Для пожарных и сжигание определялись различными способами. Для наших целей наиболее важными утверждениями в связи с горением как явлением являются следующие:

• Горение представляет собой самоподдерживающийся ход реакций, состоящих из физических и химических превращений.

• Участвующие материалы вступают в реакцию с окислителем в их окружении, что в большинстве случаев происходит с кислородом воздуха.

• Воспламенение требует благоприятных начальных условий, которые обычно представляют собой достаточный нагрев системы, который покрывает первоначальную потребность в энергии цепной реакции горения.

• Результирующие реакции часто являются экзотермическими, что означает, что во время горения выделяется тепло, и это явление часто сопровождается видимым пламенем.

Зажигание можно считать первой стадией самоподдерживающегося процесса горения. Это может произойти как пилотное зажигание (или принудительное зажигание) если явление вызвано каким-либо внешним источником воспламенения или оно может произойти как автоматическое зажигание (или самовоспламенение) если явление является результатом реакций, происходящих в самом горючем материале и сопряженных с выделением тепла.

Склонность к воспламенению характеризуется эмпирическим параметром Температура возгорания (т. е. самая низкая температура, определяемая испытанием, до которой необходимо нагреть материал для воспламенения). В зависимости от того, определяется ли этот параметр специальными методами испытаний при использовании любого источника воспламенения, мы различаем пилотная температура воспламенения и температура самовоспламенения.

В случае пилотного воспламенения энергия, необходимая для активации материалов, участвующих в реакции горения, обеспечивается источниками воспламенения. Однако прямой зависимости между количеством теплоты, необходимой для воспламенения, и температурой воспламенения нет, поскольку хотя химический состав компонентов горючей системы является существенным параметром температуры воспламенения, на него существенное влияние оказывают размеры и форма материалов. , давление окружающей среды, условия воздушного потока, параметры источника воспламенения, геометрические особенности испытательной установки и т. д. Это является причиной того, что опубликованные в литературе данные для температуры самовоспламенения и температуры пилотного воспламенения могут существенно различаться.

Механизм воспламенения материалов в различных состояниях можно просто проиллюстрировать. Это включает в себя изучение материалов в виде твердых тел, жидкостей или газов.

Большинство твердые материалы поглощают энергию любого внешнего источника воспламенения путем теплопроводности, конвекции или излучения (чаще всего за счет их комбинации) или нагреваются в результате происходящих внутри процессов выделения тепла, которые начинают разложение на их поверхности.

Чтобы воспламенение произошло с жидкости, они должны иметь над своей поверхностью паровое пространство, способное гореть. Выделяющиеся пары и газообразные продукты разложения смешиваются с воздухом над поверхностью жидкого или твердого материала.

Возникающие в смеси турбулентные потоки и/или диффузия помогают кислороду достигать молекул, атомов и свободных радикалов на поверхности и над ней, которые уже пригодны для реакции. Индуцированные частицы вступают во взаимодействие, в результате чего выделяется тепло. Процесс неуклонно ускоряется, и по мере запуска цепной реакции материал воспламеняется и горит.

Горение в подповерхностном слое твердых горючих материалов называется тлеющий, а реакция горения, протекающая на границе раздела твердых материалов и газа, называется пылающий. Сгорая пламенем (или пламенный) — процесс, при котором экзотермическая реакция горения протекает в газовой фазе. Это характерно для горения как жидких, так и твердых материалов.

Горючие газы естественно горят в газовой фазе. Важное эмпирическое утверждение состоит в том, что смеси газов и воздуха способны воспламеняться только в определенном диапазоне концентраций. Это справедливо и для паров жидкостей. Нижний и верхний пределы воспламенения газов и паров зависят от температуры и давления смеси, источника воспламенения и концентрации инертных газов в смеси.

Источники возгорания

Явления, обеспечивающие тепловую энергию, можно разделить на четыре основные категории по своему происхождению (Sax 1979):

1. тепловая энергия, образующаяся при химических реакциях (теплота окисления, теплота сгорания, теплота растворения, самонагрев, теплота разложения и т. д.)

2. электрическая тепловая энергия (резистивный нагрев, индукционный нагрев, тепло от дуги, электрических искр, электростатических разрядов, тепло от удара молнии и т. д.)

3. механическая тепловая энергия (тепло трения, искры трения)

4. тепло, выделяющееся при ядерном разложении.

Следующее обсуждение касается наиболее часто встречающихся источников воспламенения.

Открытое пламя

Открытый огонь может быть самым простым и наиболее часто используемым источником воспламенения. Большое количество инструментов общего пользования и различных видов технологического оборудования работают с открытым пламенем или позволяют создавать открытое пламя. Горелки, спички, печи, отопительное оборудование, пламя сварочных горелок, сломанные газовые и маслопроводы и т. д. практически могут считаться потенциальными источниками воспламенения. Поскольку при открытом пламени сам первичный источник воспламенения представляет собой существующее самоподдерживающееся горение, механизм воспламенения по существу означает распространение горения на другую систему. При условии, что источник воспламенения с открытым пламенем обладает достаточной энергией для инициирования воспламенения, начнется горение.

Самовозгорание

Химические реакции, самопроизвольно выделяющие тепло, влекут за собой риск воспламенения и возгорания как «внутренних источников воспламенения». Однако материалы, склонные к самовозгоранию и самовозгоранию, могут стать вторичными источниками воспламенения и привести к воспламенению горючих материалов в окружающей среде.

Хотя некоторые газы (например, фосфористый водород, гидрид бора, гидрид кремния) и жидкости (например, карбонилы металлов, металлоорганические соединения) склонны к самовозгоранию, большинство самовоспламенений происходит в результате поверхностных реакций твердых материалов. Самовозгорание, как и все возгорания, зависит от химической структуры материала, но его возникновение определяется степенью дисперсности. Большая удельная поверхность обеспечивает локальное накопление тепла реакции и способствует повышению температуры материала выше температуры самовоспламенения.

Самовозгоранию жидкостей способствует также их контакт с воздухом на твердых материалах с большой удельной поверхностью. Жиры и особенно ненасыщенные масла, содержащие двойные связи, при поглощении волокнистыми материалами и изделиями из них, а также при пропитке тканей растительного или животного происхождения склонны к самовоспламенению при нормальных атмосферных условиях. Самовозгорание изделий из стекловаты и минеральной ваты, изготовленных из негорючих волокон или неорганических материалов, покрывающих большие удельные поверхности и загрязненных нефтью, приводило к очень тяжелым пожарам.

Самовозгорание наблюдалось в основном с пылью твердых материалов. Для металлов с хорошей теплопроводностью локальное накопление тепла, необходимое для воспламенения, требует очень тонкого дробления металла. С уменьшением размера частиц увеличивается вероятность самовоспламенения, а с некоторыми металлическими пылями (например, железными) наступает пирофорность. При хранении и обращении с угольной пылью, сажей мелкого рассеяния, пылью лаков и синтетических смол, а также при проведении с ними технологических операций особое внимание следует уделять противопожарным мерам по снижению опасности самовозгорания.

Материалы, склонные к самопроизвольному разложению, проявляют особую способность к самовозгоранию. Гидразин при попадании на любой материал с большой площадью поверхности мгновенно воспламеняется. Пероксиды, широко используемые в пластмассовой промышленности, легко самопроизвольно разлагаются и в результате разложения становятся опасными источниками воспламенения, иногда инициируя взрывное горение.

Бурная экзотермическая реакция, возникающая при контакте определенных химических веществ друг с другом, может рассматриваться как частный случай самовозгорания. Примерами таких случаев являются контакт концентрированной серной кислоты со всеми органическими горючими материалами, хлоратов с солями или кислотами серы или аммония, галогенорганическими соединениями со щелочными металлами и т. д. Особенностью этих материалов является «непереносимость друг друга» (несовместимые материалы) требует особого внимания, особенно при их хранении и совместном хранении и разработке правил пожаротушения.

Следует отметить, что такой опасно высокий самопроизвольный нагрев в ряде случаев может быть обусловлен неправильными технологическими условиями (недостаточная вентиляция, низкая холодопроизводительность, несоответствие технического обслуживания и очистки, перегрев реакции и т. д.) или им способствовать.

Некоторые сельскохозяйственные продукты, такие как волокнистые корма, масличные семена, прорастающие злаки, конечные продукты перерабатывающей промышленности (сушеная свекольная стружка, удобрения и т. д.), проявляют склонность к самовозгоранию. Самопроизвольный нагрев этих материалов имеет особенность: опасный температурный режим систем усугубляется некоторыми экзотермическими биологическими процессами, которые трудно контролировать.

Источники электрического воспламенения

Силовые машины, приборы и нагревательные устройства, работающие от электрической энергии, а также оборудование для преобразования энергии и освещения, как правило, не представляют пожарной опасности для окружающей их среды при условии, что они установлены с соблюдением соответствующих норм и требований безопасности. стандартов и что при их эксплуатации соблюдены связанные с ними технологические инструкции. Регулярное техническое обслуживание и периодический надзор значительно снижают вероятность пожаров и взрывов. Наиболее частыми причинами возгорания электроприборов и электропроводки являются: перегрузка, короткие замыкания, электрические искры и высокое контактное сопротивление.

Перегрузка возникает, когда проводка и электроприборы подвергаются воздействию более высокого тока, чем тот, на который они рассчитаны. Перегрузки по току, протекающему по проводке, приборам и оборудованию, могут привести к такому перегреву, что перегретые элементы электрической системы повреждаются или выходят из строя, стареют или обугливаются, что приводит к расплавлению покрытий шнуров и кабелей, возгоранию металлических частей и возгоранию конструкций. агрегаты, приходящие к воспламенению и, в зависимости от условий, также распространяющие огонь на окружающую среду. Наиболее частой причиной перегрузки является превышение допустимого количества подключенных потребителей или превышение их мощности установленного значения.

