Методи гасіння гж та лвж. Горючі та легкозаймисті рідини. Концентраційні межі займання Легко запалюється з зазначеними особливостями
Зони та класи пожеж.
Речовин.
Особливості горіння твердих та рідких горючих матеріалів та
План лекції
Державний вищий навчальний заклад
“НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ”
Кафедра АОТ
Лекція №4
доц. Алексєєнко С.А.
Частина 1. Пожежна безпека
Тема №: Пожежвибухонебезпечні властивості речовин та матеріалів.
(для студентів спеціальності 7.0903010 “Розробка родовищ та видобуток корисних копалин”, спеціалізація: 7.090301.05 "Охорона праці у гірничому виробництві").
Дніпропетровськ
1. Сутність процесу горіння.
1. Демідов П.Г. Горіння та властивості горючих речовин. М.: Изд-во Міністерства комунального господарства РРФСР, 1962.-264с.
2. Основи охорони праці: Підручник./К.М. Ткачук, М.О. Халімовський, В.В. Зацарній, Д.В. Дзеркало, Р.В. Сабарно, О.І. Полукаров, В.С. Козьяков, Л.О. Мітюк. За ред. К.М. Ткачука та М.О. Халімовського. - К.: Основа, 2003 - 472 с. (Пожарна безпека - С. 394-461).
3. Булгаков Ю.Ф. Гасіння пожеж у вугільних шахтах. - Донецьк: НДІГД, 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 навчальних 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. Галузевий стандарт ОСТ 78.2-73. Горіння та пожежна небезпека речовин. Термінологія.
7. ГОСТ 12.1 004-91. ССБТ. Пожежна безпека. Загальні вимоги.
8. ГОСТ 12.1.010-76. ССБТ. Вибухобезпека. Загальні вимоги
9. ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожежвибухонебезпечність речовин та матеріалів. Номенклатура показників та методи їх визначення
1. Сутність процесу горіння.
Для кращого розуміння умов створення пального середовища, джерел загоряння, оцінки та попередження вибухопожежонебезпеки, а також вибору ефективних способів та засобів системи пожежної безпеки необхідно мати уявлення про природу процесу горіння, його форми та види.
Одним із перших хімічних явищ, з яким людство познайомилося на зорі свого існування, було горіння.
Вперше правильне уявлення про горіння висловив російський учений М.В. Ломоносов (1711-1765 р.р.), який заклав основи науки і встановив низку найважливіших законів сучасної хімії та фізики.
Горіннямназивається екзотермічна реакція окислення речовин, що супроводжується виділенням диму та виникненням полум'я або випромінюванням світла.
Іншими словами горіння - це швидкопротікаюче хімічне перетворення речовин з виділенням великої кількості тепла і супроводжується яскравим полум'ям. Воно може бути результатом окислення, тобто. з'єднанням палива з окислювачем (киснем).
Це загальне визначення показує, що він може бути як реакція з'єднання, а й розкладання.
Для виникнення горіння необхідна одночасна наявність трьох факторів: 1) палива; 2) окислювача; 3) початкового теплового імпульсу (джерела загоряння) для повідомлення горючої суміші гарячої енергії. При цьому горюча речовина і окислювач повинні знаходитися в необхідному співвідношенні один до одного і створювати таким чином горючу суміш, а джерело загоряння повинен мати відповідну енергію і температуру, достатню для початку реакції. Паливну суміш визначають терміном «горюче середовище». Це – середовище, яке здатне самостійно горіти після видалення джерела загоряння. Горючі суміші, залежно від співвідношення паливної речовини та окислювача, поділяються на бідні і багаті . У бідних сумішах має місце надлишок окислювача, а у багатих – пального речовини. Для повного загоряння речовин і матеріалів повітряному середовищі необхідна присутність достатньої кількості кисню, щоб забезпечити повне перетворення речовини на її насичені оксиди. При недостатній кількості повітря окислюється лише частина палива. Залишок розкладається з виділенням великої кількості диму. При цьому також утворюються токсичні речовини, серед яких найпоширеніший продукт неповного згоряння – оксид вуглецю (ЗІ), яка може призвести до отруєння людей. При пожежах, як правило, горіння здійснюється за нестачі кисню, що серйозно ускладнює пожежогасіння внаслідок погіршення видимості або наявності токсичних речовин у повітряному середовищі.
Слід зазначити, що горіння деяких речовин (ацетилену, окису етилену та ін.), які здатні при розкладанні виділяти велику кількість тепла, можливо і за відсутності повітря.
2. Види, різновиди та форми горіння.
Горіння може бути гомогенним і гетерогенним .
При гомогенному горінні речовини, що вступають у реакцію окиснення, мають однаковий агрегатний стан. Якщо початкові речовини знаходяться в різних агрегатних станах і існує явна межа поділу фаз у горючій системі, таке горіння називається гетерогенним.
Пожежі переважно характеризуються гетерогенним горінням.
У всіх випадках для горіння характерні три стадії: виникнення , поширення і згасання полум'я. Найбільш загальними властивостями горіння є здатність ( осередку)полум'я переміщатися по всій горючій суміші шляхом передачі тепла або дифузії активних частин із зони горіння у свіжу суміш. Звідси виникає і механізм поширення полум'я відповідно тепловий і дифузійний . Горіння, як правило, проходить за комбінованим тепло-дифузійним механізмом.
