Тема 4. Пожаро - и взрывобезопасность на производстве

4.1 Пожарная безопасность производств: физика и химия горения, классификация процессов горения, теории горения, показатели горючести веществ

Горение – это окислительно-восстановительная реакция, которая протекает при взаимодействии горючих веществ с окислителями среды при наличии источников зажигания и сопровождается тепловым и световым излучением и выделением продуктов горения.

Теории горения:

• тепловая теория горения устанавливает условие возникновения процесса горения (превышение скорости выделения теплоты химической реакции горения над скоростью отвода теплоты в окружающую среду);

• теория цепных реакций объясняет кинетику процесса горения (цепные реакции характерны для горения органических веществ, которое сопровождается образованием радикалов);

• каталитическая теория горения рассматривает влияние катализатора на процесс горения.

Различают следующие виды горения:

1. полное (при достаточном и избыточном количестве кислорода) и неполное (при недостатке кислорода);

2. диффузионное и кинетическое (диффузия – перенос вещества, обусловленный выравниванием его концентрации в первоначально неоднородной системе, происходящий вследствие теплового движения атомов или молекул. Если время физической стадии процесса оказывается несоизмеримо меньше времени, необходимого для протекания химической реакции, то такое горение называют кинетическим);

3. гомогенное (в однородной среде) и гетерогенное (в разных агрегатных состояниях);

4. в зависимости от скорости распространения пламени дефлаграционное (горение с малой скоростью перемещения фронта пламени, до 10 м/с); взрывное (горение до 1000 м/с); детонационное (горение с высокой скоростью распространения пламени: в газовоздушных смесях составляет 1800 – 2200 м/с, а в твердых средах может достигать 10 000 м/с).

Пожарная опасность веществ определяется по физическим и горючим свойствам веществ. Показателями физических свойств являются агрегатное состояние, летучесть, растворимость, плотность, дисперсность пыли и удельное электрическое сопротивление.

Оценка пожарной опасности веществ и материалов регламентирована ГОСТ 12.1.004-91. Обязательными показателями пожарной опасности веществ и материалов для включения в техническую документацию являются:

1) для газов:

а) группа горючести;

б) температура самовоспламенения;

в) концентрационные пределы распространения пламени;

г) максимальное давление взрыва;

д) скорость нарастания давления взрыва;

2) для жидкостей:

а) группа горючести;

б) температура вспышки;

в) температура воспламенения;

г) температура самовоспламенения;

д) температурные пределы распространения пламени;

3) для твердых веществ и материалов (за исключением строительных материалов):

а) группа горючести;

б) температура воспламенения;

в) температура самовоспламенения;

г) коэффициент дымообразования;

д) показатель токсичности продуктов горения;

4) для твердых дисперсных веществ:

а) группа горючести;

б) температура самовоспламенения;

в) максимальное давление взрыва;

г) скорость нарастания давления взрыва;

д) индекс взрывоопасности.

Группа горючести веществ: негорючие, трудногорючие и горючие

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

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

• горючие (сгораемые) – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

Различают два класса горючих жидкостей: легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ) жидкости.

ЛВЖ – это жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки не выше 61 ⁰С (в закрытом тигле) или 66 ⁰С (в открытом тигле). К ЛВЖ относятся, например, эфир, бензин, керосин и др.

ГЖ – это жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки выше 61 ⁰С (в закрытом тигле) и 66 ⁰С (в открытом тигле). К ГЖ относятся мазуты, масла, глицерин и др.

Температура вспышки – наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над ее поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает.

Температура воспламенения – наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний 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.