Конспект по пожежно-профілактичній піготовці

Менше за все під час пожежі горять неорганічні речовини, такі як: фосфор, натрій, калій, кальцій, алюміній, магній. Продуктами їх горіння є тверді речовини - оксиди, наприклад Р2О3, Nа20, К2О, СаО, А12О3, МgО. Утворюються вони в дисперсному стані, тому підіймаються в повітря у вигляді щільного диму. Продукти горіння алюмінію, титана і інших металів в процесі горіння знаходяться в розплавленому стані.

Продукти горіння багатьох органічних і неорганічних речовин містять зважені частинки (сажа, оксиди, солі і ін.). Така дисперсна система називається димом.

У складі диму, що утворюється на пожежах при неповному горінні органічних речовин, містяться продукти термоокислювального розкладу горючих речовин. Склад продуктів термоокислювального розкладу залежить від хімічної природи горючих речовин, температури і умов контакту з окислювачем. Якщо у складі горючих речовин знаходяться вуглець, водень, кисень, то продуктами розкладу частіше за все є вуглеводні, спирти, альдегіди, кетон і органічні кислоти. Якщо у складі горючих речовин, окрім перерахованих елементів є хлор і азот, то в димі знаходяться пари соляної кислоти, синильної кислоти, оксиди азоту і інші з'єднання.

Більшість продуктів розкладу, так само як і продуктів неповного горіння, здатні горіти.

В практиці гасіння пожеж були випадки, коли після відкривання закритих приміщень, де відбувалася пожежа, спостерігалися вибухи. Вибухонебезпечна суміш виникала під час надходження свіжого повітря при відкриванні дверей, коли створювалася вибухонебезпечна концентрація продуктів розкладу з повітрям.

Продукти горіння, які входять до складу диму і термічного розкладу є токсичними і небезпечними для людини. Основна складова частина продуктів горіння — це азот, кисень, вуглекислий газ, окис вуглецю.

Вуглекислий газ в концентраціях до 1,5% не викликає безпеки для людини, при концентрації 3—4,5% він стає небезпечним для життя при півгодинному вдиханні, а концентрація 8-10% викликає швидку втрату свідомості і смерть.

Інший продукт окислення вуглецю - окис вуглецю - присутній в основному при горінні органічних речовин і при недостатній кількості повітря. Вдихання повітря, що містить 0,4% окису вуглецю, протягом 5хв смертельно. Вміст окису вуглецю, вуглекислого газу, кисню в димі на пожежах приведено в табл. 2.1.

Таблиця 2.1

Приміщення	Склад диму, об'ємна частка %
СО	СО2	О2
Підвали, трюми, шахти, тунелі	0,15 - 1,5	0,8 - 8,5	10,6 - 19,0
Квартири, горища, приміщення столярних цехів	0,1 - 0,6	0,3 - 4,0	16,0 –20,2

Теплота горіння речовин. Температура горіння.

Горіння кожної речовини супроводжується виділенням певної кількості тепла. Кількість тепла, що виділилося, залежатиме, зокрема, від повноти згоряння речовини. Для оцінки і порівняння різних горючих речовин важливо знати, скільки тепла виділиться при їх горінні і яка очікувана температура буде при цьому. Кількість тепла, що виділилося при горінні, оцінюють теплотою горіння.

Під теплотою горіння розуміють кількість тепла, що виділяється при повному згорянні однієї масової (кг) Або об'ємної (м3) Одиниці речовини.

Теплота горіння речовин звичайно вимірюється в ккал/кг, ккал/м3 (кДж/кг, кДж/м3). Розрізняють вищу і низьку теплоту горіння.

Вища теплота горіння — це кількість тепла, виділене при повному згорянні 1 кг Або 1 м3 Горючої речовини за умови, що водень який міститься в горючій речовині згорає з утворенням води.

Нижча теплота горіння — це кількість тепла, виділене в тих же умовах, але коли водень, який міститься в горючій речовині згорає, до утворення водяної пари і випаровування вологи горючої речовини.

Теплота горіння простих горючих речовин (метан, етан, сірка і ін.) постійна, оскільки постійний їх хімічний склад, а теплота горіння складних горючих речовин (нафтопродукти, вугілля, деревина) не постійна і залежить від того, в якій кількості і які елементи входять в їх склад.

Теплота горіння деяких речовин, отримана експериментально, приведена в табл.2.2 Практично в процесі горіння, особливо на пожежах, вказана в табл. 2.2 теплота горіння не виділяється, оскільки горіння в умовах пожежі є неповним. Тепло, яке виділилося горючою речовиною поглинається продуктами горіння, унаслідок чого вони нагріваються до високої температури.

Таблиця 2.2

Речовина	Теплота горіння
КДж/кг (ккал/кг)	КДж/м3 (ккал/м3)
Ацетилен Ацетон Бензин Папір Деревина (повітряно-суха) Каучук синтетичний Гума Метан Етан Пропан Бутан Нафта Гас Метиловий спирт Етиловий спирт Пропіловий спирт	48 273 (11 500) 30 848 (6 800) 43 785 (10 450) 13 408 (3 200) 12 570 – 14 665 (3000 - 3500) 37 710 (9000) 33 520 (8000) 50 004 (11 958) 47 569 (11 353) 46 442 (11 084) 45 801 (10 900) 43 472 – 45 980(10400-11000) 42109 – 42947(10250 - 10500) 22 375 (5 700) 29 875 (7 130) 33 658 (8 033)	59 091 (14 170) ---- ---- ---- ---- ---- ---- 35 875 (8 552) 68 839 (15 236) 91 350 (21 802) 118 761 (28 400) ---- ---- ---- ---- ----

Розрізняють теоретичну (калориметричну) і дійсну температуру горіння.

Теоретичною температурою горіння Називається та максимальна температура, до якої можуть бути нагріті продукти горіння, коли все тепло, яке виділилося при повному згоранні речовини, затрачується на їх нагрів.

Дійсною температурою горіння Називається та фактична температура, до якої нагріваються продукти горіння при горінні речовини в даних умовах. Дійсна температура горіння завжди нижче теоретичної.

Температура горіння залежить від умов горіння і її швидкості: чим більше швидкість горіння, тим вище температура і навпаки. Це пояснюється тим, що при малій швидкості горіння велика кількість тепла, що виділилося, витрачається на нагрівання навколишнього середовища за рахунок тепловіддачі. Наприклад, не дивлячись на велику теплоту горіння етилену, рівну 59715 кДж/м3 (14286 ккал/м3), температура горіння етилену складає 1993°С. Теплота горіння водню в чотири рази менше ніж у етилену, - 12794 кДж/м3 (3050 ккал/м3), але, не дивлячись на це, температура горіння водню вище, ніж у етилену, і складає 2230°С, що пояснюється великою швидкістю горіння водню.

Температура горіння залежить також від кількості повітря, що поступає в зону горіння. Чим більше повітря поступає в зону горіння, тим нижче температура.

Інший фактор, який впливає на температуру горіння, є повнота згоряння. При неповному згоранні горючої речовини кількість виділеного тепла буде менше, отже, і температура горіння буде нижчою.

Концентраційні межі спалахування

В умовах зберігання або застосування на виробництві горючих газів і легкозаймистих рідин (ЛЗР) концентрація газу або парів рідини в приміщенні може змінюватися від часток до 100%. Проте здібність сумішей, що утворилися, до спалахування різна. Одні можуть спалахувати від джерела запалювання, інші не представляють небезпеки.

Мал. 2.1. Залежність тиску при горінні газо - і пароповітряних сумішей від

Концентрації в них пального

Мал. 2.1 ілюструє умови спалахування горючих сумішей. На горизонтальній осі його відкладені можливі концентрації горючих газів або парів в суміші з повітрям, а на вертикальній осі — тиск газів і парів в суміші з повітрям. Всі суміші пального з повітрям до пункті А нездатні спалахувати навіть від могутньої електричної іскри — це область безпечних концентрацій. Тільки в пункті А суміш пального з повітрям здатна спалахувати від джерела запалювання і розповсюдити горіння на весь об'єм горючої суміші.

Мінімальний вміст пального в суміші (горюча речовина — окислювальне середовище), при якому можливо розповсюдження полум'я по суміші на будь-яку відстань від джерела запалювання, називається нижньою концентраційною межею спалахування (НКМС).

Суміш, що має невелику кількість пального і надлишок повітря, характеризується мінімальною швидкістю розповсюдження полум'я, низькою температурою горіння і невеликим тиском — близько 0,3 МПа (3 кгс/см2). Із збільшенням концентрації паро - газоповітряної суміші тиск при спалахуванні ростиме, а при збільшенні кількості пального і недостатній кількості повітря тиск падатиме, і при певній концентрації суміш перестане спалахувати.

Максимальний вміст пального в суміші (горюча речовина — окислювальне середовище), при якому ще можливо розповсюдження полум'я по суміші на будь-яку відстань від джерела запалювання, називається верхньою концентраційною межею спалахування (ВКМС).

Діапазон концентрацій газу або парів в повітрі між нижньою і верхньою концентраційними межами спалахування називається Областю спалахування, тобто всі суміші пального з повітрям здатні спалахувати від зовнішнього джерела запалювання з розповсюдженням горіння на весь об'єм суміші. Область спалахування у різних паро - і газоповітряних сумішей не однакова. Найбільша — в ацетилену, водню, найменша — у бензину, гасу, пропану, бутану і інших речовин. Чим нижче концентраційна межа спалахування газів або парів рідини, тим більше вони мають пожежну небезпеку.

Концентрації горючих газів і парів з повітрям вище ВКМС (за пунктом Б) називаються пожежонебезпечними, горіння може бути тільки на виході із закритих об'ємів, а всередину об'єму полум'я не проникає.

Знання безпечних і пожежонебезпечних концентраційних областей дає можливість в процесі застосування і зберігання газів і горючих рідин підтримувати такий режим, при якому концентрації пального в повітрі були б нижчими за нижню, або вище за верхню концентраційні межі спалахування. Це досягається установкою газоаналізаторів, які видають сигнал досягши мінімально допустимої концентрації, і включенням вентиляційних установок. Для рідин умовою безпеки є підтримання такої температури, коли над поверхнею рідини не утворюється НКМС, тобто нижче температури спалаху даної рідини. Для закритих апаратів (резервуарів) — підтримка підвищеного тиску, при якому зміст горючих парів знижується, або введення інертних і негорючих газів з метою понизити концентрацію кисню і зробити суміш негорючою.

Спалах. Температурні межі спалахування

Рідина випаровується при будь-якій температурі, утворюючи деякий парціальний тиск пари над її поверхнею. Якщо випаровування відбувається в закритій посудині, то через деякий час в ньому над рідиною (при постійній температурі) утвориться насичена пара і встановиться рівновага між кількістю рідини, що випаровується, і кількістю конденсується.

Той максимальний тиск, яким може володіти пара, знаходячись над рідиною при даній температурі, називається пружністю насиченого пара. Пружність насиченої пари при одній і тій же температурі безпосередньо над поверхнею рідини буде однакова, як в закритій, так і у відкритій посудині. Пружність пари для однієї і тієї ж температури — величина постійна. Чим вище температура рідини, тим, вище пружність пари і вище концентрація пари рідини в суміші з повітрям над її поверхнею, врешті-решт концентрація пари може досягти НКМС. При тому, що підніс джерела запалювання до поверхні рідини відбудеться спалах пари без стійкого горіння.

Спалах — це швидке згоряння горючої суміші, що не супроводиться підвищенням тиску і якою-небудь механічною роботою.

Температурою спалаху називається найнижча (в умовах спеціальних випробувань) температура горючої речовини, при якій над його поверхнею утворюються пари або гази, здатні спалахувати в повітрі від джерела запалювання, але швидкість їх утворення ще не достатня для стійкого горіння. Стійкого горіння не відбувається тому, що кількість пари, яка виділяється в зону горіння, менше ніж їх згоряє. Це пояснюється недостатньою температурою горючої речовини, а отже, недостатньою швидкістю випаровування або розкладання.

Температура спалаху встановлена в основу класифікації рідин по ступеню їх пожежної небезпеки (табл. 2.3).

Таблиця 2.3

Клас рідини	Температура спалаху °С	Рідини
I	28 і нижче	Бензин, ефіри, розчинники, легкі спирти Т-2, ацетон
II	Від 29 до 61	Т-1, ТС-1, освітлювальний гас, середні спирти, скипидар, уайт-спірит, дизельні палива ДЗ, ДЛ
III	Від 62 до 120	Мазут котельні, флотські, дизельні палива ДС, ДТ, ДМ
IV	Вище 120	Змащувальні масла, трансформаторне масло

Перші два класи відносяться до легкозаймистих рідин, другі — до горючих.

Дуже важливо в практичній діяльності на об'єктах, зв'язаних із застосуванням горючих рідин, знати не об'ємну концентрацію, при якій може відбутися запалювання пароповітряної суміші, а ту температуру, при якій утворюється вибухонебезпечна концентрація.

Температуру рідини, при якій утворюються вибухонебезпечні концентрації парів, прийнято називати температурною межею спалахування. Існують нижня і верхня температурні межі спалахування.

Нижньою температурною межею спалахування (НТМС) Називається температура, при якій насичені пари речовини утворюють в конкретному окислювальному середовищі концентрацію, рівну НКМС. При температурі рідини нижче НТМС суміш насиченої пари з повітрям не здатна спалахнути від короткочасної дії джерела запалювання.

Верхньою температурною межею спалахування (ВТМС) Називається температура, при якій насичені пари речовини утворюють в конкретному окислювальному середовищі концентрацію, рівну ВКМС. Вище за цю температуру рідина утворює насичені пари, які в закритому об'ємі спалахнути не можуть.

Якщо температура рідини знаходиться у межах температурних меж спалахування, то за наявності відкритого джерела запалювання слід чекати спалахування пароповітряної суміші. Тому при зберіганні бензину, ацетону, розчинників, бензолу, ефірів та ін., в яких НТМС нижче, ніж температура зберігання, необхідно стежити, щоб вони зберігалися в герметичній тарі.

• < Назад
• Вперёд >