Лекция №30
advertisement
Лекция № 30. Тема: «Физико-химические основы процессов горения и взрывов. Особенности горения различных веществ. Условия возникновения и причины пожаров». Основные понятия пожарной безопасности. В соответствии с Федеральным законом “О пожарной безопасности” применяются следующие понятия: пожарная безопасность - состояние защищенности личности, и имущества, общества и государства от пожаров; пожар - неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства; требования пожарной безопасности - специальные условия социального и (или) технического характера, установленные в целях обеспечения пожарной безопасности законодательством Российской Федерации, нормативными документами или уполномоченным государственным органом; нарушение требований пожарной безопасности - невыполнение или ненадлежащее выполнение требований пожарной безопасности; противопожарный режим - правила поведения людей, порядок организации производства и (или) содержания помещения (территорий), обеспечивающие предупреждение нарушений требований пожарной безопасности и тушение пожаров; меры пожарной безопасности - действия по обеспечению пожарной безопасности, в том числе по выполнению требований пожарной безопасности; пожарная охрана - совокупность созданных в установленном порядке органов управления, сил и средств, в том числе противопожарных формирований, предназначенных для организации предупреждения пожаров и их тушения, проведения связанных с ними первоочередных аварийно-спасательных работ; первоочередные аварийно-спасательные работы, связанные с тушением пожаров, - боевые действия пожарной охраны по спасению людей, имущества, оказанию первой доврачебной помощи пострадавшим при пожарах; пожарно-техническая продукция - специальная техническая, научно-техническая и интеллектуальная продукция, предназначенная для обеспечения пожарной безопасности, в том числе пожарная техника и оборудование, пожарное снаряжение, огнетушащие и огнезащитные вещества, средства социальной связи и управления, программы для электронных вычислительных машин и базы данных, а также иные средства предупреждения и тушения пожаров; гарнизон пожарной охраны - совокупность дислоцированных на определенной территории органов управления, подразделений пожарной охраны, пожарно-технических научно-исследовательских учреждений и пожарно-технических учебных заведений, иных предназначенных для тушения пожаров противопожарных формирований независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. К пожарам не относятся: 1. Случаи горения, обусловленного спецификой технологического процесса производства. 2. Случаи горения, как результат обработки предметов огнем, теплом или тепловым воздействием с целью их переработки (сушка, варка, глажение, плавление, обжиг и др.). 3. Взрывы, вспышки и разряды статистического электричества. 4. Случаи коротких замыканий электросетей, в электрооборудовании, бытовых и промышленных электроприборах. 5. Горение отходов и мусора на открытых территориях (свалки, контейнерные площадки, обочины дорог, пустыри), а также сухой травы, тополиного пуха, торфа на газонах, стерни. 6. Покушение на самоубийство и самоубийства путем самосожжения, не приведшие к гибели или травмированию других людей. Сущность процессов горения и взрыва Горение - сложный химический процесс, основой которого является окислительная реакция, протекающая в условиях прогрессивного самоускорения, связанного с накоплением в системе тепла. Отличительные признаки горения - выделение тепла, саморазогрев и свечение веществ при их химическом превращении. В зависимости от скорости протекания процесса, горение может происходить в форме собственно горения и взрыва. Взрыв - это частный случай горения, протекающего мгновенно с кратковременным выделением значительного количества тепла и света. Физическое состояние веществ и физические процессы оказывают большое влияние на скорость и последовательность протекания реакции при окислении веществ, а также на состав продуктов сгорания. Например: при недостаточном подводе кислорода в зону горения процесс будет протекать медленно, а состав продуктов горения будет отличаться большим содержанием продуктов неполного сгорания, т.е. таких продуктов, которые способны к дальнейшему горению. При неполном сгорании углеродосодержащих веществ в воздухе образуются двуокись углерода и окись углерода, кроме того в продуктах горения содержатся несгоревшие мелкие частицы углерода, образующие дым, сажу. Газообразный окислитель поступает в зону горения в результате конвекции и диффузии. Исключение составляют случаи, когда окислитель содержится в горючей смеси в количестве, необходимом для реализации процесса горения. При воздействии внешнего импульса или источника зажигания - вещества, содержащие окислитель, практически мгновенно разлагаются и окислитель вступает в реакцию с горючим веществом, которая с большой скоростью распространяется по всему его объему. Реакция сопровождается с выделением большого количества тепла. В этом случае горение приобретает форму взрыва. Окислителем могут служить другие вещества. Например: сера, галогены, сложные кислородосодержащие вещества - перекиси, нитросоединения, азотная кислота, перхлораты. Однако наиболее часто горение протекает с участием кислорода воздуха (21% О2 в воздухе). О2 входит в состав воды и многих минералов. Например, горение твердых веществ в виде аэрозоля может при горении взрываться, а в виде аэрогеля (сплошного массива) может гореть спокойно или тлеть. Виды горения. Горение различают: тепловое и автокаталитическое. Тепловое горение связано с экзотермической реакцией, когда скорость выделения тепла превышает скорость теплопотерь и создаются условия для прогрессивного самоускорения реакции саморазогрева системы и пространственного распространения горения. Автокаталитическое (или цепное) горение происходит при сравнительно низких температурах, например: белый фосфор (горит на воздухе при < 50° С), выделяемая энергия при таком горении расходуется на образование новых реакционно способных промежуточных частиц в еще большем количестве, что способствует