МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ПОЖАРОВ
Пожар — это неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства. Горение под контролем человека не является пожаром, если оно не наносит ущерба.
Несанкционированное возгорание,начало горения может быть ликвидировано своими силами с использованием первичных средств пожаротушения (огнетушителей, песка, пожарного водопровода). Однако руководителям учреждений образования необходимо понимать, что если горение усилилось и переросло в пожар, то привлекать к тушению пожара даже обученных сотрудников небезопасно, а школьников — недопустимо.
Горение — это экзотермическая реакция окисления вещества, сопровождающаяся по крайней мере одним из трех факторов: свечением, пламенем, появлением дыма; тление — беспламенное горение материала. Горение возникает при наличии трех обязательных составляющих: горючего вещества, окислителя и источника зажигания.
Самовозгорание — это возгорание в результате самоинициируемых экзотермических процессов; воспламенение — начало пламенного горения под воздействием источника зажигания. В отличие от возгорания воспламенение сопровождается только пламенным горением.
Горючее вещество — это вещество, которое способно самостоятельно гореть после того, как будет удален внешний источник зажигания. Горючее вещество может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Горючими веществами являются большинство органических веществ, ряд газообразных неорганических соединений и веществ, многие металлы и т.д. Наибольшую взрывопожарную опасность представляют газы.
Для воспламенения горючей жидкости над ее поверхностью сначала должна образоваться паровоздушная смесь. Горение жидкостей возможно только в паровой фазе; при этом поверхность самой жидкости остается сравнительно холодной. Среди горючих жидкостей выделяют класс наиболее опасных — легковоспламеняющиеся жидкости. К ним относятся бензины, ацетон, бензол, толуол, некоторые спирты, эфиры и т.п.
Существует ряд веществ (газообразных, жидких или в твердом состоянии), которые способны самовоспламеняться при контакте с воздухом без предварительного нагрева (при комнатной температуре). К ним относятся: белый фосфор, гидриды и металлоорганические соединения легких металлов и др.
Существует также группа веществ, при контакте которых с водой или водяными парами, находящимися в воздухе, начинается химическая реакция с выделением большого количества теплоты. Под действием теплоты происходит самовоспламенение. К этой группе веществ относятся щелочные и щелочноземельные металлы (литий, натрий, калий, кальций, стронций, уран и др.), гидриды, карбиды, фосфиды указанных металлов, низкомолекулярные металлоорганические соединения (триэтилалюминий, триизобутилалюминий, триэтилбор) и др.
Горение твердого вещества происходит в несколько стадий. При воздействии внешнего источника происходит прогрев поверхностного слоя твердого вещества, из него начинается выделение газообразных летучих продуктов. Этот процесс может сопровождаться или плавлением поверхностного слоя твердого вещества, или его возгонкой (образованием газов, минуя стадию плавления). При достижении определенной концентрации горючих газов в воздухе они воспламеняются и начинают сами воздействовать на поверхностный слой, вызывая его плавление и поступление в зону горения новых порций горючих газов и паров твердого вещества.
Например, при нагревании до 110 °С происходят высушивание древесины и незначительные испарения смолы. Слабое разложение начинается при 130 °С. Более заметное разложение древесины (изменение цвета) происходит при температуре 150 °С и выше. Образующиеся при 150—200 °С продукты разложения составляют в основном воду и углекислый газ, поэтому гореть не могут. При температуре выше 200 °С начинает разлагаться главная составная часть древесины — клетчатка. Газы, образующиеся при этих температурах, являются горючими, так как они содержат значительные количества окиси углерода, водорода, углеводородов и паров других органических веществ. Когда концентрация этих продуктов в воздухе станет достаточной, при определенных условиях произойдет их воспламенение.
Процесс горения твердых веществ сложен и многообразен, он зависит от многих факторов (дисперсность твердого материала, его влажность, наличие пленки окислов на его поверхности и ее прочность, присутствие примесей и т. д.). Более интенсивно (часто со взрывом) происходит возгорание мелкодисперсных металлических порошков и пылевидных горючих материалов (например, древесной пыли, сахарной пудры).
