ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Уровень технического оснащения предприятий, который растет, усложнение производственных процессов сопровождаются повышением энергоемкости производств, высокой концентрацией мощностей и материалов, применением полимерных синтетических материалов, ростом площадей и этажности производственных зданий. При таких условиях несоблюдения требований пожарной безопасности приводит к значительным экономическим убыткам и человеческим жертвам.

Ежегодно на Земле происходит до 5 млн пожаров, в Украине - около 18 тыс, в Харькове и области - более 1 тыс. Пожаров в год.

Пожары на промышленных предприятиях возникают в большинстве случаев от неисправностей технологического оборудования, электрооборудования, контрольно-измерительных и защитных приборов, неосторожного обращения с огнем и нарушение правил пожарной безопасности обслуживающим персоналом.

Согласно ГОСТу 12.1.004-91 "Пожарная безопасность" и ГОСТу 12.1.010-76 "Взрывобезопасность" вероятность возникновения пожара или взрыва в течение года не должна превышать 10 в -6 степени. Для предотвращения и успешной борьбы с пожарами необходимо знать физико-химические и пожароопасные свойства применяемых веществ и материалов, уметь оценивать пожарную опасность веществ и процессов, правильно выбирать эффективные средства предотвращения и защиты от пожаров и взрывов.

Физико-химические основы горения. Общие сведения о горении

Наука о горении в своем развитии преодолела долгий путь: флогистонной теорию горения заменила гипотеза М.В. Ломоносова о том, что горение - это взаимодействие горючего вещества с воздухом; наконец, Лавуазье изобрел, что горение - взаимодействие горючего вещества с кислородом воздуха, то есть реакция окисления.

А. Бах и К. Энглер в 1898 независимо друг от друга предложили перекисную теорию окисления, в соответствии с которой при нагревании горючей системы происходит активизация кислорода путем разрыва одной связи между его атомами, причем активная молекула вступает в соединение с горючим веществом , а не распадаясь на атомы, а образуя перекисные соединения типа R1-О-О-R2, или R-О-О-ОН, которые являются неустойчивыми и разлагаются с образованием атомарного кислорода и (или) радикалов, имеющих избыток энергии для проведения окисления .

Однако перекисная теория не может объяснить некоторые характерные особенности процесса окисления, например, резкое действие иногда незначительных следов посторонних примесей и др. Объяснение этих фактов оказалось возможным в результате развития цепной теории окисления, разработанной академиком Н.Н. Семеновым.

По теории цепных реакций, процесс окисления начинается с активации горючего вещества, в результате чего вещества разлагаются на молекулы и радикалы, которые становятся центрами цепных реакций.

Таким образом, горением называется сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, который сопровождается выделением тепла и излучением света.

Условиями для возникновения и течения горения является наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания.

Горючие вещества - это твердые, жидкие, газо- или пылевидные вещества, способные гореть, то есть окисляться с выделением тепла и света.

Окислителями в процессе горения могут быть кислород, хлор, бром и некоторые другие вещества, в том числе сложные: азотная кислота, бертолетовая соль, калийная и натриевая селитры и другие вещества, которые при нагревании или ударе могут разлагаться с выделением кислорода. Однако обычно окислителем в процессах горения является кислород, содержащийся в воздухе.

Источники зажигания бывают открытые - пламя, искры, раскаленные объекты, световое излучение и т.д. - и скрытые - тепло химических реакций, адсорбции, микробиологических процессов, адиабатического сжатия, удара, трения и др.

Горючее вещество и кислород является реагирующими веществами и вместе составляют горючую систему, а источник зажигания вызывает в ней реакцию горения. При постоянном горении источником зажигания является зона реакции.

Горючие системы могут быть гомогенными (однородными) и гетерогенными (неоднородными). К гомогенных (однородных) относятся системы, в которых горючее вещество и воздух равномерно перемешаны друг с другом (например, смеси горючих газов, паров или пыли с воздухом).

К гетерогенных (неоднородных) относятся системы, в которых горючее вещество и воздух не перемешаны друг с другом и имеют поверхность раздела (например, твердые горючие материалы или жидкости, содержащиеся в воздухе, струи горючих газов и паров, поступающих в воздух и т.п.). Схему горения гетерогенных горючих систем показано на рис. 5.1.