ускорению и пространственному распространению реакции. Наиболее распространено тепловое горение. Таким образом, чтобы горение возникло, необходима система: горючее вещество, окислитель, источник зажигания или импульс ускоряющий реакцию окисления. Горючее вещество может быть в газообразном, жидком, твердом состоянии. Горение газов и паров в воздухе протекает полностью в газовой фазе и носит объемный характер. Такое горение сопровождается пламенем или взрывом. Отдельные твердые вещества при нагревании плавятся и испаряются, другие - разлагаются и выделяют газообразные продукты и твердый остаток в виде угля и шлака, третьи не разлагаются и не плавятся. Большинство горючих веществ независимо от агрегатного состояния при нагревании образуют газообразные продукты, которые при смешивании с кислородом воздуха образуют горючую среду. По агрегатному состоянию горючего и окислителя различают; - гомогенное горение - горение газов и горючих парообразующих веществ в среде газообразного окислителя; - горение взрывчатых веществ и порохов; - гетерогенное горение - горение жидких и твердых горючих веществ в среде газообразного окислителя; - горение в системе «жидкая горючая смесь - жидкий окислитель» Пламя это светящееся пространство, в котором сгорают газы и пары. Важнейшим вопросом теории горения является распространение пламени (зоны резкого возрастания температуры и интенсивной реакции). Различают следующие режимы распространения пламени (горения): - нормальный режим горения; - дефлеграционное (взрывное) горение; - детонация. а) Нормальный режим горения наблюдается при спокойном гетерогенном двухфазном диффузионном горении. Скорость горения будет определяться скоростью диффузии кислорода к горючему веществу в зону горения. Распространение пламени происходит от каждой точки фронта пламени по нормали к его поверхности. Такое горение и скорость распространения пламени по неподвижной смеси вдоль нормали к его поверхности называют нормальным (ламинарным). Нормальные скорости горения невелики. В этом случае повышения давления и образования ударной волны не происходит. б) В реальных условиях вследствие протекания внутренних процессов и при внешних осложняющих факторах происходит искривление фронта пламени, что приводит к росту скорости горения. При достижении скоростей распространения пламени до десятков и сотен метров в секунду, но не превышающих скорости звука в данной среде (300 – 320м/сек) происходит взрывное (дефлеграционное) горение. При взрывном горении продукты горения нагреваются до 1.5-3.0 тысяч °С, а давление в закрытых системах увеличивается до 0.б0.9МПа. Продолжительность реакции горения до взрывного режима составляет для газов ~0.1 сек, паров ~0.2 – 0.3 сек, пыли ~0.5 сек. Применительно к случайным промышленным взрывам под дефлебрацией обычно понимают горение облака с видимой скоростью порядка 100 - 300 м/сек, при которой генерируются ударные волны с максимальным давлением 20 - 100 кПа. Горение в виде взрыва - это горение за короткий промежуток времени. Горение жидкости - это пламенное горение ее паров и продуктов разложения. Горение твердых веществ отличается большим разнообразием происходящих процессов. Это связано с разнообразием химических и физических свойств и состояний (дисперсностью, пористостью, влажностью, однородностью) и состоянием окружающей среды. Взрыв пыли (торфа, древесины, муки, сахара). Для процесса горения необходимо: 1) наличие горючей среды, состоящей ив горючего вещества и окислителя; 2) источника воспламенения. Чтобы возник процесс горения, горючая среда должна быть нагрета до определенной температуры при помощи источника воспламенения (пламя, искра электрического или механического происхождения, накаленные тела, тепловое проявление химической, электрической или механической энергий). После возникновения горения постоянным источником воспламенения является зона горения. Возникновение и продолжение горения возможно при определенном количественном соотношении горючего вещества и кислорода, а также при определенных температурах и запасе тепловой энергии источника воспламенения. Наибольшая скорость стационарного горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая - при содержании в воздухе 14 - 15% кислорода. При меньшем содержании кислорода в воздухе горение большей части веществ - прекращается. Различают следующие виды горения: - полное - горение при достаточном количестве или избытке кислорода; - неполное - горение при недостатке кислорода. При полном горении продуктами сгорания являются двуокись углерода (CO2), вода (H2O), азот (N), сернистый ангидрид (SO2), фосфорный ангидрид. При неполном горении обычно образуются едкие, ядовитые горючие и взрывоопасные продукты: окись углерода, спирты, кислоты, альдегиды. Формы горения. Горение может возникнуть в двух различных формах: 1. Возгорание (воспламенение) 2. Самовозгорание (самовоспламенение) Возгорание веществ возможно при воздействии теплового импульса от источника зажигания. Величина его должна быть достаточной, чтобы разогреть вещество до температуры, при которой происходит дальнейший саморазогрев и возникает устойчивое горение после удаления источника зажигания. Температура при возгорании многих органических твердых веществ является температурой воспламенения паро и газообразных продуктов их термического разложения (например у древесины). Самовозгорание (самовоспламенение) - процесс возникновения горения при отсутствии источника зажигания. Оно наблюдается при резком увеличении скорости экзотермической реакции в объеме вещества, когда скорость выделения тепла больше скорости рассеивания. Виды самовозгорания: 1). Тепловое самовозгорание (масла, жиры). Масла машин, трансформаторов. Окисление происходит при температуре на воздухе и самовозгореться не способны. Склонны к самовозгоранию растительные масла. 2). Микробиологическое самовозгорание: К нему относится самовозгорание торфа из-за жизнедеятельности микроорганизмов. Сено, клевер, листва - сульфиды железа. 