Загальні відомості про горіння і пожежну небезпеку

ІІ. Процес горіння та протипожежні вимоги до будівель та споруд.

Для виникнення і протікання процесів горіння необхідна горюча речовина, окислювач в кількості, достатній для підтримки горіння, та джерело запалювання. Під горючим розуміють всяку тверду, рідинну або газоподібну речовину, здатну окислюватись з виділенням тепла і випромінюванням світла. Окислювачами, крім кисню, можуть бути хлор, фтор, сірка і кисневмісні рідини, які при нагріванні або ударі в природних умовах розпадаються з виділенням кисню. Джерелом запалювання вважається всяка дія на горючу речовину і окислювач, яка може викликати горіння. Джерела запалювання поділяють на відкриті (що світяться) - полум'я, іскра, розжарені предмети, і заховані (що не світяться) - тепло хімічних реакцій, адсорбція, мікробіологічні процеси, тертя тощо.

Горіння - це окисний процес, який виникає при контакті горючої речовини, окислювача (звичайно, кисень повітря) і джерела запалювання. Горіння не виникає, якщо відсутня хоча б одна з цих умов. Тому вся система попередження пожеж заснована на тому, щоб не допустити одночасної взаємодії названих умов. Горіння може виникати в різних формах: загорання - горіння під дією джерела запалювання; спалах - швидке згоряння горючої суміші, яке не супроводжується утворенням стиснутих газів; самозагорання - різке підвищення швидкості екзотермічних реакцій, що призводить до горіння речовин (матеріалу, суміші); запалення - загорання, що супроводжується появою полум'я: самозаймання - самозагорання, що супроводжується появою полум'я: вибух - швидке перетворення речовин (вибухове горіння), яке супроводжується виділенням енергії і утворенням стиснутих газів, спроможних виконувати роботу.

Схильність речовини і матеріалів до загорання визначається також температурою займання і самозаймання. Температура займання - найменша температура речовини, при якій вона виділяє горючу пару і гази з такою швидкістю, що після займання їх від джерела запалювання виникає стійке горіння. Під температурою самозаймання розуміють найнижчу температуру речовини, матеріалу, суміші, при якій виникає різке підвищення швидкості екзотермічних реакцій, і закінчуються горінням з полум'ям. Самозаймання можливе тільки в тому випадку, коли кількість тепла, що виділяється при окисленні, перевищує віддачу тепла в навколишнє середовище. Проміжок часу, протягом якого виникає окислення до загорання, називають періодом індукції або періодом запізнення самозаймання.

Процес самозапалення, залежно від причини, буває хімічним, мікробіологічним і тепловим. Хімічне самозапалення виникає внаслідок дії на речовину кисню, повітря, води, а також при взаємодії речовин.

Наприклад, самозапалюється промаслене ганчір'я, клоччя через окислення масел киснем повітря з виділенням теплоти. Під дією води на лужні метали займається водень, який при цьому утворюється. Займаються горючі речовини під дією окислювачів.

Мікробіологічне самозапалювання виникає внаслідок дії термофільних мікроорганізмів (наприклад, у вологому торфі, матеріалах рослинного походження). Теплове самозапалювання виникає внаслідок самонагрівання, яке зумовлюється процесами окислення, розкладу і зовнішнього нагрівання.

Залежно від стану горючої системи і швидкості реакції горюча речовина плюс окислювач розрізняють два види горіння: повне, - при достатній кількості окислювача, і неповне - при нестачі окислювача. При неповному горінні утворюються горючі і токсичні продукти (окис вуглецю та ін.). Горючі системи можуть бути хімічно однорідними та неоднорідними. До хімічно однорідних належать системи, де горюча речовина й повітря рівномірно перемішані; до хімічно неоднорідних - системи, в яких горюча речовина і повітря не перемішані і мають межі поділу. При цьому кисень повітря дифундує через продукти згоряння до горючої речовини. Дифузне горіння залежить від швидкості дифузії кисню в зону реакції. Полум'я, яке при цьому утворюється, також називають дифузним.

При горінні однорідних горючих сумішей виникає кінетичне горіння, швидкість якого залежить лише від швидкості передавання теплової енергії в суміші. Воно досягає сотень метрів на секунду і супроводжується вибухом.

Вибухова спроможність сумішей горючих газів, пари або пилу з повітрям зберігається лише у визначених інтервалах співвідношень їх компонентів - так званих концентраційних меж запалювання. Концентрація речовини у повітрі, нижче якої загоряння не виникає, називається нижньою межею, а вище якої суміш вже не запалюється - верхньою межею запалювання. Проміжок між верхньою і нижньою межею зветься областю запалювання. При місткості пари, газів або пилу в повітрі, менше нижньої межі, горіння не виникне через недостатню кількість горючого матеріалу. Якщо концентрація горючої речовини перевищує верхню межу, то неможливість горіння зумовлюється нестатком окислювача, необхідного для забезпечення процесу горіння. Найбільшу небезпеку становить така концентрація вибухонебезпечної речовини в повітрі, при якій весь кисень, що міститься в цьому об'ємі, бере участь у вибуху. Така концентрація називається максимальною.

Мінімальна місткість палива в середовищі, при якому можливий вибух, називається нижньою межею вибуху і визначається за формулою:

НМ=100/4,76(N-1)+4 %

Максимальна місткість палива в середовищі, при якому можливий вибух, називається верхньою межею вибуху і визначається за формулою:

ВМ = 4*100/ 4,76N+4 %

де N- кількість кисню, який потрібно для повного згорання речовини.

Значення величин НМ і ВМ мають велике значення при рішенні деяких питань пожежобезпечності. Значення НМ і ВМ, %, дорівнює: для ацетону - 2,5 і 12,8; бензину - 0,76 і 5,4; водню - 4 і 74,2; нафти - 1,1 і 7; метилового спирту - 6,72 і 36,5; етилового спирту - 4,0 і 19,0; етилового ефіру - 1,7 і 26,0.

Наявність у вибухонебезпечній суміші флегматизаторів робить суміш нездатною до поширення полум'я при будь-якому співвідношенні палива і окислювача. Флегматизаторами є такі гази, як азот, діоксид вуглецю, пари води тощо.

Ступінь пожежо- та вибухонебезпечності горючих газів визначається також концентраційними межами поширення полум'я.

Нижня концентраційна межа поширення полум'я - це мінімальний вміст палива в середовищі, при якому можливе поширення полум'я по суміші на будь-яку відстань від джерела запалення.

Верхня концентраційна межа визначається максимальним вмістом палива в середовищі, вище якого суміш стає нездатною до поширення полум'я. Всередині цих меж суміш спалима, а поза ними - суміш, яка горіти не може.

Розрізняють також температурні межі поширення полум'я - такі температури речовини, за яких насичені пари утворюють в окислювальному середовищі концентрації, рівні відповідно нижній (нижня температурна межа) та верхній (верхня температурна межа) концентраційним межам поширення полум'я. Верхня межа знижується при введенні інертного газу. Інші домішки по-різному впливають на швидкість поширення полум'я.

Основними параметрами пожежі при лінійному поширенні є його швидкість і площа.

Середня лінійна швидкість визначається за формулою:

де L1 - віддаль від джерела вогню в мить часу t1

L2 - віддаль від джерела вогню в мить часу t2.

Середня швидкість поширення пожежі на площі визначається за формулою:

де F2 і F1 - відповідно площі поверхонь горіння в мить часу t2 і t1.

Наприклад, при горінні рідин, V = ЗО м/хв. За одну хвилину вогонь може охопити площу в декілька тисяч квадратних метрів. Гасіння такої пожежі вимагає значних зусиль та засобів.

Значну пожежо- та вибухонебезпеку складають суміші пилу з повітрям (аерозоль). Пил, котрий складається з найдрібніших частинок спалимих речовин, при перебуванні його у зваженому стані в межах від нижньої до верхньої концентраційних меж - вибухонебезпечний. Залежно від значення нижньої межі запалювання, пил поділяється на вибухо- та пожежонебезпечний. При значеннях нижньої концентраційної межі запалювання до 65 г/м3 пил є вибухонебезпечним, а при значенні нижньої концентраційної межі запалювання понад 65 г/м3 пил є пожежонебезпечним.

Для аерозолей також є НМ і ВМ вибухонебезпечні, вони досить великі. Так, НМ для торф'яного пилу дорівнює 17,6; вугільного -11,4; ебонітового - 7,6 г/см3.

Спалимий пил, що знаходиться у зваженому стані, характеризується такими показниками пожежо- та вибухонебезпеки: нижньою концентраційною межею поширення полум'я, мінімальною енергією запалювання, максимальним тиском вибуху, швидкістю наростання тиску при вибуху, мінімальним вибухонебезпечним вмістом кисню. Для пилу, який знаходиться в осаді, встановлені такі показники: температура займання, температура самозаймання, температура самонагрівання, температура тління, температурні умови теплового самозаймання, мінімальна енергія займання, здатність горіти і вибухати при взаємодії з водою, киснем повітря, з іншими речовинами.

Для кожної спалимої суміші існує мінімальна потужність іскри, від котрої вона може займатися.

Будь-яка з перелічених вище форм горіння може призвести до пожежі.

Пожежа - неконтрольоване горіння зовні спеціального вогнища, що причиняє збиток (моральний, матеріальний). Своєчасна ліквідація такого горіння, якщо воно не спричинило збитку, прийнято називати займанням або відвернутою пожежею. Небезпечний фактор пожежі - фактор пожежі, дія якого призводить до травми, отруєння або загибелі людини, а також до матеріальних збитків. Пожежонебезпечними називають такі матеріали і речовини, які спричинюють пожежу.

Небезпечними факторами пожежі є відкритий вогонь та іскри, підвищена температура повітря, предметів, токсичні продукти горіння, дим, знижена концентрація кисню, завалені і пошкоджені будови, спорудження, установки,вибух.

Пожежна небезпечність - можливість виникнення і (або) розвитку пожежі, що міститься в будь-якій речовині, стані або процесі.

Пожежна небезпечність об'єкта - його стан, що містить в собі можливість виникнення пожежі і її наслідків.

Дата добавления: 2014-01-07