За швидкістю поширення полум'я горіння поділяється на:
– дефлаграційне або нормальне- при цьому горінні швидкість полум'я знаходиться в межах кількох метрів за секунду (до 10 м/с);
– вибухове – надзвичайно швидке хімічне перетворення, яке супроводжується виділенням енергії та утворенням стиснутих газів, здатних виконувати механічну роботу (сотні м/с);
– детонаційне – це горіння поширюється із надзвуковою швидкістю, яка досягає тисячі метрів за секунду (До 5000 м/с).
Вибух також супроводжується виділенням тепла та випромінюванням світла. У той же час вибух деяких речовин є реакцією розкладання, наприклад:
2NCl 3 = 3Cl 2 + N 2 (1)
Вибухомназивається надзвичайно швидке хімічне (вибухова) перетворення речовини, яке супроводжується виділенням енергії та утворенням стиснутих газів, здатних виконувати механічну роботу.
Вибух відрізняється від горіння великою швидкістю розповсюдження вогню. Так, наприклад, швидкість поширення полум'я у вибуховій суміші, що знаходиться в закритій трубі – (2000 – 3000 м/с).
Згоряння суміші з такою швидкістю називається детонацією. Виникнення детонації пояснюється стисненням, нагріванням і рухом незгорілої суміші перед фронтом полум'я, що призводить до прискорення поширення полум'я та виникнення у суміші ударної хвилі. Повітряні ударні хвилі, що утворюються при вибуху газоповітряної суміші, мають великий запас енергії і поширюються на значні відстані. Під час руху вони руйнують споруди і можуть спричинити нещасні випадки.
Горіння речовин може протікати не тільки при з'єднанні їх з киснем повітря (як прийнято рахувати), але і при з'єднанні з іншими речовинами. Відомо, що горіння багатьох речовин може відбуватися серед хлору, сірки, парів брому тощо. Склад, агрегатний стан та інші властивості горючих речовин (ГВ) різні, водночас основні явища, які відбуваються у разі виникнення горіння, однакові.
Горючі речовини можуть бути твердими, рідкими і газоподібними .
Тверді горючі речовини, Залежно від складу і будівлі, ведуть себе при нагріванні по-різному. Деякі з них, наприклад, каучук, сірка, стеарин плавляться і випаровуються. Інші, наприклад, деревина, папір, кам'яне вугілля, торф при нагріванні розкладаються з утворенням газоподібних продуктів і твердого залишку – вугілля. Треті речовини при нагріванні не плавляться і розкладаються. До них відноситься антрацит, деревне вугілля та кокс.
Рідкі горючі речовини при нагріванні випаровуються, а деякі можуть окислюватися.
Таким чином, більшість горючих речовин незалежно від їх початкового агрегатного стану при нагріванні переходять у газоподібні продукти . Стикаючись із повітрям, вони утворюють горючі суміші. Горючі суміші можуть утворюватися також і внаслідок розпилення твердих та рідких речовин. Коли речовина утворила з повітрям горючу суміш, вона вважається підготовленою до горіння. Такий стан речовини становить велику пожежну небезпеку. Вона визначається тим, що для займання суміші, що утворилася, не потрібно потужного і тривало діючого джерела займання, суміш швидко запалюється навіть від іскри.
Підготовленість суміші до займання визначається вмістом (концентрацією) у ній парів, пилу чи газоподібних продуктів.
Різновиди та форми горіння.
Горіння характеризується різноманіттям різновидів, форм та особливостей. Розрізняють такі різновиди та форми горіння: спалах; займання; займання; самозаймання та самозаймання.
Спалах– це швидке (миттєве) займання горючої суміші під впливом теплового імпульсу без утворення стислих газів, яке перетворюється на стійке горіння.
Запалення – це відносно спокійне та тривале горіння парів та газів горючих рідин, що виникає під дією джерела загоряння. Займання – це спалах, що супроводжується появою полум'я.
Займання– це горіння, що починається без впливу (дії) джерела запалення (теплового імпульсу).
Самозаймання– це самозаймання, яке супроводжується появою полум'я та починається процес займання твердих, рідких та газоподібних речовин, нагрітих зовнішнім джерелом тепла без зіткнення з відкритим вогнем до певної температури.
Самозаймання- Це самозаймання, яке супроводжується появою полум'я. Це процес самозаймання твердих і сипких матеріалів, що виникає під дією їхнього окислення без підведення тепла від зовнішніх джерел (кам'яне вугілля, сульфідні руди, деревина, торф). Самозаймання відбувається в результаті низькотемпературного окислення і самонагрівання, обумовленого достатнім припливом до горючої речовини повітря для окислення і недостатнім - для винесення тепла, що при цьому утворюється.
Тління- Горіння без випромінювання світла, яке, як правило, розпізнається за появою диму.
Залежно від агрегатного стану та особливостей горіння різних горючих речовин та матеріалів, пожежі згідно з ГОСТ 27331-87 поділяються на відповідні класи та підкласи:
клас А – горіння твердих речовин, що супроводжується (підклас А1) або не супроводжується (підклас А2) тлінням;
клас В – горіння рідких речовин, які не розчиняються (підклас В1) та розчиняються (підклас В2) у воді;
клас С – горіння газів;
клас D – горіння легких металів, за винятком лужних (підклас D1) лужних (підклас D2), а також металовмісних сполук (підклас D3);
клас Е - горіння електроустановок під напругою.
3. Показники пожежонебезпечності речовин та матеріалів. Методи визначення.
