Жидкие горючие вещества воспламеняются или возгораются. Горение жидкостей

Горением называют химическую реакцию окисления вещества, сопровождающуюся выделением большого количества тепла и обычно ярким свечением (пламенем). Процесс горения возможен при наличии трех факторов: горючего вещества, окислителя и источника загорания (импульса). Окислителями могут быть кислород, хлор, фтор, бром, йод, окислы азота.

Горение может возникнуть в результате вспышки, возгорания, воспламенения, самовозгорания, самовоспламенения или взрыва горючего вещества.

Вспышка представляет собой быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов при внесении в нее источника зажигания. При этом для продолжения горения оказывается недостаточным то количество тепла, которое образуется при кратковременном процессе вспышки.

Возгорание – явление возникновения горения под действием источника зажигания. Источниками зажигания могут быть пламя, лучистая энергия, искра, накаленная поверхность и т.п.

Воспламенение – это возгорание, сопровождающееся появлением пламени. В отличие от вспышки количество тепла при воспламенении, переданное горючему веществу от источника зажигания, достаточно для продолжения горения, т.е. для своевременного образования паров и газов над поверхностью вещества, способных гореть.

При этом вся остальная масса горючего вещества остается относительно холодной.

Самовозгорание – явление резкого увеличения скорости окисления вещества, приводящее к возникновению горения в отсутствие источника зажигания. Окисление проходит вследствие адсорбции кислорода воздуха и постоянного нагрева вещества за счет тепла химической реакции окисления. Самовозгораться могут обтирочные материалы, пропитанные техническим маслом, торф, каменный уголь и др.

Самовоспламенение – это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Взрыв (взрывное горение) – это горение вещества, сопровождающееся крайне быстрым выделением большого количества энергии, вызывающего нагрев продуктов сгорания до высоких температур и резкое повышение давление.

Пожаром называют неконтролируемое горение вне специального очага.

Ингибирование – интенсивное замедление скорости химических реакций окисления в пламени.

Все горючие вещества могут находиться в жидком, газообразном и твердом состоянии.

Горючие жидкости. Основными параметрами горючих свойств жидкости являются температуры вспышки, воспламенения и самовоспламенения, а также концентрационные и температурные пределы воспламенения смеси паров жидкости с воздухом.

Температура вспышки – один из основных признаков, определяющих пожароопасность жидкостей.

Жидкости в зависимости от температуры вспышки паров подразделяются на два класса:

1. легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) с температурой вспышки не выше 61*С (в закрытом тигле) или 66*С (в открытом тигле). Такими жидкостями являются, например, бензин, ацетон и др.;

2. горючие жидкости (ГЖ) с температурой вспышки выше 61*С (в закрытом тигле), например, масло, мазут и др.

Температурой воспламенения называют температуру горючего вещества, при которой оно выделяет горючие газы и пары с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура самовоспламенения имеет большое значение для оценки взрывоопасности процессов, протекающих под давлением в закрытых сосудах. Она характеризует возможность начала пламенного горения вещества при контакте его с кислородом воздуха.

Наиболее опасными являются жидкости с температурой самовоспламенения менее 15*С

Смесь горючих веществ с окислителем способна гореть только при определенном содержании в ней горючего. Нижним (верхним) концентрационнымпределомвоспламенения называют минимальное (максимальное) возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Температурные пределы воспламенения – это такие температуры горючего вещества, при которых его насыщенные пары образуют в конкретной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения.

Горючие газы. Основными параметрами взрывоопасности горючих газов являются нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения, характеризуемые объемной долей горючих газов в смеси (%).Промежуток между нижним и верхним концентрационными пределами называют областью воспламенения. Только в этой области смесь способна воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением пламени. Например, нижний и верхний пределы воспламенения в смеси с воздухом составляют (в %): для аммиака – 15 и 288, для водорода – 4 и 75, для метана – 5 и 15. При концентрациях меньше нижнего предела смесь бедна горючим и выделившегося при вспышке тепла недостаточно для воспламенения других частиц. При концентрациях больше верхнего предела смесь слишком богата горючим и воспламенения не происходит из-за недостатка окислителя.

Все вещества, способные к воспламенению и загоранию , подразделяют на 8 групп:

1 - Взрывчатые вещества – нитроглицерин, тетрил, тротил, аммониты. динамит; 2– Взрывоопасные вещества – динитрохлор, бензол, эфиры азотной кислоты, аммиачная селитра;

3 - Вещества, способные образовывать взрывчатые смеси с органическими продуктами , - перхлорат калия, перекиси натрия, калия и бария, азотнокислые калий, барий, кальций, натрий;

4 – Сжатые и сжиженные газы :

а) горючие и взрывоопасные газы - водород, метан, пропан, аммиак, сероводород;

б) инертные и негорючие газы - аргон, гелий, неон, углекислый газ, сернистый ангидрид;

в) газы, поддерживающие горение, - сжатый и жидкий кислород и воздух.

5 – Вещества, самовозгорающиеся при контакте с воздухом или водой, - металлический калий, натрий и кальций, карбид кальция, фосфористые кальций и натрий, цинковая пыль, алюминиевая пудра, пирофорные мессалические порошки и соединения.

6 – Легковоспламеняющиеся и горючие вещества :

а) жидкости – бензин, бензол, сероуглерод, ацетон, ксилол, скипидар, керосин, толуол, органические масла, амилацетат, этиловый и метиловый спирты;

б) твердые вещества – красный фосфор, нафталин;

7 – Вещества, способные вызывать воспламенение , - бром, азотная, серная и хлорсульфонная кислоты, марганцовокислый калий.

8 – Легкогорючие вещества – хлопок, сера, сажа.

Возникновение пожаров в зданиях и сооружениях, особенности распространения огня зависят от того, из каких материалов выполнены эти здания и сооружения, каковы их размеры.

Способность строительных материалов и конструкций воспламеняться, гореть или тлеть под воздействием огня или высокой температуры называют возгораемостью.

По степени возгораемости строительные материалы и конструкции подразделяют на три группы:

несгораемые – под действием источника возгорания (огня, высокой температуры), не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются (например, бетон, железобетон, кирпич и др;)

трудносгораемые – под действием источника возгорания трудно воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть лишь при наличии источника возгорания. После удаления источника огня горение и тление прекращается. К трудносгораемым относятся гипсовые и бетонные изделия с органическими заполнителями, древесина, пропитанная огнестойкими составами, и др.;

сгораемые – под воздействием источника возгорания воспламеняется и продолжает гореть или тлеть после его удаления. Сгораемыми являются лесоматериалы, битум, рубероид, многие пластические материалы.

Возгораемость строительных конструкций определяется, как правило, возгораемостью материалов. Однако в ряде случаев возгораемость конструкций оказывается меньшей, чем возгораемость входящих в ее состав материалов.

Способность конструкций сопротивляться воздействию пожара во времени при сохранении своих эксплуатационных свойств называют огнестойкостью.

Огнестойкость конструкций характеризуется пределом огнестойкости, представляющим собой время, по истечении которого конструкция теряет несущую или ограждающую способность при пожаре.

По огнестойкости здания делят на 5 степеней, при этом с возрастанием степени уменьшается предел огнестойкости. Например, в зданиях 1 и 2 степеней огнестойкости все конструкции (стены, перекрытия, покрытия, перегородки) выполняют из несгораемых материалов с пределами огнестойкости от 0,25 до 4 ч.

В зданиях 3 степени стены выполняют из несгораемых материалов, перекрытия и перегородки – из трудносгораемых, а совмещенные покрытия – из сгораемых материалов. Здания 4 степени огнестойкости имеют стены и перекрытия из трудносгораемых, а совмещенные покрытия и перегородки из сгораемых материалов. В зданиях 5 степени все конструкции выполняют из сгораемых материалов.

Оценка пожарной, взрывной и взрывопожарной опасности производства .

Условия, способствующие возникновению и развитию пожара в производственных помещениях и определяющие возможные его масштабы и последствия, зависят от того, какие вещества используют, перерабатывают или хранят в данном здании или сооружении, а также от особенностей его конструктивно-планировочного решения.

В соответствии со строительными нормами и правилами производственные здания и складыпо взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности подразделяют на 6 категорий: А,Б,В,Г,Д,Е.