3). Химическое самовозгорание: щелочные металлы натрий, калий, при определенных условиях хлор, фтор, бром, йод. Источники зажигания. Источники зажигания могут быть для различных веществ разные: - открытый огонь; - тепловое проявление (химическое, микробиологическое происхождение, силы трения); - механические (искры от ударов искрообразующих металлов, трение); - электрические (большие переходные сопротивления, короткое замыкание, электросварка); - природные (молния, грозовые разряды); - химической природы (химические свойства веществ). Производственные источники зажигания характеризуются воспламеняющей способностью. В условиях производства существует значительное количество различных источников зажигания, как постоянно действующие (они предусмотрены технологическим регламентом) и потенциально возможные при нарушении технологического процесса. Условиями необходимыми для предотвращения пожара являются: 1. Исключение окислителя в горючем веществе. 2. Исключение источника зажигания. 3. Исключение горючего вещества. 1.3 Организационно-технические мероприятия по обеспечению пожарной безопасности Организационно-технические мероприятия должны включать: - организацию пожарной охраны (в установленном порядке) соответствующего вида (профессиональной, добровольной и т.п.), численности и технической оснащенности; - паспортизацию веществ, материалов, изделий, технологических процессов и объектов в части обеспечения пожарной безопасности; - широкое вовлечение общественности к вопросам обеспечения пожарной безопасности; организацию обучения рабочих, служащих, колхозников, учащихся и населения правилам пожарной безопасности; - разработку и реализацию норм и правил пожарной безопасности, инструкций о порядке работы с пожароопасными веществами и материалами, о соблюдении противопожарного режима и о действиях людей при возникновении пожара; - разработку мероприятий по действиям администрации, рабочих, служащих и населения на случай возникновения пожара и организации эвакуации людей; Показатели пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов. Показатели пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов определяются с целью получения исходных данных для определения категории производства и разработки систем обеспечения пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.I.004-85 и ГОСТ 12.I.010-76. Пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов определяется показателями, выбор которых зависит от агрегатного состояния вещества и условий его применения. Количество показателей, необходимых и достаточных для характеристики пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов в условиях их производства, переработки, транспортировки и хранения, как правило, определяется разработчиком системы обеспечения пожарной безопасности объекта. Одним из основных показателей пожароопасности, применяемых при классификации веществ и материалов по способности их к горению, является группа горючести. По горючести и вещества и материалы подразделяются на три группы: 1. негорючие (несгораемые) – это вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожароопасными (например: окислители, а также вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом); 2.трудногорючие (трудносгораемые) - вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления; 3. горючие (сгораемые) - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления. Из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняющееся вещества и материалы. Легковоспламеняющиеся называют горючие вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременного (до 30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, тлеющая сигарета и т.п.). Легковоспламеняющимися называются жидкости с температурой вспышки не более 61 °С в закрытом тигле или 66 °С в открытом тигле. Группа горючести применяется: - при подразделении материалов по горючести, - при определении категории помещений, зданий по взрыво- и пожароопасности, а также классов взрывоопасных зон; - при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности. Температура вспышки - самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще не достаточна для устойчивого горения. Значение температуры вспышки применяется: - при классификации жидкостей по степени пожароопасности, - при определении категории производств по взрывопожарной и пожарной опасности, - при определении классов взрывоопасных и пожароопасных зон по ПУЭ, - при разработке пожарной безопасности и взрывобезопасности. Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение. Значение температуры воспламенения применяется: - при установлении группы горючести веществ, - при оценке пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкой горючих веществ, - при разработке мероприятий по обеспечению пожаро - и взрывоопасности технологических процессов. Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением. Значение температуры самовоспламенения применяется: - при оценке пожаро - и взрывоопасности веществ, - при определении группы взрывоопасной смеси по ГОСТ 12.1.011-78, - для выбора типа взрывозащищенного электрооборудования, - при разработке мероприятий по обеспечению пожаро - и взрывоопасности технологических процессов. Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени - минимальное (максимальное) содержание горючего в смеси "горючее вещество - окислительная среда", при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. Значения нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени (воспламенения) используются: - при определении классов взрывоопасных и пожароопасных зон по ПУЭ; - при расчете взрывобезопасных концентраций газов, паров и пылей внутри технологического оборудования, трубопроводов; - при проектировании вентиляционных систем; - при расчете предельно допустимых взрывобезопасных концентраций газов и паров в воздухе рабочей зоны с потенциальными источниками зажигания в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.010-76. Температурные пределы распространения пламени (воспламенения) - такие температуры вещества, при которых его насыщенные пары образуют в конкретной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) и верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени. Значение