Пожаровзрывоопасность Этапы возникновения горения

Горение — это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества теплоты и свечением.

Для возникновения процесса горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания.

Горение бывает полное и неполное. Полное горение протекает при достаточном количестве кислорода (не менее 14 %), в результате чего образуются вещества, неспособные к длительному окислению (диоксид углерода, вода, азот и др.)

При недостаточном содержании кислорода (менее 10 %) происходит неполное беспламенное горение (тление), сопровождающееся образованием токсичных и горючих продуктов (спиртов, кетонов, угарного газа и т. п.).

Горение может быть диффузионное и кинетическое. Если кислород проникает в зону горения вследствие диффузии, то оно называется диффузионным. Кинетическое горение возникает при предварительном перемешивании горючего газа с воздухом.

Различают также гомогенное горение веществ одинакового агрегатного состояния (чаще всего газообразного) и гетерогенное горение горючих веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях. Этот вид горения одновременно является диффузионным.

Разные горючие вещества могут сгорать быстрее или медленнее. Скорость горения характеризуется количеством горючего вещества, сгорающего в единицу времени с единицы площади.

В зависимости от скорости рас­пространения пламени горение делят на:

- дефлаграционное - несколь­ко метров в секунду,

- взрывное - десятки метров в секунду,

- детонационное - тысячи метров в секунду.

Пожары характеризу­ются дефлаграционным горением.

Процесс возникновения горения имеет несколько этапов:

• вспышка — быстрое сгорание горючей смеси без образова­ния сжатых газов;

• возгорание — возникновение горения под действием источ­ника загорания;

• воспламенение — возгорание с появлением пламени;

• самовозгорание — явление резкого увеличения скорости экзотермической реакции, приводящей к возникновению горения при отсутствии источника загорания;

• самовоспламенение - самовозгорание с появлением пламени.

• Взрыв

Характеристика чс с использованием взрычатых веществ.

Взрывчатые вещества — это химические соединения или смеси, способные к быстрому химическому превращению с образованием сильно нагретых газов, которые из-за расширения и огромного давления способны произвести ме­ханическую работу.

Взрывчатые вещества можно разделить на группы:

□ инициирующие, которые обладают огромной чувствитель­ностью к внешним воздействиям (удар, накол, нагрев) и используются для подрыва основного заряда ВВ;

□ бризантные — менее чувствительные к внешним воздействи­ям. Они имеют повышенную мощность, подрываются в ре-зультате детонации;

□ метательные — это пороха, основной формой химического превращения которых является горение. Могут применяться при подрывных работах.

Характеристики взрывчатых веществ:

• чувствительность к внешним воздействиям (удар, свет, на- кол);

• теплота превращения при взрыве;

• скорость детонации;

• бризантность (мощность), которая зависит от скорости детонации;

□ фугасность (работоспособность).

В очаге взрыва можно выделить три сферические зоны:

Зона I — зона детонационной волны. Находится в пределах об­лака взрыва. В пределах зоны I избыточное давление можно считать посто­янным и равным 1700 кПа.

Зона II — зона действия продуктов взрыва, которая охватывает всю площадь разлета продуктов взрыва в результате ее детонации. Радиус зоны II в 1,7 раза больше радиуса зоны I, то есть R₂= 1,7R,, а избыточное давление по мере удаления уменьшается до 300 кПа.

Зона III — зона Действия УВВ. Здесь формируется фронт УВВ. Величина избыточного давления определяется по графику или по формуле.

Ударная воздушная волна (УВВ) — наиболее мощный поража­ющий фактор при взрыве. Она образуется за счет колоссальной энергии, выделяемой в центре взрыва, что приводит к возникно­вению здесь огромной температуры и давления. Раскаленные про­дукты взрыва при стремительном расширении производят резкий

Осколочные поля возникают в результате воздействия ударной волны и последующего разрушения зданий, сооружений и различного оборудования. Этот фактор поражения взрывов представляет особую опасность для незащищенных людей, косвенно поражая их после воздействия ударной волны.

Пожар — это неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.

Пожары по своим масштабам и интенсивностям подразделяются на следующие виды:

Отдельный пожар – это пожар, возникший в отдельном здании или сооружении;

Сплошной пожар – характеризуется одновременным интенсивным горением преобладающего количества зданий и сооружений на данном участке застройке (более 50 %);

Массовый пожар – образуется при наличии на местности совокупности отдельных и сплошных пожаров;

Огневой шторм – особая форма распространяющего сплошного пожара, в котором наблюдаются восходящие потоки продуктов сгорания и нагретого воздуха, а также приток со всех сторон к границам пожара значительного количества свежего воздуха (ветер со скоростью не менее 14 м/с).

Пожары характеризуются следующими параметрами:

- продолжительностью пожара – временем с момента его возникновения до полного прекращения горения;

- площадью пожара – площадью проекции зоны горения на горизонтальную или вертикальную плоскость;

- зоной горения – частью пространства, в котором происходит горения и подготовка горючих веществ к горению (подогрев, испарение, тление, разложение). Основной характеристикой зоны горения является температура, развивающаяся в ней.

- зоной теплового воздействия – частью пространства, примыкающего к зоне горения, в котором тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов и конструкций и делает невозможным пребывание в нем людей без специальной тепловой защиты.

- зоной задымления – частью пространства, прилегающего к зоне горения и заполненного дымовыми газами в концентрациях, создающих угрозу жизни и здоровью людей или затрудняющих действие пожарных подразделений.

Пожар распространяется в сторону всего фронта.

Фронт сплошного пожара – это граница пожара, по которой огонь распространяется с наибольшей скоростью.

