Показатели пожаро-взрывоопасности веществ и материалов.
Пожары. Общие сведения. Основные параметры
Пожары – это неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей, наносящий материальный ущерб и создающий опасность для жизни и здоровья людей.
По масштабам и последствиям различают следующие виды пожаров:
1. Отдельный пожар – возникает в отдельном здании или сооружении; передвижение людей и техники по застроенной территории возможно без средств защиты.
2. Массовый пожар – совокупность отдельных пожаров, одновременное горение 25 % зданий.
3. Сплошной пожар – одновременное горение преобладающего количества зданий и сооружений (не менее 90 %), скорость распространения 130 м/ч, невозможно передвигаться без средств защиты от теплового излучения.
4. Огневой шторм – особая форма распространяющегося сплошного пожара, когда имеют место сильные восходящие потоки продуктов сгорания и нагретого воздуха, а скорость воздуха, поступающего со всех сторон к границам огневого шторма, очень высока.
5. Тление и горение завалов – концентрация оксида углерода в воздухе 0,2 % вызывает смертельное отравление в течение 30–60 мин.
А также:
Лесные пожары – это неуправляемое горение растительности, распространяющееся на территории леса.
Низовые пожары – сгорание хвойного подлеска, опавшей хвои, листвы, коры и живого покрова. Фронт низового пожара продвигается со скоростью до 1 км/ч, высота пламени 1,5–2 м.
Верховые пожары характеризуются сгоранием подпочвенного покрова и полосы древостоя; скорость распространения 8 км/ч, а верховой беглый – со скоростью 25 км/ч.
Подземные (почвенные) пожары являются дальнейшей стадией развития низового пожара; распространяются медленно.
Торфяные пожары – это подземные пожары.
Степные (полевые) пожары возникают на открытой степной местности, перемещаются со скоростью до 25 км/ч [1].
Параметры пожара
Каждый пожар представляет собой единственную в своем роде ситуацию, определяемую различными событиями и явлениями, носящими случайный характер, например изменение направления и скорости ветра во время пожара и т. п. Основные явления, сопровождающие пожар, – это процессы горения, массо- и теплообмена. Они изменяются во времени, пространстве и характеризуются параметрами пожара. Пожар рассматривается как открытая термодинамическая система, обменивающаяся с окружающей средой веществами и энергией.
Рассмотрим процессы, протекающие на пожаре, и параметры, их характеризующие.
Процесс горения на пожаре горючих веществ и материалов представляет собой быстро протекающие химические реакции окисления и физические явления, без которых горение невозможно, сопровождающиеся выделением тепла и свечением раскаленных продуктов горения с пламени.
Основными условиями горения являются: наличие горючего вещества, поступление окислителя в зону химических реакций и непрерывное выделение тепла, необходимого для поддержания горения.
Устойчивое горение наступает, когда скорость образования горючих продуктов термического разложения станет не меньше скорости их окисления в зоне химической реакции горения. Тогда под воздействием тепла, выделяющегося в зоне горения, происходят разогрев, деструкция, испарение и воспламенение следующих участков горючих веществ и материалов.
К основным факторам, характеризующим возможное развитие процесса горения на пожаре, относятся: пожарная нагрузка, массовая скорость выгорания, линейная скорость распространения пламени по поверхности материалов, площадь пожара, площадь поверхности горящих материалов, интенсивность выделения тепла, температура пламени и др.
Под пожарной нагрузкой понимают массу всех горючих и трудногорючих материалов, находящихся в помещении или на открытом пространстве, отнесенное к площади пола помещения или площади, занимаемой этими материалами на открытом пространстве.
Пожарную нагрузку Р, кг/м2, определяют как сумму постоянной и временной пожарных нагрузок. В постоянную пожарную нагрузку включаются находящиеся в строительных конструкциях вещества и материалы, способные гореть. Во временную пожарную нагрузку включаются вещества и материалы, обращающиеся в производстве, в том числе технологическое и техническое оборудование, изоляция, мебель и другие материалы, способные гореть.
Массовая скорость выгорания - потеря массы материала (вещества) в единицу времени при горении. Процесс термического разложения сопровождается уменьшением массы вещества и материалов, которая в расчете на единицу времени и единицу площади горения квалифицируется как массовая скорость выгорания, кг/(м2*с).
Массовая скорость выгорания зависит от агрегатного состояния горючего вещества или материала, начальной температуры и других условий. Массовая скорость выгорания горючих и легковоспламеняющихся жидкостей определяется интенсивностью их испарения. Массовая скорость выгорания твердых веществ зависит от вида горючего, его размеров, величины свободной поверхности и ориентации по отношению к месту горения; температуры пожара и интенсивности газообмена. Существенное влияние на массовую скорость выгорания оказывает концентрация кислорода (окислителя) в окружающей среде.
Линейная скорость распространения горения (пожара) представляет собой физическую величину, характеризуемую поступательным движением фронта пламени в данном направлении в единицу времени. Она зависит от вида и природы горючих веществ и материалов, от начальной температуры, способности горючего к воспламенению, интенсивности газообмена на пожаре, плотности теплового потока на поверхности веществ и материалов и других факторов.
Отношение площади поверхности горения к площади горения характеризуется коэффициентом поверхности (КП) горючей загрузки.
От КП во многом зависит изменение параметров пожаров. Так, при обеспеченном газообмене с повышением КП возрастают скорости выгорания и распространения горения, температура пожара и пр.
Под температурой пожара в ограждениях понимают среднеобъемную температуру газовой среды в помещении, под температурой пожара на открытых пространствах – температуру пламени. Температура пожаров в ограждениях, как правило, ниже, чем на открытых пространствах.
Одним из главных параметров, характеризующих процесс горения, является интенсивность выделения тепла при пожаре. Это величина, равная по значению теплу, выделяющемуся при пожаре за единицу времени. Она определяется массовой скоростью выгорания веществ и материалов и их теплового содержания. На интенсивность тепловыделения влияют содержание кислорода и температура среды, а содержание кислорода зависит от интенсивности поступления воздуха в помещение при пожарах в ограждениях и в зону пламенного горения при пожарах на открытых пространствах. При пожарах, регулируемых притоком воздуха, интенсивность выделения тепла пропорциональна расходу поступающего воздуха.
При пожаре выделяются газообразные, жидкие и твердые вещества. Они называются продуктами горения, т. е. веществами, образовавшимися в результате горения. Они распространяются в газовой среде и создают задымление.
Дым – это дисперсная система из продуктов горения и воздуха, состоящая из газов, паров и раскаленных твердых частиц. Объем выделившегося дыма, его плотность и токсичность зависят от свойств горящего материала и от условий протекания процесса горения.
Концентрация дыма – это количество продуктов горения, содержащихся в единице объема помещения. Ее можно выразить количеством вещества, г/м3, г/л, или в объемных долях.
Газовый обмен на пожаре – это движение газообразных масс, вызванное выделением тепла при горении.
На процесс газообмена в помещении большое влияние оказывают высота помещения, геометрические размеры проемов, скорость и направление ветра.
Процессы газообмена на пожаре могут приводить к задымлению как помещений, так и зданий в целомВыделяющееся тепло при горении, во-первых, усложняет обстановку на пожаре, во-вторых, является одной из причин развития пожара. Кроме того, нагрев продуктов горения вызывает движение газовых потоков и все вытекающие из этого последствия (задымление помещений и территории, расположенных около зоны горения и др.).
Сколько тепла выделяется в зоне химической реакции горения, столько его и отводится от нее.
Необходимо помнить, чем выше скорость движения конвекционных потоков и чем выше температура нагрева продуктов сгорания, тем больше тепла передается в окружающую среду.
Теплопроводностью при внутренних пожарах тепло передается из горящего помещения в соседние через ограждающие строительные конструкции, металлические трубы, балки и т. п. При пожарах жидкостей в резервуарах тепло этим способом передается нижним слоям, создавая условия для вскипания и выброса темных нефтепродуктов.
Передача тепла излучением характерна для наружных пожаров. Причем, чем больше поверхность пламени, тем ниже степень его черноты, чем выше температура горения, тем больше передается тепла этим способом. Мощное излучение происходит при горении газонефтяных фонтанов, легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) в резервуарах, штабелей лесопиломатериалов и т. д. При этом на значительные расстояния передается от 30 до 40 % тепла.
Падающий тепловой поток зависит от расстояния между факелом пламени и объектом. С этим параметром связаны безопасные условия для облучаемого объекта.
Процесс теплообмена горячих газов, факела пламени и ограждающих конструкций при пожаре в помещении носит сложный характер и осуществляется одновременно тепловым излучением, конвекцией и теплопроводностью.
Основными причинами возникновения пожаров на производственных объектах являются:
1. Несоблюдение правил пожарной безопасности, особенно пользование открытым огнем, при сварочных работах и курение.
2. Неправильный монтаж и эксплуатация электрооборудования, осветительных приборов, приводящие к возникновению короткогозамыкания.
3. Нарушение правил эксплуатации отопительных и нагревательных систем.
4. Самовозгорание сена, соломы, опилок, торфа, угля вследствие нарушения правил складирования и хранения.
5. Ошибки в планировке зданий, сооружений и складов (неучет розы ветров, несоблюдение противопожарных разрывов в застройке).