Каковы основные показатели пожароопасности веществ и мате-риалов?

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов – совокупность свойств, характеризующих их способность к возникновению и распространению

горения. Следствием горения может быть пожар или взрыв. Всего показателей пожаровзрывоопасности более двадцати. Но нам будет достаточно рассмотреть наиболее часто применяющиеся (см. ГОСТ 12.1.044–89 «По-жаровзрывоопасность веществ и материалов»).

Группа горючести – классификационная характеристика способности веществ и материалов к горению. По горючести вещества и материалы подразделяются на три группы:

1)негорючие (несгораемые) – вещества (материалы), не способные к горению. Негорючие вещества могут быть пожаровзрывоопасными (например, окислители или вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);

2) трудногорючие (трудносгораемые) – вещества и материалы, способные гореть при воздействии источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления;

3) горючие (сгораемые) – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления. Горючие жидкости с температурой вспышки не более 61⁰С, зафлегматизированные смеси, не имеющие вспышки, относятся к легковоспламеняющимся (ЛВЖ). Особо опасными называют ЛВЖ с температурой вспышки не более 28 ⁰С.

Температура вспышки – наименьшая температура конденсированного вещества, при которой над её поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает. Значение температуры вспышки применяется при характеристике пожарной опасности жидкости. Температура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному и тому же классу, закономерно зависит от физических свойств членов гомологического ряда.

Она повышается с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности. Так, метиловый спирт имеет М=32 и t всп.=8 ⁰С, а последний член ряда, Н-амиловый спирт, – t всп=40 ⁰С.

Температура воспламенения – наименьшая температура вещества, при которой вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение.

Температура самовоспламенения – самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Нижние (верхние) концентрационные пределы распространения пламени (НКПРП и ВКПРП) – минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при которой возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания. Невозможность воспламенения горючей смеси при концентрации ниже НКПРП объясняется малым количеством горючего вещества и избытком воздуха. Смесь, имеющая небольшое количество горючего и избыток воздуха, характеризуется минимальной скоростью распространения пламени, низкой температурой горения (до 1 300 ⁰С) и небольшим давлением взрыва (≈0,3 МПа). При концентрации горючего в смеси выше НКПРП горение проходит с большой скоростью, давление при взрыве повышается. Верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПРП) характеризуется избытком горючего и малым количеством воздуха. Концентрационная область распространения пламени различных газо- и паровоздушных смесей неодинакова. Наибольшую область имеют оксид этилена, водород, а наименьшую – пропан, бутан. Чем ниже НКПРП и больше концентрационная область распространения пламени, тем большую пожарную опасность они представляют. Зная область распространения пламени в процессе применения и хранения газов и горючих жидкостей, можно поддерживать такой режим, при котором концентрации горючего будут выше верхнего или ниже нижнего КП. Концентрационная область сильно зависит от температур и давлений в аппаратах и хранилищах. Поскольку НКПРП большинства горючих газов сравнительно невелик, переработка таких газов при концентрациях, меньших НКПРП, малоэффективна. Для взрывоопасных смесей с ВКПРП до 15…30 % об. целесообразно переобогащение смеси горючим и поддержание такой концентрации на заданном уровне в течение всего цикла технологического процесса. Например, для смесей углеводородов от метана до гексана с кислородом при нормальных условиях ВКПРП составляет 61…40 % об, для смесей с воздухом максимальное взрывоопасное содержание горючего составляет 15…7 % об.

Для газовых смесей заметное изменение области воспламенения наблюдается при пониженном давлении; при этом происходит её сокращение вплоть до смыкания нижней и верхней границ области воспламенения. Ниже этого давления воспламенение смеси любого состава невозможно. При повышении температуры на каждые 100 С НКПРП снижается на 10 % от первоначальной величины, ВКПРП увеличивается на 15 %. В тех случаях, когда по технологическим (или экономическим) причинам процесс нужно вести при такой концентрации горючего газа с воздухом, которая находится в области распространения пламени, в смесь вводят флегматизаторы, в присутствии которых смесь становится негорючей. В качестве инертных флегматизаторов применяют азот, аргон, диоксид углерода, водяной пар, продукты сгорания топлива (Н₂О, СО₂, N₂).

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода при флегматизации и ингибировании газовых смесей (МВСК) – это такая концентрация кислорода в газо- или паровоздушной смеси, ниже которой воспламенение и горение смеси становится невозможными при любом содержании горючего в этой смеси.