Пожарные свойства веществ и материалов

ЛЕКЦИЯ 10

ОСНОВЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.

ГОРЕНИЕ И ПОЖАРООПАСНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВ

План лекции:

Введение.

Организация пожарной охраны.

Общие представления о процессе горения. Виды горения.

Пожарные свойства веществ и метериалов.

Огнестойкость зданий и сооружений. Классификация помещений по пожаровзрывоопасности.

Характеристика пожарной опасности производства и основные причины пожаров.

Введение

В соответствии с ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" пожарная безопасность - это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей. С учетом этого определения разрабатывают профилактические мероприятия и систему пожарной защиты. Нормативная вероятность возникновения пожара принимается равной не более 10-6 в год. Такая же вероятность воздействия опасных факторов пожара на отдельного человека принимается при разработке системы пожарной защиты.

Пожар - это неконтролируемое горение вне специального очага, создающее угрозу жизни и здоровью людей, а также наносящее материальный ущерб.

Опасными факторами пожара являются: - повышенная температура воздуха и предметов;

открытый огонь и искры;

токсичные продукты горения, дым, пониженная концентрация кислорода;

взрывы;

повреждение зданий и сооружений.

По среднестатистическим данным ежегодно на пожарах погибает от 0,6 до 10 чел. на каждые 100 тыс. населения и в 10-15 раз больше получают увечья и травмы.

Для успешной борьбы с пожарами и разработки целенаправленных противопожарных мероприятий необходимо знать структуру пожаров, причины и обстоятельства, способствующие их возникновению и развитию. Статистический учет пожаров позволяет накапливать и анализировать необходимую информацию о пожарах.

Организация пожарной охраны

Пожары промышленных предприятий представляют большую опасность для работающих и причиняют значительный материальный ущерб. В России установлено два вида пожарной охраны - профессиональная и добровольная.

Профессиональная пожарная охрана делится на военнизированную (ВПО) и невоеннизированную (ППО) Министерства внутренних дел (МВД) и ведомственную пожарную охрану других министерств и ведомств в зависимости от степени пожарной опасности и объема производства - ведомственные военнизированные пожарные части (ВВПЧ), профессиональные пожарные части (ППЧ), пожарно-сторожевая охрана (ПСО) и т.д.

Руководит пожарной охраной Главное управление пожарной охраны (ГУПО) МВД РФ.

Крупные города и объекты, особо опасные в пожарном отношении, охраняются военнизированными пожарными частями (ВПЧ), а менее крупные города, районные центры и др. - профессиональными пожарными частями (ППЧ) МВД.

Разработку противопожарных мер и контроль за их осуществлением, организацию мер пожарной профилактики на действующих предприятиях осуществляет Государственный пожарный надзор, задачи которого определены "Положением о государственном пожарном надзоре".

Персональная ответственность за пожарную безопасность предприятий всех уровней возложена на их непосредственных руководителей.

С целью усиления пожарной охраны с 1954 г. на предприятиях организованы добровольные пожарные дружины (ДПД), которые обязаны контролировать выполнение противопожарного режима, вести разъяснительную работу среди рабочих и служащих и т.д.

Общие представления о процессе горения. Виды горения

Горение - это химический процесс соединения горючего вещества с окислителем, сопровождающийся интенсивным выделением теплоты и излучением света.

Представление о механизме горения основывается на тепловой теории самовоспламенения и цепной теории окисления, разработанных советскими учеными Н. Н. Семеновым, Я. Б. Зельдовичем и др. Тепловая теория горения устанавливает условие возникновения процесса горения. Таким условием является превышение скорости выделения теплоты химической реакцией горения над скоростью отвода теплоты в окружающую среду. Если это условие обеспечивается, то происходит саморазогрев горючей смеси и скорость реакции увеличивается. И наоборот, превышение скорости отвода теплоты над скоростью ее выделения приводит к затуханию процесса горения.

