Горючее вещество - твердое, жидкое или газообразное вещество, способное окисляться с выделением тепла и излучением света.

Окислитель - кислород, хлор, фтор и другие вещества, которые при нагревании или ударе имеют способность разлагаться с выделением кислорода.

Источник возгорания - воздействие на горючее вещество и окислитель, которое может повлечь воспламенение. Источники возгорания делятся на открытые и скрытые.

При отсутствии одного из трех факторов процесс горения не возникает. Горение возможно, если температура равна или выше температуры воспламенения. К понятию температуры воспламенения относятся:

- температура вспышки - наименьшая температура, при которой вещество выделяет достаточно горючих испарений для воспламенения при воздействии открытым пламенем, но горение не происходит;

- температура воспламенения - наименьшая температура, при которой вещество дает достаточно горючих испарений для воспламенения и продолжения горения при воздействии открытого пламени;

- самовозгорание - быстрое самоускорение экзотермической химической реакции, которая приводит к появлению яркого свечения - пламени. Самовоспламенение происходит в результате того, что при окислении материала кислородом воздуха образуется тепла больше, чем успевает отводиться за пределы реагирующей системы. Для жидких и газообразных горючих веществ это возникает при критических параметрах температуры и давления.

Продукты горения

Различают два вида горения: полное (при достаточном количестве окислителя) и неполное (при недостатке окислителя). Продуктами полного горения являются: диоксид углерода СО₂, вода, азот, серный ангидрид и так далее. При неполном горении образуются горючие и токсичные вещества, такие как: оксид углерода (СО) - угарный газ, хлористый водород - (HCl), цианистый водород (HCN - синильная кислота), смолы, спирты.

Основная химическая реакция горения углерода может быть выражена в первом приближении уравнением:

С + О₂ = СО₂ + 394,7 кДж/моль

Все реакции горения разделяются на четыре основных типа.

1-й тип - горение твердых или жидких горючих тел за счет кислорода воздуха. Характерной особенностью реакций этого типа является "Медленность горения". В обычных условиях скорость горения в этом случае зависит, прежде всего, от величины частиц, точнее, от величины поверхности горючего тела, и от скорости поступления воздуха к этой поверхности. Чем меньше частицы - тем выше температура и скорость горения.

2-й тип реакций - быстрое горение - это горение механических смесей горючих тел с окислителями. В качестве окислителя используют преимущественно селитры - соли азотной кислоты, а также хлораты и перхлораты и в некоторых случаях оксиды металлов. Скорость горения этих смесей значительно более высока, чем в первом случае.

3-й тип реакций горения - взрыв. Этот тип реакций горения протекает с переменной скоростью, значительно большей, чем во втором случае, которая достигает сотен метров в секунду. Характер действия на окружающую среду проявляется в форме резкого подъема давления и осуществления работы в форме более или менее значительного разрушения среды.

4-й тип реакций горения - детонация. Этот процесс отличается от всех других скоростью, достигающей тысяч метров в секунду. Характер действия на окружающую среду проявляется при этом процессе в быстром нарастании давления в месте взрыва и дроблении окружающих предметов.

Этапы развития пожара

Причинами возникновения пожаров являются: несоблюдение правил пожарной безопасности; неосторожное обращение с огнем; неисправность электрооборудования; аварии, катастрофы; природные явления. Пожар развивается в несколько этапов.

1-й этап - превращение возгорания в пожар. Происходит за 1 - 3 минуты.

2-й этап - увеличение зоны горения. 5 - 6 минут.

3-й этап - бурный процесс горения. Температура внутри помещения достигает 250 - 300 ⁰С, начинается объемное развитие пожара (турбулентное горение), происходит разрушение остекления. Длится - 6 - 9 минут.

4-й этап - является результатом разрушения остекления, связанный с притоком свежего воздуха, который резко содействует развитию пожара. Температура поднимается от 500 - 600 ⁰С до 800 - 900 ⁰С. Наблюдается максимальная скорость выгорания. Длительность - 9 - 12 минут.

5-й этап - стабилизация пожара. Наступает через 20 - 25 минут от начала пожара.

6-й этап - снижение интенсивности пожара.

1 - 3 этапы имеет смысл гасить пожар. Во время следующих этапов необходимо предотвращение распространения пожара.