Безопасность работы электрических систем чаще всего подвергается опасности из-за коротких замыканий. Они всегда являются следствием любого повреждения и возникают, когда части электропроводки или оборудования с одинаковым уровнем потенциала или с разными уровнями потенциала, изолированные друг от друга и земли, соприкасаются друг с другом или с землей. Этот контакт может возникать непосредственно как контакт металла с металлом или косвенно, через электрическую дугу. При коротких замыканиях, когда некоторые узлы электрической системы соприкасаются друг с другом, сопротивление будет значительно меньше, и, как следствие, сила тока будет чрезвычайно высока, может быть, на несколько порядков ниже. Тепловая энергия, выделяющаяся при перегрузках по току с большими короткими замыканиями, может привести к пожару в устройстве, пострадавшем от короткого замыкания, с воспламенением материалов и оборудования в окружающей зоне и распространением огня на здание.

Электрические искры являются источниками тепловой энергии малой природы, но, как показывает опыт, часто выступают в роли источников воспламенения. В нормальных условиях работы большинство электроприборов не испускают искры, но работа некоторых устройств обычно сопровождается искрами.

Искрообразование представляет опасность прежде всего в местах, где в зоне их образования могут возникнуть взрывоопасные концентрации газа, пара или пыли. Следовательно, оборудование, обычно выделяющее искры во время работы, разрешается устанавливать только в местах, где искры не могут привести к возгоранию. Энергии искры самой по себе недостаточно для воспламенения материалов в окружающей среде или инициирования взрыва.

Если электрическая система не имеет идеального металлического контакта между структурными единицами, через которые протекает ток, в этом месте будет возникать высокое контактное сопротивление. Это явление в большинстве случаев связано с неправильной конструкцией соединений или с некачественной установкой. Разъединение соединений во время работы и естественный износ также могут быть причиной высокого контактного сопротивления. Большая часть тока, протекающего через места с повышенным сопротивлением, преобразуется в тепловую энергию. Если эта энергия не может быть рассеяна в достаточной степени (и причина не может быть устранена), чрезвычайно большое повышение температуры может привести к пожару, представляющему опасность для окружающей среды.

Если устройства работают на основе индукционной концепции (двигатели, динамо-машины, трансформаторы, реле и т. д.) и не рассчитаны должным образом, то при работе могут возникать вихревые токи. Из-за вихревых токов возможен нагрев узлов конструкции (катушек и их железных сердечников), что может привести к возгоранию изоляционных материалов и возгоранию оборудования. Вихревые токи могут возникать — с такими вредными последствиями — и в металлических конструктивных узлах вокруг высоковольтного оборудования.

Электростатические искры

Электростатический заряд — это процесс, в ходе которого любой материал, изначально обладавший электронейтральностью (и не зависящий от какой-либо электрической цепи), заряжается положительно или отрицательно. Это может происходить одним из трех способов:

1.      зарядка с разделением, так что заряды субтрактивной полярности накапливаются на двух телах одновременно

2.      зарядка с прохождением, так что уходящие заряды оставляют после себя заряды противоположных знаков полярности

3.      зарядка, взяв, так что тело получает заряды извне.

Эти три способа зарядки могут возникать в результате различных физических процессов, включая разделение после контакта, раскалывание, разрезание, измельчение, перемещение, трение, течение порошков и жидкостей в трубе, удары, изменение давления, изменение состояния, фотоионизацию, тепловую ионизацию и т. электростатическое распределение или высоковольтный разряд.

Электростатический заряд может возникать как на проводящих, так и на изолирующих телах в результате любого из упомянутых выше процессов, но в большинстве случаев за накопление нежелательных зарядов ответственны механические процессы.

Из большого количества вредных воздействий и рисков, связанных с электростатическим зарядом и возникающим при этом искровым разрядом, можно выделить, в частности, два риска: опасность для электронного оборудования (например, компьютера для управления технологическим процессом) и опасность пожара и взрыва. .

Электронное оборудование подвергается опасности в первую очередь, если энергия разряда от зарядки достаточно высока, чтобы вызвать разрушение входа любой полупроводниковой детали. Развитие электронных устройств в последнее десятилетие сопровождалось быстрым увеличением этого риска.

Развитие пожаро- или взрывоопасности требует совпадения в пространстве и времени двух условий: наличия какой-либо горючей среды и разряда, способного к воспламенению. Эта опасность возникает в основном в химической промышленности. Его можно оценить на основе так называемого искрочувствительность опасных материалов (минимальная энергия воспламенения) и зависит от степени зарядки.

Важнейшей задачей является снижение этих рисков, а именно большого разнообразия последствий, которые простираются от технологических неполадок до катастроф со смертельным исходом. Существует два способа защиты от последствий электростатического заряда:

1. предотвращение начала процесса зарядки (очевидно, но обычно очень сложно реализовать)

2. ограничение накопления зарядов для предотвращения возникновения опасных разрядов (или любого другого риска).

Молния представляет собой атмосферное электрическое явление в природе и может рассматриваться как источник воспламенения. Статический заряд, создаваемый в облаках, уравновешивается по отношению к земле (удар молнии) и сопровождается высокоэнергетическим разрядом. Горючие материалы в месте удара молнии и в его окрестностях могут воспламениться и сгореть. При некоторых ударах молнии генерируются очень сильные импульсы, и энергия выравнивается в несколько ступеней. В других случаях начинают протекать длительные токи, иногда достигающие порядка 10 А.

