внаслідок використання в цей час електронагрівальних приладів, інших джерел тепла. Якщо узимку пожежі частіше відбуваються в будинках і спорудах, то влітку більша кількість з них – у лісах, степах, полях і т.д.;
−час доби – найчастіше пожежі виникають у нічний час і рановранці, найменше пожеж виникає ввечері;
−необачне поводження з вогнем, яке приводить до пожеж, найбільш характерним для осіб у стані алкогольного сп’яніння.
Підвищенню рівня пожежної небезпеки промислових об’єктів значно сприяє зростання енергоозброєності виробництв, збільшення щільності транспортних комунікацій, підвищення рівня температур та тиску в технологічному устаткуванні, використання нових видів полімерних матеріалів. У сучасному виробництві зі зменшенням ймовірності виникнення пожеж збільшується тяжкість наслідків від них.
Пожежі мають соціальне, економічне і екологічне значення, оскільки, по-перше, призводять до нещасних випадків, людських жертв, подруге, суттєво впливають на економічні показники підприємств (збитки від пожеж негативно впливають на економіку), по-третє, завдають шкоди природі і забруднюють навколишнє середовище.
5.2. Горіння, його характеристика та різновиди
Горіння – складний фізико-хімічний процес з'єднання горючої речовини з окислювачем, яке супроводжується виділенням тепла і випроміню-
ванням світла. Необхідними елементами процесу горіння є: а) горюча речовина, її певний стан і кількість;
б) окислювачі – кисень (коли концентрація кисню в повітрі стає менше 8-10%, горіння припиняється), хлор, фтор, оксиди азоту, селітра тощо;
в) джерело займання.
Розрізняють такі різновиди горіння: спалах, займання, самозаймання, самоспалахування, тління.
Спалах – швидкоплинний процес згоряння парів горючої речовини, що має місце при її контакті з відкритим джерелом вогню і супроводжується короткочасним видимим випромінюванням, але без ударної хвилі і стійкого горіння.
Залежно від температури спалаху розрізняють речовини легкозаймисті (при температурі до 61°С) і горючі (при температурі понад 61°С).
Займання – початкова форма горіння, який виникає від джерела вог-
ню. Займання відбувається при температурах, вищих за температуру спалаху для легкозаймистих речовин на 2-5 °С і для горючих – на 5-30°С.
Самозаймання – процес горіння речовини, що виникає при високій
212
температурі без контакту з відкритим джерелом вогню. Наприклад, за-
ймання від стиснення, коли температура сумішей досягає критичних значень у дизельних двигунах, процес горіння, який виникає від теплоти, що нагромаджується в речовині внаслідок біологічних або фізико-хімічних процесів (гній, зерно, солома, промаслені ганчірки і т.д.).
Самоспалахування – це самозаймання, що супроводжується появою полум'я.
Тління – безполуменеве горіння горючої речовини у твердій фазі з видимим випромінюванням світла із зони горіння, але при відсутності полум'я та ударної хвилі.
Окислювачами можуть бути не тільки кисень, а й азотна кислота, бертолетова сіль тощо. Деякі речовини здатні горіти без доступу кисню, наприклад ацетилен, хлористий азот. Окремі метали можуть горіти в атмосфері хлору, парах сірки. Залежно від наявності окислювача горіння може бути повним і неповним.
Повне горіння має місце при достатній кількості окислювача, неповне
– при його нестачі. Продуктами повного горіння є вуглекислий газ, вода, азот й інші. При неповному горінні утворюються горючі і токсичні продукти (окис вуглецю, альдегіди, смоли, спирти та ін.).
Залежно від структури горючих речовин горіння може бути гомогенним і гетерогенним. При гомогенному горінні компоненти горючої суміші знаходяться на початковій стадії у пароподібному стані. Гетерогенне горіння має місце при наявності різних фаз у горючий системі, наприклад горіння рідин і твердих матеріалів.
З урахуванням швидкості розповсюдження вогню горіння буває де-
флаграційним (декілька м/с), вибуховим (десятки і сотні м/с), детонацій-
ним (тисячі м/с).
Окрім того, залежно від способу розповсюдження вогню, горіння буває ламінарним (пошарове розповсюдження фронту вогню) і турбулентним (переміщення шарів згорання з підвищеною швидкістю вигорання).
213
5.3. Здатність речовин і матеріалів до загорання
Одним із основних показників пожежовибухонебезпечності речовин (матеріалів) є здатність до горіння. За горючістю речовини поділяються на горючі, важкогорючі і негорючі, а будівельні матеріали – на горючі та негорючі.
Негорючі речовини (матеріали) не горять, не тліють і не обвуглюються. До них належать переважно природні і штучні неорганічні матеріали (граніт, пісок, металеві, цегляні конструкції й ін.).
Важкогорючі речовини (матеріали) – це речовини (матеріали), які під дією вогню або високої температури не спалахують, але тліють і обвуглюються (асфальт, гіпсові та бетонні матеріали із вмістом органічного наповнювача, глиняно-солом'яні матеріали щільністю не менш як 900 кг/м3, цементний фіброліт, деревина, глибоко просочена антипіренами, тощо).
Горючі речовини – речовини (матеріали) здатні самозайматися, а також займатися від джерела запалювання і самостійно горіти після його вилучення. До них належать усі органічні матеріали. У свою чергу, горючі речовини (матеріали) поділяються на легкозаймисті без попереднього нагрівання (папір, бензин та ін.) та важкозаймисті, які займаються від порівняно потужного джерела запалювання після нагрівання (дерево, пресований картон, вугілля тощо).
Пил, що утворюється в приміщеннях з найдрібніших частинок спалених речовин і перебуває у стані аерозолю, при певних співвідношеннях з повітрям може ставати пожежовибухонебезпечним.
