоопасного вещества с избытком, но наблюдается недостаток кислорода для поддержания горения.

Например, нижний и верхний пределы взрываемости для некоторых газов и паров следующие:

бензин - 0.76...5,4%; ацетон - 2.55... 12,8%;

ацетилен - 2,5...80%; водород - 4.0...74.2%;

метан - 5…16%.

Пыль характеризуется ПН г/м³:

Al - порошок -58

Канифоль -5

Эбонит - 2.6

Цинк - 800.

Дата добавления: 2014-01-07