Механическая тепловая энергия

Техническая практика постоянно связана с трением. При механической работе выделяется тепло трения, и если ограничить потери тепла до такой степени, что тепло аккумулируется в системе, ее температура может повыситься до значения, опасного для окружающей среды, и может возникнуть пожар.

Искры трения обычно возникают при металлотехнологических операциях из-за сильного трения (шлифование, скалывание, резка, удары) или из-за падения металлических предметов или инструментов на твердый пол или во время шлифовальных работ из-за металлических загрязнений в материале при шлифовальном воздействии. . Температура образующейся искры обычно выше температуры воспламенения обычных горючих материалов (например, для искры из стали 1,400—1,500 °С; искры из медно-никелевых сплавов 300—400 °С); однако воспламеняющая способность зависит от всего теплосодержания и наименьшей энергии воспламенения материала и вещества, подлежащих воспламенению, соответственно. На практике доказано, что искры трения представляют собой реальную пожароопасность в воздушных пространствах, где в опасных концентрациях присутствуют горючие газы, пары и пыль. Таким образом, в этих условиях следует избегать использования материалов, которые легко образуют искры, а также процессов с механическим искрообразованием. Безопасность в этих случаях обеспечивают искробезопасные инструменты, т. е. изготовленные из дерева, кожи или пластмассы, или инструменты из сплавов меди и бронзы, дающие искры малой энергии.

Горячие поверхности

На практике поверхности оборудования и устройств могут нагреваться до опасной степени как в норме, так и из-за неисправности. Печи, топки, сушильные устройства, газоотводы, паропроводы и т. д. часто вызывают пожары во взрывоопасных воздушных пространствах. Кроме того, их горячие поверхности могут воспламенять горючие материалы, приближающиеся к ним или соприкасающиеся с ними. Для профилактики следует соблюдать безопасные расстояния, а регулярный надзор и техническое обслуживание снизят вероятность возникновения опасного перегрева.

Пожарная опасность материалов и изделий

Присутствие горючего материала в горючих системах представляет собой очевидное условие горения. Явления горения и фазы процесса горения принципиально зависят от физических и химических свойств участвующего материала. Поэтому представляется разумным провести обзор воспламеняемости различных материалов и продуктов с точки зрения их характера и свойств. В этом разделе порядок группировки материалов определяется техническими аспектами, а не теоретическими концепциями (NFPA 1991).

Древесина и изделия из дерева

Дерево – один из самых распространенных материалов в человеческой среде. Из дерева изготавливают дома, строительные конструкции, мебель и товары народного потребления, а также оно широко используется для таких изделий, как бумага, а также в химической промышленности.

Древесина и изделия из дерева являются горючими и при контакте с высокотемпературными поверхностями и при воздействии теплового излучения, открытого огня или любого другого источника воспламенения обугливаются, тлеют, воспламеняются или горят в зависимости от условий горения. Для расширения области их применения требуется улучшение их горючих свойств. Чтобы сделать конструкции из дерева менее горючими, их обычно обрабатывают антипиренами (например, пропитывают, пропитывают, снабжают поверхностным покрытием).

Важнейшей характеристикой горючести различных пород древесины является температура воспламенения. Его величина сильно зависит от некоторых свойств древесины и условий определения испытаний, а именно плотности образца древесины, влажности, размера и формы, а также источника возгорания, времени выдержки, интенсивности выдержки и атмосферы во время испытаний. . Интересно отметить, что температура воспламенения, определяемая различными методами испытаний, различается. Опыт показал, что склонность чистых и сухих изделий из древесины к воспламенению крайне низка, однако известно несколько случаев пожаров, вызванных самовозгоранием, при хранении запыленных и промасленных древесных отходов в помещениях с недостаточной вентиляцией. Опытным путем доказано, что более высокое содержание влаги повышает температуру воспламенения и снижает скорость горения древесины. Термическое разложение древесины представляет собой сложный процесс, но его фазы можно четко проследить следующим образом:

• Термическое разложение с потерей массы начинается уже в интервале 120-200°С; в камере сгорания происходит выделение влаги и разложение негорючих материалов.

• При 200-280 °С протекают в основном эндотермические реакции с поглощением тепловой энергии источника воспламенения.

• При 280-500 °С экзотермические реакции продуктов разложения неуклонно ускоряются как первичный процесс, при этом могут наблюдаться явления карбонизации. В этом диапазоне температур уже развилось поддерживающее горение. После воспламенения горение неустойчиво во времени из-за хорошей теплоизоляционной способности его обугленных слоев. Следовательно, прогрев более глубоких слоев ограничен и требует много времени. При ускорении всплытия горючих продуктов разложения горение будет полным.

• При температурах выше 500 °C древесный уголь образует остатки. При его дополнительном накаливании образуется пепел, содержащий твердые, неорганические вещества, и процесс завершился.

Волокна и текстиль

Большинство тканей, изготовленных из волокнистых материалов, находящихся в непосредственной близости от людей, являются горючими. Одежда, мебель и застроенная среда частично или полностью состоят из текстиля. Опасность, которую они представляют, существует при их производстве, обработке и хранении, а также при ношении.