Пожежовибухонебезпечність речовин і матеріалів – це сукупність властивостей, які характеризують їх схильність до виникнення та поширення горіння, особливості горіння та здатність піддаватися горінню. За цими показниками ГОСТ 12.1.044-89 виділяє негорючі, важкогорючі та горючі матеріали та речовини.
Негорючі (негорючі) – речовини та матеріали, які не здатні до горіння або обвуглювання в повітрі під впливом вогню або високої температури. Це матеріали мінерального походження та виготовлені на їх основі матеріали - червона цегла, силікатна цегла, бетон, азбест, мінеральна вата, асбестовий цемент та інші матеріали, а також більшість металів. При цьому негорючі речовини можуть бути пожежонебезпечними, наприклад речовини, які виділяють горючі продукти при взаємодії з водою. Достатнім критерієм для віднесення до цієї групи є нездатність матеріалу горіти при температурі середовища 900°С, до цієї групи належать природні та штучні органічні матеріали та застосовувані у будівництві метали.
Трудногорючі (трудозаймисті) речовини та матеріали, які здатні спалахувати, тліти або обвуглюватись у повітрі від джерела загоряння, але не здатні самостійно горіти або обвугливатись після його видалення. До них відносяться матеріали, які містять згоряються і вогнетривкі компоненти, наприклад деревина при глибокому просочуванні антипірогенами (бешефітом); фіброліт; повсть, просочена глинистим розчином, деякі полімери та інші матеріали.
Горючі (згоряються) – речовини та матеріали, які здатні самостійно горіти (самозагорятися), а також спалахувати, тліти чи обвуглюватися від джерела загоряння або самостійно горіти після його видалення.
У свою чергу, у групі горючих речовин та матеріалів виділяють легкозаймисті речовини та матеріали – це речовини та матеріали, які здатні спалахувати від короткочасної (до 30 с) дії джерела загоряння низької енергії. З погляду пожежної безпеки вирішальне значення мають показники пожежонебезпечних властивостей горючих речовин та матеріалів. ГОСТ 12.1.044-89 передбачає понад 20 таких показників. Необхідний та достатній для оцінки пожежонебезпечності конкретного об'єкта перелік цих показників залежить від агрегатного стану речовини, виду горіння (гомогенне або гетерогенне) та визначається фахівцями.
Найменше значення температури, за якої відбувається спалах суміші повітря з парами горючої рідини, називається температурою спалаху (t всп) Ступінь пожежної небезпеки рідин, що згоряються, визначається температурою їх спалаху. Відповідно до цього згоряються рідини поділяються на такі класи:
1-й клас: t всп < – 13 о C;
2-й клас: t всп= - 13 ... 28 про C
3-й клас: t всп= 29 ... 61 ° С;
4-й клас: t всп= 62 ... 120 ° С;
5-й клас: t всп> 120°З;
Рідини перших трьох класів умовно ставляться до легкозаймистих ( ЛЗР). Характерними особливостями ЛЗР є те, що більшість з них навіть при звичайних температурах у виробничих приміщеннях можуть утворювати пароповітряні суміші з концентраціями в межах поширення полум'я, тобто. вибухонебезпечні суміші.
До ЛЗРвідносяться: бензин ( t вспвід - 44 до -17 ° С); бензол ( t всп-12 про З); метиловий спирт ( t всп=8 про З); етиловий спирт ( t всп=13 про З); тракторний гас ( t всп=4-8 про С) та ін.
Рідини 4-го та 5-го класів відносяться до горючих рідин ( ГЖ)
До ГР належать: освітлювальний гас (t всп = 48-50 про З); вазелінове масло (t всп =135 про С); трансформаторне масло (t всп =160 про З); машинне масло (t всп =170 про З) та інших.
При запаленні виділяється достатня кількість тепла для утворення парів та газів горючої рідини, що забезпечують безперервне полум'яне горіння та після дії теплового імпульсу. Найменше значення температури, за якої в умовах спеціальних випробувань речовина виділяє пари або гази з такою швидкістю, що після їх загоряння від зовнішнього джерела спостерігається спалах – початок стійкого горіння називається температурою займання (t спл.).
Температури спалаху та займання рідин дуже близькі, що визначає їхню велику пожежонебезпеку.
Температура спалаху та займання рідин відрізняється на 5-25 про С. Чим нижча температура спалаху рідини, тим меншою є ця різниця, і, відповідно, більш пожежонебезпечна рідина. Температура займання використовується щодо групи горючості речовин, в оцінці пожежної небезпеки устаткування й технологічних процесів, що з переробкою горючих речовин, розробки заходів із забезпечення пожежної безпеки.
Температура самозаймання (tсвпл) – це найменша температура речовин, за якої в умовах спеціальних випробувань відбувається різке збільшення швидкості екзотермічних об'ємних реакцій, що призводить до виникнення полум'яного горіння або вибуху за відсутності зовнішнього джерела полум'я. Температура самозаймання речовин залежить від низки чинників і змінюється у межах. Найбільш значною є залежність температури самозаймання конкретної речовини від об'єму та геометричної форми горючої суміші. Зі збільшенням обсягу паливної суміші при незмінній її формі температура самовоспламенення зменшується, тому що створюються більш сприятливі умови для накопичення тепла в горючій суміші. При зменшенні обсягу горючої суміші температура її самозаймання підвищується.
