Температура самовоспламенения горючих веществ

Следует иметь в виду, что увеличение содержания кислорода в веществах и уменьшение содержания углерода снижают температуру самовоспламенения.

Для горения и воспламенения важное значение имеет концентрация газов и паров в воздухе. Диапазон горения и воспламенения характеризуется нижним и верхним пределами взрываемости. Они являются важнейшей характеристикой взрывоопасности горючих веществ. Нижний предел взрыва характеризуется наименьшей кон­центрацией газов и паров воздуха, при котором возможен взрыв, а верхний - на­ибольшей их концентрацией, при которой еще возможен взрыв.

Все горючие жидкости пожароопасны. Они горят в воздухе при определенных ус­ловиях, зависящих от концентрации их паров. Горючие жидкости постоянно испаряют­ся, образуя над поверхностью насыщенные взрывоопасные пары.

По температуре вспышки горючие жидкости делятся на два класса. К первому классу относятся жидкости (бензин, керосин, эфир и др.), вспыхивающие при темпе­ратуре менее 45°С, ко второму классу - жидкости (масла, мазуты и др.), имеющие температуру вспышки выше 45°С. В практике первый класс жидкостей принято назы­вать легковоспламеняющимися (ЛВЖ), второй - горючими (ГЖ).

Пыли и пылевоздушные смеси горючих веществ пожароопасны. В воздухе они могут образовывать взрывоопасные смеси. Увеличение влажности воздуха и сырья, из которого образуется пыль, а также повышение скорости движения воздуха умень­шают концентрацию пыли в воздухе и снижают пожароопасность.

Взрывоопасными являются пыль сахара, крахмала, нафталина при концентрации в воздухе до 15 г/м^э; торфа, красителей и т. п. при концентрации от 15 до 65 г/м³.

Пожара- и взрывоопасные объекты. (ПВОО) - предприятия, на которых произ­водятся, хранятся, транспортируются взрывоопасные продукты или продукты, приоб­ретающие, при определенных условиях, способность к возгоранию или взрыву.

К ним прежде всего относятся производства, где используются взрывчатые и имеющие высокую степень возгораемости вещества, а также железнодорожный и трубопроводный транспорт, как несущий основную нагрузку при доставке жидких, газообразных пожаро- и взрывоопасных грузов. По взрывной, взрывопожарной и по­жарной опасности ПВОО подразделяются на пять категорий: А, Б, В, Г, Д. Особенно опасны объекты, относящиеся к категории А, Б, В.

Категория А — нефтеперерабатывающие заводы, химические предприятия, тру­бопроводы, склады нефтепродуктов.

Категория Б - цехи приготовления и транспортировки угольной пыли, древесной муки, сахарной пудры.

Категория В - деревообрабатывающие, столярные, мебельные, лесопильные производства.

Категория Г- склады и предприятия, связанные с переработкой и хранением не­сгораемых веществ в горячем состоянии, а также со сжиганием твердого, жидкого или газообразного топлива.

Категория Д- склады и предприятия по хранению несгораемых веществ и мате­риалов в холодном состоянии, например мясных, рыбных и других продуктов.

Все строительные материалы и конструкции из них делятся на три группы: несго­раемые, трудносгораемые и сгораемые.

Несгораемые - это материалы, которые под воздействием огня или высокой тем­пературы не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются.

Трудносгораемые - это материалы, которые под воздействием огня или высо­кой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть при наличии источника огня.

Сгораемые - это материалы, которые под воздействием огня или высокой тем­пературы воспламеняются или тлеют и продолжают гореть и тлеть после удаления источника огня.

Пожары на крупных промышленных предприятиях и в населенных пунктах подраз­деляются на отдельные и массовые. Отдельные - пожары в здании или сооружении.

Массовые — совокупность отдельных пожаров, охвативших более 25% зданий. Силь­ные пожары при определенных условиях могут перейти в огненный шторм.

По степени огнестойкости все здания и сооружения подразделяются на 5 степеней:

1. степени - все конструктивные элементы здания несгораемые или с высокой сте­ пенью огнестойкости (1,5-3 ч);

2. степени — все конструктивные элементы несгораемые, но с меньшей степенью огнестойкости (1,5-2,5 ч);

3. степени - основные несущие конструкции несгораемые (1-2 ч), а междуэтажные, чердачные перекрытия и внутренние стены - трудносгораемые (0,25-0,75 ч);

4. степени - все конструкции трудносгораемые (0,25- 0,5 ч);

5. степени — все конструкции сгораемые.

Характеристика аварий на пожаро- и взрывоопасных объектах. К авариям на ПВОО относятся: пожары с последующим взрывом газообразных (сжиженных) углево­дородных продуктов, топливно — воздущных смесей и других взрывоопасных веществ и, взрывы, чаще всего, в результате свободного истечения легко воспламеняющихся взрывоопасных жидкостей или газов, приводящие к возникновению многочисленных очагов пожаров.

