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.

Пожары класса «В» – это горение жидких веществ, которые могут быть растворимыми в воде (спирты, ацетон, глицерин) и нерастворимыми (бензин, масло, мазут).

Так же, как и твердые вещества, воспламеняющиеся жидкости выделяют при горении пары. Процесс парообразования отличается только скоростью – у жидкостей это происходит гораздо быстрее.

Уровень опасности воспламеняющихся жидкостей зависит от температуры вспышки – наименьшей температуры конденсированного вещества, при которой пары над ним способны вспыхивать под воздействием источника воспламенения, но при этом горение после его устранения не возникает. Также на степень опасности воспламеняющихся жидкостей влияет температура воспламенения, диапазон воспламеняемости, скорость испарения, химическая активность под воздействием теплоты, плотность и скорость диффузии паров.

Легковоспламеняющимися жидкостями считают жидкости с температурой вспышки до 61°С (бензин, керосин), горючими – с температурой вспышки выше 61°С (кислоты, растительные и смазочные масла).

Пожары класса В

К возгоранию класса В может привести горение таких материалов:

• красок и лаков;
• легковоспламеняющихся и горючих жидкостей;
• сжижаемых твердых веществ (парафинов, стеаринов).

1. Лаки, краски, эмали. Жидкости на водной основе менее опасны, чем масляные. Температура вспышки находящихся в составе красок, лаков и эмалей масел довольно высокая (около 200°С), однако находящиеся в них воспламеняющиеся растворители вспыхивают гораздо раньше – при температуре 32°С.

Краски горят хорошо, с выделением большого количества густого черного дыма и токсичных газов. При возгорании красок или лаков часто происходят взрывы емкостей, в которых они находятся.

Тушить краски, лаки и эмали водой нельзя из-за низкой температуры вспышки. Воду можно применять лишь для охлаждения окружающих предметов или тушения сухой краски.

Горение красок и лаков подавляют пеной, в некоторых случаях – углекислоту или порошковые огнетушители.

1. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости. Их сгорание сопровождается выделением нестандартных, свойственных именно таким жидкостям продуктов горения.

Спирты горят голубым прозрачным огнем с небольшим количеством дыма.

Горение жидких углеводородов характеризуется оранжевым пламенем и образованием густого темного дыма.

Эфиры и терпены горят в сопровождении кипения на их поверхности.

В процессе горения нефтепродуктов, масел и жиров выделяется ядовитый раздражающий газ акролеин.

Тушение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей является непростым делом, причем каждый пожар имеет свои особенности и последовательность его подавления. Для начала необходимо перекрыть попадание жидкости в очаг возгорания.

Окружающие предметы и емкости с горящими жидкостями следует охлаждать при помощи воды. Потушить пожар класса В можно разными способами:

• с небольшим возгоранием справится пенный или порошковый огнетушитель либо распыленная струя воды;
• в случае большого растекания горючей жидкости лучше пользоваться порошковыми огнетушителями в совокупности с пожарными рукавами для подачи пены;
• если жидкость горит на поверхности воды, то сначала надо ограничить ее растекание, а потом накрыть пламя пеной или мощной водной струей;
• при тушении оборудования, функционирующего на жидком топливе, необходимо применять распыленную воду или пену.

Парафины и другие подобные продукты нефтепереработки. Тушение их водой категорически запрещено и опасно. Небольшие возгорания можно подавить углекислотными огнетушителями. Крупные пожары – с помощью пены.

Короткий путь http://bibt.ru

Горение жидкостей.

Все горючие жидкости способны испаряться, и горение их происходит только в паровой фазе, находящейся над поверхностью жидкости. Количество паров зависит от состава и температуры жидкости. Горение паров в воздухе возможно лишь при определенной их концентрации.

Наименьшая температура жидкости, при которой концентрация ее паров в смеси с воздухом обеспечивает воспламенение смеси от открытого источника зажигания без последующего устойчивого горения, называется температурой вспышки. При температуре вспышки не возникает стабильного горения, поскольку при этой температуре концентрация смеси паров жидкости с воздухом не является устойчивой, что необходимо для такого горения. Количество тепла, выделенного при вспышке, недостаточно для продолжения горения, а вещество еще недостаточно нагрето. Для того чтобы воспламенить жидкость, нужен не кратковременный, а длительно действующий источник зажигания, температура которого была бы выше температуры самовоспламенения смеси паров этой жидкости с воздухом.

В соответствии с ГОСТ 12.1.004-76 под горючей жидкостью (ГЖ) понимают жидкость, способную самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющую температуру вспышки выше +61° С (в закрытом тигле) или +66° С (в открытом тигле).

Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) - это жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше +61° С (в закрытом тигле) или +66° С (в открытом тигле).

Температура вспышки является низшей температурой, при которой жидкость становится особо опасной в пожарном отношении, поэтому ее величина принята в основу классификации горючих жидкостей по степени их пожарной опасности. Пожаровзрывоопасность жидкостей может характеризоваться также температурными пределами воспламенения ее паров.

Температура жидкости, при которой концентрация насыщенных паров в воздухе в замкнутом объеме способна воспламениться при воздействии источника зажигания, называется нижним температурным пределом воспламенения. Температура жидкости, при которой концентрация насыщенных паров в воздухе в замкнутом объеме еще может воспламениться при воздействии источника зажигания, называется верхним температурным пределом воспламенения.