Для кожної горючої суміші існує критичний обсяг, в якому самозаймання не відбувається внаслідок того, що площа тепловіддачі, яка припадає на одиницю об'єму горючої суміші, настільки велика, що швидкість теплоутворення за рахунок реакції окислення навіть при дуже високих температурах не може перевищувати швидкість відведення тепла. Ця властивість горючих сумішей використовується при створенні перешкод для поширення полум'я. Значення температури самозаймання використовується для вибору типу вибухозахисного електрообладнання, розробки заходів щодо забезпечення пожежонебезпечності технологічних процесів, а також розробки стандартів або технічних умов на речовини і матеріали.
Температура самозаймання ( tсвпл) горючої суміші значно перевищує температуру спалаху ( t всп) та температуру займання (t спл.) – на сотні градусів.
Відповідно до ГОСТ 12.1.004-91 “ССБТ. Пожежна безпека. Загальні вимоги” залежно від температури спалаху рідини поділяються на легкозаймисті (ЛЗР) та горючі (ГР). ЛЗР мають температуру спалаху не більше ніж 61°С (у закритому тиглі) або 66°С (у відкритому тиглі), а ГР – мають температуру спалаху понад 61°С.
ЛЗР – це горючі речовини (матеріали, суміші), здатні спалахувати від короткочасного впливу полум'я сірника, іскри, розжареного електропроводу тощо джерел загоряння з низькою енергією. До них відносяться практично всі горючі гази (наприклад, водні, метан, окис вуглецю і т.п.), горючі рідини з температурою спалаху не більше 61°С у закритому тиглі або 66°С у відкритому тиглі (наприклад, ацетон, бензин, бензол, толуол, етиловий спирт, гас, скипидар та ін.), а також усі тверді речовини (матеріали), які займаються від полум'я сірника або пальника, прем горіння поширюється по поверхні горизонтально розташованого випробуваного зразка (наприклад, суха деревна стружка, полістирол і ін).
Важкозаймисті - це горючі речовини (матеріали, суміші), здатні займаються тільки під впливу потужного джерела запалювання (наприклад, полівінілхлоридна конвеєрна стрічка, карбамідний пінопласт для герметизації поверхні гірського масиву в підземних виробках, гнучкі електричні кабелі з ізоляцією з полівін та ін.).
Пожежонебезпечні властивості твердих речовин та матеріалів характеризуються схильністю до горіння (займання), особливостями горіння, властивістю піддаватися гасінню тими чи іншими способами.
Різні за хімічними складами тверді матеріали та речовини горять неоднаково. Горіння твердих речовин має багатостадійний характер. Прості тверді речовини (антрацит, кокс, сажа тощо), які являють собою хімічно чистий вуглець, розігріваються або тліють без утворення іскор, полум'я та диму, оскільки не потрібно розкладатися перед тим, як вступити в реакцію з киснем повітря.
Горіння складних за хімічним складом твердих горючих речовин (дерево, каучук, пластмаси тощо) відбувається у дві стадії: розкладання, яке не супроводжується полум'ям та випромінюванням світла; горіння, яке характеризується наявністю полум'я чи тління.
За останнє десятиліття зріс резервуарний парк зберігання нафти і нафтопродуктів, побудовано значну кількість підземних залізобетонних резервуарів об'ємом 10, 30 і 50 тис. м 3 , металевих наземних резервуарів об'ємом 10 і 20 тис. м 3 , з'явилися конструкції резервуарів з понтонами та плаванням тис. м 3 , у Тюменській області збудовано резервуари об'ємом 50 тис. м на палевому підставі.
Розвиваються та вдосконалюються засоби та тактика гасіння пожеж нафти та нафтопродуктів.
Резервуарні парки поділяються на 2 групи.
Перша - сировинні парки нафтопереробних та нафтохімічних заводів; основи нафти та нафтопродуктів. Ця група поділяється на 3 категорії залежно від місткості парку, тис. м3.
Св. 100............................................ 1
20-100.................................... 2
До 20............................................... 3
Друга група - це резервуарні парки, що входять до складу промислових підприємств, обсяг яких становить для підземних резервуарів з ЛЗР 4000 (2000), для ГР 20000 (10000) м 3 . У дужках наведено цифри для наземних резервуарів.
Класифікація резервуарів.За матеріалом:металеві, залізобетонні. За розташуванням:наземні та підземні. За формою:циліндричні, вертикальні, циліндричні горизонтальні, кульові, прямокутні. По тиску в резервуарі:при тиску, що дорівнює атмосферному, резервуари обладнають дихальною апаратурою, при тиску, вище атмосферного, тобто 0,5 МПа, - запобіжними клапанами.
Резервуари в парках можуть розміщуватись групами або окремо.
Для ДВЖ загальна місткість
групи резервуарів з плаваючим дахом або понтонами становить не більше 120, а зі стаціонарними дахами – до 80 тис. м3.
Для ГР місткість групи резервуарів вбирається у 120 000 м 3 .
Розриви між наземними групами – 40 м, підземними – 15 м. Проїзди шириною 3,5 м із твердим покриттям.
Протипожежне водопостачання повинне забезпечувати витрату води на охолодження наземних резервуарів (крім резервуарів з плаваючим дахом) на весь периметр відповідно до БНіП.
Запас води на гасіння має бути на 6 год для наземних резервуарів та 3 год для підземних.
Каналізація в обвалуванні розраховується на сумарну витрату: підтоварної води, атмосферної води та 50% розрахункової витрати на охолодження резервуарів.
