Общие сведения о процессе горения, пожаре и его развитии.
1.1. Краткие сведения о процессе горения и характере горения наиболее распространенных горючих.
Горение – сложный физико-химический процесс, в основе которого лежат быстро текущие реакции окисления, сопровождаемые выделением тепла и, как правило, световым излучением. Горение возникает и протекает при наличии горючего вещества, окислителя (обычно кислорода) и источника зажигания.
Различают два вида горения: гомогенное и гетерогенное. Гомогенное горение происходит в случае нахождения горючего вещества в газообразном состоянии. Если же реакция идет между твердым горючим веществом и газообразным окислителем, то говорят о гетерогенном горении.
Внешним признаком гомогенного горения является пламя, гетерогенного – накал. Пламя представляет собой область, где происходит реакция соединения паров (газов) горящего вещества с кислородом. Температура пламени – это и температура горения. При пожарах в жилых и административных зданиях она составляет в среднем 850-900°, в лесу – 500-900°.
Продолжительность и интенсивность горения зависят от многих факторов и в первую очередь от обеспеченности процесса кислородом, от количества и состояния материала. Скорость горения твердых горючих веществ в значительной степени зависит от их удельной поверхности и степени влажности. Особенно опасно горение торфа. Торф имеет низкую температуру самовоспламенения (225 - 280°С) и высокую раздробленность, что обусловливает его утойчивое горение. При безветрии или слабом ветре торф горит очень медленно. На местах торфодобычи горение торфа начинается на поверхности торфа, добытого из залежей, и постепенно распространяется в глубь добытого слоя. Возгарание торфа может происходить в процессе его сушки. В жаркое летнее время на высоких местах торф высыхает на столько, что может воспламениться от малейшей искры. Горение торфа сопровождается обильным выделением густого белого дыма. При затяжном горении торфа на больших площадях во время усиления ветра с мест добытого торфа могут подыматься огромные массы сухого торфа и торфянной пыли, которые сгорают пламенем, образуя так называемые смерчи. Огненные смерчи могут привести к гибели людей, а также к уничтожению расположенных в близи населенных пунктов.
Горение пыли (мучной, угольной, сахарной и т.п.) происходит со скоростью взрыва, массивные куски этих веществ загораются с трудом. Увеличение количества влаги в горючих материалах снижает скорость горения.
Особую опасность при горении представляют легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ), к которым относятся нефть и нефтепродукты Скорость горения ЛВЖ и ГЖ определяется их способностью испаряться. Это связано с тем, что горит не сама жидкость, а ее пары. Нефть и нефтепродукты как правило хранятся вернтикально в цилиндрических резервуарах, а также в мелкой таре (бочки,бидоны). Горение в резервуаре с ЛВЖ и ГЖ начинается, как правило, со взрыва паровоздушной смеси, соправождающегося частично или полным отрывом крыши резервуара и воспламенения жидкости по всей свободной поверхности. Горение нефти и нефтепродуктов на свободной поверхности после взрыва происходит сравнительно спокойно. Температура светящей части пламени в зависимости от вида горючей жидкости колеблятся в пределах 1000-1300°С. Бензин и другие светлые нефтепродукты горят относительно спокойно. Скорость горения темных нефтепродуктов весьма неравномерна. Еще более резко может изменяться скорость горения газообразных веществ. При выходе горючих газов под давлением они горят в виде факела, если же газ накапливается постепенно с образованием горючей смеси с воздухом, то происходит взрыв.
Нефть и мазуты при длительном горении в резервуарах прогреваются вглубь по этому горение сопровождается вскипанием и выбросом горящей жидкости. Бензин ти другие светлые нефтепродукты при горении в крупных резервуарах не прогреваются.
При горении нефтепродуктов дым черный, от горения древесины - серовато-черный, фосфорные и магниевые дымы имеют белый цвет.
В том случае, когда процесс горения находится под наблюдением человека – это не опасно. Однако, вырвавшись из под его контроля, огонь превращается в страшное бедствие, имя которому – пожар.
1.2. Общие понятия о пожаре и его развитии.
Пожар – это неконтролируемое горение, вне специального очага, сопровождающиеся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей.
Основными параметрами, характеризующими пожар, являются: площадь очага пожара, интенсивность горения, скорость распространения и продолжительность пожара.