Основные материалы текстиля бывают как натуральными, так и искусственными; синтетические волокна используются либо отдельно, либо в смеси с натуральными волокнами. По химическому составу натуральные волокна растительного происхождения (хлопок, пенька, джут, лен) представляют собой целлюлозу, которая горюча, и эти волокна имеют относительно высокую температуру воспламенения (<<400°С). Выгодной особенностью их обжига является то, что при нагревании до высокой температуры они обугливаются, но не плавятся. Это особенно полезно для лечения пострадавших от ожогов.

По пожароопасным свойствам волокна белковой основы животного происхождения (шерсть, шелк, волосы) даже более благоприятны, чем волокна растительного происхождения, так как для их воспламенения требуется более высокая температура (500-600 °С), а при одинаковых условиях их горение менее интенсивно.

Пластмассовая промышленность, использующая несколько чрезвычайно хороших механических свойств полимерных продуктов, также получила известность в текстильной промышленности. Среди свойств акриловых, полиэфирных и термопластичных синтетических волокон (нейлон, полипропилен, полиэтилен) наименее выгодны свойства, связанные с горением. Большинство из них, несмотря на высокую температуру воспламенения (<<400-600 °С), плавятся при воздействии тепла, легко воспламеняются, интенсивно горят, падают или плавятся при горении и выделяют значительное количество дыма и ядовитых газов. Эти свойства горения могут быть улучшены за счет добавления натуральных волокон, образующих так называемые текстиль со смешанными волокнами. Дальнейшая обработка осуществляется антипиренами. Для изготовления тканей технического назначения и теплозащитной одежды уже в больших количествах используются неорганические, негорючие волокнистые изделия (в том числе стеклянные и металлические волокна).

Важнейшими пожароопасными характеристиками текстильных изделий являются свойства, связанные с воспламеняемостью, распространением пламени, выделением тепла и токсичными продуктами горения. Для их определения разработаны специальные тестовые методы. Полученные результаты испытаний влияют на области применения этих изделий (палатки и квартиры, мебель, обивка транспортных средств, одежда, ковры, шторы, специальная защитная одежда от жары и непогоды), а также на условия ограничения рисков при их использовании. Важнейшей задачей промышленных исследователей является разработка тканей, выдерживающих высокие температуры, обработанных антипиренами (трудногорючих, с длительным временем воспламенения, низкой скоростью распространения пламени, малой скоростью тепловыделения) и выделяющих небольшое количество токсичных продуктов горения. , а также для улучшения неблагоприятного воздействия пожарных аварий из-за горения таких материалов.

Горючие и легковоспламеняющиеся жидкости

При наличии источников воспламенения горючие и легковоспламеняющиеся жидкости являются потенциальными источниками риска. Во-первых, закрытое или открытое паровое пространство над такими жидкостями создает пожаро- и взрывоопасность. Возгорание, а чаще взрыв, может произойти, если материал присутствует в паровоздушной смеси в подходящей концентрации. Отсюда следует, что горение и взрыв в зоне горючих и легковоспламеняющихся жидкостей можно предотвратить, если:

• исключаются источники воспламенения, воздух и кислород; или же

• вместо кислорода в окружающей среде присутствует инертный газ; или же

• жидкость хранится в закрытом сосуде или системе (см. рис. 1); или же

• надлежащей вентиляцией предотвращается образование опасной концентрации паров.

Рисунок 1. Распространенные типы резервуаров для хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

На практике известно большое количество характеристик материалов в связи с опасным характером горючих и легковоспламеняющихся жидкостей. Это температуры вспышки в закрытом и открытом тигле, температура кипения, температура воспламенения, скорость испарения, верхний и нижний пределы концентрации воспламеняемости (пределы воспламеняемости или взрыва), относительная плотность паров по сравнению с воздухом и энергия, необходимая для возгорание паров. Эти факторы дают полную информацию о чувствительности к воспламенению различных жидкостей.

Почти во всем мире температура вспышки, параметр, определяемый стандартными испытаниями в атмосферных условиях, используется в качестве основы для группировки жидкостей (и материалов, ведущих себя как жидкости при относительно низких температурах) по категориям риска. Требования безопасности к хранению жидкостей, обращению с ними, технологическим процессам и электрооборудованию, устанавливаемому в их зоне, должны быть разработаны для каждой категории воспламеняемости и горючести. Зоны риска вокруг технологического оборудования также должны быть определены для каждой категории. Опыт показал, что в зависимости от температуры и давления в системе могут произойти пожар и взрыв в диапазоне концентраций между двумя пределами воспламеняемости.

газов

Хотя все материалы - при определенной температуре и давлении - могут стать газами, на практике газообразными считаются материалы, которые находятся в газообразном состоянии при нормальной температуре (~ 20 ° C) и нормальном атмосферном давлении (~ 100 кПа).

По пожаро- и взрывоопасности газы можно разделить на две основные группы: топливо и негорючие газы. Согласно принятому на практике определению, горючие газы — это те, которые горят на воздухе с нормальной концентрацией кислорода при наличии необходимых для горения условий. Воспламенение происходит только выше определенной температуры, при необходимой температуре воспламенения и в пределах заданного диапазона концентраций.