температурных пределов распространения пламени применяется: - при расчете пожаро - и взрывобезопасных температурных режимов работы технологического оборудования, - при оценке аварийных ситуаций, связанных с разливом горючих жидкостей, - для расчета концентрационных пределов распространения пламени. Температурой самонагревания - называется самая низкая температура вещества, при которой самопроизвольный процесс его нагревания не приводит к тлению или пламенному горению. Значение температуры самонагревания применяется: - при выборе безопасных условий нагрева вещества, - при разработке мероприятий по обеспечению пожаробезопасности технологических процессов. Безопасной температурой длительного нагрева вещества считают температуру, не превышающую 90% температуры самонагревания. Температура тления - температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления. Значение температуры тления следует применять: - при экспертизах причин пожаров, - при выборе взрывозащищенного электрооборудования и разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности и технологических процессов. Условия теплового самовозгорания - экспериментально выявленная зависимость между температурой окружающей среды, массой вещества и временем до момента его самовозгорания. Результаты оценки условий теплового самовозгорания следует применять: - при выборе безопасных условий хранения и переработки самовозгорающихся веществ. Минимальная энергия зажигания - наименьшее значение энергии электрического разряду, способной воспламенить наиболее легковоспламеняющуюся смесь газа, пара, пыли с воздухом. Значение минимальной энергии зажигания следует применять: - при разработке мероприятий по обеспечению пожаро - и взрывобезопасных условий переработки горючих веществ и электростатической искробезопасности технологических процессов. Кислородный индекс - минимальное содержание кислорода в кислородно-азотной смеси, при котором возможно свечеобразное горение материалов в условиях специальных испытаний. Значение кислородного индекса применяется при разработке полимерных композиций пониженной горючести и контроле горючести твердых материалов. Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами - это качественный показатель, характеризующий особую пожарную опасность некоторых веществ. Результаты оценки способности взрываться и гореть при взаимном контакте веществ применяются: - при определении категорий производств; - при выборе безопасных условий проведения технологических процессов и условий совместного хранения и транспортировки веществ и материалов. Нормальная скорость распределения пламени - скорость перемещения фронта пламени относительно несгоревшего газа в направлении, перпендикулярном его поверхности. Значение нормальной скорости распространения пламени применяется: - в расчетах скорости нарастания взрывного давления газо-, паро-воздушных смесей, критического (гасящего) диаметра, - при разработке мероприятий по обеспечению (пожаро - и взрывобезопасности технологических процессов). Скорость выгорания - количество горючего, сгорающего в единицу времени с единицы площади. Скорость выгорания характеризует интенсивность горения вещества в условиях пожара. Значение скорости выгорания применяется: - при определении продолжительности пожара в резервуарах интенсивности тепловыделения и температурного режима пожара. Коэффициент дымообразования - величина, характеризующая оптическую плотность дыма, образующегося при сгорании вещества (материала) с заданной насыщенностью в объеме помещения. Значение коэффициента дымообразования следует применять: - для классификации материалов по дымообразующей способности. По дымообразующей способности материалы подразделяют на три группы: с малой, умеренной, высокой дымообразующей способностью. Индекс распространения пламени - условный безразмерный показатель, характеризующий способность веществ распространять пламя по поверхности. Значение индекса распространения пламени следует применять: - для классификации строительных материалов, лакокрасочных и полимерных покрытий, тканей и пленок по способности распространять пламя на поверхности. Особенности горения различных веществ и их пожароопасные свойства. В производственных условиях может иметь место образование смесей горючих пылей, газов или паров в любых количественных соотношениях (концентрация пылей, паров или газов в этих смесях может изменяться от О до 100%). Однако, взрывоопасными эти смеси МОГУТ быть далеко не во всех случаях, а только тогда, когда концентрация горючей пыли, горючего газа или пара находится между границами взрывных концентраций. Минимальная концентрация горючих паров и газов в воздухе, при которой возможно ее воспламенение от определенного теплового источника, называется нижним концентрационным пределом воспламенения (взрываемости). Максимальная концентрация горючих паров или газов в воздухе, выше которой воспламенение ее невозможно от теплового источника любой мощности, называется верхним концентрационным пределом воспламенения (взрываемости). Взрывоопасность вещества тем больше, чем ниже нижний и выше верхний пределы воспламенения и чем ниже температура самовоспламенения. При оценке пожарной опасности горючих газов и ненасыщенных паров жидкостей используют концентрационные пределы воспламенения, что весьма удобно с точки зрения практического использования этих показателей. Наиболее удобной характеристикой пожарной опасности насыщенных паров жидкостей является температурный предел воспламенения (взрываемости). Это понятие основано на зависимости концентрации насыщенных паров от температуры жидкости. Следовательно, нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения будут соответствовать определенной температуре жидкости. Нижним температурным пределом воспламенения или взрываемости (1ГП1В) называется минимальная температура жидкости, при которой образуется смесь насыщенных паров, воспламеняющихся при поднесении к ней источника воспламенения. Так, для ацетона НТПВ составляет --20°С, а для бензина Л-66 он равен --39°С. Нижний температурный предел воспламенения жидкостей