Основные показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов

1. Общие сведения о горении.

Горение - это интенсивные химические окислитель­ные реакции, которые сопровождаются выделением теп­лоты и свечением.

Горение может возникнуть только при одновременном наличии трех условий:

· присутствие горю­чего вещества;

· присутствие окислителя;

· присутствие источника вос­пламенения.

Горючие вещества - любые органические вещества и материалы, большинство металлов в свободном виде, мно­гие минералы, сера, оксид углерода, водород, фосфор и т.д.

В качестве окислителя может быть не только кисло­род, но и многие химические соединения - бертолетова соль, перхлораты, нитросоединения, пероксид натрия, азотная кислота, хлор, озон и др.

Импульсами воспламенения могут быть открытые, или светящиеся источники - пламя, раскаленные поверх­ности, лучистая энергия, искры, а также скрытые (несве­тящиеся) - трение, удар, адиабатическое сжатие, экзотер­мическая реакция и т.д.

В некоторых случаях при горении конденсированных систем (твердых, жидких веществ или их смесей) пламя может и не возникать, т.е. происходит беспламенное горе­ние, или тление.

В зависимости от агрегатного состояния исходного ве­щества и продуктов горения различают гомогенное горе­ние, гетерогенное горение и горение взрывчатых веществ.

При гомогенном горении исходные вещества и продук­ты горения находятся в одинаковом агрегатном состоя­нии.

При гетерогенном горении исходные вещества находятся в разных агрегатных состояниях.

Горение взрывчатых веществ сопровождается перехо­дом вещества из конденсированного в газовое состояние.

Движение пламени по газовой смеси называется рас­пространением пламени. В зависимости от скорости распространения пламени горение может быть диффузи­онным (несколько метров в секунду), дефлаграционным или взрывным (десятки и сотни метров в секунду) и дето­национным (тысячи метров в секунду).

При горении химически неоднородных горючих сис­тем, т.е. систем, в которых горючее вещество и воздух не перемешаны и имеют поверхности раздела (твердые мате­риалы и жидкости; струи паров и газов, поступающих в воздух), время диффузии кислорода к горючему веществу несоизмеримо больше времени, необходимого для проте­кания химической реакции. В этом случае процесс проте­кает в диффузионной области. Такое горение называют диффузионным. Все пожары представляют собой диффу­зионное горение.

Для дефлаграционного горения характерна передача теплоты от слоя к слою, а пламя, возникающее в нагретой с активными радикалами и продуктами реакции смеси, перемещается в направлении исходной горючей смеси.

Взрыв- быстрое превращение веще­ства (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных произ­водить работу.

Ударная волнаобладает разрушительной способ­ностью, если избыточное давление в ней превышает 15 кПа. Она распространяется в газовой среде перед фронтом пла­мени со скоростью звука - 330 м/с. Разрушающее давле­ние порядка 30 кПа достигается при скорости распростра­нения пламени 150-200 м/с.

При определенных условиях взрывное горение может перейти в детонационный процесс, при котором скорость распространения пламени превышает скорость звука и достигает 1-5 км/с.

Детонация - это процесс химического превращения системы окислитель - восстановитель, представляющий собой совокупность ударной волны, распространяющейся с постоянной скоростью и превышающей скорость звука, и следующей за фронтом зоны химических превращений исходных веществ.

При полном сгоранииорганических соединений обра­зуются, как правило, углекислый газ, диоксид серы, вода, азот, а при сгорании неорганических соединений - окси­ды. Состав продуктов неполного сгораниягорючих ве­ществ сложен и разнообразен. Это могут быть такие горю­чие вещества, как сажа, водород, угарный газ, метан; ато­марный водород и кислород; различные радикалы — ОН, СН и др.

2. Основные показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов.

Пожаровзрывоопасностьвеществ и материалов - со­вокупность свойств, характеризующих их способность к возникновению и распространению горения.

Пожаровзрывоопасность веществ и материалов определя­ется показателями, выбор которых зависит от агрегатного состояния вещества (материала) и условий его применения.

При определении пожаровзрывоопасности веществ и материалов различают:

· газы - вещества, давление насыщенных паров кото­рых при температуре 25 °С и давлении 101,3 кПа превы­шает 101,3 кПа;

· жидкости - вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25 °С и давлении 101,3 кПа меньше 101,3 кПа. К жидкостям относят также твердые плавящиеся вещества, температура плавления и каплепадения которых меньше 50 °С;

· твердые вещества и материалы - индивидуальные вещества и их смесевые композиции с температурой плав­ления или каплепадения больше 50 °С, а также вещества, не имеющие температуры плавления (например, древеси­на, ткани и т.п.);

· пыли - диспергированные твердые вещества и мате­риалы с размером частиц менее 850 мкм.

По горючести вещества и материалы подразделяются на три группы:

· негорючие (несгораемые) - вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Они могут быть пожаровзрывоопасными, например, окислители или вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с во­дой, кислородом воздуха или друг с другом;

· трудногорючие (трудносгораемые) - вещества и ма­териалы, способные гореть в воздухе при воздействии ис­точника зажигания, но не способные самостоятельно го­реть после его удаления;

· горючие (сгораемые) - вещества и материалы, спо­собные самовозгораться, а также возгораться при воздей­ствии источника зажигания и самостоятельно гореть пос­ле его удаления.

Из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняющиеся, которые способны воспламеняться от кратковременного (до 30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, тлеющая сигарета и т.п.).

Концентрационные пределы распространения пла­мени нижние или верхние - это минимальное или макси­мальное содержание горючего вещества в однородной сме­си с окислительной средой, при котором возможно распро­странение пламени по смеси на любое расстояние от источ­ника зажигания.

Интервал между нижним и верхним концентрацион­ными пределами называется областью воспламенения.

Температура вспышки - это наименьшая температура конденси­рованного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, спо­собные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает. Температура вспышки соответствует нижнему температурному преде­лу воспламенения.

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

В зависимости от численного значения температуры вспышки жидкости подразделяются на легковоспламеня­ющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ).

К легковоспламеняющимся относятся жидкости с тем­пературой вспышки не более 61 °С в закрытом тигле или 66 °С в открытом тигле. Для ЛВЖ температура воспламе­нения обычно на 1-5 °С выше температуры вспышки, а для горючих жидкостей эта разница может достигать 30-35 °С.

Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, при котором интенсив­ность испарения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение.

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

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода (окислителя) - такая его концентрация в горючей смеси, ниже которой воспламенение и горение смеси становятся невозможными при любой концентрации горючего в сме­си, разбавленной данным флегматизатором.

Взрывоопасной средой являются: смеси веществ (га­зов, паров, пылей) с воздухом и другими окислителями (кислород, озон, хлор, окислы азота и др.), способные к взрывчатому превращению, а также индивидуальные ве­щества, склонные к взрывному разложению (ацетилен, озон, гидразин, аммиачная селитра и др.).

Тема 4.2

Основы профилактики пожаров

План занятия: