|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Сутність та види горіння. Класи пожеж. Показники пожежної та вибухової небезпеки речовин і матеріалівДля кращого розуміння умов утворення горючого середовища, джерел запалювання, оцінки та попередження вибухопожежонебезпеки, а також вибору ефективних заходів і засобів систем пожежної безпеки, треба мати уявлення про природу процесу горіння, його форми та види. Горіння – екзотермічна реакція окислення речовини, яка супроводжується виділенням диму та виникненням полум'я або світінням. Для виникнення горіння необхідна одночасна наявність трьох чинників– горючої речовини, окисника та джерела запалювання. При цьому, горюча речовина та окисник повинні знаходитися в необхідному співвідношенні один до одного і утворювати таким чином горючу суміш, а джерело запалювання повинно мати певну енергію та температуру, достатню для початку реакції. Горючу суміш визначають терміном «горюче середовище». Це – середовище, що здатне самостійно горіти після видалення джерела запалювання. Для повного згорання необхідна присутність достатньої кількості кисню, щоб забезпечити повне перетворення речовини в його насичені оксиди. При недостатній кількості повітря окислюється тільки частина горючої речовини. Залишок розкладається з виділенням великої кількості диму. При цьому також утворюються токсичні речовини, серед яких найбільш розповсюджений продукт неповного згорання – оксид вуглецю (СО), який може призвести до отруєння людей. На пожежах, як правило, горіння відбувається за браком окисника, що серйозно ускладнює пожежогасіння внаслідок погіршення видимості або наявності токсичних речовин у повітряному середовищі. Слід відмітити, що горіння деяких речовин (ацетилену, оксиду етилену, тощо), які здатні при розкладанні виділяти велику кількість тепла, можливе й за відсутності окисника. Горіння може бути гомогенним та гетерогенним. При гомогенному горінні речовини, що вступають в реакцію окислення, мають однаковий агрегатний стан – газо - чи пароподібний. Якщо початкові речовини знаходяться в різних агрегатних станах і існує межа поділу фаз в горючій системі, то таке горіння називається гетерогенним. Пожежі, переважно, характеризуються гетерогенним горінням. У всіх випадках для горіння характерні три стадії: виникнення, поширення та згасання полум'я. Найбільш загальними властивостями горіння є здатність осередку полум'я пересуватися по всій горючій суміші шляхом передачі тепла або дифузії активних часток із зони горіння в свіжу суміш. Звідси виникає й механізм поширення полум'я, відповідно тепловий та дифузійний. Горіння, як правило проходить за комбінованим тепло - дифузійним механізмом. За швидкістю поширення полум'я горіння поділяється на дефлаграційне, вибухове та детонаційне. Дефлаграційне горіння – швидкість полум'я в межах декількох м/с. Вибухове - надзвичайно швидке хімічне перетворення, що супроводжується виділенням енергії і утворенням стиснутих газів, здатних виконувати механічну роботу. Ця робота може призводити до руйнувань, які виникають під час вибуху у зв'язку з утворенням ударної хвилі - раптового стрибкоподібного зростання тиску. При цьому швидкість полум'я досягає сотень м/с. Детонаційне – це горіння поширюється з надзвуковою швидкістю, що сягає кількох тисяч метрів за секунду. Виникнення детонацій пояснюється стисненням, нагріванням та переміщенням незгорілої суміші перед фронтом полум'я, що призводить до прискорення поширення полум'я і виникнення в суміші ударної хвилі, завдяки якій і здійснюється передача теплоти в суміші. За походженням та деякими зовнішніми особливостями розрізняють такі форми горіння: спалах – швидке загоряння горючої суміші без утворення стиснутих газів, яке не переходить у стійке горіння; займання – горіння, яке виникає під впливом джерела запалювання; спалахування – займання, що супроводжується появою полум'я; самозаймання – горіння, яке починається без впливу джерела запалювання; самоспалахуваппя –самозаймання, що супроводжується появою полум'я; тління – горіння без випромінювання світла, що, як правило, розпізнається за появою диму. Залежно від агрегатного стану й особливостей горіння різних горючих речовин і матеріалів, пожежі за ГОСТ 27331-87 поділяються на відповідні класи та підкласи: клас А – горіння твердих речовин, що супроводжується (підклас А1) або не супроводжується (підклас А2) тлінням; клас В – горіння рідких речовин, що не розчиняються (підклас В2) У воді; клас С – горіння газів; клас Д – горіння металів легких, за винятком лужних (підклас Д1), лужних (підклас Д2), а також металовмісних сполук (підклас ДЗ); клас Е – горіння електроустановок під напругою. Пожежовибухонебезпека речовин та матеріалів – це сукупність властивостей, які характеризують їх схильність до виникнення й поширення горіння, особливості горіння і здатність піддаватись гасінню загорянь. За цими показниками виділяють три групи горючості матеріалів і речовин: негорючі, важкогорючі та горючі. Негорючі (неспалимі) – речовини та матеріали, що нездатні до горіння чи обвуглювання у повітрі під впливом вогню або високої температури. Це матеріали мінерального походження та виготовлені на їх основі матеріали, - червона цегла, силікатна цегла, бетон, камінь, азбест, мінеральна вата, азбестовий цемент та інші матеріали, а також більшість металів. При цьому негорючі речовини можуть бути поже-жонебезпечними, наприклад, речовини, що виділяють горючі продукти при взаємодії з водою. Важкогорючі (важко спалимі) – речовини та матеріали, що здатні спалахувати, тліти чи обвуглюватись у повітрі від джерела запалювання, але не здатні самостійно горіти чи обвуглюватись після його видалення (матеріали, що містять спалимі та неспалимі компоненти, наприклад, деревина при глибокому просочуванні антипіренами, фіброліт і т. ін.); Горючі (спалимі) – речовини та матеріали, що здатні самозайматися, а також спалахувати, тліти чи обвуглюватися від джерела запалювання та самостійно горіти після його видалення. У свою чергу, у групі горючих речовин та матеріалів виділяють легкозаймисті речовини та матеріали - це речовини та матеріали, що здатні займатися від короткочасної (до ЗО с) дії джерела запалювання низької енергії. З точки зору пожежної безпеки вирішальне значення мають показники пожежовибухонебезпечних властивостей горючих речовин і матеріалів. ГОСТ 12.1.044-89 передбачає понад 20 таких показників. Необхідний і достатній для оцінки пожежовибухонебезпеки конкретного об'єкта перелік цих показників залежить від агрегатного стану речовини, виду горіння (гомогенне чи гетерогенне) тощо і визначається фахівцями. В таблиці 1 приведені дані щодо основних показників пожежоне-безпечних властивостей речовин різного агрегатного стану, які використовуються при визначенні категорій вибухонебезпечності приміщень та вибухонебезпечних і пожежонебезпечних зон в приміщеннях і поза ними. Температура спалаху – це найменша температура речовини, за якої в умовах спеціальних випробувань над її поверхнею утворюється. Пара або гази, що здатні спалахувати від джерела запалювання, але швидкість їх утворення ще не достатня для стійкого горіння, тобто має місце тільки спалах – швидке згоряння горючої суміші, що не супроводжується утворенням стиснутих газів. Значення температури спалаху використовується для характеристики пожежної небезпеки рідин. Температура займання – це найменша температура речовини, при якій в умовах спеціальних випробувань речовина виділяє горючу пару або гази з такою швидкістю, що після їх запалювання від зовнішнього джерела спостерігається спалахування - початок стійкого полуменевого горіння. Температура спалаху та займання легко займистих рідин (ЛЗР) відрізняється на 5-15°С. Чим нижча температура спалаху рідини, тим меншою є ця різниця, і, відповідно, більш пожежонебезпечною ця рідина. Температура займання використовується при визначенні групи горючості речовин, при оцінці пожежної небезпеки устаткування та технологічних процесів, пов'язаних із переробкою горючих речовин, при розробці заходів щодо забезпечення пожежної безпеки. Температура самозаймання –це найменша температура речовини, при якій в умовах спеціальних випробувань відбувається різке збільшення швидкості екзотермічних об'ємних реакцій, що приводить до виникнення полуменевого горіння або вибуху за відсутності зовнішнього джерела полум'я. Температура самозаймання речовини залежить від ряду факторів і змінюється у широких межах. Найбільш значною є залежність температури самозаймання від об'єму та геометричної форми горючої суміші. Із збільшенням об'єму горючої суміші при незмінній її формі температура самозаймання зменшується, тому що зменшується площа тепловіддачі на одиницю об'єму речовини та створюються більш сприятливі умови для накопичення тепла у горючій суміші. При зменшенні об'єму горючої суміші температура її самозаймання підвищується. Для кожної горючої суміші існує критичний об'єм, у якому самозаймання не