Категория А – взрывоопасные производства, связанные с применением горючих газов, нижний предел взрываемости которых 10% и менее объема воздуха; жидкостей стемпературой вспышки паров до 28*С включительно при условии, что указанные газы и жидкости могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения; веществ, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

К категории А относятся производства, связанные с применением металлического натрия и калия, ацетона, сероуглерода, эфиров и спиртов (метилового и этилового и др.), а также окрасочные цехи, участки с наличием сжиженных газов. На ж.д. транспорте – это пункты и депо промывки и дегазации цистерн из-под легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), к которым относятся бензин, бензол, сырая нефть и т.п., склады для опасных грузов, малярные цехи, в которых применяют нитрокраски, лаки и растворители из ЛВЖ с температурой вспышки паров 28*С и ниже, и др.

Категория Б – взрывопожароопасные производства, связанные с применением горючих газов, нижний предел взрываемости которых более 10% объема воздуха; жидкостей с температурой вспышки паров от 28 до 61 *С включительно; жидкостей, нагретых в условиях производства до температуры вспышки и выше; горючих пылей и волокон, нижний предел взрываемости которых 65 г/м кубический и менее к объему воздуха при условии, что указанные газы, жидкости и пыли могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения. К этой категории относят цехи, участки, отделения вагонных, локомотивных, моторвагонных депо и цехи заводов с производством малярных работ и применением спиртовых лаков и красок с температурой вспышки поров от 28 до 61 *С включительно, склады и кладовые, указанных лаков и красок, склады дизельного топлива, насосные и сливные эстакады по переливу этого топлива, цехи ремонта тепловозов с промывкой топливных баков и др.

Категория В – пожароопасные производства, связанные с применением жидкостей с температурой вспышки паров выше 61 *С; горючих пылей или волокон, нижний предел взрываемости которых более 65 г/м кубический к объему воздуха; веществ, способных только гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; твердых сгораемых веществ и материалов. Примерами производства этой категории являются смазочное хозяйство локомотивных и вагонных депо и заводов, масляное хозяйство тяговых подстанций, шпалопропиточные и шпалоремонтные заводы, склады лесоматериалов. тарные базы, билетные кассы, дома связи, библиотеки и т.д.

Категория Г – производства, связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в горячем, расплавленном или раскаленном состоянии, сопровождающейся выделением лучистого тепла, искр и пламени; твердых. жидких и газообразных веществ, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива. К этой категории производств относят тепловозные депо, цехи горячей штамповки, заливочные, бандажные, тележечные, сварочные участки различных цехов, кузнечные цехи и др.

Категория Д – производства, связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии. Сюда можно отнести цехи холодной обработки металлов, воздуходувные и компрессорные станции, электровозные депо и т.д.

Категория Е – взрывоопасные производства, связанные с применением горючих газов без жидкой фазы и взрывоопасной пыли в таком количестве, когда они могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме. превышающем 5% объема помещения, и когда по условиям технологического процесса возможен только взрыв (без последующего горения); веществ, способных взрываться (также без последующего горения) при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом. Производствами категории Е являются аккумуляторные, участки и станции по производству ацетилена, помещения АТС, постов СЦБ и связи и др.

Пожары класса В

Материалы, загорание которых может привести к пожарам класса В, подразделяют на три группы:

воспламеняющиеся и горючие жидкости,
краски и лаки,
воспламеняющиеся газы.

Рассмотрим каждую группу отдельно.

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости

Легковоспла-меняющиеся жидкости — это жидкости с температурой вспышки до 60°С и ниже. Горючие жидкости - это жидкости, температура вспышки которых превышает 60°С. К горючим жидкостям относятся кислоты, растительные и смазочные масла, температура вспышки которых превышает 60°С.

Характеристики горючести:

Горят и взрываются при сме-шивании с воздухом и воспламенении не сами легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, а их пары. При соприкосновении с воздухом начинается испарение этих жидкостей, скорость которого увели-чивается при нагревании жидкостей. Для снижения опасности пожара их следует хранить в закрытых емкостях. При использовании жидкостей надо следить, чтобы воздействие воздуха на них было по возможности минимальным.

Взрывы воспламеняющихся паров наиболее часто происходят в отграниченном пространстве, таком, как контейнер, танк. Сила взрыва зависит от концентрации и природы пара, количества паровоздушной смеси и типа емкости, в которой находится смесь.

Температура вспышки - это общепринятый и наиболее важный, но не единственный фактор, определяющий опасность, которую представляет легковоспламеняющаяся или горючая жидкость. Степень опасности жидкости определяется также температурой воспламенения, диапазоном воспламеняемости, скоростью испарения, химической активностью при загрязнении или под воздействием теплоты, плотностью и скоростью диффузии паров. Однако при горении легковоспламеняющейся или горючей жидкости в течение небольшого промежутка времени эти факторы оказывают незначительное влияние на характеристики горючести.

Скорости горения и распространения пламени различных легковоспламеняющихся жидкостей несколько отличаются друг от друга. Скорость выгорания бензина составляет 15,2 - 30,5 см, керосина - 12,7 - 20,3 см толщины слоя в час. Например, слой бензина толщиной 1,27 см выгорит через 2,5 - 5 мин.

Продукты сгорания

При сгорании легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, кроме обычных продуктов сгорания, образуются некоторые специфические, свойственные именно этим жидкостям продукты сгорания. Жидкие углеводороды горят обычно оранжевым пламенем и выделяют густые облака черного дыма. Спирты горят чистым голубым пламенем, выделяя небольшое количество дыма. Горение некоторых терпенов и эфиров сопровождается бурным кипением на поверхности жидкости, тушение их представляет значительную трудность. При горении нефтепродуктов, жиров, масел и многих других веществ образуется акролеин - сильно раздражающий токсичный газ.

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости всех типов перевозятся танкерами в качестве наливного груза, а также в переносных емкостях, в том числе с размещением их в контейнерах.

На каждом судне имеется большое количество горючих жидкостей в виде мазута и дизельного топлива, которые используются для обеспечения движения судна и выработки электроэнергии. Мазут и дизельное топливо становятся особенно опасными, если перед подачей к форсункам производится их подогрев. При наличии в трубопроводах трещин эти жидкости вытекают и оказываются под воздействием источников воспламенения. Значительное растекание этих жидкостей приводит к очень сильному пожару.

К числу других мест, где имеются легковоспламеняющиеся жидкости, относятся камбузы, различные мастерские и помещения, в которых используются или хранятся смазочные масла. В машинном отделении мазут и дизельное топливо в виде остатков и пленок могут находиться на оборудовании и под ним.

Тушение

При возникновении пожара следует быстро перекрыть источник легковоспламеняю-щейся или горючей жидкости. Тем самым будет приостановлено поступление горючего вещества к огню, а люди, занятые борьбой с огнем, смогут воспользоваться одним из нижеперечисленных способов тушения пожара. Для этой цели используют слой пены, закрывающий горящую жидкость и препятствующий поступлению кислорода к огню. Кроме того, к районам, где происходит горение, может подаваться пар или углекислый газ. Посредством отключения вентиляции можно уменьшить поступление кислорода к пожару.

Охлаждение. Необходимо охлаждать емкости и районы, находящиеся под воздействием пожара, с помощью распыленной или компактной струи воды из водопожарной магистрали.

Замедление распространения пламени. Для этого на поверхность горения нужно подавать огнетушащий порошок.

В связи с тем, что одинаковых пожаров не бывает, трудно установить единую методику их тушения. Однако при тушении пожаров, связанных с горением легковоспламеняющихся жидкостей, необходимо руководствоваться следующим.

1. При небольшом растекании горящей жидкости следует ис-пользовать порошковые или пенные огнетушители либо распыленную струю воды.

2. При значительном растекании горящей жидкости надо применять порошковые огнетушители при поддержке пожарных рукавов для подачи пены или распыленной струи. Защиту оборудования, находящегося под воздействием огня, следует осуществлять с помощью струи воды

3. При растекании горящей жидкости по поверхности воды необходимо прежде всего ограничить растекание. Если это сделать удалось, нужно создать слой пены, покрывающий огонь. Кроме того, можно пользоваться распыленной струей воды большого объема.

4. Для предотвращения выхода продуктов сгорания из смотровых и мерительных лючков необходимо использовать пену, порошок, высокоскоростную или низкоскоростную распыленную струю воды, подаваемую горизонтально поперек отверстия, пока его нельзя будет закрыть.

5. Для борьбы с пожарами в грузовых танках следует применять палубную систему пенотушения и (или) систему углекислотного тушения или систему паротушения, если они имеются. Для тяжелых масел можно использовать водяной туман.

6. Для тушения пожара на камбузе надо употреблять углекислотные или порошковые огнетушители.

7. Если горит оборудование, работающее на жидком топливе, необходимо применять пену или распыленную воду.

Краски и лаки

Хранение и использование большинства красок, лаков и эмалей, кроме тех, которые имеют водяную основу, связано с высокой пожарной опасностью. Масла, содержащиеся в масляных красках, сами по себе не являются легковоспламеняющимися жидкостями (льняное масло, например, имеет температуру вспышки выше 204°С). Но в состав красок обычно входят воспламеняющиеся растворители, температура вспышки которых может составлять всего 32°С. Все остальные компоненты многих красок также являются горючими. То же относится к эмалям и масляным лакам.

Даже после высыхания большинство красок и лаков продолжают оставаться горючими, хотя воспламеняемость их значительно снижа-ется при испарении растворителей. Воспламеняемость сухой краски фактически зависит от воспламеняемости ее основы.

Характеристики горючести и продукты сгорания

Жидкая краска горит очень интенсивно, при этом выделяется много густого черного дыма. Горящая краска может растекаться, так что пожар, связанный с горением красок, напоминает горение масел. В связи с образованием плотного дыма и выделением токсичных паров при тушении горящей краски в закрытом помещении следует пользоваться дыхательными аппаратами.

Пожары красок часто сопровождаются взрывами. Поскольку краски обычно хранятся в плотно закрытых банках или барабанах вместимостью до 150 - 190 л, пожар в районе их хранения может легко вызвать нагревание барабанов, в результате чего эти емкости способны разорваться. Краски, содержащиеся в барабанах, мгновенно воспла-меняются и при воздействии воздуха взрываются.

Обычное местонахождение на судне

Краски, лаки и эмали хранятся в малярных, расположенных в носовой или кормовой части судна под главной палубой. Малярные должны быть изготовлены из стали или полностью обшиты металлом. Эти помещения могут обслуживаться стационарной системой углекислого тушения или другой одобренной системой.

Тушение

Поскольку жидкие краски содержат растворители с низкой температурой вспышки, для тушения горящих красок вода непригодна. Для тушения пожара, связанного с горением большого количества краски, необходимо применять пену. Воду можно исполь-зовать, чтобы охладить окружающие поверхности. При возгорании небольших количеств краски или лака можно употреблять углекислотные или порошковые огнетушители. Для тушения сухой краски можно пользоваться водой.

Воспламеняющиеся газы. В газах молекулы не связаны друг с другом, а находятся в свободном движении. Вследствие этого газообразное вещество не имеет собственной формы, а принимает форму той емкости, в которую оно заключено. Большинстве- твердых веществ и жидкостей, если температура их достаточно повысится, может быть превращено в газ. Этот термин «газ» означает газообразное состояние вещества в условиях так называемых нормальных температур (21°С) и давления (101,4 кПа).

Любой газ, который горит при нормальном содержании кислорода в воздухе; называется воспламеняющимся газом. Как и другие газы и пары, воспламеняющиеся газы горят только тогда, когда их концентрация в воздухе находится в пределах диапазона горючести и смесь подогревается до температуры воспламенения. Как правило, воспламеняющиеся газы хранят и перевозят на судах в одном из следующих трех состояний: сжатом, сжиженном и криогенном. Сжатый газ - это газ, который при нормальной температуре полностью находится в газообразном состоянии в емкости под давлением. Сжиженный газ - это газ, который при нормальных температурах частично находится в жидком, а частично в газообразном состоянии в емкости под давлением. Криогенный газ - это газ, который сжижен в емкости при температуре значительно ниже нормальной при низких и средних давлениях.

Основные опасности

Опасности, которые представляет газ, находящийся в емкости, отличаются от тех, которые возникают при выходе его из емкости. Рассмотрим каждую из них в отдельности, хотя они могут существовать одновременно.

Опасности ограниченного объема. При нагревании газа в ограниченном объеме его давление возрастает. При наличии большого количества теплоты давление может повыситься настолько, что станет причиной утечки газа или разрыва емкости. Кроме того, при соприкосновении с огнем может произойти уменьшение прочности материала емкости, что также способствует ее разрыву.

Для предотвращения взрывов сжатых газов на танках и баллонах устанавливают предохранительные клапаны и плавкие вставки. При расширении в емкости газ вызывает открывание предохранительного клапана, в результате чего снижается внутреннее давление. Нагруженное пружиной устройство вновь закроет клапан, когда давление снизится до безопасного уровня. Может использоваться также вставка из плавящегося металла, которая при определенной температуре будет расплавляться. Вставка заглушает отверстие, обычно находящееся в верхней части корпуса емкости. Теплота, образующаяся при пожаре, угрожает емкости, содержащей сжатый газ, вызывает расплавление вставки и дает возможность газу выходить через отверстие, тем самым предупреждая образование в ней давления, которое приводит к взрыву. Но поскольку такое отверстие нельзя закрыть, газ будет выходить до тех пор, пока емкость не окажется пустой.

Взрыв может произойти при отсутствии предохранительных устройств или в случае, если они не сработают. Причиной взрыва также может быть быстрое повышение давления в емкости, когда предохранительный клапан не в состоянии обеспечить снижение давления с такой скоростью, которая предотвратила бы создание давления, способного вызвать взрыв. Танки и баллоны могут, кроме того, взрываться при снижении их прочности в результате соприкосновения пламени с их поверхностью. Воздействие пламени на стенки емкости, находящиеся выше уровня жидкости, опаснее, чем соприкосновение с той поверхностью, которая контактирует с жидкостью. В первом случае теплота, излучаемая пламенем, поглощается самим металлом. Во втором случае большая часть теплоты поглощается жидкостью, но при этом также создается опасное положение, так как поглощение теплоты жидкостью может вызвать опасное, хотя и не столь быстрое повышение давления. Орошение поверхности емкости водой позволяет предупредить бурный рост давления, но не гарантирует предотвращения взрыва, особенно если пламя воздействует и на стенки емкости.

Разрыв емкости. Сжатый или сжиженный газ обладает большим запасом энергии, сдерживаемой емкостью, в которой он находится. При разрыве емкости эта энергия освобождается обычно очень быстро и бурно. Газ выходит, а емкость или ее элементы разлетаются.

Разрывы емкостей, содержащих сжиженные воспламеняющиеся газы, под воздействием пожаров нередки. Этот тип разрушения называется взрывом расширяющихся паров кипящей жидкости. При этом, как правило, разрушается верхняя часть емкости, в том месте где она соприкасается с газом. Металл растягивается, истончается и рвется по длине.

Сила взрыва зависит главным образом от количества испаряющейся жидкости при разрушении емкости и массы ее элементов. Большинство взрывов происходит, когда емкость заполнена жидкостью от 1/2 до примерно 3/4 ее высоты. Небольшая емкость, не имеющая изоляции, может взорваться через несколько минут, а очень большая емкость, даже если она не охлаждается водой, - лишь через несколько часов. Неизолированные емкости, в которых находится сжиженный газ, можно защитить от взрыва, подавая на них воду. В верхней части емкости, где находятся пары, должна поддерживаться водяная пленка.

Опасности, связанные с выходом газа из ограниченного объема. Эти опасности зависят от свойств газа и места их выхода из емкости. Все газы, кроме кислорода и воздуха, представляют опасность, если они вытесняют требуемый для дыхания воздух. Особенно это касается газов, не имеющих запаха и цвета, таких как азот и гелий, поскольку нет никаких признаков их появления.

Токсичные или ядовитые газы опасны для жизни. Если они выходят наружу вблизи пожара, то преграждают доступ к огню людям, которые ведут с ним борьбу, или вынуждают их пользоваться дыхательными аппаратами.

Кислород и другие газы-окислители являются невоспламеняющимися, но они могут вызывать воспламенение горючих веществ при температуре ниже обычной.

Попадание газа на кожу вызывает обморожение, которое может иметь серьезные последствия при длительном воздействии. Кроме того, при воздействии низких температур многие материалы, такие как углеродистая сталь и пластмассы, становятся хрупкими и разрушаются.

Выходящие из емкости воспламеняющиеся газы представляют опасность взрыва и пожара или того и другого одновременно. Выходящий газ при скоплении и смешивании с воздухом в ограниченном пространстве взрывается. Газ будет гореть, не взрываясь при скоплении газовоздушной смеси в количестве, недостаточном для взрыва, или при очень быстром воспламенении, или если он находится в неограниченном пространстве и может рассеиваться. Таким образом, при вытекании воспламеняющегося газа на открытую палубу, как правило, возникает пожар. Но при вытекании очень большого количества газа окружающий воздух или судовая надстройка могут настолько ограничить его рассеивание, что произойдет взрыв, называемый взрывом на открытом воздухе. Так взрываются сжиженные некриогенные газы, водород и этилен.

Свойства некоторых газов.

Далее рассмотрены наиболее важные свойства некоторых воспламеняющихся газов. Этими свойствами объясняется различная степень тех опасностей, которые возникают в случае скопления газов в ограниченном объеме или при их растекании.

Ацетилен. Этот газ перевозится и хранится, как правило, в баллонах. В целях безопасности внутри баллонов с ацетиленом помещают пористый заполнитель - обычно диатомовую землю, имеющую очень небольшие поры или ячейки. Кроме того, заполнитель пропитывается ацетоном - воспламеняющимся материалом, который легко растворяет ацетилен. Таким образом, баллоны с ацетиленом содержат значительно меньше газа, чем это кажется. В верхней и нижней частях баллонов установлено по несколько плавких вставок, через которые газ выходит в атмосферу в случае, если в баллоне температура или давление повышаются до опасного уровня.

Выход ацетилена из баллона может сопровождаться взрывом или пожаром. Ацетилен возгорается легче, чем большинство воспламе-няющихся газов, и горит более быстро. Это способствует усилению взрывов и создает трудности для вентиляции, позволяющей предотвратить взрыв. Ацетилен лишь немного легче воздуха, поэтому при выходе из баллона он легко перемешивается с воздухом.

Безводный аммиак. Состоит из азота и водорода и используется в основном для производства удобрений, в качестве холодильного агента и источника водорода, необходимого при термической обработке металлов. Это довольно токсичный газ, но присущие ему резкий запах и раздражающее действие служат хорошим предупреждением о его появлении. Сильные утечки этого газа стали причиной быстрой гибели многих людей до того, как они смогли покинуть район его появления.

Безводный аммиак перевозится в грузовых автомобилях, желез-нодорожных вагонах-цистернах и баржах. Он хранится в баллонах, цистернах и в криогенном состоянии в изолированных емкостях. Взрывы расширяющихся паров кипящей жидкости в неизолированных баллонах, содержащих безводный аммиак, редки, что объясняется ограниченной воспламеняемостью газа. Если такие взрывы все же происходят, то обычно они бывают связаны с пожарами других горючих веществ.

При выходе из баллона безводный аммиак может взрываться и гореть, но его высокий нижний предел взрываемости и низкая теплота сгорания значительно снижают эту опасность. Выход большого количества газа при использовании его в системах охлаждения, а также хранение при необычайно высоком давлении могут привести к взрыву.

Этилен. Представляет собой газ, состоящий из углерода и водорода. Обычно он применяется в химической промышленности, например, при изготовлении полиэтилена; в меньших количествах используется для дозревания фруктов. Этилен имеет широкий диапазон воспламеняемости и быстро горит. Будучи нетоксичным, он является анестезирующим и удушающим средством.

Этилен перевозится в сжатом виде в баллонах и в криогенном состоянии в теплоизолированных грузовых автомобилях и желе-знодорожных вагонах-цистернах. Большинство баллонов с этиленом защищено от избыточного давления разрывными диафрагмами. Баллоны с этиленом, применяемые в медицине, могут иметь плавкие вставки или комбинированные предохранительные устройства. Для защиты цистерн применяют предохранительные клапаны. Баллоны могут разрушаться под воздействием пожара, но не расширяющихся паров кипящей жидкости, поскольку жидкости в них нет.

При выходе этилена из баллона возможны взрыв и пожар. Этому способствуют широкий диапазон воспламеняемости и высокая скорость горения этилена. В раде случаев, связанных с выходом в атмосферу большого количества газа, происходят взрывы.

Сжиженный природный газ. Представляет собой смесь веществ, состоящих из углерода и водорода, основным компонентом которых является метан. Кроме того, в нем содержатся этан, пропан и бутан. Сжиженный природный газ, используемый в качестве топлива, нетоксичен, но является удушающим веществом.

Сжиженный природный газ перевозится в криогенном состоянии на судах-газовозах. Хранится в изолированных емкостях, защищенных от избыточного давления предохранительными клапанами.

Выход сжиженного природного газа из баллона в закрытое помещение может сопровождаться взрывом и пожаром. Данные испытаний и опыт показывают, что взрывов сжиженного природного газа на открытом воздухе не происходит.

Сжиженный нефтяной газ

Данный газ является смесью веществ, состоящих из углерода и водорода. Промышленный сжиженный нефтяной газ - это, как правило, пропан или нормальный бутан либо их смесь с небольшими количествами других газов. Он нетоксичен, но является удушающим веществом. Используется в основном в качестве топлива в баллонах для бытовых нужд.

Сжиженный нефтяной газ перевозится в виде сжиженного газа в неизолированных баллонах и цистернах на грузовых автомобилях, в железнодорожных вагонах-цистернах и на судах-газовозах. Кроме того, он может перевозиться морем в криогенном состоянии в теплоизолированных емкостях. Хранится в баллонах и теплоизо-лированных цистернах. Для защиты емкостей сжиженного нефтяного газа от избыточного давления обычно используют предохранительные клапаны. В некоторых баллонах устанавливают плавкие вставки, а иногда предохранительные клапаны и плавкие вставки вместе. Большая часть емкостей может разрушаться при взрывах расширяющихся паров кипящей жидкости.

Выход сжиженного нефтяного газа из емкости может сопро-вождаться взрывом и пожаром. Поскольку этот газ используется в основном в помещениях, взрывы происходят чаще, чем пожары. Опасность взрыва усиливается в связи с тем, что из 3,8 л жидкого пропана или бутана получается 75 - 84 м 3 газа. При выходе большого количества сжиженного нефтяного газа в атмосферу может произойти взрыв.

Обычное местонахождение на судне

Сжиженные воспламеняю-щиеся газы, такие как сжиженные нефтяной и природный газы, перевозят наливом на танкерах. На грузовых судах баллоны с воспламеняющимся газом перевозят только на палубе.

Тушение

Пожары, связанные с возгоранием воспламеняющихся газов, можно тушить с помощью огнетушащих порошков. Для некоторых видов газов следует применять углекислый газ и хладоны. При пожарах, вызванных возгоранием воспламеняющихся газов, большую опасность для людей, ведущих борьбу с огнем, представляет высокая температура, а также то обстоятельство, что газ будет продолжать выходить и после тушения пожара, а это может вызвать возобновление пожара и взрыв. Порошок и распыленная струя воды создают надежный тепловой экран, в то время как углекислый газ и хладоны не могут создать барьера для теплового излучения, образующегося при горении газа.

Рекомендуется дать газу возможность гореть до тех пор, пока его поток нельзя будет перекрыть у источника. Не следует делать попыток потушить пожар, если это не приведет к прекращению потока газа. До тех пор, пока поток газа к пожару нельзя остановить, усилия людей, ведущих борьбу с пожаром, следует направить на защиту окружающих горючих материалов от: воспламенения под воздействием пламени или высокой температуры, возникающей во время пожара. В этих целях обычно используют компактные или распыленные струи воды. Как только прекратится поступление газа из емкости, пламя должно погаснуть. Но если пожар был потушен до окончания истечения газа, необходимо следить за предупреждением возгорания выходящего газа.

Пожар, связанный с горением сжиженных воспламеняющихся газов, таких как сжиженные нефтяной и природный газы, может быть взят под контроль и потушен посредством создания плотного слоя пены на поверхности растекшегося горючего вещества.

Тушение пожаров ЛВЖ и ГЖ опирается на анализе всех вариантов их развития. Возгорания, происходящие в резервуарах, более продолжительные, потому требуют большое количество средств и сил для ликвидации.