называют еще температурой вспышки, характеризующей ту минимальную температуру, при которой данное количество паров над поверхностью жидкости может воспламениться. При нагревании жидкости до температуры, превышающей температуру вспышки, воздействие теплового источника неизбежно вызывает воспламенение паров, которое при благоприятных условиях может привести к пожару. Верхним температурным пределом воспламенения или взрываемости (ВТПВ) называется минимальная температура жидкости, выше которой образуется смесь насыщенных паров с воздухом, не воспламеняющаяся при поднесении к ней источника воспламенения. Для ацетона ВТПВ составляет +6 °С, а для бензина Л-66 он равен +8 °С. Выше этой температуры смесь насыщенных паров с воздухом не в состоянии воспламениться при поднесении к ней теплового источника любой мощности. Температура вспышки как наиболее характерный показатель пожарной опасности положена в основу классификации жидкостей, которые в зависимости от этого показателя подразделяют на: - легковоспламеняющиеся - с температурой вспышки до 45 °С (бензин, тракторный керосин, лигроин, уксусная кислота, метиловый и этиловый спирты, сероуглерод, ацетон и др.) - и горючие с температурой вспышки выше 45 °С (осветительный керосин, минеральные и растительные масла, мазут, дизельное топливо, глицерин и др.). Горение паро- или газовоздушных смесей характеризуется также высокими скоростями распространения пламени. Так, при горении газо- или паровоздушных смесей в трубопроводах скорость распространения пламени составляет 0,3...2,7 м/с, а при горении этих смесей в сосудах и аппаратах небольших размеров -- 6,5...10 м/с. Распространение пламени при взрыве паро- или газовоздушных смесей в трубопроводах происходит со скоростью, достигающей 1000... 14000 м/с (детонационное горение). Горение пылевоздушных смесей. Пыли горючих и даже некоторых негорючих веществ (например, алюминия, цинка) могут в смеси с воздухом образовывать горючие (пожаро- и взрывоопасные) концентрации. Наибольшую опасность по взрыву представляет взвешенная в воздухе пыль. Однако осевшая на конструкциях пыль представляет опасность не только с точки зрения возникновения пожара, но и вторичного взрыва, вызываемого в результате взвихривания пыли при первичном взрыве. Это характерно также и для деревообрабатывающих предприятий, особенно в цехах по приготовлению древесной муки, шлифовке деревянных изделий и распиловке сухой древесины. При нагревании пыли, так же как и газообразных горючих веществ, происходят окислительные процессы, которые при определенной скорости реакции могут перейти в самовоспламенение, заканчивающееся тлением или пламенным горением. Пыль одного и того же вещества в зависимости от состояния имеет две температуры самовоспламенения: для аэрозоля и аэрогеля. Так, температура самовоспламенения древесной муки во взвешенном состоянии (аэрозоль) равна 775 °С, а в осажденном (аэрогель) будет в 2,8 раза ниже (275 °С). Вполне очевидно, что осевшая пыль более опасна с точки зрения ее воспламенения, поскольку у нее значительно ниже температура самовоспламенения. Этим и объясняется то обстоятельство, что искры механического происхождения воспламеняют осевшую, а не взвешенную пыль. Однако возникшее горение осевшей пыли в 1 СНиП II-106-79 «Склады нефти и нефтепродуктов. Нормы проектирования» в дальнейшем вызывает воспламенение взвешенной пыли, горение которой протекает в виде взрыва. Воспламенение аэровзвеси и распространение по ней пламени происходит только при определенных концентрациях взвешенной пыли в воздухе. Минимальная весовая концентрация, при которой возможно воспламенение пыли, называется нижним пределом воспламенения (взрываемости). Нижнему пределу воспламенения (взрываемости) придают особое значение, так как именно он характеризует пожаро- и взрывоопасность пыли. Так, наибольшую опасность представляет пыль, у которой нижний предел воспламенения (взрываемости) не превышает 15 г/м3. Горение жидкостей. Горение жидкостей в производственных условиях возникает чаще всего в результате воспламенения, вызванного воздействием различного рода тепловых источников (открытое пламя, накаленные тела, искры электрического или механического происхождения и т. п.). Если температура жидкости превышает температуру вспышки паров этой жидкости, то при поднесении источника воспламенения происходит их воспламенение в смеси с воздухом, причем пламя по горючей смеси быстро распространяется над поверхностью жидкости и наступает процесс устойчивого горения со свободной поверхности. Выделяющееся при горении тепло частично расходуется на нагревание жидкости, и частично рассеивается в окружающую среду. Опасность горения жидкостей определяется также и тем, что емкости для их хранения быстро разрушаются от действия высокой температуры, вследствие чего горящая жидкость растекается по помещению или площадке, создавая угрозу воспламенения вблизи расположенных предметов и горючих материалов. Горение твердых веществ. Горение твердых веществ может произойти в результате нагревания некоторой части их объема при помощи пламени, накаленного тела или искр. Пламя возникает в тот момент, когда наступает термодинамическое равновесие, т. е. газообразные продукты, которые выделяются при нагревании твердого вещества, нагреты до температуры самовоспламенения, а их количество и скорость выделения достаточны для поддержания горения. Некоторые твердые вещества (например, минеральная пробка, термиз марки 25, фрезерный торф) при нагревании не выделяют газообразных продуктов, поэтому воспламенение этих веществ проявляется в виде тления. Твердые вещества сгорают с различной массовой скоростью, величина которой зависит от степени их измельчения, влажности, объемной массы, доступа воздуха и ряда других факторов. Самовозгорание веществ. Соприкосновение горючих веществ с воздухом при определенных условиях вызывает их окисление. Процессы окисления протекают с выделением тепла. В том случае, когда тепловыделение превышает теплоотвод, происходит самонагревание вещества. Процессы самонагревания горючих веществ могут протекать также в результате реакций разложения и вследствие некоторых физических и биологических процессов. Если процесс самонагревания протекает в благоприятных условиях, он может вызвать повышение температуры вещества до температуры, при которой возникает воспламенение и последующее горение. Процессы самонагревания различных веществ начинаются при различных температурах. Т емпература, при которой происходит окисление веществ, является температурой самовоспламенения данных веществ при их окислении. По своей природе процессы самовоспламенения и самовозгорания одинаковы, но если первый характеризуется предварительным нагреванием вещества до температуры самовоспламенения, то второй протекает без предварительного нагревания, поскольку температура вещества ниже обычной температуры. Оба процесса в конечном счете заканчиваются горением. Для удобства рассмотрения особенностей протекания процесса окисления все самовозгорающиеся вещества можно разбить на следующие группы: 1.вещества растительного происхождения (древесина, опилки, сено и др.), 2.ископаемые угли и торф, 3. масла и жиры, химические вещества и смеси. Нередко причиной пожара, особенно на складах и в производственных помещениях, является самовозгорание жиров и масел минерального, растительного или животного происхождения, которыми оказываются пропитаны волокнистые материалы и ткани. Под массовой скоростью горения понимают массу сгорающего материала с единицы площади в единицу времени. Минеральные масла (машинное, соляровое, трансформаторное) представляет собой смесь главным образом предельных углеводородов и в чистом виде самовозгораться не могут. Самовозгорание их возможно при наличии примесей растительных масел. Растительные масла (конопляное, льняное, подсолнечное, хлопковое) и масла животного происхождения (например, сливочное) представляют собой смесь глицеридов жирных кислот. Самовозгорание масел и жиров возникает при определенных условиях: - наличии в их составе непредельных соединений, - большой поверхности окисления и малой теплоотдаче, - определенном соотношении количества масел и пропитанного ими материала и определенной его плотности. Склонны к самовозгоранию и олифы, приготовленные из льняного масла, а также отходы и остатки некоторых нитролаков. Наиболее благоприятные условия для развития окислительных процессов создаются в тех случаях, когда промасленные материалы сложены в кучу или кипы и близко примыкают друг к другу, а также к отопительным приборам. Многие химические вещества и их смеси при соприкосновении с воздухом или влагой способны самонагреваться. Эти процессы нередко заканчиваются самовозгоранием. По способности к самовозгоранию химические вещества подразделяют на четыре группы. В данном разделе рассмотрены вещества тех групп, которые встречаются в строительной практике. 1. Вещества, самовозгорающиеся при соприкосновении с воздухом. К числу веществ этой группы относятся: - активированный уголь, - алюминиевый порошок, - карбиды щелочных металлов, - порошкообразные железо и цинк и др. Окисление веществ этой группы на воздухе сопровождается выделением большого количества тепла. 2.Вещества, вызывающие горение при взаимодействии с водой. К этой группе веществ относятся: - щелочные металлы и их карбиды, - окись кальция (негашеная известь), - перекись натрия и др. Взаимодействие щелочных металлов с водой или влагой воздуха сопровождается выделением водорода, который воспламеняется за счет теплоты реакции. Попадание на негашеную известь (окись кальция) небольшого количества воды вызывает самонагревание, заканчивающееся сильным разогревом (до свечения), поэтому находящиеся поблизости горючие материалы могут воспламеняться. Такие случаи нередко наблюдались на строительных площадках при хранении негашеной извести в деревянных складских помещениях. 3.Вещества, самовозгорающиеся при смешивании одного с другим. Представителями этой группы являются газообразные, жидкие и твердые окислители: - сжиженный кислород, - хлор, - азотная кислота, - перекиси водорода и натрия, - марганцевокислый калий, - селитры, - хромовый ангидрид, - карбиды щелочных металлов и др. Так, воздействие азотной кислоты на древесину, бумагу, ткани, скипидар вызывает воспламенение последних. Ацетилен, водород, метан и этилен самовозгораются в атмосфере хлора на дневном свету. В соответствии со свойствами веществ, склонных к самовозгоранию, существуют определенные допуски, назначаемые специальными правилами на совместное с другими веществами транспортирование и хранение. Условия и причины возникновения пожаров. Пожар – неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства В основном пожары сопровождаются открытым горением. Основными опасными факторами пожара являются: - открытый огонь, (пламя, искры), - тепловой поток, - повышенная температура, - токсичность продуктов горения, - пониженная концентрация кислорода, - задымление, снижение видимости в дыму. К сопутствующим факторам пожара относятся: - осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, строений, транспортных средств, оборудования, агрегатов и иного имущества. - радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, - опасные факторы взрыва, происшедшего вследствии пожара, - воздействие огнетушащих веществ. Основными причинами возникновения пожаров являются: - неосторожное обращение с огнем (НОСО); - электротехнические причины; - нарушение правил устройства и эксплуатации печей; - поджог. НОСО является самой распространенной причиной пожара. А нередко неосторожность переходит в небрежность: - НОСО при курении, - пользование приборами освещения с открытым пламенем (керосиновыми лампами, фонарями, свечами и т.