Цель
работы: ознакомление с основами горения
веществ и материалов, определение
температуры вспышки паров; горючей
жидкости, определение категорий
производства по взрывопожароопасности
и выбор плановых конструктивных решений
по противопожарной профилактике.
Общие положения.
Основными параметрами, характеризующими пожаро- и взрывобезопасность среды являются: температура вспышки, область воспламенения (температурные и концентрационные пределы взрываемости), температура самовоспламенения, скорость распространения пламени, минимальное взрывоопасное содержание кислорода (окислителя), минимальная энергия зажигания, склонность к взрыву и детонации, чувствительность к механическому воздействию (удару и трению).
Горение - химическая реакция окисления, сопровождаемая выделением большого количества тепла и обычно свечением. Виды горения: тление, вспышка, горение пламенем, взрыв. В зависимости от источника зажигания его подразделяют на воспламенение, самовоспламенение и самовозгорание.
Тление - беспламенное горение твердого вещества. Вспышка - быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов (взрывоопасное сгорание небольшого количества вещества).
Горение на воздухе может быть только при достаточном количестве кислорода. При полном сгорании образуется углекислый газ (СО2), сажа, сероводород, окислы азота, спирты, альдегиды, кислоты и др. вещества.
Большинство них способно гореть, когда концентрация их в дыме велика. Смешиваясь с воздухом, они образуют взрывоопасные смеси. Продукты полного и неполного сгорания в определенных концентрациях представляют опасность для жизни. Так, концентрация СО2, равная 3 - 4,5%, становится опасной при получасовом вдыхании его, а 8-10% вызывает быструю потерю сознания и смерть Окись углерода является отравляющим газом, действующим на кровь и клетки человека Вдыхание воздуха, содержащего 0,4% окиси углерода, смертельно. При компенсации 12-75% СО в воздухе образуются взрывоопасные смеси.
Совокупность - горючего вещества и окислителя в соотношении обеспечивающим возможность протекания реакции горения, называют – горючей средой.
Горючесть - способность к самостоятельному горению и определяется коэффициентом горючести К.
К=4С+Н+4S[0]-2Cl-3F-5Вг (1)
где С, Н, S - число атомов в молекуле испытуемого вещества углерода, водорода Н, серы S, кислорода О, хлора С1, фтора F, брома Вг.
Если К
О
- вещество не горючее, если К>О - вещество
горючее.
Процесс горения характеризуется температурой горения, температурой пламени и теплотой сгорания горючего вещества.
Воспламенение - это возгорание, сопровождающееся появлением пламени, т.е. возникновение горения от внешнего источника зажигания (искра, механическая энергия, например, трение, удар, лучистая теплота, атмосферное электричество, солнечные лучи, химические процессы и др.). Для характеристики вещёств необходимо знать температуру вспышки и воспламенения.
Температурой вспышки паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей называют наинизшую температуру, при которой происходит вспышка паров жидкости от источника зажигания.
По температуре вспышки жидкости подразделяется на: легковоспламеняющиеся до 28°С - бензин, эфир, спирт и др., до 25 -45°С - керосин, уксусная кислота и др., горючие: до 45 - 120°С - креозот, мазут и др. до 120 - 230°С - нефтяной битум, соляровое масло и др.
Температура воспламенения - температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие газ и пары с такой скоростью, что после воспламенения их от внешнего источника зажигания возникает устойчивое горение.
Чем ниже температура вспышки и чем меньше разница между температурой вспышки и температурой воспламенения, тем опаснее жидкость.
У большинства легковоспламеняющихся жидкостей температура вспышки и температура воспламенения совпадают или различаются на 1- 5°С. Для жидкостей, с температурой вспышки более 10О°С, разница может достигать 30°С. .
Температура воспламенения зависит не только от природы вещества, но и оглавления, процентного содержания кислорода в воздухе и др. причин.
Воспламенение характеризуется областью воспламенения, т. е. областью концентрации газа, пара или пыли, внутри которой смеси с окислителями способны воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением горения по смеси. Область воспламенения ограничивается нижним (минимальная концентрация) и верхним (максимальная концентрация) пределами воспламенения.
Для насыщенных паров пределы воспламенения могут быть показаны нижним и верхним температурными пределами воспламенения.
Температурным пределом воспламенения называют температуру, при которой насыщенные пары вещества, находясь в равновесии с жидкой или твердой фазой, образуют в воздухе концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему пределам воспламенения.
