Глава 14. Показатели пожарной опасности веществ
Горение – это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и свечением. Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя (обычно кислород воздуха) и источника зажигания. Кроме того, необходимо чтобы горючие вещество было нагрето до определенной температуры и находилось в определенном количественном соотношении с окислителем, а источник загорания имел бы определенную энергию. Окислителями являются также хлор, фтор, оксиды азота и другие вещества. Вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания, называют горючими, в отличие от веществ, которые в воздухе не горят и называются негорючими. Промежуточные положения занимают вещества, прекращающие горение после удаления источника зажигания.
Горение при достаточном и избыточном содержании кислорода называется полным, а при недостатке кислорода – неполным. Продуктами полного горения являются диоксид углерода, вода, азот, сернистый ангидрид и др. При неполном горении образуются ядовитые, горючие и взрывоопасные продукты (оксид углерода, альдегиды и кетоны, спирты и др.). По скорости распространения пламени горение может быть дефлагарционным (в пределах 2–7 м/с), взрывным (при десятках метров в секунду) и детонационным (при тысячах метрах в секунду). Наибольшая скорость горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая – при объемном содержании кислорода в воздухе 14 %. При дальнейшем уменьшении содержания кислорода горение большинства веществ невозможно.
Различают несколько видов горения. Вспышка – быстрое сгорание горючей смеси без образования повышенного давления газов. Возгорание – возникновение горения от источника зажигания. Воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Самовозгорание – горение, возникающее при отсутствии внешнего источника зажигания. Самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Взрыв – чрезвычайно быстрое горение, при котором происходит выделение энергии и образование сжатых газов, способных производить механические разрушения.
Температурой вспышки называется самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные давать вспышку в воздухе от источника зажигания, но скорость образования паров и газов недостаточна для продолжения горения. К классу ЛВЖ относятся жидкости с температурой вспышки, не превышающей 61 ºС (в открытом тигле –
66 °С): бензин, этиловый спирт, ацетон, нитроэмали и др. Жидкости, имеющие температуру вспышки выше 61 ºС или 66 ºС (в открытом тигле) называются ГЖ (масла, мазут, формалин и др.).
Температура воспламенения – наименьшая температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при поднесении источника зажигания, возникает устойчивое горение. Температурой самовоспламенения называют самую низкую температуру вещества, при которой оно загорается в процессе нагревания без непосредственного контакта с огнем. Воспламенение возможно только при определенных соотношениях горючего вещества и окислителя. Минимальная концентрация горючих газов и паров, при которой еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом воспламенения. Интервал между нижним и верхним пределами воспламенения называется диапазоном, или областью воспламенения. Различают также температурные пределы воспламенения, т.е. температуру, при которой пары образуют концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения жидкостей.
Важное значение для профилактики пожаров имеет явление самовозгорания, когда горение возникает при отсутствии видимого источника зажигания. В зависимости от внутреннего импульса процессы самовозгорания делятся на химические, микробиологические и тепловые. Химическое самовозгорание от воздействия на вещества кислорода воздуха, воды или от воздействия веществ. Часто пожары возникают вследствие самовозгорания промасленных тряпок, спецодежды, ваты и даже металлических стружек. О склонности масла и жира к самовозгоранию можно судить по их йодному числу. Йодным числом называется количество йода в граммах, поглощенное 100 г испытываемого масла или жира. Чем выше йодное число, тем ниже температура самовозгорания.
Микробиологическое самовозгорание происходит при соответствующей влажности и температуре в растительных продуктах. Когда интенсифицируется жизнедеятельность микроорганизмов, образуется паутинный глет (грибок), температура повышается и происходит воспламенение. Для предотвращения самовозгорания осуществляют регулярный контроль температуры, ограничивают влажность и размеры штабелей.
Тепловое самовозгорание происходит в результате продолжительного действия незначительного источника тепла. При этом вещества разлагаются, адсорбируются и в результате действия окислительных процессов самовозгораются. При температуре около 100 ºС древесные опилки, ДВП, паркет и некоторые другие вещества склонны к самовозгоранию. Мерой защиты от теплового самовозгорания является предохранение материалов от действия источников нагрева.
Значительную взрывную и пожарную опасность представляют различные пылевидные вещества, взвешенные в воздухе. Пыль считается взрывоопасной, если нижний предел воспламенения (НВП) более 65 г/м3. Если нижний предел не превышает 15 г/м3, то пыль относится к наиболее взрывоопасной. Пыли, имеющие другие нижние пределы взрываемости, относятся к пожароопасным. Различают также нижний и верхний температурные пределы воспламенения паров в воздухе, при которых пары образуют в воздухе концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения.
Существуют и другие показатели для оценки пожарной опасности веществ, определяемые по стандартным методикам. Принято различать два понятия, связанные с процессом горения: пожары и загорание. Под пожарами понимается контролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Горение, не причинившее материального ущерба, называют загоранием. Согласно ГОСТ 12.1.004, пожарная безопасность – это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей. С учетом этого определения разрабатывают профилактические мероприятия и систему пожарной защиты. Нормативная вероятность возникновения пожара принимается равной не более 10-6 в год на отдельный пожароопасный элемент рассматриваемого объекта. Такая же вероятность воздействия опасных факторов пожара в расчете на отдельного человека принимается при разработке систем пожарной защиты.
Опасными факторами пожара являются повышенная температура воздуха и предметов, открытый огонь и искры, токсичные продукты горения, дым, пониженная концентрация кислорода, взрывы, повреждение и разрушение зданий и сооружений.
Температура газов в зоне горения, называемая температурой пожара, может достигать 1300 ºС.
Методы определения показателей пожарной опасности веществ регламентированы соответствующими стандартами и другими документами, в том числе и НПБ 105–03.