Особым случаем взрыва является объемный взрыв, когда подрывается газооб­разная или аэрозольная смесь, занимающая значительный объем. Характерный при­мер такого взрыва - взрыв при утечке газа. При этом взрывоопасное облако способно проникать в закрытые помещения через окна, люки и т. п, и взрыв может поражать людей и причинять разрушения в местах, защищенных стенами.

Чрезвычайные ситуации, создающиеся на ПВОО, часто осложняются том, что многие взрывоопасные вещества ядовиты или образуют при сгорании химически опасные вещества (ХОВ).

Поражающие факторы при авариях на пожаро- и взрывоопасных объектах.

Каждый пожар характеризуется наличием опасных факторов.

Опасный фактор пожара - фактор, воздействие которого приводит к травме, от­равлению или гибели человека, а также к материальному ущербу. В соответствии с ГОСТ 12.01.004-85 «Пожарная безопасность» опасными факторами пожара являют­ся: открытый огонь и искры, повышенная температура окружающей среды, предметов и т. п., токсичные продукты горения, дым, пониженная концентрация кислорода, пада­ющие части строительных конструкций, агрегатов, установок, взрывы.

Пламя.

Горение всех жидких, газообразных и большинства твердых горючих веществ, ко­торые, разлагаясь или испаряясь, выделяют газообразные продукты, сопровождается образованием пламени. Таким образом, пламя представляет собой газовый объем, в котором происходит процесс горения паров и газов.

Без пламени горят твердые вещества: графит, антрацит, кокс, сажа, древесный уголь. Эти вещества не разлагаются и но образуют при нагревании газов, либо обра­зует их в количествах, недостаточных для горения.

Пламя бывает светящимся и несветящимся. Свечение пламени при горении ор­ганических веществ зависит от наличия в нем раскаленных твердых частиц углерода, которые успевают сгорать. Несветящееся (синее) пламя обычно бывает при сгорании газообразных продуктов: окиси углерода, водорода, метана, аммиака, сероводорода.

Температура пламени при горении на воздухе некоторых горючих веществ со­ставляет: древесины - 850-1400°С, нефтепродуктов в резервуаре - 1100-1300°С, се­роуглерода - 2195°С, стеарина - 640-940°р, электрона - около 3000°С.

Все тепло в процессе горения выделяется из пламени. Часть этого тепла расхо­дуется на нагревание продуктов горения и становится источником для поддержания дальнейшего горения. Вторая часть его уносится в пространство в виде тепловых лу­чей, которые нагревают окружающие предметы, а некоторые из них - даже поджига­ют.

Открытый огонь очень опасен, т.к. воздействие пламени на тело человека вызы­вает ожоги. Еще большую опасность представляет тепловое излучение огня, которое может вызвать ожоги тела, глаз и др. При горении технологических установок интен­сивность излучения тепла настолько велика, что человек без специальных средств защиты подойти к ним ближе, чем на 10 м, не может.

Температура.

Вдыхание нагретого воздуха приводит к поражению и некрозу верхних дыхатель­ных путей, удушью и смерти человека. При воздействии температуры свыше 100°С человек теряет сознание и гибнет через несколько минут.

Опасны для человека ожоги кожи. Несмотря на большие успехи медицины в их лечении, у пострадавшего, получившего ожоги второй степени на 30% поверхности тела, мало шансов выжить. Время же, за которое человек получает ожоги второй сте­пени, невелико: при температуре среды 7ГС - 26 сек., 15 сек. - при 100°С. Иссле­дованиями установлено, что во влажной атмосфере, типичной для пожара, вторую степень ожога вызывает температура значительно ниже указанной. Таким образом, температура окружающей среды 60-70°С опасна для жизни человека, причем не толь­ко в горящем, но и смежных с ним помещениях, в которые попали продукты горения и нагретый воздух.

Но чаще всего люди на пожарах гибнут не от огня и высокой температуры, а из-за понижения концентрации кислорода в воздухе и отравления токсичными продуктами горения.

В обычных условиях человек дышит атмосферным воздухом с содержанием кис­лорода 20,9%. В условиях пожара при сгорании веществ и материалов уровень кисло­рода в воздухе помещения уменьшается. Понижение концентрации кислорода всего лишь на 3% вызывает ухудшение двигательных функций организма человека, а до 14%° - считается очень опасным.

Дым.

