42.Особливості горіння твердих горючих матеріалів.Особливості горіння рідких речовин.Особливості горіння газів.Особливості горіння пило вітряної суміші.

Рідкі горючі речовини є дуже пожежовибухонебезпечними, вони легко спалахують, інтенсивніше горять та утворюють вибухонебезпечні пароподібні суміші, які погано піддаються гасінню водою.

Горіння рідинвідбувається у газовій фазі і протікає як дифузійний процес. Над поверхнею рідини внаслідок випаровування утворюється паровий струмінь, який, змішуючись з киснем повітря, забезпечує формування зони горіння. З поверхні рідини надходить паровий струмінь, з повітря дифундує кисень, що створює стехіометричну суміш, яка згоряє за частки секунди.

З підвищенням температури зростає тиск парового струменю, а відтак зростає концентрація горючої суміші, яка спалахує, якщо є імпульс запалювання.

Основною характеристикою рідин, що свідчить уже про її пожежну небезпеку є температура спалаху.

Температура спалаху – це найменша температура рідини, за якої над її поверхнею утворюється суміш парів з повітрям, що здатна до спалаху від зовнішнього імпульсу запалювання.

Спалах рідини вказує на те, за якої температури рідина стає вибухонебезпечною при появі відповідної концентрації парового струменю.

Горючі рідини за температурою спалаху поділяються на два класи:

І легкозаймисті (ЛЗР) – це рідини, які у відкритому зберіганні без додаткового нагрівання здатні спалахувати від короткочасної дії джерела запалювання. Їх температура спалаху до 61°С (бензин, ацетон, спирт, нафта, бензол та ін.).

ІІ горючі рідини (ГР) – температура їх спалаху становить понад 61°С (дизельне паливо, рослинні олії, мазут, гліцерин, мастила та ін.).

Легкозаймисті рідини поділяються на три групи:

І – особливо небезпечні – з температурою спалаху до 18°С;

ІІ – постійно небезпечні – з температурою спалаху від 18 до 25°С;

ІІІ – небезпечні за високих температур повітря з температурою спалаху від 23 до 61°С.

При використанні горючих рідин треба враховувати, що 1 м3 ЛЗР за вибухонебезпечними властивостями прирівнюється до 5 м3 ГР.

При температурі спалаху рідина ще не горить, спалахує тільки пароповітряний струмінь, що утворився над її поверхнею.

Стабільне горіння рідини почнеться тоді, коли її підігріти до температури спалахування. При цій температурі швидкість випаровування і утворення парового струменю дорівнює швидкості згорання. У ЛЗР ця температура на 1-5°С вища за температуру спалаху, а у ГР ця різниця становить 30-35°С. чим нижча температура спалаху, тим меншою стає різниця, яку практично важко розрізнити.

Пиловидні

У пожежному відношенні порошкові, волокнисті й сипучі матеріали характеризуються мінімальною енергією запалювання за наявності мінімального вмісту кисню. Пил деяких твердих матеріалів (алюміній, цинк) у суміші з повітрям може утворювати вибухопожежононебезпечні концентрації, хоч у монолітному стані вони не горять.

Коли йдеться про спалахування та вибух, то чим дрібніші частки пилу, тим більша у них площа поверхні і тим вони небезпечніші у пожежному відношенні. Так, 1кг вугілля горить годину, а у пиловидному стані спалахує за долю секунди.

Залежно від стану, пил однієї і тієї ж речовини має різні температури спалахування. Наприклад пил деревини в аерозольному стані має температуру спалахування 775?C, а в аерогельному – 275?С, у 2.8 разів меншу. Тому більш небезпечним у пожежному відношенні є осівший пил, оскільки він має значно нижчу температуру спалахування. Але загоряння осівшого пилу призводить до спалахування того пилу, що перебуває у аерозольному стані. В аерозольному стані горіння пилу відбувається у вигляді вибуху.

Вибухопожежонебезпечні властивості пилу характеризуються нижньою і верхньою межами спалахування (НМС і ВМС).

Нижня межа спалахування аерозолів твердих речовин – це найменша концентрація їх у повітрі, при якій суміш здатна до спалахування з наступним поширенням полум’я на весь об’єм суміші.

Для пилу переважно визначають НМС, бо у виробничих умовах ВМС практично недосяжна. Наприклад, ВМС для цукрового пилу становить13500 г/м3 , а торф’яного – 2200 г/м3, а нижня відповідно 15 і 17,6 г/м3.