Резервуары для хранения ЛВЖ и ГЖ

Для целей хранения ЛВЖ и ГЖ используются емкости из металла, железобетона, льдогрунта и синтетического материала. Самыми популярными считаются резервуары из стали. Их классифицируют по конструкции и вместимости на:

вертикальные в форме цилиндра, имеющие коническую или сферическую крышу, объемом в 20 тыс.куб.м для хранения ЛВЖ и 50 тыс.куб.м для хранения ГЖ;
вертикальные в форме цилиндра, имеющие стационарную крышу и плавающий понтон, объемом в 50 тыс.куб.м;
вертикальные в форме цилиндра, имеющие плавающую крышу, объемом в 120 тыс.куб.м.

Процесс развития пожара в резервуаре

Тушение пожаров резервуарных парков хранения ЛВЖ, ГЖ зависит от сложности процесса развития возгорания. Горение начинается по причине взрыва газовоздушной смеси при наличии источника зажигания. Образование загазованной среды происходит из-за свойств ГЖ и ЛВЖ, а также режимов эксплуатации и климатических условий вокруг резервуара. Взрываясь, газовоздушная смесь на высокой скорости устремляется вверх, часто срывая крышу емкости, после чего начинается воспламенение по всей поверхности хранимой горючей жидкости.

Дальнейшая судьба пламени будет зависеть от того участка, где оно началось, его габаритов, огнестойкости конструкции резервуара, погодных условий, действий работников и противопожарных систем.

При хранении ГЖ и ЛВЖ, к примеру, в резервуарах из железобетона при взрыве разрушается его часть, а горение начинается именно на этом участке, что в течение последующих 30 минут приводит к полному разрушению емкости и распространению пожара. Остальные типы емкостей при отсутствии охлаждения со стороны в течение 15 минут деформируются, провоцируя разлив ЛВЖ и распространение огня.

Пенное пожаротушение

Тушение ЛВЖ и ГЖ пеной низкой и средней кратности – самый востребованный способ борьбы с пламенем. Преимущество пены состоит в том, что она изолируется поверхность горючей жидкости от пламени, что приводит к уменьшению ее испарения и, соответственно, объема горючих газов в воздухе. При этом образуется раствор пенообразователя, обладающего охлаждающими свойствами. Таким образом достигается конвективный тепломассобмен, а температурный уровень становится одинаковым по всей глубине емкости за 15 минут от начала применения пены.

Тушение пеной

Тушение легковоспламеняющихся жидкостей с помощью пенного раствора различной кратности зависит от того, где происходит горение:

низкая кратность для нижней части емкости, используется для «подслойного» метода тушения, в составе огнетушащего вещества содержится фторсодержащий пленкообразующий пенообразователь, благодаря которому при подъеме пены через слой горючего содержимого, она не насыщается парами углеводородов, сохраняет огнегасящие способности; получают при помощи стволов низкократной пены;
средняя кратность для поверхностного тушения, пена также инертна, не взаимодействует с парами ЛВЖ, охлаждает жидкость, способствует уменьшению образования взрывовоздушной смеси; получают с помощью специализированных пеногенераторов по типу ГПС.

После того, как тушение ЛВЖ и ГЖ закончено, на поверхности жидкости образуется толстый пенный слой, защищающий ее возобновления горения.

При подаче огнетушащей пены очаг пламени следует соблюдать интенсивность в 0,15 л/с.

Осуществить пенное пожаротушение допускается тремя методами:

доставка пенообразователя при помощи пеноподъемника и другой подобной техники;
доставка пены к поверхности горящих ЛВЖ и ГЖ при помощи мониторов;
доставка пены посредством подслойного тушения.

Водяное пожаротушение

При отсутствии возможности организовать тушение пожаров ЛВЖ с помощью пены допускается применять распыленную воду, которая способствует охлаждению горючего содержимого до температуры, при которой невозможна его вспыхивание.

При этом интенсивность подачи водяного раствора должна быть не меньше 0,2 л/с.

Порошковое тушение

Тушение пожаров в резервуарных парках хранения ЛВЖ с помощью порошка подходит для тех ситуаций, когда горение происходит в районе задвижек, фланцевых соединений или зазорах между крышей и стенкой емкости. Интенсивность подачи должна превышать 0,3 кг/с. Порошок не способен охладить жидкость, потому может потребоваться повторное тушение ЛВЖ.

Тушение порошком – только для незначительных возгораний и быстрого тушения

Во избежание подобных ситуаций порошковое пожаротушение комбинируют с пенным следующими способами:

максимальное тушение пламени пенным раствором, после чего с помощью порошка локализуют отдельные очаги пламени;
ликвидация пламени с помощью порошковой составляющей с последующей подачей пенообразователя для охлаждения поврежденной поверхности и предотвращения возобновления горения.

В этом случае объем подаваемых огнетушащих средств уменьшать запрещено.

План борьбы с огнем в резервуарах

Тушение ЛВЖ и ГЖ в резервуарах целесообразно начинать с оценивания сложившейся обстановки, а также с расчета требуемых средств и сил. На случай подобной аварийной ситуации должна быть организована добровольная пожарная охрана, руководитель которой будет ответственным лицом за управление процессом ликвидации пламени и распределение задач между участниками пожаротушения.

Ответственное лицо должно определить объем территории, на которой будут производиться работы по тушению, организовать устранение посторонних лиц в опасную зону.

По прибытию к месту возгорания руководитель проводит разведку и указывает другим участникам пожаротушения участки, куда должны быть брошены максимальные силы.

На протяжении всей работы в задачи руководителя входит и обеспечение всеми доступными силами и средствами охлаждения ЛВЖ и ГЖ в резервуарах, а также выбор оптимального метода борьбы с огнем.

Когда основные силы брошены на работу с горящей емкостью важно защитить соседние резервуары на случай, если поврежденный разрушится, либо образовавшая газовоздушная смесь взорвется. Именно с этой целью всей пожарные машины устанавливают на безопасном расстоянии, а к месту работ прокладывают рукавные линии.

Тушение резервуарных парков ЛВЖ и ГЖ напрямую зависит от продолжительности горения, характера образовавшихся разрушений резервуаров, объема хранящихся жидкостей в поврежденном и соседних емкостях, вероятность взрыва и последующего аварийного разлива содержимого.

При проектировании и строительстве резервуарных парков должна быть предусмотрена канализация, в которую возможен отвод воды в процесс пожаротушения, а также проектируются устройства для аварийного откачивания содержимого в безопасный резервуар.

Как охлаждают резервуары при пожаротушении

Тушение пожаров ЛВЖ и ГЖ в резервуарах должно в обязательном порядке сопровождаться охлаждением содержимого поврежденной емкости. Последнюю требуется охлаждать на протяжении всей длины ее окружности. В отношении соседних резервуаров также есть требование об обязательном охлаждении, но только вдоль всей длины полуокружности емкости с той стороны, которая обращена в зоне горения. В некоторых случаях допускается не проводить процедуру охлаждения соседних емкостей, если угрозы перебрасывания пламени не наблюдается. Подача воды для целей охлаждения должна быть с интенсивностью не менее 1,2 л/с.

Для тушения резервуаров с ГЖ и ЛВЖ объемом в 5 тыс.куб.м рекомендуется применят лафетные стволы, которые не только обеспечивают требуемую мощность водоотдачи, но и имеют режим орошения горящего объекта.

Очередность работы с соседними неповрежденными емкостями такова, что первыми защищаются и охлаждаются те, которые расположены с подветренной стороны от места пожара.

Продолжительность работы определяется до тех пор, пока пламя не будет полностью ликвидировано, а уровень температуры внутри емкости не нормализуется.

Опасные зоны при горении в резервуарных парках

Тушение пожаров ЛВЖ и ГЖ также должно осуществляться с учетом опасных факторов и зон, которые могут уменьшить эффективность мероприятий по пожаротушению:

Формирование зон, куда невозможно доставить огнетушащее вещество.
Прогрев горючего содержимого резервуара на глубину 1 м и более.
Пониженная температура воздуха вокруг места пожара.
Загорание нескольких емкостей одновременно.

Тушение реального пожара розлива ЛВЖ большой площади Ангарск 2014:

Post Views: 2 734

Зоны и классы пожаров.

Веществ.

Особенности горения твердых и жидких горючих материалов и

План лекции

Государственное высшее учебное заведение

“НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”

Кафедра АОТ

Лекция №4

доц. Алексеенко С.А.

Часть 1. Пожарная безопасность

Тема №: Пожаровзрывоопасные свойства веществ и материалов.

(для студентов специальности 7.0903010 “Разработка месторождений и добыча полезных ископаемых”, специализация: 7.090301.05 “Охрана труда в горном производстве”).