Особливості розвитку пожеж.Пожежі в резервуарах зазвичай починаються з вибуху пароповітряної суміші в газовому просторі резервуара та зриву даху або спалаху «багатої» суміші без зриву даху, але з порушенням цілісності окремих місць.
Сила вибуху, як правило, велика у тих резервуарів, де є велике газове місце, заповнене сумішшю парів нафтопродукту з повітрям (низький рівень рідини).
Залежно від сили вибуху у вертикальному металевому резервуарі може спостерігатися ситуація:
дах зривається повністю, його відкидає убік на відстань 20-30 м. Рідина горить по всій площі резервуара;
дах трохи піднімається, відривається повністю або частково, потім затримується в напівзануреному стані в рідині, що горить (рис. 12.11);
дах деформується і утворює невеликі щілини в місцях кріплення до стінки резервуара, а також у зварювальному стані.
них швах самого даху. У цьому випадку горять пари ЛЗР над освіченими щілинами. При пожежі в залізобетонних заглиблених (підземних) резервуарах від вибуху відбувається руйнування покрівлі, в якій утворюються отвори великих розмірів, потім у процесі пожежі може статися обвал покриття по всій площі резервуара через високу температуру і неможливість охолодження їх несучих конструкцій.
У циліндричних горизонтальних, сферичних резервуарів під час вибуху найчастіше руйнується днище, у результаті рідина розливається на значну площу, створюється загроза сусіднім резервуарам і спорудам.
Стан резервуара та його обладнання після виникнення пожежі визначає спосіб гасіння та
ПОЖЕЖНА ТАКТИКА
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЇ
Тема: Пожежа та її розвиток
Архангельськ, 2015
Література:
2. Федеральний закон від 22 липня 2008 р. N 123 ФЗ "Технічний регламент про вимоги пожежної безпеки".
3. Теребнєв В.В., Підгрушний А.В. Пожежна тактика - М.: - 2007 р.
Я.С. Повзик. Довідник РТП Москва. 2000 р.
5. Я.С. Повзик. Пожежна тактика Москва. Будвидав. 1999 р.
6. М.Г.Шувалов. Основи пожежної справи. Москва. Будвидав. 1997 р.
Навчальні питання:
1 питанняЗагальне уявлення про процес горіння. Умови, необхідні горіння (горюча речовина, окислювач, джерело займання) та її припинення. Продукція горіння. Повне та неповне горіння. Короткі відомості про характер горіння твердих горючих матеріалів, легкозаймистих та горючих рідин, газів, горючих сумішей парів, газів та пилів з повітрям
2. Питання
Загальне уявлення про процес горіння. Умови, необхідні горіння (горюча речовина, окислювач, джерело займання) та її припинення. Продукція горіння. Повне та неповне горіння. Короткі відомості про характер горіння твердих горючих матеріалів, легкозаймистих та горючих рідин, газів, горючих сумішей парів, газів та пилів з повітрям.
Горінням називається будь-яка реакція окислення, коли він виділяється тепло і спостерігається світіння палаючих речовин чи продуктів їх розпаду.
Для виникнення горіння необхідні певні умови, а саме поєднання в одному місці одночасно трьох основних складових:
· пального речовини, як горючих матеріалів (дерево, папір, синтетичні матеріали, рідке паливо тощо.);
· Окислювача, якою при горінні речовин найчастіше виступає кисень повітря, крім кисню окислювачами можуть бути хімічні сполуки, що містять кисень у своєму складі (селітра, перхлорити, азотна кислота, оксиди азоту) та окремі хімічні елементи: хлор, фтор, бром;
· Джерела займання, що постійно і в достатній кількості поступає в зону горіння (іскра, полум'я).
джерело запалювання
О 2 горюча речовина
Відсутність одного з перерахованих елементів унеможливлює виникнення пожежі або призводить до припинення горіння та ліквідації пожежі.
Більшість пожеж пов'язані з горінням твердих матеріалів, хоча початкова стадія пожежі то, можливо пов'язані з горінням рідких і газоподібних горючих речовин, що у сучасному промисловому виробництві.
Запалення та горіння більшості горючих речовин відбувається у газовій чи паровій фазі. Утворення парів та газів із твердих та рідких горючих речовин відбувається внаслідок нагрівання. При цьому рідини киплять з випаром, а з поверхні твердих відбувається випаровування, розкладання або піроліз матеріалів.
Тверді горючі речовини при нагріванні поводяться по-різному:
· Деякі (сірка, фосфор, парафін) плавляться;
· Інші (дерево, торф, кам'яне вугілля, волокнисті матеріали) розкладаються з утворенням парів, газів та твердого залишку вугілля;
· треті (кокс, деревне вугілля, деякі метали) при нагріванні не плавляться і не розкладаються. Пари і гази, що виділяються з них, змішуються з повітрям і при нагріванні окислюються.
Світіння полум'я походить від того, що випромінюється світло розпеченими частинками вуглецю, які не встигають згоріти.
Суміш палива з окислювачем називається горючою сумішшю. Залежно від агрегатного стану горючої суміші, горіння може бути:
гомогенним (газ-газ);
Гетерогенний (тверде-газ, рідина газ).
При гомогенному горінні пальне та окислювач перемішані, при гетерогенному мають поверхню розділу.
Залежно від співвідношення в горючій суміші окислювача та горючої речовини розрізняють два види горіння:
· Повне горіння - горіння бідних сумішей, коли окислювача значно більше пального речовини і продукти, що утворюються, не здатні до подальшого окислення - вуглекислий газ, вода, оксиди азоту і сірка.
· Неповне горіння - горіння багатих сумішей, коли окислювача значно менше пального речовини, відбувається неповне окислення продуктів розкладання речовин. Продукти неповного горіння – чадний газ, спирти, кетони, кислоти.
Ознакою неповного горіння є дим, що є сумішшю пароподібних, твердих і газоподібних частинок. Найчастіше на пожежах спостерігається неповне горіння речовин і сильне виділення диму.
Виникнення горіння може статися кількома шляхами:
· Спалах - швидке згоряння горючої суміші, що не супроводжується утворенням стиснутих газів. Вона не завжди призводить до займання, так як тепла, що виділяється, не вистачає;
· Загоряння - виникнення горіння під дією зовнішнього джерела запалювання;
· Займання - займання із застосуванням полум'я;
· Самозаймання – виникнення горіння під впливом внутрішнього джерела запалювання (теплоэкзо-термических реакцій).
· Самозаймання - самозаймання з появою полум'я.
Характеристика горючих речовин
Речовини, здатні самотужки горіти після видалення джерела запалювання, називаються пальними на відміну від речовин, які на повітрі не горять і називаються негорючими. Проміжне положення займають важко горючі речовини, що займаються при дії джерела запалювання, але припиняють горіння після видалення останнього.
Усі горючі речовини поділяються на такі основні групи.
1. Горючі гази (РР)- речовини, здатні утворювати з повітрям займисті і вибухонебезпечні суміші при температурах не вище 50° С. , пропілен, сірководень, формальдегід, а також пари легкозаймистих та горючих рідин.
2. Легкозаймисті рідини (ЛЗР)- речовини, здатні самостійно горіти після видалення джерела запалення і мають спалаху не вище 61° С (у закритому тиглі) або 66° (у відкритому). До таких рідин належать індивідуальні речовини: ацетон, бензол, гексан, гептан, диметилфорамід, дифтордихлорметан, ізопентан, ізопропілбензол, ксилол, метиловий спирт, сірковуглець, стирол, оцтова кислота, хлорбензол, циклогексан, етилацетат, етилбензол, технічні продукти: бензин, дизельне паливо, гас, уайтспирт, розчинники.
3. Горючі рідини (ГР)- речовини, здатні самостійно горіти після видалення джерела запалення і мають спалаху температуру вище 61° (у закритому тиглі) або 66° С (у відкритому). До горючих рідин належать такі індивідуальні речовини: анілін, гексадекан, гексиловий спирт, гліцерин, етиленгліколь, а також суміші та технічні продукти, наприклад, олії: трансформаторна, вазелінова, касторова.
4. Горючі пилу (ДП)- Тверді речовини, що знаходяться в дрібнодисперсному стані. Горючий пил, що знаходиться в повітрі (аерозоль), здатний утворювати з ним вибухові суміші. Осілий на стінах, стелі, поверхнях обладнання пил (аерогель) пожежонебезпечний.
Горючі пили за рівнем вибухо- та пожежонебезпеки поділяються на чотири класи.
1-й клас - найбільш вибухонебезпечні - аерозолі, що мають нижню концентраційну межу займання (вибуху) (НКПВ) до 15 г/м 3 (сірка, нафталін, каніфоль, пил млиновий, торф'яний, ебонітовий).
2-й клас - вибухонебезпечні - аерозолі, що мають величину НКПВ від 15 до 65 г/м 3 (алюмінієвий порошок, лігнін, пил борошняний, сінний, сланцевий).
3-й клас - найбільш пожежонебезпечні - аерогелі, що мають величину НКПВ, більшу за 65 г/м 3 і температуру самозаймання до 250° С (тютюновий, елеваторний пил).
4-й клас - пожежонебезпечні - аерогелі, що мають величину НКПВ велику 65 г/м 3 і температуру самозаймання, велику 250 ° С (деревна тирса, цинковий пил).
Нижче наводяться деякі характеристики горючих речовин, необхідні прогнозування аварійних ситуацій.
Показники вибухо-пожежонебезпечності горючих газів та парів легкозаймистих та горючих рідин
Таблиця 1.
