Пожароопасные свойства веществ и материалов

Сущность и виды горения. Классы пожаров. Горение это экзотермиче-ская реакция окисления вещества, сопровождающаяся выделением дыма и возникновением пламени или свечения.

Для возникновения горения необходимы три основных условия:

1. Наличие горючего вещества.

2. Наличие окислителя.

3. Наличие источника воспламенения.

Горючее вещество и окислитель должны находиться в необходимом со-отношении и образовывать горючую смесь - среду, способную самостояте-льно гореть после удаления источника воспламенения. Источник воспламе-нения должен иметь достаточную для начала реакции энергию и температу-ру.

Для полного сгорания горючего вещества необходимо присутствие дос-таточного количества кислорода, но при пожаре его бывает недостаточно. Тогда окисляется только часть горючего вещества, а остаток разлагается с выделением большого количества дыма и токсичных веществ. Это усложня-ет пожаротушение и является прямой угрозой для людей. При горении кон-центрация кислорода в воздухе должна быть не ниже 16 - 18%. При умень-шении количества кислорода до 10% горение прекратится.

Горение бывает гомогенным и гетерогенным.

При гомогенном горении вещества, вступающие в реакцию окисления, имеют одинаковое агрегатное состояние - газо - или парообразное.

При гетерогенном горении вещества, вступающие в реакцию окисле-ния, имеют разные агрегатные состояния, существует граница деления фаз в горючей системе.

При горении характерны три стадии: возникновение, распространение и угасание пламени. Пламя передвигается по горючему материалу путем пе-редачи тепла или диффузии активных частиц из зоны горения в свежую ее часть.

По скорости распространения пламени горение делится на дефлагра-ционное, взрывное и детонационное.

Дефлаграционное горение это горение, при котором скорость пламени достигает нескольких метров в секунду.

Взрывное горение это чрезвычайно быстрое химическое преобразова-ние, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых га-зов, способных выполнять механическую работу. Скорость пламени дости-гает сотен метров в секунду.

Детонационное горение это горение, распространяющееся со сверхзву-ковой скоростью, достигает нескольких тысяч метров в секунду.

Возникновение детонаций объясняется сжатием, нагреванием и пере-мещением несгоревшей смеси перед фронтом пламени. Это приводит к ус-корению распространения пламени и возникновению в смеси ударной вол-ны, благодаря которой и осуществляется передача теплоты в смеси.

По происхождению и внешним особенностям различают формы горе-ния:

- вспышка - быстрое загорание горючей смеси без образования сжа-тых газов, не переходящее в стойкое горение;

- загорание - горение, возникающее под влиянием источника воспламе-нения;

- вспышка - загорание, сопровождающееся появлением пламени;

- самовозгорание - горение, начинающееся без влияния источника восп-ламенения;

- самовоспламенение - самовозгорание, сопровождающееся появлением

пламени;

- тление - горение без излучения света, с появлением дыма.

В зависимости от агрегатного состояния и особенностей горения го-рючих веществ и материалов, пожары согласно ГОСТ 27331 - 87 делятся на классы и подклассы:

КлассА - горение твердых веществ.

Подкласс А 1 - сопровождается тлением.

Подкласс А 2 - не сопровождается тлением.

Класс В- горение жидких веществ в воде.

Подкласс В 2 - не растворяющихся в воде.

Класс С - горение газов.

Класс Д- горение легких металлов.

Подкласс Д 1 - за исключением щелочных.

Подкласс Д 2 – щелочных.

Подкласс Д 3 - металлосодержащих соединений.

Класс Е - горение электроустановок под напряжением.

Показатели пожаро-взрывоопасности веществ и материалов. По-жаровзрывоопасность веществ и материалов это совокупность свойств, характеризующих их склонность к возникновению и распространению гор-ния, особенности горения и способность подвергаться тушению загора-ний.

По этим показателям определяют три группы горючести материалов и веществ:

Не горючие - вещества и материалы, неспособные к горению или обу-гливанию в воздухе под влиянием огня или высокой температуры.

Это материалы минерального происхождения и изготовленные на их основе материалы.

Трудногорючие - вещества и материалы, способные возгораться, тлеть или обугливаться в воздухе от источника зажигания, но не способ-ные самостоятельно гореть или обугливаться после его удаления.

Горючие- вещества и материалы, способные самовозгораться, возго-раться, тлеть или обугливаться от источника зажигания и самостояте-льно гореть после его удаления.

В этой группе выделяют легковоспламеняющиеся вещества и материа-лы, они способны возгораться от кратковременного (до 30 с) действия ис-точника зажигания низкой энергии.

Эти свойства имеют решающее значение с точки зрения пожарной бе-зопасности. ГОСТ12.1. 044 - 89 предусматривает свыше 20 таких показате-лей. Необходимый и достаточный для оценки пожаро-взрывоопасности кон-кретного объекта перечень этих показателей зависит от агрегатного состояния вещества, вида горения и определяется специалистами.