Под очагом пожара понимают место (участок) наиболее интенсивного горения при трех основных условиях:
непрерывное поступление окислителя (воздуха);
непрерывная подача топлива (горючих материаллов);
непрерывное выделение теплоты, необходимой для поддержания процесса горения.
В очаге пожара выделяют три зоны: зона горения, зона теплового воздействия и зона задымления.
Зона горения – часть пространства в котором происходит подготовка горючих веществ к горению.
Зона теплового воздействия – часть пространства, примыкающего к зоне горения, в котором тепловое воздействие делает невозможным пребывание в нем людей без специальной тепловой защиты.
Зона задымления – часть пространства, примыкающая к зоне горения и задымления дымовыми газами в концентрациях, создающих угрозу жизни и здоровья людей или затрудняющих действия подразделения спасателей.
Интенсивность пожаров во многом зависит от огнестойкости объектов и их составных частей.
Все пожары можно квалифицировать по внешним признакам горения, месту возникновения пожара и времени прибытия первых пожарных подразделенний.
А) По внешним признакам горенияпожары делятся на наружные, внутренние, одновременно наружные и внутренние, открытые и скрытые.
К наружным относятся пожары, у которых признаки горения (пламя, дым) можно установить везуально. Такие пожары бывают при горении зданий и их конструкций, штабелей лесопиломатериаллов, угля, торфа и других материальных ценностей, размещенных на открытых складских площадках; при горении нефти и нефтепродуктов в резервуарах и т.д. Наружные пожары всегда бывают открытыми.
К внутренним относятся пожары, которые возникают и развиваются внутри зданий. Они могут быть открытыми и скрытыми.
Признаки горения при открытых пожарахможно установить осмотрами помещений (например, горение имущества в зданиях различного назначения; горение оборудования и материаллов в производственных цехах и т.д.).
У скрытых пожарахгорение протекает в пустотах строительных конструкций, вентиляционных каналах и шахтах, внутри тонрфяной заляжи или штабелей торфа и т.д. Признаки горения обнаруживаютс по выходу дыма через щели, изменению цвета штукатурки и т.д.
Наиболее сложними являются пожары одновременно наружные и внутренние, открытые и скрытые. С изменением обстановки изменяется вид пожара. Так, при развитии пожара в здании скрытое внутреннее горение может перейти в окрытое внутреннее, а внутреннее – в наружное и наоборот.
Б) По месту возникновенияпожары бывают в зданиях, сооружениях, на открытых площадках складов и на згораемых массивах (лесные, степные, торфенные и хлебные поля).
В) По времени прибытия первых пожарных подразделенний пожары подразделяются на запущенные и незапущенные.
К запущеннымотносятся пожары, которые ко времени прибытия первых пожарных подразделенний получили значительное развитие по различным причинам (например, в связи с поздним обнаружением пожара или сообщением в пожарную охрану). Для тушения запущенных пожаров, как правило, оказывается недостаточно сил и средств первых подразделенний.
Незапущенныепожары в большинстве случаев ликвидируются силами и средствами первого прибывшего подразделения, населением или рабочими объекта.
Процесс развития пожара можно разделить на три фазы. В первой фазе происходит распространнение горения, когда огонь охватывает основную часть горючих материаллов (не менее 80%). Вовторой фазе после достижения максимальной скорости выгорания материаллов пожар характеризуется активным пламенным горением с постоянной скоростью потери горючих материаллов. В третьей фазе скорость выгорания резко падает и происходит догарание тлеющих материаллов и конструкций.
1.3. Способы прекращения горения. Классификация основных огнетушащих средств, общие сведения о них: виды, краткая характеристика, области и условия применения.
Основным и наиболее распространенным огнетушащим средством тушения пожаров на лесоскладах является вода. Однако, более эффективна воздушно-механическая пена, которая, покрывая поверхность горящей древесины, защищает ее от лучистой теплоты, а содержащийся в пенообразователе смачиватель способствует лучшему прониканию воды в поры древесины, а следовательно, более быстрому снижению температуры.
В зависимости от сгорающих материалов различают 3 основных вида лесных пожаров: низовые, верховые, почвенные и подземные.
Низовым называется лесной пожар, при котором основным горючим материалом является напочвенный покров, подрост, подлесок или валежник.
К верховым относят такие пожары, при которых сгорает полог древостоя. Эти пожары возникают из низовых как дальнейшая стадия их развития.