Днепропетровск

1. Сущность процесса горения.

1. Демидов П.Г. Горение и свойства горючих веществ. М.: Изд-во Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1962.-264с.

2. Основи охорони праці: Підручник./ К.Н. Ткачук, М.О. Халімовський, В.В. Зацарний, Д.В. Зеркалов, Р.В. Сабарно, О.І. Полукаров, В.С. Козьяков, Л.О. Митюк. За ред. К.Н. Ткачука і М.О. Халімовського. – К.: Основа, 2003 – 472 с. (Пожежна безпека – С. 394-461).

3. Булгаков Ю.Ф. Тушение пожаров в угольных шахтах. – Донецк: НИИГД, 2001.- 280 с.

4. Александров С.М., Булгаков Ю.Ф., Яйло В.В. Охорона праці у вугільній промисловості: Учбовий посібник для студентів гірничих спеціальностей вищих учбових закладів /Під заг. ред. Ю.Ф. Булгакова. – Донецьк: РІА ДонНТУ, 2004. – С.3-17.

5. Рожков А.П. Пожежна безпека: Навчальний посібник для студентів вищих закладів освіти України. – Київ: Пожінформтехніка, 1999.- 256 с.: іл.

6. Отраслевой стандарт ОСТ 78.2-73. Горение и пожарная опасность веществ. Терминология.

7. ГОСТ 12.1 004-91. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

8. ГОСТ 12.1.010-76. ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования

9. ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

1. Сущность процесса горения.

Для лучшего понимания условий создания горючей среды, источников загорания, оценки и предупреждения взрывопожароопасности, а также выбора эффективных способов и средств системы пожарной безопасности необходимо иметь представление о природе процесса горения, его формах и видах.

Одним из первых химических явлений, с которым человечество познакомилось на заре своего существования, было горение.

Впервые правильное представление о процессе горения высказал русский ученый М.В. Ломоносов (1711-1765 г.г.), заложивший основы науки и установивший ряд важнейших законов современной химии и физики.

Горением называется экзотермическая реакция окисления веществ, которая сопровождается выделением дыма и возникновением пламени или излучением света.

Другими словами горение – это быстропротекающее химическое превращение веществ с выделением большого количества тепла и сопровождающееся ярким пламенем. Оно может явиться результатом окисления, т.е. соединением горючего вещества с окислителем (кислородом).

Это общее определение показывает, что им может быть не только реакция соединения, но и разложения.

Для возникновения горения необходимо одновременное наличие трех факторов: 1) горючего вещества; 2) окислителя; 3) начального теплового импульса (источника загорания) для сообщения горючей смеси горячей энергии. При этом, горючее вещество и окислитель должны находиться в необходимом соотношении один к одному и создавать таким образом горючую смесь, а источник загорания должен иметь соответствующую энергию и температуру, достаточную для начала реакции. Горючую смесь определяют термином «горючая среда». Это – среда, которая способна самостоятельно гореть после удаления источника загорания. Горючие смеси, в зависимости от соотношения горючего вещества и окислителя, делятся на бедные и богатые . В бедных смесях имеет место избыток окислителя, а у богатых – горючего вещества. Для полного загорания веществ и материалов в воздушной среде необходимо присутствие достаточного количества кислорода, чтобы обеспечить полное превращение вещества в его насыщенные окислы. При недостаточном количестве воздуха окисляется только часть горючего вещества. Остаток разлагаетсяс выделением большого количества дыма. При этом также образуются токсические вещества, среди которых наиболее распространенный продукт неполного сгорания – окись углерогда (СО), которая может привести к отравлению людей. При пожарах, как правило, горение осуществляется при недостатке кислорода, что серьезно осложняет пожаротушение вследствие ушудшения видимости или наличия токсических веществ в воздушной среде.

Следует отметить, что горение некоторых веществ (ацетилена, окиси этилена и др.), которые способны при разложении выделять большое количество тепла, возможно и при отсутствии воздуха.

2. Виды, разновидности и формы горения.

Горение может быть гомогенным и гетерогенным .

При гомогенном горении вещества, которые вступают в реакцию окисления, имеют одинаковое агрегатное состояние. Если начальные вещества находятся в разных агрегатных состояниях и существует явная граница разделения фаз в горючей системе, то такое горение называется гетерогенным.

Пожары, преимущественно, характеризуются гетерогенным горением.

Во всех случаях для горения характерны три стадии: возникновение , распространение и затухание пламени. Наиболее общими свойствами горения является способность (осередку) пламени перемещаться по всей горючей смеси путем передачи тепла или диффузии активных частей из зоны горения в свежую смесь. Отсюда возникает и механизм распространеня пламени, соответственно тепловой и диффузионный . Горение, как правило, проходит по комбинированному тепло-диффузионному механизму.

По скорости распространения пламени горение подразделяется на:

– дефлаграционное или нормальное – при этом горении скорость пламени находится в границах нескольких метров в секунду (до 10 м/с);

– взрывное – чрезвычайно быстрое химическое превращение, которое сопровождается выделением энергии и образованием сжатых газов, способных выполнять механическую работу (сотни м/с);

– детонационное – это горение распространяется со сверхзвуковой скоростью, которая достигает тысячи метров в секунду (до 5000 м/с).

Взрыв также сопровождается выделением тепла и излучением света. В то же время взрыв некоторых веществ представляет собой реакцию разложения, например:

2NCl 3 = 3Cl 2 + N 2 (1)

Взрывом называется чрезвычайно быстрое химическое (взрывчатое) превращение вещества, которое сопровождается выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.

Взрыв отличается от горения большой скоростью распространения огня. Так, например, скорость распространения пламени во взрывчатой смеси, находящейся в закрытой трубе – (2000 – 3000 м/с).

Сгорание смеси с такой скоростью называется детонацией. Возникновение детонации объясняется сжатием, нагревом и движением несгоревшей смеси перед фронтом пламени, приводящим к ускорению распространения пламени и возникновению в смеси ударной волны. Образующиеся при взрыве газовоздушной смеси воздушные ударные волны обладают большим запасом энергии и распространяются на значительные расстояния. Во время движения они разрушают сооружения и могут стать причиной несчастных случаев.

Горение веществ может протекать не только при соединении их с кислородом воздуха (как принято считать), но и при соединении с другими веществами. Известно, что горение многих веществ может происходить в среде хлора, серы, паров брома и т.п. Состав, агрегатное состояние и другие свойства горючих веществ (ГВ) различны, вместе с тем основные явления, протекающие при возникновении горения, одинаковы.

Горючие вещества могут быть твердыми, жидкими и газообразными .

Твердые горючие вещества , в зависимости от состава и строения, ведут себя при нагревании различно. Некоторые из них, например, каучук, сера, стеарин плавятся и испаряются. Другие же, например, древесина, бумага, каменный уголь, торф при нагревании разлагаются с образованием газообразных продуктов и твердого остатка – угля. Третьи вещества при нагревании не плавятся и не разлагаются. К ним относится антрацит, древесный уголь и кокс.

Жидкие горючие вещества при нагревании испаряются, а некоторые могут и окисляться.

Таким образом, большинство горючих веществ вне зависимости от их начального агрегатного состояния при нагревании переходят в газообразные продукты . Соприкасаясь с воздухом, они образуют горючие смеси. Горючие смеси могут образовываться также и в результате распыления твердых и жидких веществ. Когда вещество образовало с воздухом горючую смесь, оно считается подготовленным к горению. Такое состояние вещества представляет большую пожарную опасность. Она определяется тем, что для воспламенения образовавшейся смеси не требуется мощного и длительно действующего источника воспламенения, смесь быстро воспламеняется даже от искры.

Подготовленность смеси к воспламенению определяется содержанием (концентрацией) в ней паров, пыли или газообразных продуктов.

Разновидности и формы горения.

Горение характеризуется многообразием разновидностей, форм и особенностей. Различают следующие разновидности и формы горения: вспышка; воспламенение; возгорание; самовоспламенение и самовозгорание.

Вспышка – это быстрое (мгновенное) воспламенение горючей смеси под действием теплового импульса без образования сжатых газов, которое не переходит в устойчивое горение.

Воспламенение – это относительно спокойное и продолжительное горение паров и газов горючих жидкостей, которое возникает под действием источника загорания. Воспламенение – это возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Возгорание – это горение, которое начинается без влияния (действия) источника зажигания (теплового импульса).

Самовоспламенение – это самовозгорание, которое сопровождается появлением пламени и начинается процесс воспламенения твердых, жидких и газообразных веществ, нагретых внешним источником тепла без соприкосновения с открытым огнем до определенной температуры.

Самовозгорание – это самовоспламенение, которое сопровождается появлением пламени. Это процесс самовозгорания твердых и сыпучих материалов, возникающий под действием их окисления без подвода тепла от внешних источников (каменный уголь, сульфидные руды, древесина, торф). Самовозгорание происходит в результате низкотемпературного окисления и самонагревания, обусловленного достаточным притоком к горючему веществу воздуха для окисления и недостаточным – для уноса образующегося при этом тепла.

Тление – горение без излучения света, которое, как правило, распознается по появлению дыма.

В зависимости от агрегатного состояния и особенностей горения разных горючих веществ и материалов, пожары согласно ГОСТ 27331-87 делятся на соответствующие классы и подклассы:

класс А – горение твердых веществ, которое сопровождается (подклассА1) или не сопровождается (подкласс А2) тлением;

класс В – горение жидких веществ, которые не растворяются (подкласс В1) и растворяются (подкласс В2) в воде;

класс С – горение газов;

класс D – горение легких металлов, за исключением щелосных (подкласс D1) щелочных (подкласс D2), а также металлосодержащих соединений (подкласс D3);

класс Е – горение электроустановок под напряжением.

3. Показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов. Методы их определения.

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов – это совокупность свойств, которые характеризуют их склонность к возникновению и распространению горения, особенности горения и способность поддаваться горению. По этим показателям ГОСТ 12.1.044-89 выделяет негорючие, трудногорючие и горючие материалы и вещества.

Негорючие (несгораемые) – вещества и материалы, которые неспособны к горению или обугливанию в воздухе под влиянием огня или высокой температуры. Это материалы минерального происхождения и изготовленные на их основе материалы, - красный кирпич, силикатный кирпич, бетон, асбест, минеральная вата, азбестовый цемент и другие материалы, а также большинство металлов. При этом негорючие вещества могут быть пожароопасными, например, вещества, которые выделяют горючие продукты при взаимодействии с водой. Достаточным критерием для отнесения к этой группе является неспособность материала гореть при температуре среды 900°С, к этой группе относятся естественные и искусственные органические материалы и применяемые в строительстве, металлы.

Трудногорючие (трудносгораемые) вещества и материалы, которые способны воспламеняться, тлеть или обугливаться в воздухе от источника загорания, но не способные самостоятельно гореть или обугливаться после его удаления. К ним относятся материалы, соторые содержат сгораемые и несгораемые компоненты, например древесина при глубоком пропитывании антипирогенами (бешефитом); фибролит; войлок, пропитанный глинистым раствором, некоторые полимеры и другие материалы.

Горючие (сгораемые) – вещества и материалы, которые способны самостоятельно гореть (самозагораться), а также воспламеняться, тлеть или обугливаться от источника загорания или самостоятельно гореть после его удаления.

В свою очередь, в группе горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняющиеся вещества и материалы – это вещества и материалы, которые способны воспламеняться от кратковременного (до 30 с) действия источника загорания низкой энергии. С точки зрения пожарной безопасности решающее значение имеют показатели пожаровзрывоопасных свойств горючих веществ и материалов. ГОСТ 12.1.044-89 предусматривает свыше 20 таких показателей. Необходимый и достаточный для оценки пожаровзрывоопасности конкретного объекта перечень этих показателей зависит от агрегатного состояния вещества, вида горения (гомогенное или гетерогенное) и определяется специалистами.

Наименьшее значение температуры, при которой происходит вспышка смеси воздуха с парами горючей жидкости, называется температурой вспышки (t всп ) Степень пожарной опасности сгораемых жидкостей определяется температурой их вспышки. В соответствии с этим сгораемые жидкости разделяются на следующие классы:

1-й класс: t всп < – 13 о C;

2-й класс: t всп = – 13…28 о C

3-й класс: t всп = 29… 61°С;

4-й класс: t всп = 62…120°С;

5-й класс: t всп > 120°С;

Жидкости первых трех классов условно относятся к легковоспламеняющимся (ЛВЖ ). Характерными особенностями ЛВЖ является то, что большинство из них даже при обычных температурах в производственных помещениях, могут образовывать паровоздушные смеси с концентрациями в границах распространения пламени, т.е. взрывоопасные смеси.

К ЛВЖ относятся: бензин (t всп от - 44 до -17°С); бензол (t всп -12 о С); метиловый спирт (t всп =8 о С); этиловый спирт (t всп =13 о С); тракторный керосин (t всп =4-8 о С) и др.

Жидкости 4-го и 5-го классов относятся к горючим жидкостям (ГЖ )

К ГЖ относятся: осветительный керосин (t всп = 48-50 о С); вазелиновое масло (t всп =135 о С); трансформаторное масло (t всп =160 о С); машинное масло (t всп =170 о С) и др.

При воспламенении выделяется достаточное количество тепла для образования паров и газов горючей жидкости, обеспечивающих непрерывное пламенное горение и после воздействия теплового импульса. Наименьшее значение температуры, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет пары или газы с такой скоростью, что после их загорания от внешнего источника наблюдается вспышка – начало устойчивого горения, называется температурой воспламенения (t вспл.).

Температуры вспышки и воспламенения жидкостей очень близки, что определяет их большую пожароопасность.

Температура вспышки и воспламенения жидкостей отличается на 5-25 о С. Чем ниже температура вспышки жидкости, тем меньшей является эта разница, и, соответственно, более пожароопасная жидкость. Температура воспламенения используется при определении группы горючести веществ, при оценке пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкой горючих веществ, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.

Температура самовоспламенения (t свпл) – это наименьшая температура веществ, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических объёмных реакций, что приводит к возникновению пламенного горения или взрыва при отсутствии внешненго источника пламени. Температура самовоспламенения веществ зависит от ряда факторов и изменяется в широких пределах. Наиболее значительной является зависимость температуры самовоспламенения конкретного вещества от объема и геометрической формы горючей смеси. С увеличением объёма горючей смеси при неизменной её форме температура самовоспламененя уменьшается, потому что создаются более благоприятные условия для накопления тепла в горючей смеси. При уменьшении объема горючей смеси температура её самовоспламенения повышается.

Для каждой горючей смеси существует критический объем, в котором самовоспламенение не происходит вследствие того, что площадь теплоотдачи, которая приходится на единицу объёма горючей смеси, настолько велика, что скорость теплообразования за счет реакции окисления даже при очень высоких температурах не может превышать скорость отвода тепла. Это свойство горючих смесей используется при создании преград для распространения пламени. Значение температуры самовоспламенения используется для выбора типа взрывозащитного электрооборудования, при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывоопасности технологических процессов, а также при разработке стандартов или технических условий на вещества и материалы.

Температура самовоспламенения (t свпл) горючей смеси значительно превышает температуру вспышки (t всп ) и температуру воспламенения (t вспл.) – на сотни градусов.

Согласно ГОСТ 12.1.004-91 “ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования” в зависимости от температуры вспышки жидкости делятся на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ). ЛВЖ имеют температуру вспышки не более чем 61°С (в закрытом тигле) или 66 °С (в открытом тигле), а ГЖ – имеют температуру вспышки свыше 61°С.

ЛВЖ – это горючие вещества (материалы, смеси), способные воспламеняться от кратковременного воздействия пламени спички, искры, накаленного электропровода и тому подобных источников загорания с низкой энергией. К ним относятся практически все горючие газы (например, водороды, метан, окись углерода и т.п.), горючие жидкости с температурой вспышки не более 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле (например, ацетон, бензин, бензол, толуол, этиловый спирт, керосин, скипидар и др.), а также все твердые вещества (материалы), которые возгораются от пламени спички или горелки, прем горение распространяется по поверхности горизонтально расположенного испытуемого образца (например, сухая древесная стружка, полистирол и др.).

Трудновоспламеняющиеся – это горючие вещества (материалы, смеси), способные воспламенятся только под воздействия мощного источника зажигания (например, поливинилхлоридная конвейерная лента, карбамидный пенопласт для герметизации поверхности горного массива в подземных выработках, гибкие электрические кабели с изоляцией из поливинилхлорида, вентиляционные трубы из виниле кожи и др.).

