Пожарная безопасносность

Большинство современных промышленных предприятий характеризуется повышенной пожарной опасностью, так как на них используется значительное количество легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных горючих газов, твёрдых горючих материалов, большое количество ёмкостей и аппаратов в которых находятся пожароопасные продукты под давлением, разветвлённая сеть трубопроводов, большая оснащённость производства электроустановками и др.

Основными причинами пожаров являются:

- халатное и неосторожное обращение с огнём;

- неисправность отопительных и вентиляционных систем;

- неисправность производственного оборудования, нарушение технологических процессов;

- самовоспламенение или самовозгорание некоторых веществ и материалов при нарушении правил их хранения и использования;

- различные причины электрического характера (искрение, плохие контакты и т. п.).

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

Горением называется сложный физико-химический процесс в основе которого лежит химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением тепла и излучением света.

В обычных условиях, т.е. при нахождении горючих веществ и материалов на воздухе, горение представляет собой реакцию взаимодействия горючего вещества с кислородом воздуха. Однако окислителями могут быть и хлор, бром, фтор, йод, окисел азота и др.

Для возникновения горения необходимы:

1) горючее вещество;

2) воздух (окислитель); ( 1-ое и 2-ое - горючая система;)

3) источник воспламенения (инициатор или импульс).

Горючее вещество и воздух - составляют горючую систему, которая способна к горению при определенных соотношениях горючего вещества и воздуха.

Бедными называют горючие системы, содержащие в избытке окислители (воздух) и в недостатке воздух. Их горение лимитируется содержанием горючего компонента.

Богатыми называются горючие системы, содержащие в избытке горючее вещество. Горение таких систем лимитируется содержанием окислителя.

Источником воспламенения (инициатором, импульсом) называется любое тело, имеющее температуру и запас тепла или процесс приводящий к выделению тепла, достаточный для нагревания некоторого объема горючей системы до возникновения в ней горения.

К источникам воспламенения относятся: источники тепла (пламя, искра, нагретое тело) или тепловое проявление какого-либо другого вида энергии: химической (экзотермическая реакции), механической (удар, сжатие, трение), электрической (разряд, дуга, искра), ?молекулярной (жизнедеятельность бактерий).

В установившемся процессе горения постоянным источником воспламенения является зона горения, т.е. область, где происходит реакция горения, выделяется тепло и излучается свет.

В зависимости от свойств горючей системы горение бывает гомогенным, когда исходные вещества имеют одинаковое агрегатное состояние (пример - горение природного газа) и гетерогенным (например - горение твердых и жидких горючих веществ на воздухе).

По скорости распространения пламени, которая зависит от состояния горючей системы и условий протекания реакции, горение может быть:

- диффузионным;

- кинетическим;

- детонационным;

Диффузионным называют горение, скорость которого зависит от скорости диффузии кислорода в зону горения.

Пламя диффузионного горения состоит из двух зон:

зона 1 - горючие пары и газы движущиеся к зоне горения; зона 2 - собственно зона горения.

Зона горения (2) представляет собой тонкий газовый слой, в котором за счёт диффузии кислорода воздуха образуется и сразу же сгорает горючая смесь.

Зона горения имеет самую высокую температуру. Высота пламени зависит от скорости диффузии кислорода:

h/d = const ;

! где h - высота пламени; d - диаметр резерв.... наибольшая сторона основания штабеля твердого горючего вещества. Обычно h/d = 1,5...2,0.

Диффузионное горение наиболее распространено и чаще всего бывает на пожаре.

Кинетическое горение - это горение заранее приготовленной смеси в открытом пространстве. Скорость кинетического горения зависит от скорости передачи тепла теплопроводностью от зоны горения к не горящей смеси. Нормальная скорость распространения пламени не превышает нескольких метров в секунду.

Детонационное или взрывное горение. Увеличение давления и отсутствие значительных утечек тепла в замкнутом объеме приводит к увеличению скорости до нескольких сотен м/с - взрыв. При определенных условиях, (например, при горении газовоздушной смеси в длинной трубе возникает ударная волна движущаяся со скоростью 1000-4000 м/с), имеет место детонационное горение. (В трубах, цилиндрах двигателей, в твердых и жидких ВВ - до 9000 м/с.)

В результате горения образуются твёрдые, жидкие и газообразные продукты сгорания. Состав их зависит от состава горючего вещества и условий его сгорания. На пожарах чаще всего горят органические вещества (древесина, ткани, резина, нефтепродукты, уголь) в состав которых главным образом входят углерод, водород, кислород и азот. При их горении образуются СО₂, СО, Н₂О, N₂ в виде газов и паров.

Дым, образующийся при горении, представляет собой дисперсную систему, состоящую из мельчайших частиц твёрдых продуктов сгорания, взвешенных в смеси газообразных продуктов с воздухом. При горении органических веществ твёрдыми частицами дыма является углерод (продукт неполного горения). (Полное С + О₂ = СО₂, неполное 2С + О₂ = 2СО)

Неполным называется горение протекающее при недостатке воздуха. В процессе неполного горения образуются продукты ещё способные гореть: окись углерода СО (угарный газ), сажа, кислоты и другие вещества. Эти же соединения, но в меньшем количестве находятся в дыме при полном горении, они обычно образуются перед фронтом горения, где происходит разложение горючего вещества. (При горении пластмасс в дыме присутствуют хлористый водород HCl, сероводород H₂S, окислы азота N₂O, синильная кислота CNH и другие вещества).

Существует три основных вида сомоускорения химической реакции горения:

- тепловой;

- цепной;

- цепочно-тепловой.

Тепловой механизм ускорения связан с экзотермичностью процесса окисления и возрастанием скорости химической реакции с повышением температуры при условии аккумулирования теплоты в реагирующей системе.

Сущность цепного ускорения состоит в следующем: при нагревании горючей системы в ней образуются активные центры - радикалы и атомы, имеющие повышенную химическую активность и служащие катализаторами химического превращения.

Если из одного активного центра в процессе горения образуются два или больше, то один считается продолжением цепи, а остальные ее разветвлением.

Реальные процессы горения идут как правило по комбинированному цепочно-тепловому механизму.

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов:

Вспышка - быстрое сгорание (окисление) горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Воспламенение - возникновение горения под воздействием источника воспламенения с образованием пламени.

Самовоспламенение - это процесс загорания горючего вещества в результате воздействия тепловых процессов окисления или жизнедеятельности микроорганизмов.

Все горючие вещества вещества можно разбить на две группы:

Самовозгорающиеся, т. е. температура самовоспламенения которых ниже температуры окружающей среды;

И горючие вещества, температура самовоспламенения которых выше температуры окружающей среды, и для самовоспламенения которых нужен нагрев из вне.

Самовозгоранием называется процесс сомонагрева веществ (начинающийся без предварительной подготовки) за счёт экзотермических реакций и приводящий к повышению температуры вплоть до самовоспламенения.

Самовозгорающиеся вещества по причинам выделения тепла подразделяются на три группы:

1. Вещества самовозгорающие от воздействия на них воздуха (растительные масла, животные жиры, нанесенные тонким слоем на волокнистые и порошкообразные материалы, бурые и каменные угли, сульфиды железа, фрезерный торф, растительные продукты (сено, опилки, листья), желтый фосфор, цинковая и алюминиевая пыль, сажа, свежеприготовленный древесный уголь, металлоорганические соединения, порошок эбонита, промасленная ветошь и др.

2. Вещества самовозгорающие при соприкосновении с водой (щелочные металлы: калий, натрий и др., карбид кальция, карбиды щелочных металлов, негашенная известь, гидросульфид натрия и др.

3. Химические вещества, самовозгорающие при смешении друг с другом (сжатый кислород, галоиды, азотная кислота, перекись натрия и бария, марганцовокислый калий, хромовый ангидрид, силитры, хлораты и др. Все эти окислители смешиваясь с органическими веществами в большинстве случаев вызывают их самовозгорание.)

Самовозгорающие вещества представляют большую пожарную опасность.

Т_о - температура окружающей среды; Т_с - температура самовоспламенения; Т_г - температура горения.

Схема процессов возникновения горения

Физическая сущность процесса воспламенения не отличается от процесса самовоспламенения. (При воспламенении пространственно ограничен частью объема горючего вещества, в то время как процесс самовоспламенения происходит во всем объеме.)

Различают нижний и верхний концентрационный предел воспламенения (НКПВ и ВКПВ).

Нижним концентрационным пределом воспламенения (взрыва) (НКПВ) газовоздушных, паровоздушных и пылевоздушных смесей горючего вещества в воздухе называется минимальная концентрация горючего вещества в воздухе при которой под воздействием источника воспламенения на открытом воздухе, а в замкнутом объёме - взрыв.

Верхним концентрационным пределом воспламенения (ВКПВ) называется концентрация при которой возможно воспламенение. Если С > С_max (С > ВКПВ), то выходя на открытый воздух такая смесь горит как горючее вещество при наличии источника воспламенения, а в замкнутом объёме к горению и взрыву не способна.