В качестве окислителя при пожаре наиболее часто выступает кислород, содержание которого в воздухе составляет около 21 %. Сильными окислителями являются перекись водорода, азотная и серная кислоты, фтор, бром, хлор и их газообразные соединения, хромовый ангидрид, перманганат калия, хлораты и другие соединения.
При взаимодействии с металлами, которые в расплавленном состоянии проявляют очень высокую активность, в роли окислителей выступают вода, двуокись углерода и другие кислородсодержащие соединения, которые в обычной практике считаются инертными.
Однако только наличия смеси горючего и окислителя еще недостаточно для начала процесса горения. Необходим еще источник зажигания: воздействие пламени, электрического разряда (искра или дуга), локального нагрева стенки сосуда или введение катализатора.
Опасные факторы пожара(ОФП) — это факторы, воздействие которых может привести к людскому и (или) материальному ущербу. ОФП подразделяются на первичные и вторичные.
К первичным ОФП относятся:
— пламя и искры;
— повышенная температура окружающей среды;
— токсичные продукты горения и термического разложения;
— дым и плохая видимость;
— пониженная концентрация кислорода.
Наиболее опасными из них являются токсические продукты горения и термического разложения, представляющие собой раскаленную до 300—400°С смесь высокотоксичных отравляющих веществ, парализующих органы дыхания человека за один-два вдоха. Статистика гибели людей на пожарах показывает, что более 70 % погибших были поражены именно этим ОФП.
Предельно допустимая повышенная температура окружающей среды составляет для человека 70 °С. Динамика нарастания температуры продуктов горения при пожаре в помещении на выходе из него на высоте роста человека имеет следующие примерные параметры:
— в течение первой минуты — примерно до 160 °С;
— в течение второй минуты — примерно до 350 °С.
Следовательно, предельная температура продуктов горения достигается в помещении примерно за 2 минуты, что необходимо учитывать при эвакуации учащихся.
Один из важнейших ОФП — уменьшение содержания кислорода в газовой среде горящего помещения. В чистом воздухе его содержание достигает 27 %.В горящем здании за счет интенсивно протекающего горения содержание кислорода значительно снижается – его опасное значение находится в пределах 17 %. То есть существует вероятность того, что человек на пожаре, защищенный, например, самоспасателем, может погибнуть не от токсических продуктов горения, а от недостатка кислорода в газовой среде горящего здания.
К вторичным ОФП можно отнести:
― осколки, части разрушающихся механизмов, обрушение конструкций зданий и т. д.;
― токсические вещества и материалы из разрушенных механизмов и агрегатов;
― электрическое напряжение вследствие потери изоляции; токоведущими частями механизмов;
― опасные факторы взрыва, возникающие в результате пожара;
― паника и растерянность.
Динамика развития пожара
В динамике развития пожара выделяют несколько основных фаз.
Первая фаза (до 10 мин.) — начальная стадия, включающая переход возгорания в пожар за время примерно в 1 — 3 минуты и рост зоны горения в течение 5—6 минут. При этом происходит преимущественно линейное распространение огня вдоль горючих веществ и материалов, что сопровождается обильным дымовыделением. На этой фазе очень важно обеспечить изоляцию помещения от поступления наружного воздуха, т. к. в некоторых случаях в герметичном помещении наступает самозатухание пожара.
Вторая фаза— стадия объемного развития пожара, занимающая по времени 30—40 минут. Характеризуется бурным процессом горения с переходом в объемное горение; процесс распространения пламени происходит дистанционно за счет передачи энергии горения на другие материалы. Через 15—20 минут происходит разрушение остекления, резко увеличивается приток кислорода, максимальных значений достигают температура (до 800—900 °С) и скорость выгорания. Стабилизация пожара при максимальных его значениях происходит на 20—25 минутах и продолжается еще 20— 30 минут. При этом выгорает основная масса горючих материалов.
Третья фаза— стадия затухания пожара, т.е. догорание в виде медленного тления, после которого пожар прекращается.
Технические системы пожарной безопасности (сигнализации и автоматического тушения пожара) срабатывают до достижения максимальной интенсивности горения, в начальной стадии пожара. Это позволяет иметь запас времени, чтобы организовать эвакуацию и иные мероприятия по защите людей.