Зоны пожара. Опасные для человека факторы пожара

Пространство, в котором развивается пожар, условно подразделяется на три зоны: зона горения; зона теплового действия; зона задымления.

Зоной горенияназывается часть пространства, в котором протекают процессы термического разложения или испарения горючих веществ и материалов (твердых, жидких, газов, пары) в объеме диффузионного факела пламени. Горение может быть пламенным (гомогенным) и беспламенным (гетерогенным). При пламенном горении пределами зоны горения является поверхность горящего материала и тонкий слой пламени (зона реакции окисления), которое светится, при беспламенном - раскаленная поверхность горючих веществ.

Основной характеристикой разрушительного действия пожара является температура, которая развивается при горении. Для жилых домов и общественных зданий температуры внутри помещения достигают 800 - 900 °C. Наиболее высокие температуры возникают при внешних пожарах и в среднем составляют для горючих газов 1200 - 1350 °C, для жидкостей 1100 - 1300 °C, для твердых веществ 1000 - 1250 °C. При горении термита, электрона, магния максимальная температура достигает 2000 - 3000 °C.

Зона теплового действия - пространство вокруг зоны горения, в котором температура в результате теплообмена достигает значений, вызывающих разрушительное действие на окружающие предметы и опасных для человека. Зона теплового действия примыкает к пределам зоны горения. В зону теплового действия, входит область, где температура смеси воздуха и газообразных продуктов сгорания не менее 60 - 80 °C. В этой части пространства протекают процессы теплообмена между поверхностью пламени, окружающими конструкциями и горючими материалами. Передача теплоты в окружающую среду осуществляется конвекцией, излучением, теплопроводностью. Нагретые газообразные продукты сгорания направляются вверх, вызывая прилив более плотного холодного воздуха к зоне горения. Направление движения нагретых продуктов обычно определяет и достоверные пути распространения пожара, поскольку мощные восходящие тепловые потоки могут переносит искры, горючий уголь, и головешки на значительное расстояние, создавая новые очаги горения.

Предел зоны проходит там, где тепловое действие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без средств тепловой защиты.

Продукты сгорания (дым), выделяющиеся при пожаре, образуют зону задымления, которая примыкает к зоне горения. Она может включат всю зону теплового действия и значительно превышать ее. В состав дыма обычно входят азот, кислород, оксид углерода, углекислый газ, пары воды, а также пепел и другие вещества. Множество продуктов полного и неполного сгорания, входящих в состав дыма, имеют повышенную токсичность, особенно токсичны продукты, которые образуются при горении полимеров. В некоторых случаях продукты неполного сгорания, например, оксид углерода, могут образовывать с кислородом горючие и взрывоопасные смеси. Пределами зоны задымления считаются места, где плотность дыма составляет (1÷6)·10^-4 кг/м³, видимость предметов 6-12 м, концентрация кислорода в дыме не менее 16 % и токсичность газов не представляет опасность для людей, находящихся без средств защиты органов дыхания.

Стадии пожара

В процессе развития пожара различают три стадии.

Начальной стадиисоответствует развитие пожара от источника возгорания к моменту, когда помещение будет полностью охвачено пламенем. На этой стадии происходит возрастание температуры в помещении и снижение плотности газов в нем. При этом количество газов, которые удаляются, через отверстия больше, чем количество поступающего воздуха.

На начальной стадии пожара воздух и продукты горения в помещении увеличиваются в объеме, создаётся чрезмерное давление до нескольких десятков Паскалей, в результате чего газовая смесь выходит из него через неплотности в стыках строительных конструкций, промежутки в притворах дверей, окон, воздуховоды и другие отверстия. Горение поддерживается кислородом воздуха, находящегося в помещении концентрация, которого постепенно снижается. Если помещение достаточно изолировано от окружающей среды развитие процесса горения в нем может замедлиться или прекратиться вообще.

Основной стадииразвития пожара в помещении соответствует повышение среднеобъёмной температуры до максимума. На этой стадии сгорает 80 - 90 % объемной массы горючих веществ и материалов, температура и плотность газов в помещении изменяется во времени немного, при этом расход газов, которые удаляются, из помещения приблизительно равен притоку поступающего воздуха и продуктов пиролиза.

На конечной стадии пожара завершается процесс горения и постепенно снижается температура. Количество газов сгорания становится меньше, чем количество воздуха, который поступает.

Взрыв