Твёрдые горючие вещества

Пожарная опасность твердых веществ и материалов характеризуется их склонностью к возгоранию и самовозгоранию. К возгоранию относятся случаи возникновения горения при воздействии внешних источников зажигания с температурой выше температуры самовозгорания. К самовозгоранию относятся случаи горения, возникающие при температуре окружающей среды или при умеренном нагреве ниже температуры самовозгорания. Различие между возгоранием и самовозгоранием поясняются следующим образом. Представим, что образец твердого материала помещается в воздушный термостат, устанавливаемый на различные заданные температуры. На рисунке 2.2 представлены получаемые в этих испытаниях, развиваемые во времени в материале температуры. При весьма умеренном нагреве (кривая 1) в материале не происходят изменения. За время, определяемое разностью температур в термостате и окружающей среды, а так же теплоёмкостью и массой материала, температура материала достигнет температуры термостата, а после отключения термостата материал вернётся в начальное состояние. Такая картина будет наблюдаться при размещении материала в термостате и с более высокой температурой до тех пор, пока не будет достигнута некоторая начальная температура самонагревания, при которой начнутся экзотермические превращения в материале (разложение, окисление и др.), ведущие к самонагреванию материала (кривая 2), в процессе которого возможны две ситуации:

- интенсивность самонагревания невелика, и материал после "исчерпания" способных окисляться компонентов охладится до температуры термостата (кривая 2);

- в результате самонагревания будет достигнута температура самовозгорания, начиная с которой произойдет спонтанный рост реакции и температуры и обязательно возникнет горение.

Рисунок 2.2 – Схема теплового самовозгорания

Реакция той или иной ситуации зависит от химического состава материала и условий аккумуляции в нём тепла в процессе самонагревания (масса материала, его теплопроводность и др.). Область температур между и является потенциально опасной.

Возможность самовозгорания материалов, нагретых до температур этой области, рассчитывается с помощью системы следующих уравнений:

,

,

где - температура окружающей среды, при которой произойдет самовозгорание, °С;

- время, с;

- удельная поверхность материала, м² /кг;

, , , - опытные (справочные) константы, определяемые свойствами материала.

В зависимости от первоначального импульса, вызывающего самонагревание, и значения самовозгорание подразделяется на микробиологическое, химическое и тепловое. К микробиологическому относятся случаи самовозгорания, происшедшие при значениях температуры самонагревания не выше температуры окружающей среды и в результате жизнедеятельности микроорганизмов. К материалам, склонным к микробиологическому самовозгоранию, относятся такие, как сено, торф, слегка увлажненные опилки и др., являющиеся питательной средой для микроорганизмов. К химическим относятся случаи самовозгорания, обусловленные экзотермическим взаимодействием веществ, например, самовозгорание может произойти при проливе крепкой азотной кислоты на кучу бумаги или древесину. Наиболее типичным и распространенным примером являются самовозгорание промасленной ветоши, имеющей большую поверхность. К этому же классу самовозгорающихся веществ относятся пирофорные вещества, загорающиеся при контакте вещества с воздухом. Это сульфид железа, тетрагидрид кремния, некоторые металлоорганические соединения. Порядок совместного хранения таких веществ и материалов регламентирован.

Самовозгорание

Самовоспламенение – это автоускорение химической реакции, приводящее к воспламенению системы без ее соприкосновения с пламенем или раскаленным телом. Может быть обусловлено накоплением в системе активных промежуточных продуктов реакции (цепное) или воздействием высокой температуры (тепловое). Характеризуется температурой самовоспламенения и периодом индукции (временем, в течение которого развивается предвзрывное автоускорение). Это также процесс самоускорения реакции окисления с переходом ее в горение.

Температура самовоспламенения горючих веществ различна. У некото­рых она превышает 500 °С, а у других ниже 50 °С.

Так алюминиевая пудра при соприкосновении с воздухом способна окисляться и при этом самонагреваться до возникновения горения даже при обычной температуре окружающего воздуха (от 10 до 20 °С). Следовательно, температура самовоспламенения иногда может быть ниже температуры воздуха производственных помещений.

Из жидкостей в качестве примера может быть приведен скипидар, который, будучи распределен тонким слоем на поверхности волокнистых веществ, способен при обычной температуре помещений возгораться. Из газов этими свойствами обладает водородистый кремний (силан), фосфористый водород (фосфин), бромацетилен.

Вещества, имеющие температуру самовоспламенения ниже температуры 50 °С условно выделили в отдельную группу и стали называть самовозгорающимися веществами, а процесс возникновения горения в результате самонагревания - самовозгоранием. Физическая сущность процессов самовоспламенения и самовозгорания одинакова. Основное различие между ними заключается в том, что самовозгорание происходит при температуре окружающего воздуха равной или большей температуры самовоспламенения, а самовоспламенение - при температуре окружающего воздуха меньше температуры самовоспламенения, и для возникновения процесса надо нагревание горючего извне.

Самовоспламенение - это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температура самовоспламенения - самая низкая температура материала, вещества, смеси, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся возникновением пламенного горения