Как правило, все вещества горят в паровой или газовой фазе. Местом выделения тепла в процессе горения является зона горения - тонкий светящийся слой газов, в который, с одной стороны, поступает топливо (горючее вещество), а с другой - из воздуха через продукты горения диффундирует кислород. Стехиометрическая смесь (т.е. смесь в соответствующем количественном соотношении между реагирующими веществами), которая образуется в зоне горения, сгорает за долю секунды. Поэтому концентрация кислорода и горючего в зоне горения равна нулю, а концентрация продуктов сгорания является максимальной. Так что весь кислород в зоне горения вступает в реакцию, в зоне паров и газов горения отсутствует. В этой зоне пары и газы, двигаясь вверх, постепенно нагреваются за счет диффундирующих нагретых продуктов сгорания и у зоны горения распадаются с образованием атомов, радикалов и новых, меньшего размера молекул. В таком виде горючее в смеси с продуктами сгорания поступает в зону горения.

Если время горения какого-либо вещества обозначить тг, время, необходимое для возникновения физического контакта между горючим веществом и кислородом воздуха (при газообразном состоянии горючего вещества - время образования смеси) - ф и время, затраченное на ход самой химической реакции горения, - х, тогда

Для гетерогенной горючей системы ф значительно крупнее х и практически г ≈ ф. Такое горение называется диффузным, поскольку его скорость обусловлено главным образом процессом диффузии медленно протекает, и не превышает значения 10 ... 12 м / с.

При горении гомогенных горючих систем ф << х. При этом можно считать, что г = х. Такое горение называют кинетическим. Скорость его определяется скоростью химической реакции, которая является значительной при высокой температуре. Поэтому горения таких горючих систем происходит как взрыв или детонация.

Взрыв - чрезвычайно быстрое экзотермическое химическое превращение взрывоопасной среды, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных выполнять работу (ГОСТ 12.1.010-76). При взрыве составляет 10 в -5 степени ... 10 в -6 степени с, а скорость его распространения достигает сотен - тысяч метров в секунду.

Детонация возникает при сгорании взрывчатой смеси в закрытой трубе. При этом скорость распространения пламени по взрывной смеси достигает значения 2000 ... 3000 м / с. Появление детонации объясняется образованием ударной волны и сжатой, нагретой, быстро реагирующей смеси движется перед ней. Они вместе образуют детонационную волну, что приводит к ускорению распространения пламени и возникновения детонации.

Горение может быть открытым пламенным (температура пламени в зоне горения достигает 1200 ... 3000 ° С), а также происходить без пламени в виде тления.

Тление - беспламенной горения твердого вещества (материала) при сравнительно низких температурах (400 ... 600 ° С), которое часто сопровождается выделением дыма.

В результате сочетания горючего вещества с кислородом образуются продукты сгорания, состав и агрегатное состояние которых зависит от состава вещества, горит, и условий ее горения. Дым, образующийся при горении, - это дисперсная система, состоящая из самых мелких твердых частиц (диаметром 10 в -4 степени ... 10 в -6 степени см), взвешенных в смеси продуктов сгорания с воздухом. При горении органических веществ чаще всего дым - это углерод (сажа), который образуется в результате неполного сгорания. В дыму могут также быть продукты разложения веществ, горящих и их частичного окисления (продукты неполного сгорания). К ним, кроме сажи, принадлежат оксид углерода, сероводород, хлористый водород, окислы азота, спирты, альдегиды, кетоны, кислоты (в том числе синильная) и другие вещества.

Продукты полного и неполного сгорания в определенных концентрациях опасны для жизни человека. Так, концентрация в воздухе С02 на уровне 3-4,5% становится опасной при вдыхании такого воздуха в течение получаса, а концентрация 8-10% вызывает быструю потерю сознания и смерть. Оксид углерода СО является ядовитым газом. Вдыхание воздуха, содержащего 0,4% СО - смертельное.

Кроме токсичных продуктов сгорания, опасными факторами пожара открытое пламя и искры, повышенная температура воздуха и окружающих предметов, снижена концентрация кислорода, обвалы конструкций, взрыв.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >