14.2. Параметры, определяющие пожароопасные свойства веществ

Вещества или материалы, свойства которых благоприятствуют воз­никновению или развитию пожара, относят к пожароопасным.

К показателям пожарной опасности вещества (газа, пара или взвеси) относятся концентрационные пределы воспламенения. Наибольшая скорость горения будет на­блюдаться в смесях стехиометрического состава. Уменьшение содер­жания горючего в смеси (обеднение состава) или увеличение его со­держания (обогащение смеси) по сравнению со стехиометрическим при­водит к уменьшению скорости реакции вплоть до ее прекращения» Ми­нимальная концентрация горючего в смеси, при которой она сохраняет способность загораться и распространять пламя называется нижним концентрациониым, пределом, а соответственно, максимальная концентрация горючего - верхним концентрационным npeделом. В качестве примера в табл. 14.2 приведены значения концентрационных пределов некоторых газов и паров в смеси с воздухом.

Таблица 14.2. Концентрационные пределы воспламенения [5]

Вещество	Пределы воспламенения, объемный %		Вещество	Пределы воспламенения, объемный %
	нижн.	верх.		нижн.	верх.
Ацетилен	1,53	82,0	Метан	5,0	14,0
Ацетон	1,60	13,0	Метиловый спирт	3,5	38,5
Бензол	1,3	9,5	Окись углерода	12,5	74,2
Водород	4,0	74,0	Сероуглерод	1,2	50,0
Дихлорэтан	4,8	14,7	Сероводород	4,3	45,5

Продолжение табл. 14.2

Вещество	Пределы воспламенения, объемный %		Вещество	Пределы воспламенения, объемный %
Керосин	1,1	7,0	Пропан	2,4	9,5
Ксилол	1,0	44,0	Этиловый спирт	3,3	18,9

Концентрационные пределы воспламенения горючих смесей опреде­ляются экспериментально по стандартизованным методикам, а также могут быть рассчитаны с точностью, достаточной для практических нужд.

Для воспламенения наиболее горючего стехиометрического соста­ва требуется минимальная энергия (температура) источника зажигания, а чем ближе состав горючей смеси к предельному, тем менее горючим он становится и тем выше требуется температура для его воспламене­ния (рис.14.5).

Введение в горючую смесь различных не горючих паров и газов, на­зываемых флегматизирующими добавками (азот, пары воды, инертные га­зы и др.), приводит к сближению концентрационных пределов вплоть до их слияния (рис.14.6). Содержание разбавителя в смеси, при ко­тором концентрационные пределы сливаются, называется минимальной флегматизирующей концентрацией.

Показателем пожарной опасности горючих жидкостей является темпе­ратура вспышки. Teмnepатурой вспышки называет­ся минимальная температура жидкости, при которой над ее поверхнос­тью концентрация паров этой жидкости в смеси с воздухом достигает нижнего концентрационного предела. (Значение температуры вспышки определяется в стандартных условиях в открытом или закрытом тигле, а также могут быть рассчитаны аналитически). Образующаяся при этом паровоздушная смесь способна воспламеняться от источника зажи­гания, но дальнейшего устойчивого горения жидкости не происходит, так как скорость образования новых порций горючей смеси еще недо­статочна для поддержания процесса горения.

Жидкости с температурами вспышки меньше 61°С в закрытом тиг­ле или 66 °С в открытом тигле называются легковоспламеняющимися (ЛВХ), а при более высоких значениях температуры вспышки - горючими жидкостями (ПК). В табл.14.3 приведены значения температуры вспышки не­которых жидкостей, а в табл.14.4 - классификация степеней пожарной опасности ЛВЖ.

Температура вспышки для индивидуальной жидкости является ве­личиной постоянной, а для сложных жидкостей, состоящих из двух или нескольких компонентов, зависит от состава и свойств составля­ющих смесь жидкостей. Пожарную опасность сложной жидкости следу­ет оценивать по температуре вспышки ее наиболее горючей составля­ющей.