При тушении пожара должны учитываться особенности вида процесса горения:

- диффузионное горение поверхности твердого тела (при диффузии кислорода в зону горения), и кинетическое - однородных горючих смесей;

- дефлаграционное горение с малой скоростью перемещения фронта пламени (2-7 м/с) и горение взрывное и детонационное с высокой скоростью перемещения пламени (десятки и тысячи метров в секунду), Детонационное горение чаще возникает при горении газов в длинных трубопроводах и вызывает наиболее сильные разрушения производственного оборудования.

Наибольшая скорость горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая - при объемном содержании кислорода в воздухе 14 %. При дальнейшем уменьшении содержания кислорода горение большинства веществ невозможно.

Различают несколько видов горения.

Вспышка - быстрое сгорание горючей смеси без образования повышенного давления газов.

Возгорание - возникновения горения от источника зажигания.

Воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Самовозгорание - горение, возникающее при отсутствии внешнего источника зажигания.

Самовоспламенение - самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Взрыв - чрезвычайно быстрое горение, при котором происходит выделение энергии и образование сжатых газов, способных производить механические разрушения.

Горение различных веществ имеет особенности. Горение газов является гомогенным и протекает как в диффузионной, так и в кинетической области и может носить характер взрывного или детонационного горения. При горении жидкости происходит ее испарение и сгорание паровоздушной смеси над поверхностью жидкости. Определяющим является процесс испарения жидкости, который зависит от ее физико-химических свойств, теплового процесса в ней и т. п. Процесс горения паров не отличается от горения газов. Горение твердых веществ - гетерогенно-диффузионное. Как правило, оно сопровождается плавлением, разложением и испарением с выделением газо- и парообразных продуктов, которые образуют с воздухом горючую смесь.

Повышенную пожарную опасность имеет пыль. Причем с увеличением дисперсности пыли возрастает ее химическая активность, снижается температура самовоспламенения, усиливается адсорбционная способность, что повышает ее пожарную опасность. Скорость горения высокодисперсной пыли приближается к скорости горения газа. Взрывоопасной является не только взвешенная, но и осевшая пыль, так как при воспламенении она переходит во взвешенное состояние, что приводит ко вторичным взрывам.

Пожарные свойства веществ и материалов

ГОСТ 12.1.044-84 ССБТ "Пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов, номенклатура показателей и методы их определения" устанавливает номенклатуру показателей пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов, их применяемость, а также методы их определения.

Показатели пожаро- и взрывоопасности используют при категорировании помещений и зданий, при разработке систем для обеспечения пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-85 ССБТ и ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ.

Применяемость показателей пожаро- и взрывоопасности определяется агрегатным состоянием вещества. При этом различают: газы, жидкости, твердые вещества и материалы и пыли. Рассмотрим некоторые основные показатели, определяющие пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов.

Группа горючести - показатель, который применяется для всех агрегатных состояний.

Горючесть - способность вещества или материала к горению.

По горючести вещества материалы подразделяются на три группы:

Негорючие - вещества и материалы, не способные гореть на воздухе.

Трудногорючие - вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления.

Горючие - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

На практике группу горючести используют при определении категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности оборудования и помещений.

Температура вспышки - самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения.

Температуру вспышки используют для оценки воспламеняемости жидкости, а также при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности ведения процессов.

В зависимости от численного значения температуры вспышки жидкости относят к легковоспламеняющимся (ЛВЖ) и горючим (ГЖ).

К ЛВЖ относят жидкости с температурой вспышки не более 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом.

Согласно ГОСТ 12.1.017-80 ЛВЖ подразделяются на 3 разряда.

Особо опасные ЛВЖ - это горючие жидкости с t_всп = от -18°С и ниже в закрытом тигле или от -13°С в открытом тигле (ацетон, диэтиловый эфир, изопентан).

Постоянно опасные ЛВЖ - t_всп от -18°С до +23°С в закрытом тигле или от -13°С до +27°С в открытом тигле (бензол, толуол, этиловый спирт, этилацетат и др.)

Опасные при повышенной температуре ЛВЖ - t_всп от 23°С до 61°С в закрытом тигле или выше 27°С до 66°С в открытом тигле (хлорбензол, скипидар, уайтспирит и др.)

Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Температура самовоспламенения горючих веществ очень разнообразна,например, для твердых веществ она находится в пределах 30-670°С. У большинства древесных пород эта температура равна 330-470°С.

Явление, когда вещество загорается только за счет выделения теплоты от химических, биологических или физических процессов, происходящих в нем самом, называется самовозгоранием. Вещества могут самовозгораться от воздействия на них воздуха, воды или смешения друг с другом.

Самая низкая температура, при которой происходит воспламенение вещества за счет выделения теплоты от процессов, происходящих в нем самом без подвода тепла извне, называется температурой самовозгорания.

При соприкосновении с воздухом к самовозгоранию склонны каменный уголь, торф, сульфиды железа, желтый фосфор, порошки цинка, аммония, железа; при соприкосновении с водой - карбиды кальция и щелочных металлов, калий, натрий, рубидий, цезий; в группу веществ, самовозгорающихся при смешивании, входят газообразные, жидкие и твердые окислители: галоиды, азотная кислота, марганцовокислый калий, селитра и т.д.

На практике часто создаются условия, когда скорость горения достигает огромных величин, и горение превращается в тепловой взрыв.

Взрыв - это чрезвычайно быстрое, определяемое долями секунды горение, сопровождающееся выделением большого количества тепла, раскаленных газообразных продуктов и образованием большого давления.

Сила взрывной волны чрезвычайно велика, и взрывы вызывают большие разрушения. Взрыв сопровождается также звуковой волной.

Для возникновения взрыва какой-либо смеси необходимо три условия:

Определенная концентрация паро- или газовоздушной смеси.

Импульс, способный нагреть вещество до температуры самовоспламенения (пламя, удар, адиабатическое сжатие и т.д.).

Замкнутый объем.

Основными показателями пожаровзрывоопасности горючих газов (ГГ) и пыли являются нижний (НПВ) и верхний (ВПВ) концентрационные пределы воспламенения (взрываемости), выраженные в объемной доле компонента в смеси (%) или в массовых концентрациях (мг/м³).

Выраженная в процентах минимальная концентрация пара, газов или пыли в воздухе, которая способна воспламениться и дать взрыв, называется нижним пределом взрыва П_н.

Выраженная в процентах максимальная концентрация пара, газа или пыли, выше которой смесь перестает быть взрывчатой, называется верхним пределом взрыва П_в.

Промежуточные концентрации, лежащие между нижним и верхним пределами взрыва, являются взрывчатыми и определяют диапозон взрыва того или иного вещества. Пределы взрыва не являются неизменными и находятся в большой зависимости от давления смеси, температуры и запаса энергии начального импульса.

Пределы взрываемости некоторых газов при нормальном атмосферном давлении:

                   П_н,% П_в,%

бензин       1,1  5,4

ацетилен   1,5  82,0

Н₂              4,1  75,0

СО             12,8 75,0

СН₄            5,0  16,0

Большую пожарную опасность на производстве представляет пыль. Взвешенная в воздухе (аэрозоль), способна образовывать взрывчатые смеси, а пыль, осевшая из воздуха (аэрогель) на оборудовании и конструкции здания, может тлеть и гореть. Пожаровзрывоопасность пылевых смесей характеризуется температурой самовоспламенения аэрогеля и нижним концентрационным пределом взрываемости П_н.

                                          П_н,г/м3

Алюминиевый порошок 58,0

Канифоль                         5,0

Цинковая пыль               800

Эбонитовая пыль            7,6

Поскольку достижение очень больших концентраций пыли во взвешенном состоянии практически нереально, термин "верхний предел воспламенения" к пыли не применяется.