4 Методичні вказівки

Опрацьовуючи матеріал теми «Пожежонебезпечні властивості матеріалів та речовин», звернути увагу на природу процесу горіння, умови горіння речовини, його форми та види.

За повнотою окислення речовини горіння поділяють на повне і неповне (зверніть увагу на токсичність продуктів при неповному горінні). За агрегатним станом речовин, що вступають в реакцію окислення горіння поділяють на гомогенне та гетерогенне. За швидкістю розповсюдження горіння поділяють дефлаграційне (ламінарне та турбулентне), вибухове та детонаційне. За походженням та деякими зовнішніми особливостями розрізняють такі форми горіння: спалах, займання, спалахування, самозаймання, самоспалахування, тління.

Розглянути поняття горючість, займання, спалимість, температура займання, температура спалаху, нижня та верхня концентраційні межі поширення полум’я, температурні межі поширення полум’я.

За спалимістю речовини і матеріали поділяють на три групи: горючі, негорючі, важкогорючі. За температурою спалаху рідини поділяють на легкозаймисті і спалимі.

Залежно від причин самозаймання буває хімічним, тепловим та мікробіологічним.

¨ Теоретичні відомості

Горіння – це складний фізико-хімічний процес перетворення компонентів горючої суміші в продукти згорання з виділенням теплового випромінювання, світла та променистої енергії.

Горіння виникає коли є горюча речовина, окисник та джерело запалювання. Окисником може бути кисень повітря, бертолетова сіль, пероксид натрію, азотна кислота, хлор, фтор, бром, оксиди азоту тощо.

Горіння може бути повним і неповним. Повне – при достатній або надлишковій кількості окисника, при такому горінні виділяються нетоксичні речовини. Неповне – відбувається при недостатній кількості окисника. При неповному горінні утворюються продукти неповного згорання, серед яких є токсичні речовини (чадний газ водень тощо).

Горіння може бути гетерогенним і гомогенним. При гетерогенному горінні вихідні речовини знаходяться в різних агрегатних станах, в яких горюча речовина і окисник (повітря) не перемішані і мають межі поділу, кисень повітря дифундує через продукти згорання до горючої речовини. Гетерогенне горіння є одночасно і дифузним. Швидкість переміщення полум’я становить кілька метрів за секунду. При горінні однорідних горючих сумішей виникає гомогенне горіння, швидкість поширення якого залежить від швидкості передавання теплової енергії в суміші. Залежно від швидкості процес горіння відбувається в формі дефлаграційного горіння, вибуху чи детонації.

Дефлаграційне (дозвукове) горіння з низькими швидкостями (в межах декількох метрів на секунду) і не пов’язане із виникненням ударної хвилі. До дефлаграційного горіння відносять нормальне ламінарне та турбулентне поширення полум’я.

Вибухове горіння – швидке перетворення речовин (вибух), яке супроводжується виділенням енергії і утворенням ударної хвилі. Ударна хвиля поширюється перед фронтом полум’я зі швидкістю звуку. Небезпека вибуху залежить від тиску на фронті ударної хвилі, максимального тиску вибуху, швидкості наростання тиску під час вибуху, подрібнюючи і фугасних властивостей вибухонебезпечного середовища.

Вибух може перейти в детонаційне горіння, якщо швидкість поширення ударної хвилі перевищує швидкість звуку, а тиск на фронті ударної хвилі становить 1…5 МПа.

Самозаймання речовин – явище різкого збільшення швидкості екзотермічних реакцій, які призводять до виникнення горіння речовини при відсутності запалювання. Залежно від причин самозаймання може бути хімічним, тепловим чи мікробіологічним.

Хімічне самозаймання виникає в результаті дії на речовину кисню повітря, води або взаємодії речовин. Наприклад, самозаймання забрудненого оливою ганчір’я через окислення олив киснем з виділенням тепла.

Теплове самозаймання речовин виникає при нагріванні їх до порівняно незначних температур (60…80°С) внаслідок інтенсифікації процесів окислення і недостатнього тепловідведення, самозігрівання, що, в свою чергу, призводить до підвищення інтенсивності окислення і, врешті, самозаймання.

Мікробіологічне самозаймання властиве органічним речовинам. При певній вологості і температурі в органічних речовинах, наприклад торфі, ініціюється життєдіяльність мікроорганізмів і утворюється павутинний гліт (грибок). При цьому підвищується температура і змінюються форми мікроорганізмів, а при температурі 75°С вони гинуть. Проте при 60…70°С відбувається окислення і обвуглення деяких легкозаймистих органічних сполук з утворенням дрібнопористого вугілля. Адсорбуючи кисень повітря, це вугілля нагрівається до температури розпаду і активного окислення органічних речовин, що і призводить до займання.

Горючість – це здатність речовини або матеріалу до горіння. Займання – це початок горіння під дією джерела запалювання. За спалимістю речовини і матеріали поділяють на три групи:

• горючі – речовини і матеріали, здатні до самозаймання або займання від джерел запалювання і самостійного горіння або тління після видалення цього джерела – більшість органічних речовин;

• негорючі – речовини і матеріали які не здатні до горіння у повітрі, від джерел запалювання не займаються, не тліють і не обвуглюються – більшість неорганічних матеріалів, метали тощо;

• важкогорючі – які горять від джерела запалювання, але не здатні горіти після його видалення – матеріали, які містять спалимі і неспалимі складові.