Основные показатели пожароопасных свойств веществ, используе-мых при определении категорий взрывоопасности помещений и взрыво-по-жароопасных зон в помещениях и вне них:

1. Температура вспышки - наименьшая температура вещества, в усло-виях которой, над ее поверхностью образовываются пары или газы, спо-собные воспламениться от источника зажигания, но скорость их образова-ния еще не достаточная для стойкого горения (вспышка - быстрое сгорание горючей смеси, которая не сопровождается образованием сжатых газов). Значение температуры вспышки используется для характеристики по-жарной опасности жидкостей.

2. Температура загорания - наименьшая температура вещества, при которой вещество выделяет горючий пар или газы с такой скоростью, ко-торая после их воспламенения от внешнего источника обеспечивает вос-пламенение (начало стойкого пламенного горения).

Температура вспышки и загорания ЛВЖ отличаются на 5 - 15⁰С. Чем ниже температура вспышки жидкости, тем меньше разность температур и, соответственно, более пожароопасной является эта жидкость.

Температура загорания используется при определении группы горю-чести веществ, при оценке пожарной опасности оборудования и технологи-ческих процессов, связанных с переработкой горючих веществ, при разра-ботке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.

3. Температура самовозгорания - это наименьшая температура вещес-тва, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермичес-ких объемных реакций, которые приводят к возникновению пламенного го-рение или взрыва при отсутствии внешнего источника воспламенении.

Значение этой температуры используется для выбора типа взрывоза-щищенного электрооборудования, при разработке мероприятий по обеспе-чению пожаро-взрывоопасности технологических процессов, при разработ-ке стандартов и технических условий веществ и материалов.

Твердые вещества. В большинстве случаев сами по себе не горят, а го-рят их легкие фракции под действием высоких температур под воздействи-ем окислителя - пламенное горение. Однако есть твердые вещества с высо-ким содержимым горючих составляющих (антрацит, графит), которые мо-гут гореть в твердом агрегатном состоянии - практически без пламени.

Горючие жидкости. Сами жидкости не горят, горят их испарения в воздухе. Если концентрация паров жидкости будет меньше НКПВ, то восп-ламенить такую жидкость от внешнего источника невозможно.Горение жидкостей связано с переходом их агрегатного состояния.

Особое значение имеет температура воспламенения. По значению этой температуры горючие жидкости делят на 5 классов:

1. t_вос. < -13⁰С.

2. t_вос. = - 13...28⁰С.

3. t_вос. = 29...61⁰С.

4. t_вос. = 66...120⁰С.

5. t_вос. < 120⁰С.

Первые три класса относятся к легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ). Характерная особенность – образование при обычных температурах в производственных помещениях взрывоопасных паровоздушных смесей.

Четвертый и пятый классы относятся к горючим жидкостям (ГР). Хара-ктерная особенность – образование взрывоопасных паровоздушных смесей при нагревании жидкостей до температуры большей температуры воспла-менения.

Горючие газы. Горят в смеси с воздухом без агрегатных переходов. Имеют большую готовность к горению, чем твердые и жидкие горючие ве-щества. Более опасны с точки зрения взрыво-пожарной опасности.

Пылевоздушные смеси. Процесс горения аналогичен процессу горения твердых веществ, но более опасный с точки зрения пожарной опасности, так как поверхность пылинок, контактируя с окислителем, быстро прогревается по всей массе под действием источника воспламенения. По способности к воспламенению горение пыли делят на:

- взрывоопасную – пыль с нижним концентрационным пределом расп-ространения пламени до 65 г/м³ (до 15 г/м³ особо взрывоопасная).

- пожароопасную - пыль с нижним концентрационным пределом расп-ространения пламени более 65 г/м³. (t_свос. до 250⁰С особо пожароопасна).

Самозагорание веществ. Некоторые вещества при определенных усло-виях имеют способность к самовозгоранию без нагревания от внешних ис-точников.

Различают три вида самовозгорания:

1. Тепловое самовозгорание. Вещества склонны к самовозгоранию при их нагреве до сравнительно незначительной температуры, 60...80⁰С, за счет интенсификации процессов окисления и недостаточного тепло отвода, что приводит к повышению интенсивности окисления и самовозгоранию.

2. Химическое самовозгорание. Вещества, в состав которых входят не-органические (ненасыщенные) углеводные вещества при наличии двойных и тройных связей между атомами углерода. Окислитель, присоединяясь по линиям связи, повышает температуру вещества и интенсивность дальней-шего окисления. При определенных условиях этот процесс заканчивается самовозгоранием.

3. Микробиологическое самовозгорание. Склонны продукты раститель-ного происхождения. При определенной влажности и температуре возника-ет специфический белый грибок. Его жизнедеятельность связана с повыше-нием температуры.