Негорючие газы – это те, которые не горят ни в кислороде, ни в воздухе при любой концентрации воздуха. Часть этих газов поддерживает горение (например, кислород), а другая часть тормозит горение. Негорючие газы, не поддерживающие горение, называются инертные газы (азот, инертные газы, углекислый газ и др.).

Для достижения экономической эффективности газы, хранящиеся и транспортируемые в контейнерах или транспортных сосудах, обычно находятся в сжатом, сжиженном или охлажденно-конденсированном (криогенном) состоянии. В основном существуют две опасные ситуации, связанные с газами: когда они находятся в контейнерах и когда они выпущены из своих контейнеров.

Для сжатых газов в контейнерах для хранения внешнее тепло может значительно повысить давление внутри контейнера, а чрезмерное избыточное давление может привести к взрыву. Контейнеры для хранения газа обычно включают паровую фазу и жидкую фазу. Из-за изменений давления и температуры расширение жидкой фазы вызывает дальнейшее сжатие парового пространства, а давление паров жидкости увеличивается пропорционально повышению температуры. В результате этих процессов может создаваться критически опасное давление. Контейнеры для хранения, как правило, должны содержать устройства для сброса избыточного давления. Они способны смягчить опасную ситуацию из-за более высоких температур.

Если резервуары для хранения недостаточно герметизированы или повреждены, газ будет вытекать в свободное воздушное пространство, смешиваться с воздухом и в зависимости от его количества и пути его течения может вызвать образование большого взрывоопасного воздушного пространства. Воздух вокруг протекающего резервуара для хранения может быть непригоден для дыхания и может быть опасен для находящихся рядом людей, частично из-за токсического действия некоторых газов и частично из-за разбавленной концентрации кислорода.

Принимая во внимание возможную пожароопасность газов и необходимость безопасной эксплуатации, необходимо детально знать следующие свойства газов, как хранимых, так и используемых, особенно для промышленных потребителей: химические и физические свойства газов, температуру воспламенения, нижний и верхний пределы концентрации воспламеняемости, опасные параметры газа в баллоне, факторы риска возникновения опасной ситуации, вызванной выбросами газов в открытый воздух, размеры необходимых зон безопасности и специальные меры, которые необходимо принять на случай возможной аварийной ситуации, связанной с тушением пожара.

Химия

Знание опасных параметров химических веществ является одним из основных условий безопасной работы. Предупредительные меры и требования по защите от пожара могут разрабатываться только с учетом физико-химических свойств, связанных с пожароопасностью. Из этих свойств наиболее важными являются следующие: горючесть; воспламеняемость; способность реагировать с другими материалами, водой или воздухом; склонность к коррозии; токсичность; и радиоактивность.

Информацию о свойствах химических веществ можно получить из технических паспортов, выпускаемых производителями, а также из руководств и справочников, содержащих данные об опасных химических веществах. Они предоставляют пользователям информацию не только об общих технических характеристиках материалов, но и о фактических значениях параметров опасности (температура разложения, температура воспламенения, предельные концентрации горения и т. д.), их особенном поведении, требованиях к хранению и пожаробезопасности. боевых действий, а также рекомендации по оказанию первой помощи и медикаментозной терапии.

Токсичность химических веществ, как потенциальная пожароопасность, может действовать двояко. Во-первых, высокая токсичность некоторых химических веществ может быть опасна при пожаре. Во-вторых, их присутствие в зоне пожара может существенно ограничить тушение пожара.

Окислители (нитраты, хлораты, неорганические пероксиды, перманганаты и др.), даже если они сами негорючи, в значительной степени способствуют воспламенению горючих материалов и их интенсивному, иногда взрывному горению.

В группу нестабильных материалов входят химические вещества (ацетальдегид, этиленоксид, органические перекиси, цианистый водород, винилхлорид), которые самопроизвольно или очень легко полимеризуются или разлагаются в бурных экзотермических реакциях.

Материалы, чувствительные к воде и воздуху, чрезвычайно опасны. Эти материалы (оксиды, гидроксиды, гидриды, ангидриды, щелочные металлы, фосфор и др.) взаимодействуют с водой и воздухом, всегда присутствующими в обычной атмосфере, и вступают в реакции, сопровождающиеся очень большим тепловыделением. Если это горючие материалы, они могут самовоспламениться. Однако горючие компоненты, которые инициируют горение, могут взорваться и распространиться на горючие материалы в окружающем пространстве.

Большинство агрессивных веществ (неорганические кислоты — серная, азотная, хлорная и др. — и галогены — фтор, хлор, бром, йод) являются сильными окислителями, но в то же время оказывают очень сильное разрушительное действие на живые организмы. тканей, поэтому необходимо принимать специальные меры по тушению пожаров.

Опасные свойства радиоактивных элементов и соединений усиливаются тем фактом, что испускаемое ими излучение может быть вредным по нескольким причинам, кроме того, что такие материалы сами могут быть пожароопасными. Если во время пожара конструктивная оболочка вовлеченных радиоактивных объектов будет повреждена, может произойти выброс λ-излучающих материалов. Они могут оказывать очень сильное ионизирующее действие и способны к фатальному уничтожению живых организмов. Ядерные аварии могут сопровождаться пожарами, продукты разложения которых связывают радиоактивные (α- и β-излучающие) загрязнения путем адсорбции. Они могут причинить необратимые травмы лицам, участвующим в спасательных операциях, если проникнут в их тела. Такие материалы чрезвычайно опасны, так как пораженные ими люди не воспринимают никаких излучений своими органами чувств, и их общее самочувствие не выглядит хуже. Очевидно, что в случае горения радиоактивных материалов радиоактивность площадки, продуктов разложения и воды, используемой для пожаротушения, следует держать под постоянным наблюдением с помощью радиоактивных сигнализаторов. Знание этих факторов необходимо учитывать при разработке стратегии вмешательства и всех дополнительных операций. Здания для обращения и хранения радиоактивных материалов, а также для их технологического использования необходимо строить из негорючих материалов высокой огнестойкости. При этом должны быть предусмотрены качественные, автоматические средства обнаружения, сигнализации и тушения пожара.

Взрывчатые вещества и бризантные вещества

Взрывчатые материалы используются во многих военных и промышленных целях. Это химические вещества и смеси, которые при воздействии сильной механической силы (удар, удар, трение) или при возгорании внезапно превращаются в газы большого объема за счет чрезвычайно быстрой окислительной реакции (например, 1,000—10,000 2,500 м/с). Объем этих газов кратен объему уже взорванного взрывчатого вещества, и они будут оказывать очень большое давление на окружающую среду. При взрыве могут возникать высокие температуры (4,000—XNUMX °С), способствующие воспламенению горючих материалов в зоне взрыва.

Производство, транспортировка и хранение различных взрывчатых веществ регулируется строгими требованиями. Примером может служить NFPA 495, Кодекс взрывчатых материалов.

Помимо взрывчатых веществ, используемых в военных и промышленных целях, к опасным веществам относятся также материалы для индукционных взрывов и пиротехнические изделия. Вообще часто применяют смеси взрывчатых веществ (пикриновая кислота, нитроглицерин, гексоген и др.), но применяют и смеси взрывоопасных веществ (черный порох, динамит, аммиачная селитра и др.). В ходе террористических актов получили известность пластические материалы, представляющие собой, по существу, смеси бризантных и пластифицирующих материалов (различные воски, вазелин и др.).

Для взрывоопасных материалов наиболее эффективным методом защиты от пожара является исключение источников воспламенения из окружающей среды. Некоторые взрывчатые материалы чувствительны к воде или различным органическим материалам, способным окисляться. Для этих материалов следует тщательно учитывать требования к условиям хранения и правила хранения в одном месте вместе с другими материалами.

Драгоценные металлы

Из практики известно, что почти все металлы при определенных условиях способны гореть на атмосферном воздухе. Сталь и алюминий при большой конструкционной толщине на основании их поведения при пожаре однозначно оцениваются как негорючие. Однако пыль алюминия, железа в тонком распределении и металлической ваты из тонких металлических волокон легко воспламеняется и при этом интенсивно горит. Щелочные металлы (литий, натрий, калий), щелочноземельные металлы (кальций, магний, цинк), цирконий, гафний, титан и др. чрезвычайно легко воспламеняются в виде порошка, опилок или тонких полосок. Некоторые металлы обладают настолько высокой чувствительностью, что их хранят отдельно от воздуха, в атмосфере инертного газа или под нейтральной для металлов жидкостью.

Горючие металлы и те, которые предназначены для горения, вызывают чрезвычайно бурные реакции горения, которые представляют собой высокоскоростные процессы окисления, выделяющие значительно большее количество тепла, чем наблюдаемое при горении горючих и легковоспламеняющихся жидкостей. Горение металлической пыли в случае осевшего пороха после предварительной фазы тлеющего воспламенения может перерасти в быстрое горение. При взбалтывании пыли и облаках пыли могут произойти сильные взрывы. Горючая активность и сродство к кислороду некоторых металлов (например, магния) настолько высоки, что после воспламенения они продолжают гореть в определенных средах (например, в азоте, углекислом газе, паровой атмосфере), которые используются для тушения пожаров, вызванных горючими веществами. твердые вещества и жидкости.

Тушение металлических пожаров представляет особую задачу для пожарных. Большое значение имеет выбор подходящего огнетушащего вещества и способа его применения.

Пожары металлов можно контролировать при очень раннем обнаружении, быстрых и адекватных действиях пожарных с использованием наиболее эффективного метода и, по возможности, удалении металлов и любых других горючих материалов из зоны горения или, по крайней мере, уменьшении их количества. количества.

Особое внимание следует уделить защите от радиации при горении радиоактивных металлов (плутоний, уран). Должны быть приняты профилактические меры, чтобы избежать попадания токсичных продуктов разложения в живые организмы. Например, щелочные металлы из-за их способности бурно реагировать с водой можно тушить только сухими огнетушащими порошками. Горение магния нельзя с успехом потушить водой, двуокисью углерода, галонами или азотом, и, что более важно, если эти вещества используются при тушении пожара, опасная ситуация станет еще более серьезной. Единственными агентами, которые можно успешно применять, являются благородные газы или, в некоторых случаях, трифторид бора.