Температура займання – це найнижча температура речовини, при якій вона виділяє пари з такою швидкістю, що після займання їх від джерела запалювання виникає стійке горіння.

Температура спалаху – це найнижча (в умовах спеціального дослідження) температура речовини, при якій над її поверхнею утворюються пари, здатні спалахнути у повітрі від джерела запалювання, але швидкість утворення парів недостатня для подальшого горіння.

Спалимі рідини більш пожежонебезпечні, ніж тверді матеріали і речовини, тому що вони легко займаються, інтенсивніше горять та утворюють з повітрям вибухо- та пожежонебезпечні суміші і характеризуються температурою спалаху, нижньою і верхньою межею поширення полум’я.

За температурою спалаху розрізняють рідини:

• легкозаймисті (ЛЗР) – це рідини з температурою спалаху до 61С (в закритому тиглі) або до 66С (у закритому тиглі);

• горючі рідини (ГР) – це рідини з температурою спалаху понад 61С (в закритому тиглі) або понад 66С (у закритому тиглі).

Ступінь пожежовибухонебезпечності спалимих газів визначається також концентраційними межами поширення полум’я.

Нижня концентраційна межа поширення полум’я – це мінімальний вміст палива в середовищі, при якому можливе поширення полум’я по суміші на будь-яку відстань від джерела запалювання.

Верхня концентраційна межа поширення полум’я визначається максимальним вмістом палива в середовищі, вище якого суміш стає нездатною для поширення полум’я.

Класифікація вибухонебезпечних газо- і пароповітряних сумішей відповідно до ГОСТ 12.1.011-78 здійснюється за двома показниками:

• температурою самозаймання;

• здатністю передавати детонацію через зазори між фланцями в умовах стандартизованого за ГОСТ 12.1.011-78 (СТСЄВ-2775-90) випробування (за БЕМЗ - безпечним експериментальним макси­мальним зазором).

За температурою самозаймання виділяють 6 груп вибухонебезпечних сумішей: Т1, Т2, Т3, Т4, Т5 і Т6 з температурою самозаймання в межах, відповідно, >450°С, 450...300°С, 300...200°С, 200...135°С, 135...100°С, 100...85°С.

Суть класифікації за БЕМЗ полягає в тому, що при вибуху вибухо­небезпечної суміші в обмеженому об'ємі, який сполучається з зовніш­нім середовищем щілинами в його конструктивних елементах (зазо­рами між фланцями), продукти вибуху, проходячи через ці зазори, віддають тепло конструктивним елементам оболонки, їх температура знижується до значень, при яких вибух в оболонці не ініціює вибуху такої ж вибухонебезпечної суміші за її межами.

Стандартизація умов випробувань (конструктивні елементи обо­лонки і її фланців, теплопоглинаючі властивості матеріалу тощо) дає можливість отримати об'єктивний показник порівняльної вибухоне­безпеки газо- і пароповітряних сумішей різних речовин.

Таким чином, БЕМЗ – максимальний зазор, при якому вибух в оболонці не передається за її межі в умовах стандартизованих випро­бувань.

Залежно від значення нижньої межі поширення полум’я пил поділяють на вибухо- і пожежонебезпечний. Пил, який складається з найменших частинок спалимих речовин, що перебувають в завислому стані (аерозоль) в межах від нижньої до верхньої концентраційної межі поширення полум’я, є вибухонебезпечним. За ступенем вибухо- і пожежонебезпечності пил поділяють на дві групи і читири класи.

Вибухонебезпечний пил (група А) – пил з нижньою межею поширення полум’я до 65 г/м³.

Найбільш вибухонебезпечний пил І класу – пил з нижньою межею поширення полум’я до 15 г/м³ (пил сірки, каніфолі, нафталіну, сухого молока, торфу).

Вибухонебезпечний пил ІІ класу – пил з нижньою концентраційною межею поширення полум’я 15…65 г/м³ (пил кави, яаю, борошна, вугілля, сіна, гороху).

Пожежонебезпечний пил (група Б) – пил з нижньою межею поширення полум’я більше 65 г/м³.

Найбільш пожежонебезпечний пил ІІІ класу – пил з температурою самозаймання до 250°С (пил тютюну).

Пожежонебезпечний пил ІV класу – пил з температурою самозаймання більше за 250°С (дерев’яний те вугільний пил).

´ Питання для самоконтролю

1. Що таке горіння?

2. Які бувають види горіння за швидкістю його розповсюдження?

3. Класифікація матеріалів і речовин за схильністю до загоряння.

4. Особливості горіння твердих речовин і матеріалів, пилу, рідин та газів.

5. Якими основними показниками оцінюється пожежовибухонебезпечність речовин різного агрегатного стану?

6. Що таке температура спалаху, займання та самозаймання для твердих речовин, рідин, пило- та газоповітряних сумішей?

7. Що таке «нижня концентраційна межа поширення полум’я» та «верхня концентраційна межа поширення полум’я»; яке значення цих показників в попередженні вибухів і пожеж?

8. Як класифікуються спалимі рідини за температурою спалаху?

9. Як класифікуються пилоповітряні суміші за вибуховою та пожежною небезпекою?

10. Види самозагоряння речовин і матеріалів, їх природа, необхідні умови для самозагоряння і профілактика само загорянь.

11. Поясніть принцип класифікації вибухонебезпечних газо- та пароповітряних сумішей за БЕМЗ.

& Прочитайте

Л-8, с.353…359; Л-9, с.236…260