Лесными почвенными пожарами называют беспламенное горение верхнего торфянистого слоя почвы. Почвенные пожары наблюдаются на участках с торфянистыми почвами.
На первых стадиях просыхания торфянистый слой выгорает только под деревьями, которые беспорядочно падают, и лесной участок, поврежденный пожаром, выглядит, как изрытый. Низовые пожары за короткий срок охватывают большую площадь, а затем продолжаются как почвенные, углубляясь отдельными воронками в торф.
При крупных торфяных пожарах большую опасность представляет неожиданное изменение ветра, увеличение скорости распространения огня, переброска искр через участки, где работают люди, и образование в тылу новых очагов горения, в результате чего люди могут потерять ориентировку и оказаться окруженными огнем.
Возникновение и развитие пожара в резервуаре с нефтью или нефтепродуктами, как правило, начинается со взрыва паровоздушной смеси, частичного или полного отрыва (обрушения) крыши емкости и воспламенения жидкости на всей свободной поверхности.
Полный отрыв крыши и сбрасывание ее силой взрыва на землю (иногда она отбрасывается на несколько десятков метров) наиболее благоприятен для последующего тушения пожара.
Горение обогащенной нефти и нефтепродуктов на свободной поверхности происходит достаточно спокойно.
Боевые действия подразделений спасателей по тушению пожара в резервуаре хранения нефти и нефтепродуктов организуют в зависимости от сложившейся обстановки, а именно:
проводят разведку пожара;
немедленно организуют охлаждение горящего и соседних с ним резервуаров;
организовывают подготовку пенной атаки с помощью передвижных средств.
При горении нескольких резервуаров и недостатке сил и средств для тушения всех резервуаров одновременно необходимо все силы и средства сконцентрировать на тушении одного резервуара, расположенного с наветренной стороны или того резервуара, пожар которого больше всего угрожает соседним негорящим резервуарам. После прекращения горения подачу пены в резервуары продолжают примерно 3-5 мин. для предупреждения повторного воспламенения нефтепродукта. При этом следует, чтобы вся поверхность нефтепродукта была покрыта пеной. Охлаждение продолжают до полного остывания резервуара.
В начале подачи пены тушении нефти и тёмных нефтепродуктов возможны вскипания горящих жидкостей и их выбросы. В таких случаях заблаговременно принимаются меры по обеспечению безопасности людей, участвующих в тушении, и по защите струями воды рукавных линий, находящихся в зоне активного воздействия пламени.
Иногда горящий нефтепродукт выбрасывается на значительную высоту и растекается на расстоянии 70-120 м от горящего резервуара, создавая угрозу не только соседним резервуарам, но и отдельным установкам, сооружениям, пожарной технике и личному составу. Для обеспечения личного состава и техники при угрозе выброса пожарные автомобили устанавливаются с наветренной стороны на расстоянии не менее 100 м.
Пожары в резервуарах хранения сжиженных углеводородных газов (СУГ) и нестабильного бензина, хранящегося под повышенным давлением могут возникнуть при разгерметизации аппаратуры и коммуникаций резервуаров, а также в результате других аварийных ситуаций. Как правило, пожары начинаются с факельного горения СГУ в местах их пропуска или со взрыва и горения разлитых жидкостей.
В процессе горения сжиженного газа почти всегда имеется опасность разрыва емкостей и трубопроводов в результате быстрого нарастания в них давления вследствие обогрева.
При пожарах на стадиях сжиженного газа необходимо принять меры к понижению давления в емкостях и трубопроводах, подвергающихся тепловому воздействию пожара, стравливание газа на факел и перекачкой (пропуском) газа в свободные емкости.
Борьба с пожарами каучука и радиотехнических изделий представляет ряд трудностей, связанных главным образом с физико-техническими свойствами этих веществ. Как показали опыт и практика тушения пожаров, горящий каучук и резинотехнические изделия можно тушить водой, хотя смачиваемость их нельзя признать удовлетворительной.
Локализация пожара – это действия, направленные на ограничение распространения горения. При тушении (ликвидации) пожара достигается полное прекращение горения. Как правило, локализация является составной частью, первым этапом мероприятий по тушению пожара.
Прекращение горения может быть достигнуто либо разделением реагирующих веществ, либо путем охлаждения горящих материалов ниже температуры их воспламенения. С этой целью применяются различные средства тушения пожара. К ним относятся огнетушащие средства и различные приборы, машины, агрегаты.
Все огнетушащие средства в зависимости от принципа прекращения горения разделяются на виды:
охлаждающие зону реакции или горящие вещества (вода, водные растворы смесей и другие);
разбавляющие вещества в зоне реакции горения (инертные газы, водяной пар, тонкораспыленная вода и другие);
изолирующие вещества от зоны горения (химическая и воздушно-механические пены, огнетушащие порошки, несгорающие сыпучие вещества, листовые материалы и другие).
Все существующие огнетушащие средства оказывают комбинированное воздействие на процесс горения вещества. Вода, например, может охлаждать и изолировать (или разбавлять) источник горения; пенные средства действуют изолирующе и охлаждающе; порошковые составы изолируют и тормозят реакцию горения; наиболее эффективные газовые средства действуют одновременно как разбавители и как тормозящие реакцию горения. Однако любое огнетушащее средство обладает каким-либо одним доминирующим свойством.
Вода – основное огнетушащее средство охлаждения, наиболее доступное и универсальное. При попадании на горящее вещество вода частично испаряется и превращается в пар (1 л. воды превращается в 1700 л. пара), благодаря чему кислород воздуха вытесняется из зоны очага пожара водяным паром. Огнетушащая эффективность воды зависит от способа подачи ее в очаг пожара (сплошной или распыленной струей). Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии, т.к. увеличивается площадь одновременного равномерного охлаждения. Распыленная вода быстро нагревается и превращается в пар, отнимая большое количество теплоты. Распыленные водяные струи применяют также для снижения температуры в помещениях, защиты от теплового излучения (водяные завесы), для охлаждения нагретых поверхностей строительных конструкций, сооружений, установок, а также для осаждения дыма.
Как огнетушащее средство, вода имеет недостатки: реагирует с некоторыми веществами и материалами, которые поэтому нельзя тушить водой; плохо смачивает твердые материалы из-за высокого поверхностного напряжения, что препятствует быстрому распределению ее по поверхности, проникновению в глубь горящих твердых материалов и замедляет охлаждение. При тушении пожара водой надо помнить, что она электропроводна.
К огнетушащим средствам, оказывающим изолирующее действие, относятся: пена, огнетушащие порошки, негорючие сыпучие вещества (песок, земля, графит и другие), листовые материалы (войлочные, асбестовые, брезентовые покрывала, щиты).
Пена – наиболее эффективное и широко применяемое огнетушащее средство изолирующего действия – представляет собой коллоидную систему из жидких пузырьков, наполненных газом. Пены подразделяются на воздушно-механическую и химическую. Пены – достаточно универсальное средство и используются для тушения жидких и твердых веществ, за исключением веществ, взаимодействующих с водой. Пены электропроводны и коррозируют металлы. Наиболее электропроводна и активна химическая пена. Воздушно-механическая пена менее электропроводна, чем химическая, однако, более электропроводна, чем вода, входящая в состав пены.
Огнетушащие порошковые составы (ОПС) находят все более широкое применение для тушения пожаров. В настоящее время промышленность выпускает ОПС марок ПС, ПСБ-3, СИ-2 и П-14.
Огнетушащие порошки не токсичны, не электропроводны и не оказывают вредного воздействия на материалы, они не замерзают, поэтому их применяют при низкой температуре.
Огнетушащее действие ОПС заключается в основном в изоляции горящей поверхности от воздуха, а при объемном тушении – в ингибирующем действии порошков, связанной с обрывом цепей реакции горения. Необходимое условие прекращение горения поверхности – покрытие ее слоем ОПС толщиной не более 2 см.
Огнетушащие средства разбавления понижают концентрацию реагирующих веществ ниже пределов, необходимых для горения. В результате уменьшается скорость реакции горения, скорость выделения тепла, снижается температура горения. Наиболее распространены диоксины углерода, водяной пар, азот и тонкораспыленная вода.
Диоксин углерода применяется для тушения пожаров в складах, аккумуляторных станциях, сушильных печах, архивах, книгохранилищах, а также электрооборудования и электроустановок.
Азот применяется для тушения пожаров натрия, калия, берилия и кальция, а также некоторых технологических аппаратов и установок.
Водяной пар наиболее эффективно применять при тушении пожаров в достаточно герметизированных помещениях объемом до 500 м3 (трюмах судов, сушильных и окрасочных камерах, насосных по перекачке, нефтеперерабатывающих установках и т.п.).