В зависимости от того, каким количеством кислорода окисляется горючее вещес­тво, различают два вида горения: полное и неполное. При наличии достаточного коли­чества кислорода происходит полное горение. При этом основным продуктом горения является углекислый газ, неспособный к дальнейшему горению. Если же кислорода не хватает, происходит неполное сгорание, основным продуктом которого является окись углерода, или так называемый угарный газ. Окись углерода способна гореть и в соединении с воздухом образовывать взрывчатые смеси. Кроме того, она обладает отравляющими свойствами.

Кроме углекислого газа или окиси углерода, продуктом горения почти каждого горючего вещества является дым. Он состоит, в основном, из паров воды, газов, об­разовавшихся при горении, и множества мельчайших твердых несгоревших частил (угля, смолистых продуктов и т.п.) Дым делает воздух непрозрачным и вредно дейс­твует на глаза и дыхательные пути.

Большую опасность для жизни людей представляют дымовые газы. Так, диоксид углерода СО₂ в концентрации 3-4,5% становится опасным для жизни при вдыхании в течение нескольких минут. Обычно при пожарах в помещениях концентрация СО, зна­чительно превышает смертельную. Основным механизмом токсического воздействия СО_г на человека является блокирование гемоглобина крови, при этом нарушается поступление кислорода из легких в ткани, что приводит к кислородному голоданию. Человек теряется способность рассуждать, становится равнодушным, не стремится избежать опасности, у него наступает оцепенение, головокружение, депрессия, нару­шение координации движений, а при остановке дыхания - смерть.

Во многих случаях дымовые газы содержат окислы азота, синильную кислоту, сероводород и другие токсичные вещества, действие которых даже в небольших кон­центрациях (окислы азота -0,025%, синильная кислота - 0,002%) приводит к смерти.

Дымовые газы особенно опасны, если при отделке помещений и изготовлении изделий применялись полимерные материалы и пластмассы. Например, при горении линолеума «Релин» выделяется сероводород и сернистый газ, при горении мягкой мебели, в которой использован пенополиуретан (поролон), — цианистый водород, ко­торый поражает нервную систему и оказывает смертельное действие при содержании его в воздухе более 0,03 %; при горении винипласта - хлористый водород (при его концентрации 4,5 мг/л смерть наступает через 5-10 мин) и оксид углерода; при горе­нии капроновых тканей - цианистый водород. Очень опасно одновременное воздейс­твие на органы дыхания различных токсичных веществ, даже если их концентрация (в отдельности) значительно ниже предельно допустимой.

Насколько опасны токсичные продукты горения, наглядно показывает пример по­жара, происшедшего в магазине одежды в г. Токио. Пожар вспыхнул не на 3 этаже, а в баре, расположенном на 7 этаже этого же здания, погибли 118 человек, из них 96 - от отравления токсичными продуктами горения, 22 человека выпрыгнули из окон. Многие люди потеряли сознание в течение первых 2-3 мин., а смерть наступила через 4-5 мин. после этого.

Снижение видимости.

Еще один опасный фактор пожара — это снижение видимости вследствие задым­ления, что затрудняет, а порой делает практически невозможной эвакуацию людей из опасного помещения. Чтобы быстро выйти в безопасное место, люди должны четко видеть эвакуационные выходы или их указатели.

При потере видимости организованное движение (особенно в незнакомом здании, на объектах с массовым пребыванием людей) нарушается, становится хаотичным, каждый двигается в произвольно выбранном направлении. Возникает паника. Это тоже опасный фактор пожара. Людьми овладевает страх, подавляющий сознание, волю. В таком состоянии человек теряет способность ориентироваться, правильно оценивать обстановку.

Взрыв.

Одним из видов мгновенного горения является взрыв специальных взрывчатых веществ, а также смеси горючих газов, паров или пыли с воздухом. Это взрывы хи­мического характера.

Взрывы физического характера - это разрывы различных емкостей и аппаратов (котлов, резервуаров, баллонов и т.п.), происходящие в результате развития газами или парами чрезмерного давления, превышающего давление, которое могут выдер­жать стенки емкостей и аппаратов.

В момент взрыва химического характера вещество сгорает с большой скоростью, а образующиеся газы и пары сильно расширяются и создают большое давление на окружающую среду. Этим и объясняется громадная сила разрушения; вызываемая взрывом. При взрыве обычно появляется пламя, от которого могут загораться нахо­дящиеся вблизи горючие вещества.

Большинство взрывчатых веществ на открытом воздухе сгорает спокойно и мед­ленно. В замкнутых же пространствах скорость сгорания значительно увеличивается. Поэтому любое взрывчатое вещество, находящееся в оболочке, представляет боль­шую опасность.

Прямая угроза жизни людей возникает при взрывах различных аппаратов, бал­лонов, находящихся в производственных и жилых помещениях, при обрушении конс­трукций здания в результате потери ими несущей способности от воздействия высо­кой температуры.

Характер воздействия аварии на пожаро- и взрывоопасном объекте на население и окружающую среду. При взрыве на ПВОО поражение людей и повреждения раз­личной степени могут происходить, как от прямого воздействия ударной волны, так и косвенно — от летящих обломков, камней, осколков стекла и т. п. Характер и степень поражения людей зависят от степени их защищенности. При избыточном давлении травмы и контузии людей могут быть: тяжелыми - при давлении 60-100 кПа, средни­ми - при давлении 40-60 кПа и легкими — при давлении 20-40 кПа.

Тяжелые травмы выражаются сильной контузией, потерей сознания и многочис­ленными сложными переломами костей; средние - вывихами конечностей, контузией головного мозга, повреждением органов слуха; легкие - быстро проходящими функ­циональными нарушениями.

Избыточное давление, не превышающее 10 кПа, считается безопасным, для рас­положенных на открытой местности людей, однако косвенные поражения за счет ле­тящих камней и стекла могут наблюдаться даже при избыточном давлении 2 кПа.

Возникающие, в результате взрывов, пожары приводят к ожогам, а горение плас­тмасс и некоторых синтетических материалов - к образованию различных концентра­ций ХОВ, цианистых соединений, фосгена, сероводорода и др. Чаще всего на пожа­рах людей поражают окиси углерода (при содержании в воздухе 1% окиси углерода, наступает почти мгновенная потеря сознания и смерть), реже - цианистые соедине­ния, бензол, окислы азота, углекислота и другие токсичные продукты. К поражаю­щим факторам пожаров относят также задымление, затрудняющее ориентирование, и сильный морально-психологический эффект.

Наиболее опасны пожары в административных зданиях, так как внутренние сте­ны облицованы панелями из горючего материала, а потолочные плиты выполнены из горючих древесных плит. Часто возникновению возгорания способствует неудовлет­ворительная огнестойкость древесины и других строительных материалов, особенно пластиков.

Чрезвычайно опасен в пожарном отношении применяемый при изготовлении ме­бели поролон, который при горении выделяет ядовитый дым, содержащий цианистые соединения. Кроме того, в условиях стесненного производства становятся опасными вещества, считающиеся негорючими.

Так, взрывается и горит древесная, угольная, торфяная, алюминиевая, мучная, зерновая и сахарная пыль, а также пыль хлопка, льна, пеньки, джута. Самовозгора­ются такие обычные химикаты, как скипидар, камфара, барий, пирамидон и многие другие.

Аварии на объектах нефтегазодобывающей промышленности всегда приносят большие бедствия. Так, вырвавшийся нефтяной или газовый фонтан при воспламе­нении перебрасывает огонь на резервуары с нефтью, компрессорные установки и не­фтепроводы, мастерские, гаражи, жилые дома и лесные массивы.

Бушующее пламя горящего фонтана поднимается огромным смерчем к небу, тя­желый дым застилает окрестности. Температура внутри такого смерча настолько ве­лика, что плавятся стальные буровые вышки и другие конструкции.

Нередки пожары от возгорания горючего, при перевозках. Во время пожаров на железнодорожном транспорте, как правило, обрываются провода, парализуя все дви­жение.

4.3.2. Мероприятия по защите населения и территории при пожарах и взрывах на объектах инфраструктуры

Противопожарная профилактика в зданиях и на территории предприятий

обеспечивается: правильным выбором степени огнестойкости объекта и пределов огнестойкости отделочных элементов и конструкций, ограничением распространения огня в случае возникновения очага пожара; применением систем противодымной за­шиты; безопасной эвакуацией людей; применением средств пожарной сигнализации, извещения и пожаротушения; организацией пожарной охраны.

Противопожарная профилактика - комплекс организационных и технических мероприятий по предупреждению, локализации и ликвидации пожаров, а также по обеспечению безопасной эвакуации людей и материальных ценностей в случае по­жара.

Наиболее частыми причинами пожаров являются нарушения правил пожарной бе­зопасности и технологических процессов, неправильная эксплуатация электросети и оборудования, грозовые разряды.

Основные вопросы пожарной безопасности объектов (предприятий) изложены в Правилах пожарной безопасности в Российской Федерации.

Противопожарная защита зданий имеет важное значение для борьбы с пожарами и недопущением распространения огня. Распространение огня может быть линей­ным и объемным. При линейном, пламя перемещается по поверхности горючих ве­ществ.

Под объемным распространением пожара понимают возникновение новых оча­гов огня на расстоянии от первоначального его появления. Причиной такого распро­странения огня является передача его различными способами (теплопроводностью, излучением и т. д.).

Эффективная мера против распространения пожаров - противопожарные раз­рывы (табл.19) и преграды, а также продуманная внутренняя планировка зданий и устройство различных противопожарных преград и отсеков, изолированных несгора­емыми конструкциями.

Таблица 19