| речовина | умовні позначення | Температура спалаху | концентраційні межі вибуховості (займання) | |||
| tвсп, °С | нижній (НКПВ) | верхній (ВКПВ) | ||||
| % за об'ємом | г/м 3 при 20° | за об'ємом | г/м 3 за 20 °С | |||
| ЕФІРИ СКЛАДНІ І ПРОСТІ | ||||||
| Амілацетат | ЛЗР | 1.08 | 90.0 | 10.0 | 540.0 | |
| Бутилацетат | ЛЗР | 1.43 | 83.0 | 15.0 | 721.0 | |
| Діетиловий спирт Окис етилену | ЛЗР ВВ | -4 3 - | 1.9 3.66 | 38.6 54.8 | 51.0 80.0 | 1576.0 1462.0 |
| етилацетат | ЛЗР | -3 | 2.98 | 80.4 | 11.4 | 407.0 |
| СПИРТИ | ||||||
| Аміловий | ЛЗР | 1.48 | 43.5 | - | - | |
| Метиловий | ЛЗР | 6.7 | 46.5 | 38.5 | 512.0 | |
| Етиловий | ЛЗР | 3.61 | 50.0 | 19.0 | 363.0 | |
| Вуглеводні граничні | ||||||
| Бутан | ГР | - | 1.8 | 37.4 | 8.5 | 204.8 |
| Гексан | ЛЗР | -23 | 1.24 | 39.1 | 6.0 | 250.0 |
| Метан | ГР | - | 5.28 | 16.66 | 15.4 | 102.6 |
| Пентан | ЛЗР | -44 | 1.47 | 32.8 | 8.0 | 238.5 |
| Пропан | ГР | - | 2.31 | 36.6 | 9.5 | 173.8 |
| Етан | ГР | - | 3.07 | 31.2 | 14.95 | 186.8 |
| Вуглеводні граничні | ||||||
| Ацетилен | ВВ | - | 2.5 | 16.5 | 82.0 | 885.6 |
| Бутілен | ГР | - | 1.7 | 39.5 | 9.0 | 209.0 |
| Пропілен | ГР | - | 2.3 | 34.8 | 11.1 | 169.0 |
| Етилен | ВВ | - | 3.11 | 35.0 | 35.0 | 406.0 |
| Вуглеводні АРОМАТИЧНІ | ||||||
| Бензол | ЛЗР | -12 | 1.43 | 42.0 | 9.5 | 308.0 |
| Ксилол | ЛЗР | 1.0 | 44.0 | 7.6 | 334.0 | |
| Нафталін | ДП4 | - | 0.44 | 23.5 | - | - |
| Толуол | ЛЗР | 1.25 | 38.2 | 7.0 | 268.0 | |
| СПОЛУКИ, що містять азот і сірку | ||||||
| Аміак | ГР | - | 17.0 | 112.0 | 27.0 | 189.0 |
| Анілін | ГЖ | 1.32 | 61.0 | - | - | |
| Сірководень | ГР | - | 4.0 | 61.0 | 44.5 | 628.0 |
| Сірковуглець | ЛЗР | -43 | 1.33 | 31.5 | 50.0 | 157.0 |
| НАФТОПРОДУКТИ І ІНШІ РЕЧОВИНИ | ||||||
| Бензин (температура кипіння 105 ° С) Бензин (те ж 64 ... 94 ° С) Водень | ЛЗР ЛЗР РР | -36 -36 - | 2.4 1.9 4.09 | 137.0 - 3.4 | 4.9 5.1 880.0 | 281.0 - 66.4 |
| Гас | ЛЗР | >40 | 0.64 | - | 7.0 | - |
| Нафтовий газ | ГР | - | 3.2 | - | 13.6 | - |
| Окис вуглецю | ГР | - | 12.5 | 145.0 | 80.0 | 928.0 |
| Скіпідар | ЛЗР | 0.73 | 41.3 | - | - | |
| Коксовий газ | ГР | - | 5.6 | - | 30.4 | - |
| Доменний газ | ГР | - | 46.0 | - | 68.0 | - |
Температура спалаху- найменша температура рідини, при якій біля її поверхні утворюється паро-повітряна суміш, здатна спалахувати від джерела та згоряти, не викликаючи при цьому стійкого горіння рідини.
Верхній та нижній концентраційні межі вибуховості(займання) - відповідно максимальна та мінімальна концентрація горючих газів, парів легкозаймистих або горючих рідин, пилу або волокон у повітрі, вище та нижче яких вибуху не відбудеться навіть за наявності джерела ініціювання вибуху.
Аерозоль здатна вибухати при розмірах твердих частинок менше 76 мкм.
Верхні межі вибуховостіпилу дуже великі і всередині приміщень практично важко досяжні, тому вони не становлять інтересу. Наприклад, ВКПВ пилу цукру становить 13.5 кг/м 3 .
ВВ- Вибухонебезпечна речовина - речовина, здатна до вибуху або детонації без участі кисню в повітрі.
Температура самозаймання- найнижча температура пального речовини, коли він відбувається різке збільшення швидкості екзотермічних реакцій, що закінчується виникненням полум'яного горіння.
Загальне уявлення про пожежу. Коротка характеристика явищ, що відбуваються на пожежі. Небезпечні Фактори пожежі та їх вторинні прояви. Класифікація пожеж. Газовий обмін на пожежі Умови, що сприяють розвитку пожежі, основні шляхи розповсюдження вогню.
Пожежа – неконтрольоване горіння, що завдає матеріальних збитків, шкоди життю та здоров'ю громадян, інтересам суспільства та держави. (№ 69-ФЗ "Про пожежну безпеку" від 21.12.1994 р.).
Пожежею вважається неконтрольоване горіння поза спеціальним осередком, що завдає матеріальних збитків (довідник РТП, П.П. Клюс, В.П.Іванников).
Пожежа є складним фізико-хімічним процесом, що включає крім горіння загальні явища, характерні для будь-якої пожежі незалежно від її розмірів і місця виникнення (масо- та теплообмін, газообмін, димоутворення). Ці явища взаємопов'язані та розвиваються у часі та просторі. Лише ліквідація горіння може призвести до їх припинення.
Загальні явища можуть призвести виникнення приватних явищ, тобто. таких, які можуть чи не можуть відбуватися на пожежах. До них відносяться: вибухи, деформація та обвалення технологічних апаратів та установок, будівельних конструкцій, закипання чи викид нафтопродуктів з резервуарів та ін.
Також пожежа супроводжується соціальними явищами, що завдають суспільству не лише матеріальної, а й моральної шкоди. До них відносяться загибель людей, термічні травми, отруєння токсичними продуктами горіння, поява паніки. Це особлива група явищ, що викликає значні психологічні навантаження та стресові стани у людей.