Пластмассы и резина

Пластмассы представляют собой высокомолекулярные органические соединения, полученные синтетическим путем или путем модификации природных материалов. Структура и форма этих макромолекулярных материалов, полученных в результате реакций полимеризации, полиаддитивной реакции или поликонденсации, будут сильно влиять на их свойства. Цепные молекулы термопластов (полиамидов, поликарбонатов, полиэфиров, полистирола, поливинилхлорида, полиметилметакрилата и др.) линейны или разветвлены, эластомеры (неопрен, полисульфиды, изопрен и др.) слабо сшиты, а термореактивные пластмассы (дуропласты: полиалкиды, эпоксидные смолы, полиуретаны и др.) плотно сшиты.

Натуральный каучук используется в качестве сырья в резиновой промышленности, а после вулканизации производится каучук. Искусственные каучуки, близкие по структуре к натуральному каучуку, представляют собой полимеры и сополимеры бутадиена.

Ассортимент изделий из пластмасс и каучука, используемых практически во всех сферах быта, неуклонно расширяется. Использование большого разнообразия и превосходных технических свойств этой группы материалов приводит к таким изделиям, как различные строительные конструкции, мебель, одежда, товары, детали для автомобилей и машин.

Как правило, в качестве органических материалов пластмассы и резина также считаются горючими материалами. Для описания их поведения при пожаре используется ряд параметров, которые можно проверить специальными методами. Зная эти параметры, можно выделить области их применения (определить, указать, задать), а также разработать меры пожарной безопасности. Этими параметрами являются горючесть, воспламеняемость, способность выделять дым, склонность к выделению токсичных газов и горению.

Во многих случаях температура воспламенения пластмасс выше, чем у дерева или любых других материалов, но в большинстве случаев они легче воспламеняются, а их горение происходит быстрее и с большей интенсивностью. Пожары пластмасс часто сопровождаются неприятными явлениями выделения большого количества густого дыма, который может сильно ограничивать видимость и выделять различные ядовитые газы (соляная кислота, фосген, окись углерода, цианистый водород, азотистые газы и др.). Термопластические материалы плавятся во время горения, затем текут и, в зависимости от их расположения (при монтаже на потолке или на потолке), образуют капли, которые остаются в зоне горения и могут воспламенить находящиеся под ними горючие материалы.

Улучшение горючести представляет собой сложную проблему и «ключевой вопрос» химии пластмасс. Антипирены подавляют горючесть, воспламенение будет медленнее, скорость горения упадет, распространение пламени замедлится. При этом количество и оптическая плотность дыма будут выше, а образующаяся газовая смесь будет более токсичной.

Пыль

По физическому состоянию пыли относятся к твердым материалам, но их физико-химические свойства отличаются от свойств тех же материалов в компактном виде. Известно, что причиной промышленных аварий и катастроф являются взрывы пыли. Материалы, не горючие в своей обычной форме, такие как металлы, могут инициировать взрыв в виде пыли, смешанной с воздухом, при воздействии любого источника воспламенения, даже низкой энергии. Опасность взрыва также существует с пылью горючих материалов.

Пыль может быть взрывоопасной не только при плавании в воздухе, но и при осаждении. В слоях пыли может накапливаться тепло, а внутри может развиваться медленное горение в результате повышенной реакционной способности частиц и меньшей их теплопроводности. Тогда пыль может быть всколыхнута вспышками, и возрастет вероятность взрыва пыли.

Мелкодисперсные плавающие частицы представляют более серьезную опасность. Подобно взрывным свойствам горючих газов и паров, пыль также имеет особый диапазон концентраций пыли в воздухе, в котором может произойти взрыв. Нижнее и верхнее предельные значения концентрации взрыва и ширина концентрационного диапазона зависят от размера и распределения частиц. Если концентрация пыли превышает наибольшую концентрацию, приводящую к взрыву, часть пыли не уничтожается огнем и поглощает тепло, вследствие чего развиваемое давление взрыва остается ниже максимального. Влажность воздуха также влияет на возникновение взрыва. При большей влажности температура воспламенения облака пыли будет возрастать пропорционально количеству теплоты, необходимому для испарения влаги. Если к облаку пыли подмешать инертную инородную пыль, взрывоопасность пылевоздушной смеси уменьшится. Тот же эффект будет, если в смесь воздуха и пыли подмешать инертные газы, потому что концентрация кислорода, необходимая для горения, будет ниже.

Опыт показал, что все источники воспламенения даже с минимальной энергией воспламенения способны воспламенить пылевые облака (открытое пламя, электрическая дуга, механическая или электростатическая искра, горячие поверхности и т. д.). Согласно результатам испытаний, полученных в лаборатории, затраты энергии на воспламенение пылевых облаков в 20-40 раз выше, чем в случае смесей горючих паров и воздуха.

Факторами, влияющими на взрывоопасность осевшей пыли, являются физические и теплотехнические свойства пылевого слоя, температура тления пыли и воспламеняющие свойства продуктов разложения, выделяемых пылевым слоем.

Назад