відбувається внаслідок того, що площа тепловіддачі, яка припадає на одиницю об'єму горючої суміші, настільки велика, що швидкість теплоутворення за рахунок реакції окислення навіть при дуже високих температурах не може перевищити швидкість тепловідводу. Ця властивість горючих сумішей використовується при створенні перешкод для розповсюдження полум'я. Значення температури самозаймання використовується для вибору типу вибухозахищеного електроустаткування, при розробці заходів щодо забезпечення пожежовибухобезпеки технологічних процесів, а також при розробці стандартів або технічних умов на речовини та матеріали. Температура самозаймання горючої суміші значно перевищує температуру спалаху і займання на сотні градусів. НКМПП та ВКМПП – відповідно, нижня і верхня концентраційні межі поширення полум'я – це мінімальна та максимальна об'ємна (масова) частка горючої речовини у суміші з даним окисником, при яких можливе займання (самозаймання) суміші від джерела запалювання з наступним поширенням полум'я по суміші на будь-яку відстань від джерела запалювання. Суміші, що містять горючу речовину нижче за НКМГІП чи вище за ВКМПП, горіти не можуть: у першому випадку за недостатньої кількості горючої речовини, а в другому - окисника. Наявність областей негорючих концентрацій речовин та матеріалів надає можливість вибрати такі умови їх зберігання, транспортування та використання, за яких виключається можливість виникнення пожежі чи вибуху. З іншого боку слід зазначити, що пари й гази з НКМПП до 10% по об'єму у повітрі, а також горючі пиловидні речовини, особливо в завислому стані при значенні НКМПП менше 65 г/м3 є надзвичайно вибухонебезпечними. КМПП включаються до стандартів, технічних умов на гази, легкозаймисті рідини та тверді речовини, здатні утворювати вибухонебезпечні газо-, паро- та пилоповітряні суміші, при цьому для пилу встановлюється тільки НКМПП, тому що великі концентрації пилозависей практично не можуть бути досягнуті у відкритому просторі, а за будь-яких концентрацій пилу згоряє тільки та його частина, яка забезпечена окисником. Значення концентраційних меж застосовуються при визначенні категорії приміщення та класу зон за вибухопожежною та пожежною небезпекою, при розрахунку граничнодопустимих вибухобезпечних концентрацій газів, парів і пилу в повітрі робочої зони з потенційним джерелом запалювання, при розробці заходів щодо забезпечення пожежної безпеки. Температури НКМПП та ВКМПП відповідно, нижня і верхня температурні межі поширення полум'я (ТМПП) – температури матеріалу (речовини), за яких його(її) насичена пара чи горючі леткі утворюють в окислювальному середовищі концентрації, що дорівнюють нижній або верхній концентраційним межам поширення полум'я. Значення ТМПП використовуються під час розробки заходів щодо забезпечення пожежовибухобезпеки об'єктів, при розрахунку поже-жовибухобезпечних режимів роботи технологічного устаткування, при оцінці аварійних ситуацій, пов'язаних з розливом горючих рідин, для розрахунку КМПП тощо. Безпечною, з точки зору ймовірності самозаймання газоповітряної суміші, прийнято вважати температуру на 10°С меншу за нижню або на 15°С вищу за верхню температурну межу поширення полум'я для даної речовини. Наявність різного набору показників пожежонебезпечних властивостей речовин різного агрегатного стану пов'язана з особливостями їх горіння. Тверді горючі речовини у більшості випадків самі по собі у твердому стані не горять, а горять горючі леткі продукти їх розпаду під дією високих температур у суміші з повітрям – полуменеве горіння. Таким чином, горіння твердих речовин у більшості випадків пов'язане з переходом їх горючої складової в інший агрегатний стан – газовий. І тільки тверді горючі речовини з високим вмістом горючих складових (антрацит, графіт і т. ін.) можуть горіти у твердому агрегатному стані – практично безполуменево. Тому тверді горючі речовини, в цілому, більш інертні щодо можливого загоряння, а більшість показників пожежонебезпечних властивостей для твердих речовинне мають суттєвого значення. Для твердих речовин, в цілому, величини tзайм і tсзайм коливаються в межах (2...6) 102°С. Спалимі рідини. Характерним для процесу горіння цих рідин є те, що самі рідини не горять, а горить їх пара у суміші з повітрям. Якщо над поверхнею спалимої рідини концентрація пари буде менше НКМПП, то запалити таку рідину від зовнішнього джерела запалювання неможливо, не довівши температуру рідини до значення, більшого за іНКМПц- Таким