Температурные пределы воспламенения некоторых жидкостей приведены в табл. 29.

Таблица 29 Температурные пределы воспламенения некоторых жидкостей: ацетон, бензин А-76, бензол, керосин тракторный, этиловый спирт.

Температурные пределы показывают, в каком интервале температур пары жидкости будут образовывать с воздухом горючие смеси.

Для создания НКПРП паров над поверхностью жидкости достаточно нагреть до температуры, равной НТПРП, не всю массу жид­кости, а лишь только ее поверхностный слой.

При наличии ИЗ такая смесь будет способ­на к воспламенению. На практике чаще всего используются понятия температура вспышки и воспламенения.

Под температурой вспышки понимают наименьшую темпера­туру жидкости, при которой над ее поверхностью в условиях спе­циальных испытаний образуется концентрация паров жидкости, способная к воспламенению от ИЗ, но скорость их образования недостаточна для последующего горения. Таким образом, как при температуре вспышки, так и при нижнем тем­пературном пределе воспламенения над поверхностью жидкости образуется нижний концентрационный предел воспламенения, однако в последнем случае HKПРП создается насыщенными пара­ми. Поэтому температура вспышки всегда несколько выше, чем НТПРП. Хотя при температуре вспышки имеет место кратковременное воспламенение паров в воздухе, которое не спо­собно перейти в устойчивое горение жидкости, тем не менее при определенных условиях вспышка паров жидкости способна явить­ся источником возникновения пожара.

Температура вспышки принята за основу классификации жидкостей на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ). К ЛВЖ относятся жидкости, имеющие температуру вспыш­ки в закрытом тигле 61 0 С или в открытом 65 0 С и ниже, к ГЖ – с температурой вспышки в закрытом тигле более 61 0 С или в открытом тигле 65 0 С.

I разряд – особо опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от -18 0 С и ниже в закрытом тигле или от -13 0 С и ниже в открытом тигле;

II разряд – постоянно опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки выше -18 0 С до 23 0 С в закрытом тигле или от -13 до 27 0 С в открытом тигле;

III разряд – ЛВЖ, опасные при повышенной темпе­ратуре воздуха, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от 23 до 61 0 С в закрытом тигле или от 27 до 66 0 С в открытом тигле.

В зависимости от температуры вспышки устанавли­вают безопасные способы хранения, транспортирования и применения жидкостей для различных целей. Темпе­ратура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному и тому же классу, закономерно изменяется с изменени­ем физических свойств членов гомологического ряда (табл. 4.1).

Таблица 4.1.

Физические свойства спиртов

	Молекулярная	Плот-ность,	Температура, К
Метиловый СН 3 ОН
Этиловый С 2 Н 5 ОН
н-Пропиловый С 3 Н 7 ОН
н-Бутиловый С 4 Н 9 ОН
н-Амиловый С 5 Н 11 ОН

Температура вспышки повышается с увеличением молекулярной массы, темпе­ратуры кипения и плотности. Эти закономерности в го­мологическом ряду говорят о том, что температура вспышки связана с физическими свойствами веществ и сама является физическим параметром. Необходимо от­метить, что закономерность изменения температуры вспышки в гомологических рядах нельзя распространятьна жидкости, принадлежащие к разным классам органических соединений.

При смешении горючих жидкостей с водой или четы-реххлористым углеродом давление горючих паров при той же температуре понижается, что приводит к повышению температуры вспышки. Можно разбавить горючую жидкость до такой степени, что получившаяся смесь не будет иметь температуру вспышки (см. табл. 4.2).

Практика пожаротушения показывает, что горение хорошо растворимых в воде жидкостей прекращается, когда концентрация горючей жидкости достигает 10-25 %.

Таблица 4.2.

Для бинарных смесей горючих жидкостей, хорошо растворимых друг в друге, температура вспышки находится между температурами вспышки чистых жидкостей и приближается к температуре вспышки одной из них в зависимости от состава смеси.

С повышением температуры жидкости скорость испарения увеличивается и при определенной температуре достигает такой величины, что раз подожженная смесь продолжает гореть после удаления источника воспламенения. Такую температуру жидкости принято называть температурой воспламенения . Для ЛВЖ она отличается на 1-5 0 С от температуры вспышки, а для ГЖ – на 30-35 0 С. При температуре воспламенения жидко­стей устанавливается постоянный (стационарный) про­цесс горения.

Между температурой вспышки в закрытом тигле и нижним тем­пературным пределом воспламенения имеется корреляционная связь, описываемая формулой:

Т вс – Т н.п. = 0,125Т вс + 2. (4.4)

Это соотношение справедливо при Т вс < 433 К (160 0 С).

Существенная зависимость температур вспышки и воспламене­ния от условия эксперимента вызывает определенные трудности при создании расчетного метода оценки их величин. Одним из наиболее распространенных из них является полуэмпирический метод, предложенный В. И. Блиновым:

, (4.5)

где Т вс – температура вспышки, (воспламенения), К;

р вс – парциальное давление насыщенного пара жидкости при температуре вспышки (воспламенения), Па;

D 0 – коэффициент диффузии паров жидкости, м 2 /с;

n – количество молекул кислорода, необходимое для пол­ного окисления одной молекулы горючего;

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.