Пожароопасные свойства твердых веществ и материалов характеризуются склонностью к горению (возгоранию), особенностями горения, свойством поддаваться тушению теми или другими способами.

Разные по химическим составам твердые материалы и вещества горят неодинаково. Горение твердых веществ имеет многостадийный характер. Простые твердые вещества (антрацит, кокс, сажа и т.п.), которые представляют собой химически чистый углерод, разогреваются или тлеют без образования искр, пламени и дыма, поскольку нет необходимости разлагаться перед тем, как вступить в реакцию с кислородом воздуха.

Горение сложных по химическому составу твердых горючих веществ (дерево, каучук, пластмассы и т.п.) происходит в две стадии: разложение, которое не сопровождается пламенем и излучением света; горение, которое характеризуется наличием пламени или тления.

Горением называют сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, характеризующийся самоускоряющимся химическим превышением и сопровождающийся выделением большого количества теплоты и лучистой энергии.

Для возникновения и развития процесса горения необходимы горючее вещество, окислитель и источник воспламенения, инициирующий реакцию между горючим и окислителем. Горение отличается многообразием видов и особенностей. В зависимости от агрегатного состояния горючих веществ горение может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении компоненты горючей смеси находятся в одинаковом агрегатном состоянии (чаще в газообразном). Причём если реагирующие компоненты перемешаны, то происходит горение предварительно перемешанной смеси, которое иногда называют кинетическим (поскольку скорость горения в этом случае зависит только от кинетики химических превращений). Если газообразные компоненты не перемешаны, то происходит диффузное горение (например, при поступлении потока горючих паров в воздух). Процесс горения лимитируется диффузией окислителя. Горение, характеризующееся наличием раздела фаз в горючей системе (например, горение жидкости и твёрдых материалов), является гетерогенным. Горение дифференцируется также по скорости распространения пламени, и в зависимости от этого фактора оно может быть дефлаграционным (в пределах нескольких м/с), взрывным (десятки и сотни м/с) и детонационным (тысячи м/с). Кроме того, горение бывает ламинарным (послойное распространение фронта пламени по свежей горючей смеси) и турбулентным (перемешивание слоёв потока с повышенной скоростью выгорания).

Как правило, пожары характеризуются гетерогенным диффузным горением, а скорость горения зависит от диффузии кислорода воздуха в среде. Возникновение и развитие пожаров существенно зависит от степени пожарной опасности веществ. Одним из критериев пожарной опасности твёрдых, жидких и газообразных веществ является температура самовоспламенения, т.е. способность вещества самовоспламеняться.

Для зарождения эндогенного пожара необходимо наличие вещества, способного быстро окислятся при низких температурах, в результате чего может произойти самовозгорание. Это свойство вещества получило название химической активности к самовозгоранию. В результате окисления и накопления тепла самонагревание переходит в воспламенение.

Воспламенение - это качественно новый и отличный от самонагревания процесс, отличающийся большими скоростями окисления, выделением теплоты и излучением света. Самонагревание и самовоспламенение зарождается отдельными небольшими гнёздами, в связи с чем, обнаружить его очень трудно.

Самовозгорание происходит вследствие накопления тепла внутри вещества и не зависит от воздействия внешнего источника тепла.

Все вещества по их опасности в отношении самовозгорания можно разделить на четыре группы:

* вещества, способные самовозгораться при контакте с воздухом при обычной температуре (растительные масла, олифа, масляные краски, грунтовки, бурые и каменные угли, белый фосфор, алюминиевая и магниевая пудра, сажа и т.д.);

* вещества, способные самовозгораться при повышенных температурах окружающего воздуха (50°С и выше) и в результате внешнего нагрева до температур, близких к температурам их воспламенения и самовоспламенения (пленки нитролаков пироксилиновые и нитроглицериновые пороха, растительные полувысыхающие масла и приготовленные из них олифы, скипидар и т.д.);

* вещества, контакт которых с водой вызывает процесс горения (щелочные металлы, карбиды щелочных металлов, карбид кальция, алюминия и т.д.);

* вещества, вызывающие самовозгорание горючих веществ при контакте с ними (азотная, магниевая, хлорноватистая, хлористая и другие кислоты, их ангидриды и соли; перекиси натрия, калия, водорода и др.; газы - окислители - кислород, хлор и др.).

Важнейшей характеристикой твердых сыпучих материалов является степень их возгораемости.

Все материалы, независимо от области применения делятся на три группы:

* Несгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются.

* Трудносгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть при наличии источника огня, а после удаления источника огня горение и тление прекращается.

* Сгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

Некоторые химические вещества, горючие и смазочные материалы в определенных концентрациях и условиях способны не только к возгоранию от источников тепла, но и к взрыву.

Пожарная опасность веществ (газообразных, жидких, твердых) определяется рядом показателей, характеристика и количество которых зависят от агрегатного состояния данного вещества.

Критериями пожарной опасности твердых, жидких и газообразных веществ являются: температура вспышки, температура воспламенения и самовоспламенения, индекс распространения пламени, кислородный индекс, коэффициент дымообразования, показатель токсичности продуктов горения и т.д.

Одним из критериев пожарной опасности горючих жидкостей является температура вспышки.

Температурой вспышки паров горючей жидкости называется та минимальная температура жидкости, при которой в условиях нормального давления жидкость выделяет над своей свободной поверхностью пары в количестве, достаточном для образования с окружающим воздухом смеси, вспыхивающей при поднесении к ней открытого огня.

К легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ) относятся жидкости, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки не выше 61°? в закрытом тигле и 66°С в открытом тигле.

К горючим жидкостям (ГЖ) относятся жидкости, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки выше 61°? в закрытом тигле и 66°С в открытом тигле.

Температурой воспламенения называют ту минимальную температуру, при которой нагреваемая в определённых условиях жидкость загорается при поднесении к ней пламени и горит в течение (не менее) 5с. Температура воспламенения опаснее, чем температура вспышки, так как пары и жидкость при воспламенении продолжают гореть после удаления пламени.

При строительных работах, особенно при приготовлении мастик, покрасочных работах, необходимо чётко знать степень возгораемости находящихся поблизости материалов и конструкций, правильно организовать контроль по предупреждению пожаров и обеспечить необходимым количеством средств тушения.

В зависимости от вида горючего материала пожары подразделяются на классы: А, В, С и Д (рис. 4.2.1.).

Пожары сопровождаются опасными и вредными явлениями, которые необходимо учитывать при проектировании и строительстве зданий и сооружений, ведении работ. С точки зрения пожарной безопасности очень важно принять правильное планировочное решение, предложить защиту строительных конструкций, предусмотреть необходимые пути эвакуации.

Взрыв - это разновидность горения и характеризуется чрезвычайно быстрыми процессами физико- химических превращений горючих веществ с образованием огромных количеств тепловой энергии, практически, без рассеивания тепла в окружающую среду.

Различают два концентрационных предела взрываемости веществ.

Минимальная концентрация газа, пара или пыли в смеси с воздухом, способная к воспламенению или взрыву называется нижним пределом воспламенения (НП).

Наибольшая концентрация газов или паров в воздухе, при которой ещё возможно воспламенение или взрыв (в дальнейшем с повышением концентрации воспламенение или взрыв считаются невозможными) н азывается верхним пределом воспламенения (ВП).

Взрыв от горения отличается ещё большей скоростью распространения огня. Так, скорость распространения пламени во взрывчатой смеси, находящейся в закрытой трубе, 2000 - 3000 м/с. Сгорание смеси с такой скоростью называется детонацией . Возникновение детонации объясняется сжатием, нагревом и движением несгоревшей смеси перед фронтом пламени, что приводит к ускорению распространения пламени и возникновению в смеси ударной волны. Образующиеся при взрыве газовоздушной смеси воздушные ударные волны обладают большим запасом энергии и распространяются на значительные расстояния. Во время движения они разрушают сооружения и могут стать причиной несчастных случаев. Оценка опасности воздушных ударных волн для людей и различных сооружений производится по двум основным параметрам - давлению во фронте ударной волны?Р и сжатию ф. Под фазой сжатия понимается время действия избыточного давления в волне. При ф? 11 мс безопасным для людей считается давление 0,9-113 Па. Расчёты безопасных расстояний для людей при потенциальной угрозе взрыва ведутся только по давлению во фронте ударной волны, так как при взрывах всегда ф во много раз больше 11 мс