Пожежна безпека речовин (газоподібних, твердих, рідких) залежить від їх здатності до самозаймання.
Усі речовини за їх небезпекою стосовно самозаймання поділяються на чотири групи:
1)речовини, здатні до самозаймання при контакті з повітрям при звичайній температурі (білий фосфор, сланці й ін.);
2)речовини, здатні до самозаймання при підвищених температурах навколишнього середовища (піроксиліновий і нітрогліцериновий порох та ін.);
3)речовини, при контакті яких з водою виникає горіння (карбіди лужних металів і ін.);
4)речовини, що викликають самозаймання горючих речовин при контакті з ними (азотна, хлориста й інші кислоти, гази-окислювачі – кисень та ін.).
Здатність речовин і матеріалів до загорання залежить від температури і концентрації їх у середовищі. Температура займання – це найниж-
ча температура речовини, при якій вона виділяє горючу пару і гази з та-
214
кою швидкістю, що після займання їх виникає стійке горіння. Наприклад,
температура спалаху бензину марки А-76 становить 36 °С, гасу +27 °С. Ступінь горіння та вибуху визначається також концентраційними
межами поширення полум'я. Розрізняють нижню і верхню концентра-
ційні межі поширення полум'я, тобто мінімальний та максимальний вміст палива в однорідній суміші з окислювальним середовищем, за якого можливе поширення полум’я по суміші на будь-яку відстань від джерела запалювання. При цьому в замкнутому об'ємі спалахування, як правило, носить вибуховий характер. Повітряні суміші, що містять паливо нижче нижньої чи вище верхньої концентраційних меж, горіти не можуть. Нижні і верхні концентраційні межі враховують при вирішенні питань пожежо- та вибухонебезпечності.
Деякі гази (азот, вуглекислий газ та інші дефлегматизатори) можуть робити суміші нездатними до поширення полум'я при будь-якому співвідношенні палива і окислювача.
Розрізняють також нижню та верхню температурні межі поши-
рення полум'я – це такі температури горючих речовин, за яких насичені пари утворюють в окислювальному середовищі концентрації, рівні відповідно нижній і верхній концентраційним межам поширення полум'я. Домішки, спроможні викликати сповільнення хімічних реакцій поширення полум'я, використовують для безпечного зберігання горючих речовин у тарі. Нижня концентраційна межа поширення полум’я деяких речовин наведена у табл. 16.
Таблиця 16
Нижні концентраційні межі поширення полум’я деяких речовин
|
Речовина |
|
НКМП, г/ м3 |
|
|
|
|
||
|
Метан |
|
37,8 |
|
|
Уайт-спиріт |
|
46,0 |
|
|
Бензин |
|
46,5 |
|
|
Бутан |
|
46,7 |
|
|
Речовина |
|
НКМП, г/ м3 |
|
|
|
|
||
|
Бензол |
|
50,0 |
|
|
Ацетон |
|
70,0 |
|
|
Аміак |
|
114,0 |
|
|
Дихлоретан |
|
273,0 |
|
5.4.Розвиток пожежі. Класи пожеж.
При горінні твердих і рідких горючих речовин розрізняють три стадії розвитку пожежі:
1)загоряння (5-30 хв.) – це нестійка фаза горіння з відносно низькою температурою. Під час цієї стадії вогонь легко погасити. Своєчасну ліквідацію такого горіння, якщо воно не спричинило збитку, прийнято називати відверненою пожежею;
2)стійке горіння (пік горіння) – ця стадія характеризується підси-
215
ленням процесів горіння (розкладу і випаровування горючих речовин), збільшенням площі і факела полум'я;
3) розвинена форма горіння – відзначається великою площею, великою температурою, руйнуванням конструкцій тощо.
При спалаху горючих газів горіння розвивається на стільки швидко, що стадії розвитку пожежі не розрізняються.
Вченими розроблено метод, за яким можливо орієнтовано встановити тривалість пожежі на тому чи іншому об'єкті. Для цього необхідно знати поверхню горіння (ƒ, м2), об'єм горючих речовин (W, м3), питому вагу горючих речовин (γ, кг/м3), кількість теплоти згорання (Q, Дж/кг) та кількість тепла, що утворюється щогодини на 1м2 в Дж (g). Розділивши об'єм горючих речовин на поверхню горіння, яка, як правило, дорівнює площі підлоги, отримуємо середнє завантаження приміщення горючими речовинами (N):
W ∙ γ
N ═ ———— кг/м²,
ƒ
при цьому час активного горіння (τ) становитиме:
Q ∙ N
τ ═ ———— годин g
На основі експериментальних даних, а також з урахуванням того, що в жилих і більшій частині виробничих і побутових приміщень згорають в основному дерев'яні матеріали, за питому вагу цих приміщень приймають 56 кг/м2, для сховищ, складів, книгосховищ – 100-800 кг/м2.
Таким чином, на об'єктах можна своєчасно оцінити завантаження кожного приміщення горючими речовинами, розрахувати час можливого горіння, передбачити заходи та засоби пожежегасіння.
Збільшенню небезпеки при пожежі сприяють процеси синергізму – небезпечного явища, при якому сумарна небезпека кількох шкідливих чинників надзвичайно швидко зростає.
Особливо велику небезпеку при пожежі становлять продукти горіння пластмас. Наприклад, при горінні 1 кг пінополіуретану в 1 м3 повітря утворюється концентрація ціанистого водню (HCN), яка у 10 разів перевищує смертельну дозу.
Відповідно до ГОСТ 27221-87 “Пожарная техника. Классификация пожаров” встановлено 4 класи пожежі:
Клас А – горіння твердих речовин, переважно органічного
216