Залежно від НМС пил твердих речовин в аерозольному стані поділяється на такі групи:

• особливо вибухонебезпечні з НМС < 15 г/м3;

• вибухонебезпечний з НМС < 65 г/м3;

• пожежонебезпечний з НМС > 65 г/м3.

Значення НМС пилу залежить від його:

• дисперсності;

• вологості;

• вмісту летких фракцій;

• температури;

• потужності джерела запалювання і ін.

Високодисперсний пил дуже небезпечний у пожежному відношенні, бо має велику сумарну поверхню, що абсорбує кисень і створює підвищену хімічну активність. Наприклад, 1см3 монолітної речовини має поверхню 6 см2, а 1см3 її пилу дисперсністю в 1мм – 60000см2.

Збільшення вологості пилу й повітря зменшує інтенсивність вибуху. Щоб вибуху не сталося, необхідно не допускати накопичення пилу у виробничих приміщеннях.

Гази

Горючі гази за певних концентрацій можуть згоряти зі швидкістю вибуху, спричиняючи великі руйнації та нещасні випадки.

Вибух — це миттєве згоряння горючої речовини з виділенням великої кількості енергії і створенням вибухової хвилі, що має велику швидкість поширення.

Вибухонебезпечність суміші горючого газу з повітрям характеризується нижньою концентраційною межею вибуховості (НКМВ) і верхньою концентраційною межею вибуховості (ВКМВ). Для газів — це процентний вміст їх в об'ємі повітря.

НКМВ — це найменша кількість горючого газу в об'ємі повітря, за якої вже може статися вибух при наявності джерела вогню.

ВКМВ — це найбільша кількість горючого газу в об'ємі повітря вище якої вибух не відбудеться. При концентраціях, що перевищують верхню межу, суміш стає тільки пожежо, а не вибухонебезпечною.

Суміш, що відповідає НКМВ є бідною, вона має надлишок кисню, малу швидкість поширення полум'я і низький тиск вибуху. При збільшенні концентрації суміш стає багатою, вона має надлишок газу і нестачу окислювача. Така суміш здатна тільки горіти.

Профілактикою проти вибухів є запобігання утворення небезпечних концентрацій газоповітряних сумішей у виробничих умовах.

Тверді

Загоряння твердих горючих матеріалів залежить від їх характеру, маси, стану та способу запалювання. Вони можуть загорятися за умов, що тепло не буде досить швидко розсіюватися у навколишнє середовище.

Горіння твердих горючих речовин має багатостадійний характер. Горіння таких матеріалів як деревина, каучук, гума, пластмаси відбувається у дві стадії:

• термічне розкладання з утворенням летких та твердих продуктів з їх наступним окисленням;

• горіння з виникненням полум’я та випроміненням світла.

Сама по собі складна тверда речовина не горить – горять лише продукти її розкладу. Самостійне горіння твердих горючих речовин починається тоді, коли кількість теплоти, що віддається в навколишнє середовище поверхнею, що горить, не буде перевищвати теплоту, накопичену цією поверхнею.

Отже, при нагріванні твердої фази відбувається виділення газоподібних продуктів, що потім спалахують і горять. Тепло, що утворилося внаслідок цього спалахування знову викликає надходження у зону горіння нових порцій горючих летких парогазових речовин термічного розкладу, що продовжують процес горіння.

Наприклад, термічний розклад деревини починається за температури 200°С, виділяються вуглеводи, водень, оксид вуглецю та пара органічних речовин. При їх певній концентрації за наявності джерела запалювання вони займаються, що зумовлює подальше зростання температури та перехід процесу до екзотермічної стадії. Термічний розклад буде продовжуватись доти, доки не вичерпається весь об’єм горючої речовини.

Отже, процес горіння деревини складається з двох основних періодів: горіння пари й газів, що утворилися при розкладанні деревини, та горіння вугілля, що утворюється при цьому.

Температура спалахування твердих горючих речовин за довідковими даними становить 50-580°С. Найбільш низьку має камфора, найвищу – ксилоліт, більшість деревних порід спалахують за температури 270-300°С.

Швидкість горіння твердих матеріалів залежить від їх вологості, об’ємної ваги, питомого навантаження, доступу повітря і інших чинників.

Серед твердих горючих матеріалів найбільшу швидкість горіння має кіноплівка на нітрооснові, целулоїд, порох оскільки вони утримують в собі достатню кількість кисню для повного їх згорання. Вони можуть горіти під водою, під землею або в герметично закритих ємкостях.

Особливості горіння твердих горючих матеріалів і речовин мають значення для оцінки їх пожежної небезпеки при будівництві та організації технологічних процесів, а також для розробки засобів та способів їх вогнезахисту та вогнегасіння.