чином, горіння рідин пов'язане з переходом їх з одного агрегатного стану (рідини) в інший (в пару). У зв'язку з цим для оцінки вибухопожежонебезпечних властивостей спалимих рідин мають значення всі показники. Серед наведених показників особливе значення має tсп, за якої спалимі рідини поділяються на 5 класів: 1. tсп <–13°С; 2. tсп = –13...28°С; З. tсп = 29...61°С; 4. tсп = 66...120°С; 5. tсп > 120°С; Перші 3 класи рідин умовно відносяться до легкозаймистих (ЛЗР). Характерною особливістю для ЛЗР є те, що більшість з них, навіть при звичайних температурах у виробничих приміщеннях, можуть утворювати пароповітряні суміші з концентраціями в межах поширення полум'я, тобто вибухонебезпечні пароповітряні суміші. 4-й і 5-й класи рідин за tсп відносяться до горючих (ГР). Пароповітряні суміші з концентраціями в межах поширення полум'я для ГР можуть мати місце при температурах, не характерних для виробничих приміщень – при температурах, що перевищують відповідні tсп цих рідин. Такі температури можливі в технологічних процесах, пов'язаних з нагрівом ГР до температур, більших tсп і за таких умов ГР теж утворюють вибухонебезпечні пароповітряні суміші. Горючі гази горять в суміші з повітрям в концентраціях в межах ІІКМПП - ВКМПП, і такі суміші гази створюють без агрегатних переходів речовин. Тому горючі гази мають більшу готовність до горіння, ніж тверді горючі речовини і спалимі рідина, отже є більш небезпечними з точки зору вибухопожежної небезпеки, а відповідні їх властивості характеризуються тільки трьома показниками – ісамоз, ІІКМПП і ВКМПП. Пило-повітряні суміші – суміші з повітрям подрібнених до розмірів до 850 мкм часток твердих горючих речовин. Процес горіння пилу, в цілому, подібний до процесу горіння твердих речовин. Але наявність великої питомої поверхні пилинок (відношення площі поверхні до їх маси), яка контактує з окисником (повітрям), і здатність до швидкого їх прогріву по всій масі під дією джерела запалювання, роблять пил більш небезпечним з точки зору пожежної небезпеки, ніж тверді речовини, з яких він створений. Для оцінки вибухопожежонебезпечних властивостей пилу використовують, в основному, показники ісамоз, і НКМПП (див. табл. 4.1). За здатністю до загоряння і особливостями горіння пил поділяють на вибухонебезпечний і пожежонебезпечний. До вибухонебезпечного відноситься пил з НКМПП до 65 г/м3. При цьому виділяють особливо вибухонебезпечний пил з НКМПП до 15 г/м3 і вибухонебезпечний - НКМПП становить 15...65 г/м3. До пожежонебезпечного відноситься пил з НКМПП більше 65 г/м3. При цьому, пил з tсзайм до 250°С відноситься до особливо пожежонебезпечного, а при ісзайм > 250°С - до пожежонебезпечного. Деякі речовини за певних умов мають здатність до самозагоряння – без нагрівання їх зовнішнім джерелом до самозаймання. Виділяють три види самозагоряння: теплове, хімічне, мікробіологічне. Суть теплового самозагоряння полягає у тому, що схильні до такого самозагоряння речовини при їх нагріві до порівняно незначних температур (60...80°С), за рахунок інтенсифікації процесів окислення і недостатнього тепловідводу, саморозігріваються, що, в свою чергу, приводить до підвищення інтенсивності окислення і, в кінцевому рахунку, до самозагоряння. До хімічного самозагоряння схильні речовини, до складу яких входять неорганічні (ненасичені) вуглеводні - речовини, до складу яких входить тільки вуглець і водень при наявності подвійних і потрійних зв'язків між атомами вуглецю. Для таких вуглеводнів характерним є приєднання по лінії цих зв'язків окисників, в тому числі і галогенів, що супроводжується підвищенням температури речовини і інтенсивності її подальшого окислення. За певних умов цей процес може закінчуватись самозайманням. Хімічному самозайманню сприяє наявність у речовині сполук сірки. Вугільний пил з підвищеним вмістом сполук сірки і тканини, просочені нафтопродуктами, до складу яких входять з'єднання сірки, особливо небезпечні до самозаймання. До мікробіологічного самозагоряння схильні продукти рослинного походження - трава, подрібнена деревина, зерно тощо. За певних умов вологості і температури в рослинних продуктах виникає павутинний глет – специфічний, ниткопавутиноподібний білий грибок. Його життєдіяльність пов'язана із підвищенням температури. При температурі 80...90°С павутинний глет перетворюється в тонкопористі вуглі, схильні до подальшого самоокислення з підвищенням температури до самозагоряння.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.) |