Все смеси, концентрации которых находятся
между пределами воспламенения и способны
распространять горенке, называются
взрывоопасными. Смеси, концентрации
которых находятся ниже нижнего и выше
верхнего пределов, воспламеняются в
замкнутых объемах, гореть не способны
и являются безопасными. Однако смеси,
концентрация которых выше верхнего
предела
воспламенения, при выходе из замкнутого
объема способны гореть диффузным
пламенем, т.е. ведут себя как пары и газы,
не смешанные с воздухом.
Скорость воспламенения жидкостей зависит от температуры ее вспышки; скорости воспламенения твердого вещества зависит от физического его состояния. Чем больше соотношение его поверхности к объему, чем рыхлее и суше, чем меньше теплопроводность и теплоемкость, тем быстрее вещество возгорается.
Самовозгорание - явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества в отсутствий источника зажигания (самопроизвольное возникновениё горения в соответствующих условиях хранения и перевозки).
Процесс самовозгорания состоит из двух стадий - самонагревания и самовоспламенения. Самонагревание может иметь характер теплового (начальный процессе нагрева вещества выше температуры самонагревания), химического (адсорбция, конденсация) микробиологического (начальным импульсом является теплота воздействия микробов).
Условно самовозгорающиеся вещества разделяют на семь групп:
а) растительные продукты свежескошенное сено, солома, клевер, листья, опилки в кучах самонагреваются в результате деятельности бактерий;
б) каменные и бурые угли, поглощая атмосферный кислород, окисляются в табелях до температуры самовоспламенения;
в) волокнистые и др. материалы (пакля, тряпки, опили, хлопок, клеенка и др.), пропитанные отличными маслами растительного происхождения, окисляются под воздействием кислорода воздуха;
г) пирофорические остатки органического вещества (отложения пыли угольной, торфяной, нитролаковой, растительных масел и др.) образуют на стенках воздуховодов пористую массу, способную окисляться;
л) сернистые металлы. Сульфиды железа обладают пирофорными свойствами в результате действия сероводорода на окись железа. Сульфиды железа при доступе воздуха легко окисляются с выделением тепла. При этом соприкасающиеся горючие вещества самовоспламеняются. Эго наблюдается при сливе сернистых нефтепродуктов;
е) химические вещества и смеси самовозгораются от действия на них воздуха (фосфор белый, цинковая пыль, алюминиевая пудра и др.);
ж) скрытые деревянные конструкции зданий (при нагревании их печами, дымовыми трубами, батареями и др.) самовозгораются в результате их обугливания под воздействием длительного нагрева при температуре 130-1 50° С. Мелкие пористые частицы образовавшегося угля поглощают кислород воздуха, окисляются и самовозгораются.
Самовоспламенение - самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени, т.е. возникновение горения при нагревании до температуры самовоспламенения в отсутствии внешнего источника зажигания.
Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции, приводящее к возникновению пламенного горения.
Температура самовозгорания жидкостей достигает 415-660°С (кроме сероводорода -149°С), газов - 480-780°С, пылей 540-720°С, дерева295°С, торфа - 285°С, каменного угля - 250-450°С.
Температура самовоспламенения жидкостей зависит от давления. Чем больше давление, тем ниже температура самовоспламенения.
Взрыв. В процессе вспышки, протекающей быстро, смесь газов к паров жидкости или другого вещества с воздухом сгорает, после чего горение прекращается. Процесс горения прекращается из-за недостатка горючих газов.
Взрыв - это быстрое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу.
В различных производственных объектах, колодцах возможны случаи появления газа, поэтому до входа в объект или опускания, в колодец необходимо проверить наличие газа при помощи газоанализатора.
Нижний ,предел воспламенения (НПВ) - главный фактор, характеризующий опасность горючих газов НПВ можно определить по формуле:
НПВ= 44/К (%) (2)
где К определяется по формуле (1)
Верхний предел воспламенения (ВПВ) смеси - это наибольшая концентрация горючего вещества при превышении которой взрыв становится невозможным.
Взрывоопасными могут быть смеси веществ (газов, паров, пылей) с воздухом и другими окислителями (кислород, озон, хлор, окислы азота и др.). К взрывчатому превращению способны пыли: угольная и торфяная, мучная, сахарная, крахмальная, древесная, эбонитовая, алюминиевая, цинковой магниевая и др.
Пожарная опасность и меры профилактики
Производственные процессы и меры предотвращения пожаров на каждом объекте должны разрабатываться так, чтобы вероятность возникновения взрыва и ни повара на любом участке в течении года превышала 10-6 в расчете на отдельный опасный узел данного объекта и на • отдельного человека. Пожарная и взрывная безопасность промышленных предприятий должна быть обеспечена как в рабочем состоянии, так и в случае возникновения аварийной обстоятельств.
По каждому случаю должна быть установлена экономическая эффективность систем, обеспечивающих ею пожарную безопасность. Экономическая эффективность должна устанавливаться с учетом вероятности пожара, стоимости объекта, размеров возможного ущерба от пожара, а также капитальных вложений и текущих расходов на системы предотвращения пожара и пожарной защиты.
Взрывопожарная безопасность должна быть обеспечена мерами взрывопредупреждения и системой предохранения пожара, системой пожаро- и взрывозащиты, организационными и организационно-техническими мероприятиями.
Пожарная и взрывная безопасность промышленных предприятий различна. Однако в методах оценки пожаро- взрывоопасности, в основных направлениях профилактической работы по предупреждению пожаров и взрывов имеются общие приемы и положения, которые рассматриваются в работе.
Пожарная защита должна обеспечиваться
• максимально возможным применением негорючих и трудногорючих веществ и материалов вместо пожароопасных;
• ограничением горючих веществ и их размещением;
• предотвращение распространения пожара за пределы очага;
• применением средств пожаротушения;
• применением конструкций объектов с регламентированными пределами огнестойкости и горючести;
• эвакуацией людей;
• применением средств коллективной и индивидуальной зашиты людей;
•системой противодымной защиты;
• применением средств пожарной сигнализации и. средств извещения о пожаре;
• организацией пожарной охраны объекта.
Пожарная опасность любого технологического процесса характеризуется пожаровзрывоопасностью вещества или материалов, использующихся или получающихся в процессе производства. Взрыв или пожар могут возникнуть внутри производственных аппаратов; по каким-либо причинам смеси могут оказаться в помещениях.
Пожарная профилактика при проектировании предприятия решается, в первую очередь, в соответствии с категорией производства.
Категории производств по взрывной и пожарной опасности.
Категория помещений по взрывопожарной и пожарной опасности предприятий и объектов определяется на стадии проектирования зданий и сооружений в соответствии с НПБ105-95, ВНТП 05-97 и нормативной литературой.
По взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются на категории А, Б, В 1 - В4, Г, Д в зависимости от количества и свойств, находящихся в них, веществ и материалов, с учетом особенностей технологических процессов, размещаемых в них производств.
Определение категории помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категория от высшей А к низшей Д.
Здание относится к категории А, если в нем суммарная площадь помещений категории А превышает 5% площадей всех помещений или 200 м2. Допускается не относить здание к категории А, если суммарная площадь помещений категории А в здании не превышает 25% суммарной площади всех помещений (но не более 1000 и эти помещения оборудуются установками пожаротушения.
Здание относится к категории Б, если одновременно выполняется два условия:
а) здание не относится к категории А;
б) суммарная площадь помещений категории А и Б превышает 5% суммарной площади всех помещений или 200 м2.
Допускается не относить здания к категории Б, если суммарная площадь помещений категории А и Б не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нём помещений (по не более 1000 м2) и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.
Здание относится к категориям В 1 —В3, если одновременно выполнены два условия:
а) здание не относится к категориям А и Б;
б) суммарная площадь помещений категории А, Б, В 1 –В3 превышает 5% суммарной площади помещений.
Допускается не относить здания к категории В1-В3, если суммарная площадь помещений категории А, Б и В1-В3, в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещенных в нем помещений, и эти помещения оборудуются установками автоматического пожаротушения.
Здание относится к категории Г, если одновременно выполнены два условия:
а) здание не относится к категории А;
б) суммарная площадь помещений категории А, Б, В1-В3 и Г превышает 5% суммарной площади всех помещений или 200 м2.
Допускается не относить здания к категории Г, если суммарная площадь помещений категории А, Б, В1-В3 и Г в здании не превышает 25% суммарной площади всех размещённых в нем помещений и помещении категорий В1-В3 оборудуются установками автоматического пожаротушения.
Здание относится к категории В4, если оно не относится к категориям А,Б,В1-В3 или Г.
Здание относится к категории Д, если оно не относится к категориям А, Б, В1-В4 или Г.