Таблица 14.3. Температура вспышки горючих жидкостей Г5]

Наименование жидкостей	tвсп. °С	Наименование жидкостей	tвсп. °С
Ацетон	- 1.8	Ксилол	+23
Бензин (разные сорта)	от -50 до +28	Мазут	от +60 до +100
Бензол	-15	Метиловый спирт	-2
Вазелин	+150	Моторное топливо	от +70 до +120
Глицерин	+176	Скипидар	+34
Дихлорэтан	+14	Толуол	+6
Керосин	от +28 до +45	Этиловый спирт	+9

Таблица I4.4. Классификация легковоспламеняющихся жидкостей [1]

Степень пожароопасности JIBЖ	температура вспышки, С
	в закрытом тигле			в открытом тигле
Особо опасные		t 	-18		t 	-13
Постоянно опасные	-18	< t 	23	-13	< t 	27
Опасные при повышен­ной температуре	23	< t 	61	27	< t 	66

Температура воспламенения - такая на­именьшая температура горючего вещества, при которой в условиях спе­циальных испытаний это вещество выделяет горючие пары и газы со скоростью, достаточной для поддержания непрерывного пламенного го­рения. При этой температуре горение, начавшееся от источника зажи­гания, может продолжаться до полного выгорания горючего вещества.

Температура воспламенения жидкостей всегда выше температуры вспышки: для JIBЖ эта разность составляет всего 1-2 градуса; для веществ с высоким значением температуры вспышки - может достигать нескольких десятков градусов.

Температура самовоспламенения - минимальная температура горючей смеси, при которой создаются усло­вия для прогрессирующего увеличения скорости экзотермических реак­ций, приводящее к возникновению пламенного горения. Следует иметь в виду, что температура воспламенения зависит от условий, определя­ющих теплоотдачу от реагирующей смеси, и поэтому не является физико-химической константой данного горючего (рис. 14.3).

Температурными пределами воспламенения паров в воздухе называются такие температуры веществ, при которых концентрация его паров в воздухе, находящихся в равновесии с жидкой или твердой фазой, равны соответственно нижнему или верхнему кон­центрационным пределам воспламенения.

Температурные пределы воспламенения обычно используются для выбора температурных условий хранения жидкостей, при которых кон­центрация насыщенных паров будет безопасной» Они также используют­ся при оценке аварийных ситуаций, связанных с разливом горючих жидкостей, и расчетом концентрационных пределов воспламенения.

Совместимость веществ характеризует их спо­собность к экзотермическим реакциям при взаимодействии друг с дру­гом. По этому показателю все химические вещества подразделяют на совместимые и несовместимые. Вещества, вступающие между собой в экзотермические реакции, считаются несовместимыми, а не вступаю­щие - совместимыми.

Для веществ порошкообразных или образующих пыль показателем пожарной опасности служит нижний предел воспламенения аэровзвеси (НКПВ), характеризующий мини­мальное содержание пыли в воздухе, способное воспламеняться от действия источника зажигания. Взвешенные в воздухе частицы пыли назы­ваются аэрозолями, а скопление осевшей пыли - аэрогелями. Пожарная опасность аэрозолей определяется насыщением объема пылевзвеси летучи­ми горючими фракциями, выделяющимися из частиц пыли при их нагрева­нии (табл.14.5), а классификация взрыво-пожароопасности аэрозолей приведена на рис. 14.7.

Значения верхних концентрационных пределов воспламенения на­столько велики, что в большинстве случаев практически недостижимы.

Пожарная опасность скоплений осевшей пыли (аэрогеля) определя­ется температурой самовоспламенения. Необходимо учитывать, что осевшая пыль способна адсорбировать кислород воздуха, вследствие че­го обогащается кислородом и становится постепенно особо пожаро- и взрывоопасной.

Таблица 14.5. Нижний предел воспламенения аэрозолей ряда веществ [7]

Наименование вещества	Нижний предел г/м3	Наименование вещества	Нижний предел г/м3
Алюминиевый порошок	58,0	Красители	270
Антрацен	6,0	Лигнин	30,2
Галалитовая пыль	8,0	Нафталин	2,5
Дифенил	12.6	Пек	15,0
Древесные опилки	65.0	Сера	2,3
Казеин технический	32,8	Шеллак	15,0
Каменноугольная пыль	114,0	Эбонитовая пыль	7,6
Канифоль	5,0	Электронная пыль	30,0