п.), что особенно опасно для чердачных и подвальных помещений, кладовых и различных хозпостроек. Пожар может возникнуть и от костра, разведенного вблизи строения, причем, чаще всего от искр, которые разносит ветер. Если в этом случае пожар причиняет значительный ущерб, гибель людей, то небрежность может квалифицироваться как преступление. Тогда, в соответствии со ст.168 Уголовным Кодексом РФ, виновные могут быть привлечены к уголовной ответственности. Еще одной из распространенных причин пожаров является поджог, который в соответствии со ст.167 УК РФ также влечет уголовное наказание. В зимнее время, с наступлением холодов нередко замерзают водопроводные и канализационные трубы. Пренебрегая мерами пожарной безопасности их отогревают пламенем факела или паяльных ламп. А это приводит к пожарам. Следует помнить, что металлические трубы, нагретые в одном помещении, за счет теплопередачи способны воспламенить соприкасающиеся к ним горючие материалы, расположенные в соседнем помещении. Особую тревогу вызывают пожары по причине детской шалости с огнем, а также от неумелого, неосторожного обращения с ним. Примерно каждый 6-8 пожар в нашей стране происходит по этой причине. Статистика свидетельствует, что чаще всего виновниками, а порой и жертвами пожаров, оказываются дошкольники и учащиеся начальных классов. Самый надежный способ предотвратить шалость малыша с огнем – не оставлять его без присмотра. Не менее распространенной причиной пожаров является электротехнические причины. Анализ пожаров, происходящих по этим причинам, показывает, что они происходят в основном по 2-м причинам: - из-за нарушения правил при пользования электробытовыми приборами, - скрытой неисправности в этих приборах или электрической сети. Водонагревательные приборы уже через 15-20 мин. после выкипания воды вызывают загорания почти любой сгораемой опорной поверхности. А при испытании электрочайников с нагревательным элементом мощностью в 600 Вт воспламенение основания этого чайника произойдет через 3 минуты после выкипания воды. Соприкосновение занавесей (портьер) с электронагревательными приборами также приводит к их воспламенению. Пожары могут возникнуть от неисправной электропроводки или неправильной эксплуатации электросети. Это объясняется тем, что при прохождении тока по проводнику всегда выделяется тепло. Одной из причин пожаров, возникающих от электросетей, является короткое замыкание. Короткое замыкание наступает тогда, когда 2 проводника без изоляции накоротко соединяются друг с другом. Провода мгновенно нагреваются до такой температуры, что металлические жилы плавятся, наблюдается интенсивное выделение искр и большое выделение количества тепла. Если в месте короткого замыкания окажутся горючие материалы и конструкции они моментально воспламеняются. Вот почему необходимо следить за изоляцией проводов, не допускать крепления их гвоздями, которые могут нарушить изоляцию, не прокладывать по горючей поверхности. Плохой контакт и сильный разогрев в местах соединения проводов (в скрутку) происходит из-за слабого крепления и сильно окисления контактных поверхностей и мест соединения проводов. Неплотный контакт может также вызвать искрение. В таких местах обычно образуются электрические дуги, а это приводит к сильному разогреву контактирующих поверхностей и воспламенении изоляции и кабелей. Из-за неплотного контакта вилок в гнездах штепсельной розетки происходит сильный разогрев розетки, а это может вызвать самовоспламенение деревянных подрозетников, горючих перегородок и стен, на которых смонтирована штепсельная розетка. Довольно часто встречаются пожары, связанные с явлением самовоспламенения или самовозгорания. Известны случаи, когда только из-за того, что в помещении столовой, находящейся в подвале, кондитер положил на батарею отопления халат, нечаянно облитый растительным маслом, произошло самовоспламенение. Та температура, при которой вещество загорается без соприкосновения с открытым с огнем, называется самовоспламенением. Чтобы предотвратить пожары, нужно знать температуру самовоспламенения веществ. Температуру самовоспламенения веществ: Сероуглерод (жидкость) 112 Целлулоид 130 Гтанитоль и детматин 165 Сено 172 Бумага 184 Торф кусковой 230 Керосин 250 Древесина 250 Бензин автомобильный 258 Солома 310 Парафин 310 Древесно-волокнистая плита 315 Уголь древесный 340 Такие температуры часто встречаются в быту. Так, например, температура на колбе электрической лампочки, мощностью 150 Вт, составляет до 300 градусов. Вот почему ее нельзя обертывать бумагой, накрывать тканью, допускать попадания на нее древесной и другой опасной пыли. Нередко самовоспламенение происходит вследствие трения. Температура при трении возникает очень большая. Если трущиеся детали машин соприкасаются с горючим материалом, может возникнуть пожар. Вещество может загораться без внешнего источника тепла, вследствие самовозгорания (за счет химических, биологических, физических процессов). Нередко самовозгораются текстильные материалы (тряпки, ветошь), смоченные растительными маслами. Надо помнить, что обтирочные материалы, спецодежда, на которые попали капли масла, например, олифы, пожароопасны. На заводе в ремонтном цехе рабочий, уходивший в отпуск, скатал валиком свою спецодежду, на которой были масляные пятна, и положил в верхний ящик своего шкафчика. Через несколько дней спецодежда самовозгорелась и возник пожар. Пожары от бытовых газовых приборов нередко происходят из-за нарушения ППБ. Основные причины этих пожаров – утечка газа вследствие нарушения герметичности трубопроводов, соединительных узлов или через горелки газовых плит. Природный и сжиженный баллонный газ (обычно это пропано-бутановая смесь) способны образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. Именно поэтому при ощущении запаха газа в помещении нельзя зажигать спички, зажигалки, включать, выключать электрические выключатели, входить в помещение с открытым огнем или с папиросой. Все это может вызвать взрыв. Если утечка газа произошла из открытого крана на газовом приборе, то его надо закрыть, тщательно проветрить помещении и только после этого можно зажигать огонь. В случае утечки газа в результате повреждения газовой сети или приборов пользования ими, необходимо прекратить и немедленно сообщить в контору газового хозяйства. В газифицированных квартирах рекомендуется каждое утро проветривать помещения, в которых установлены газовые плиты. Категорически запрещается пользоваться огнем для обнаружения утечки газа из газопроводов, баллонов и газовых приборов, можно применять только мыльный раствор. Значительное количество пожаров возникают в результате неправильного устройства и неисправности печей и дымоходов, а также несоблюдения правил пожарной безопасности при их эксплуатации. В холодное время года пожары от печного отопления достигают 80% всех происходящих в это время пожаров. Причины возникновения пожаров от печного отопления следующие: - от непосредственного воздействия пламени, топочных газов и искр на сгораемые конструкции зданий через трещины и неплотности в кладке печей и дымоходов и деревянные конструкции, заделанные с нарушением требований ППБ. - от соприкосновения сгораемых строительных конструкций с поверхностями элементов печи, имеющих высокую температуру, - из-за недостаточной толщины стенок печей и дымоходов, - из-за отсутствия или занижения размеров противопожарных разделок и отсутствия отступок, - а также в результате перекала печей, - от соприкосновения горючих материалов (мебели, белья, одежды, дров, торфа и.т.п.) с неисправными частями печей, - от выпадания горящего топлива и раскаленных искр на сгораемые элементы зданий и предметы. Пожарная опасность электрооборудования и противопожарные мероприятия при его эксплуатации. Пожары от электрических сетей и электрооборудования могут возникнуть, если не соблюдать элементарные правила пожарной безопасности. Распространенной причиной пожаров являются: - перегрузка электропроводки; - плохие контакты при соединении проводов между собой или с клеммами; - короткое замыкание. Перегрузка возникает от большого числа приборов, одновременно включенных в сеть. Она сопровождается значительным нагреванием приборов, в результате которого сгораемая изоляция может воспламениться. Для предупреждения нагрева токоведущие жилы проводов в местах соединения должны быть тщательно скручены и пропаяны. Места соединения обматывают изоляционной лентой. Короткое замыкание в сети может произойти при соединении непосредственно или через металлические предметы, находящиеся под напряжением проводов с нарушенной изоляцией. Во избежание короткого замыкания нужно: - следить за креплением проводов и исправным состоянием изоляции, - не допускать механических повреждений, - избегать соприкосновения с металлическими конструкциями, - своевременно ремонтировать сеть (привести примеры пожаров по электротехническим причинам). Попадание на провода влаги может также привести к короткому замыканию и пожару. Поэтому при побелке, ремонте не следует допускать попадание купороса, известкового раствора или воды на провода. Влага часто попадает также на электропровода при неисправной крыше или при протекании водопроводных труб. Нельзя допускать провисание электропроводов. При прохождении электропроводов через стены, перегородки и в местах пересечения необходимо устраивать дополнительную изоляцию (фарфоровые втулки, эбонитовые втулки). Во избежании повреждения изоляции электропровода нельзя завязывать в узлы, скручивать, закреплять гвоздями, а также подвешивать арматуру непосредственно на электрические провода. Эксплуатация электропроводов с поврежденной изоляцией запрещается. Надежной защитой от коротких замыканий и больших перегрузок являются плавкие или автоматические электропредохранители. Они срабатывают как только в сети повышается сила тока. В этом случае легкоплавкая проволочка предохранителя перегорает и разрывает цепь раньше, чем провода успевают разогреться до опасной температуры. Перегоревшие предохранители следует заменить новыми, предварительно устранив причины, вызвавшие перегрузки или короткое замыкание. Для защиты электрических осветительных сетей целесообразно применять автоматические пробочные предохранители. Иногда вместо стандартного предохранителя вставляют толстый медный провод или скрутку жилок из проводов (жучок). Такие предохранителя не могут предотвратить опасные последствия в электросети при коротком замыкании. Тем более при перегрузке. Электрораспределительные щитки должны располагаться в нишах несгораемых стен, а при установке на поверхности стен заключаться в металлические шкафчики. К месту установки щитков должен быть всегда свободный доступ. На полу под ним нельзя размещать сгораемые материалы и предметы, чтобы при сгорании плавких вставок предохранителя или при образовании искр не мог возникнуть пожар. В спальных помещениях, игровых комнатах и других помещениях рекомендуется применять шарообразные, полусферические и подобные конструкции плафонов, которые в случае разрушения колбы электролампочки исключили бы падение раскаленной нити на пол. В помещениях кружков технического творчества, различных мастерских, складских помещениях и кладовых для хранения сгораемых материалов электросветильники заключаются в стеклянные колпаки. Особый контроль должен быть установлен за электронагревательными приборами. В спальных помещениях, игровых комнатах, коридорах и других помещениях, где могут находиться дети, пользоваться этими приборами запрещается, а также не допускается их применение, в складских помещениях, конторах, кладовых, административных зданиях. Все электронагревательные и другие электрические приборы (радиоприемники, телевизоры, холодильники, стиральные машины) подключаются в сеть только с помощью исправных штепсельных вилок и розеток. Нагревательные электрические приборы нельзя оставлять на длительное время включенными в сеть без присмотра. Электролампочки нельзя обвертывать бумагой, тканью или другими горючими материалами. Абажуры из горючих материалов не рекомендуется применять в помещениях, где находятся дети, в других же помещениях абажуры должны иметь металлический каркас, обеспечивающий безопасное расстояние от абажура до электролампы. Не допускается прокладка временных и силовых электропроводок, а также применение переносных электроламп с поврежденными проводами. По окончании работы в складских и других помещениях, не имеющих дежурного персонала, а также в чердачных и подвальных помещениях электроосветительные сети и установки должны быть полностью обесточены. Для снятия напряжения необходимо иметь рубильники и кнопочные выключатели, установленные снаружи у входа в помещение на несгораемых стенах в шкафчиках или нишах.