С учетом эффекта тушения различают следующие стадии развития пожара:

I стадия – свободного развития пожара, продолжительность до 10 минут, линейная скорость распространения пламени принимается равной 50 % от ее максимального значения для данной категории объектов;

II стадия –свободного развития пожара, с момента времени более 10 мин она принимается равной своему максимальному значению;

III стадия – локализации пожара, характеризуется началом введения первых стволов на тушение пожара, в результате чего скорость распространения пожара уменьшается и принимается равной половине распространения пламени;

IV стадия – ликвидация горения.

Рассмотренные выше параметры пожаров и определяют поражающие факторы пожаров:

- Непосредственное воздействие огня в зоне горения на горящие предметы (горение), негорючие вещества и людей.

В зависимости от величины теплового импульса в этой зоне могут воспламеняться различные материалы.

Стальные конструкции при температуре 650 ⁰С теряют несущую способность, деформируются, изменяются их физические и химические свойства, а при температуре 1400-1500 ⁰С – плавятся.

- Воздействие высоких температур (тепловое воздействие) на предметы, объекты и людей за счет теплового излучения.

Для характеристики теплового излучения используются понятия «интенсивность теплового воздействия».

- Интенсивность теплового воздействия - мощность лучистого потока, приходящаяся на единицу облучаемой поверхности.

-Воздействие токсического задымления на людей в зоне задымления.

Основные показатели пожаро- и взрывоопасности:

Температура вспышки — самая низкая в условиях специальных испытаний температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) - жидкость, способная самостоя­тельно гореть после удаления зажигания и имеющая температуру вспышки не выше 61°C в закрытом тигле или 66 °С в открытом тигле.

Горючая жидкость (ГЖ) — жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки выше 61 °С в закрытом тигле или 66 °С в открытом тигле.

Горючий газ (ГГ) — газ, способный образовывать с воздухом воспламеняемые и взрывоопасные смеси при температурах выше 55 °С.

Температурой воспламенения называют температуру горючего вещества, при которой из него выделяются горючие газы и пары со скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура самовоспламенения — самая низкая темпера­тура, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции при отсутствии источника заго­рания, что заканчивается устойчивым горением.

Взрыв - чрезвычайно быстрое химическое превращение, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных произвести механическую работу.

Взрывоопасное вещество (ВВ) — вещество, способное к взрыву или детонации без участия кислорода воздуха.

Нижний концентрационный предел воспламенения (НКПВ) минимальная концентрация горючего вещества, при котором оно способно загораться и распространять пламя.

Верхний концентрационный предел воспламенения (ВКПВ) - наибольшая концентрация, при которой еще возможно горения.

Смеси некоторых видов пыли с воздухом взрывоопасны. По степени взрывной опасности всю пыль делят на четыре класса:

I — наиболее взрывоопасные пыли с НКПВ до 15 г/м³ (пыли крахмала, пшеничной муки, серы, торфа и др.);

II — взрывоопасные пыли с НКПВ от 16 до 65 г/м³ (древесной муки, каменного угля, сахара, сена, сланца и др.);

III — пожароопасные пыли с НКПВ выше 65 г/м³ и температурой воспламенения до 250 °С

IV — пожароопасные пыли с НКПВ выше 65 г/м³ и температурой воспламенения более 250 °С.

Верхние концентрационные пределы взрываемости пыли достаточно велики, и достичь их в производственных помещениях практически невозможно.

СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗРЫВОПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ.

Существует два метода оценки пожаровзрывоопасности объектов

Вероятностный метод - основан на концепции допустимого риска и предусматривает недопущение воздействия на людей ОФП с вероятностью, превышающей нормативную.

Детерминированный характер - устанавливается методика и порядок определения категорий помещений и зданий производственного и складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности.

В зависимости от категории назначаются нормативные требования по планировке и застройке, этажности, выбору строительных конструкций и строительного оборудования.

Категории помещений по взрывопожароопасности установлены в зависимости от характеристики веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении:

А (взрывопожароопасное) - присутствуют горючие газы, ЛВЖ с температурой не более 28 ^оС в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасвые паро-воздушные смеси, при воспламенемаи которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.

Б (взрывопожароопасное) - Горючие пыли или волокна, ЛВЖ с Т > 28 ^оС, ГЖ в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пыли или паровоздушные смеси при восвламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.

В (пожароопасное) - ЛВЖ, ГЖ и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они находятся в наличии или обращаются, не относятся к категории А или В

Г (пожароопасное) - Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива

Д (пожароопасное) - Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) регламентируют устройство электрооборудования в производственных помещениях и в наружных технологических установках на основе классификации взрывоопасных зон и смесей

к зоне класса В - I относятся помещения, в которых могут образоваться взрывоопасные смеси в объеме более 5% объема помещения при нормальных условиях работы.

В зону класса В - I А входят помещения, в которых взрывоопасные смеси в объеме более 5% объема помещения образуются лишь при авариях и неисправностях.

К зоне класса В - I Б относят помещения, в которых имеются горючие газы и пары с НКП 15% по объему, а также обладающие резким запахом; возможно образование лишь локальных взрывоопасных смесей в объеме менее 5% объема помещения.

В зону класса В - I Г входят наружные установки, содержащие горючие газы и ЛВЖ.

К зоне класса В - II относят помещения, в которых могут образовываться взрывоопасные пылевоздушные смеси при нормальном режиме работы.

К зоне В - II А — только при авариях и неисправностях.

Пожароопасной зоной называется пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут находиться при нормаль­ном технологическом процессе или при его нарушениях.

К пожароопасным зонам в ПУЭ относят помещения и наружные установки, содержащие:

зона П-I — помещения с ГЖ;

зона П-II — горючие пыли с НКП > 65 г/м

зона П-II А — твердые горючие мате риалы, не образующие взрывоопасные смеси;

зона П - III — наружные установки с ГЖ или твердыми горючими материалами.