Ознаки пожежі:
– процес горіння;
- газообміну;
- Теплообміну.
Вони змінюються у часі, просторі та характеризуються параметрами пожежі.
До основних факторів, що характеризують можливий розвиток процесу горіння на пожежі, відносяться: пожежне навантаження, масова швидкість вигоряння, лінійна швидкість поширення полум'я по поверхні палаючих матеріалів, інтенсивність виділення тепла, температура полум'я та ін.
Під пожежним навантаженнямрозуміють масу всіх горючих і важкогорючих матеріалів, що у приміщенні чи відкритому просторі, віднесену до площі підлоги приміщення чи площі, займаної цими матеріалами на відкритому просторі (кг/м 2 ).
Швидкість вигоряння- Втрата маси матеріалу (речовини) в одиницю часу або горіння (кг/м 2 с).
Лінійна швидкість розповсюдження горіння– фізична величина, що характеризується поступальним рухом фронту полум'я у цьому напрямі за одиницю часу (м/с).
Під температурою пожежі в огорожахрозуміють середньооб'ємну температуру газового середовища у приміщенні.
Під температурою пожежі на відкритих просторах– температуру полум'я.
На пожежі виділяються газоподібні, рідкі та тверді речовини. Їх називають продуктами горіння, тобто. речовинами, що утворилися внаслідок горіння. Вони поширюються у газовому середовищі та створюють задимлення.
Дим– дисперсна система з продуктів горіння та повітря, що складається з газів, пар та розпечених частинок. Обсяг диму, що його виділився, його щільність і токсичність залежать від властивостей палаючого матеріалу і від умов протікання процесу горіння.
Димоутворенняна пожежі – кількість диму, м 3 /с, що виділяється з усієї площі пожежі.
Концентрація диму– кількість продуктів горіння, що містяться в одиниці об'єму приміщення (г/м 3 , г/л, або об'ємних частках).
Площа пожежі(S П)– площа проекції поверхневого горіння твердих та рідких речовин та матеріалів на поверхню землі чи підлоги приміщення.
Площа пожежімає свої Межі: периметр та фронт.
Периметр пожежі (P) – це довжина зовнішнього кордону площі пожежі.
Фронт пожежі (ФП) - Частина периметра пожежі, в напрямку якої відбувається поширення горіння.
Форми площі пожежі
Залежно від місця виникнення горіння, роду горючих матеріалів, об'ємно-планувальних рішень об'єкта, характеристики конструкцій, метеорологічних умов та інших факторів площа пожежі має кругову, кутову та прямокутну форму рис 2 – 5.Круговаформа площі пожежі (рис. 2) зустрічається, коли пожежа виникає в глибині великої ділянки з пожежним навантаженням і за відносно безвітряної погоди поширюється на всі боки приблизно з однаковою лінійною швидкістю (склади лісоматеріалів, хлібні масиви, покриття великих площ, що згоряються, виробничі, а також складські приміщення великої площі тощо).
Кутоваформа (рис. 3, 4 ) характерна для пожежі, яка виникає на межі великої ділянки з пожежним навантаженням і поширюється всередині кута за будь-яких метеорологічних умов. Ця форма площі пожежі може мати місце на тих самих об'єктах, що і кругова. Максимальний кут площі пожежі залежить від геометричної фігури ділянки з пожежним навантаженням та місця виникнення горіння. Найчастіше ця форма зустрічається на ділянках з кутом 90 і 180 °.
Прямокутнаформа площі пожежі (рис. 5) зустрічається, коли пожежа виникає на кордоні або в глибині довгої ділянки з горючим завантаженням і поширюється в одному або кількох напрямках: за вітром - з більшою, проти вітру - з меншою, а за відносно безвітряної погоди приблизно з однаковою лінійною швидкістю (довгі будівлі невеликої ширини будь-якого призначення та конфігурації, ряди житлових будинків з надвірними спорудами у сільських населених пунктах тощо).
Пожежі в будівлях із приміщеннями невеликих розмірів набувають прямокутної форми від початку розвитку горіння. Зрештою при поширенні горіння пожежа може набути форми даної геометричної ділянки (рис. 6).
Форма площі пожежі, що розвивається, є основною для визначення розрахункової схеми, напрямів зосередження сил і засобів гасіння, а також необхідної їх кількості при відповідних параметрах здійснення бойових дій. Для визначення розрахункової схеми реальну форму площі пожежі призводять до фігур правильної геометричної форми (рис. 7, б, у коліз радіусом R(при круговій формі), сектору кола з радіусом Rта кутом α (При кутовій формі), прямокутникуз шириною боку а та довжиною b(При прямокутній формі).
Рис.7. Розрахункові схеми за формами площі пожежі
А) коло; б) прямокутник; в) сектор
Кругова форма площі пожежі
Площа пожежі – S П = pR 2 S П = 0,785 D 2
Периметр пожежі – P П = 2pR
Фронт пожежі - ФП = 2pR
Кутова форма пожежі
Площа пожежі - S П = 0,5 aR 2
Периметр пожежі – P П = R(2+a)
Фронт пожежі - ФП = aR
Лінійна швидкість поширення – V Л = R/t
Прямокутна форма пожежі
Площа пожежі - S П = a b.
При розвитку у двох напрямках S П = a (b 1 + b 2)
Периметр пожежі – P П = 2 (a+b).
При розвитку в двох напрямках P П = 2)
