Характеристика процесів горіння. Вибухо — та пожежонебезпечні показники речовин та матеріалів

Щоб правильно та ефективно організувати необхідні протипожежні заходи і вибрати засоби для ліквідації пожежі, необхідно знати сутність усіх хімічних і фізичних процесів, що відбуваються при горінні речовин.

Горіння являє собою хімічну реакцію взаємодії пальних речовин з киснем повітря, що протікає дуже швидко з виділенням великої кількості тепла. Процес горіння супроводжується звичайно переходом твердої або рідкої пальної речовини в газоподібну.

Горіння може протікати з утворенням полум'я чи без нього. Полум'я утворюється в тих випадках, коли в процесі горіння речовини виділяються пальні гази. У цих випадках полум'я являє собою газову оболонку, у середині якої відбувається горіння газів і парів; так горять дерево, кам'яне вугілля і пальні рідини. Без полум'я горить деревне вугілля, кокс.

Для того щоб пальна речовина запалилася і почала горіти, її потрібно нагріти до визначеної температури, величина якої для різних речовин різна. Температура, при якій речовина запалюється і починає горіти, називається температурою запалення; це явище відбувається в присутності кисню повітря.

Температура запалення залежить не тільки від природи речовини, але також і від атмосферного тиску, процентного вмісту кисню в повітрі і багатьох інших причин. Температура запалення навіть для таких самих речовин може коливатися в досить значних межах. Наприклад, температура запалення дерева коливається від 250 до 350°, торфу від 225 до 280° і т.д.

Важливо знати ті причини, що можуть викликати підвищення температури речовини і її запалення. Такими причинами можуть бути: безпосередній вплив відкритого вогню; промениста теплота; іскра електричного струму; теплота сонячних променів; розряд блискавки та ін. Чим нижче температура запалення матеріалу, тим більше він вогненебезпечний.

З хімії відомо, що хімічні реакції, у тому числі процеси горіння, протікають тим швидше, чим вище температура навколишнього середовища.

При пожежах швидко розвивається висока температура, що сприяє збільшенню розмірів пожежі - вогнища пожежі.

При нестачі повітря горіння буде неповним і може припинитися.

Є матеріали, що при відомих умовах можуть самозапалюватися і самозайматися.

Самозапалювання — це процес горіння, викликаний зовнішнім джерелом тепла і нагріванням речовини без зіткнення з відкритим полум'ям.

Температура самозапалювання непостійна; вона залежить від складу повітря, тиску, концентрації пального матеріалу та ін.

Самозаймання - це процес горіння, викликаний хімічними, фізико-хімічними чи біологічними явищами, що відбуваються в речовині. Самозаймання виникає без зіткнення з відкритим полум'ям і впливу тепла ззовні.

Процес самозаймання прискорюється, коли накопичування тепла, а отже, і наростання температури, що відбувається в результаті процесу окислювання, буде перевищувати розсіювання тепла в навколишнє середовище.

Серед матеріалів, використовуваних на будівництві, особливо піддані самозайманню волокнисті матеріали: клоччя, ганчірки, обпилювання, просочені різними оліями, а також торф, кам'яне і бурі вугілля, складені в штабелі.

Крім самозапалювання і самозаймання, будівельникам приходиться зустрічатися і з явищем, що називається спалахом.

При поступовому нагріванні твердих, газоподібних і рідких речовин відбувається випар. Пари цих речовин утворюють суміш з повітрям, яка може бути вибухонебезпечною. Вона спалахує при температурі значно нижчою, ніж температура запалення самої речовини. Спалах такої суміші відбувається під дією відкритого вогню. Найнижча температура, при якій може відбутися спалах суміші, називається температурою спалаху. Особливо небезпечні в цьому відношенні суміші парів рідких речовин з повітрям.

Температурою спалаху парів легкозаймистих і пальних рідин називається найменша температура при тиску 760 мм ртутного стовпа, при якій з'являється перший спалах пару без горіння.

Температура спалаху різних речовин коливається у великих межах від —50 до +100° і вище. Облік температури спалаху має велике значення при виборі матеріалів і призначенні технологічних процесів. Вона є важливим показником пожежної небезпеки матеріалів.

У більшості матеріалів температура запалення вище температури спалаху. Рідини мають майже ту саму величину температури спалаху і запалення (різниця 1—2°).

У процесі спалаху, що протікає дуже швидко, суміш газів і пару або рідини іншої речовини з повітрям згоряє, після чого явище горіння припиняється. Швидке припинення горіння порозумівається тим, що кількість теплоти, виділеної при спалаху, не достатня для продовження горіння, а сама речовина ще недостатньо нагріта для запалення.

Особливо небезпечні вибухи, викликані хімічними реакціями або фізичними явищами. Природа вибуху не схожа на явища самозаймання, самозапалювання і спалахи.

Вибухом називається миттєве розкладання або згоряння речовини, при якому відбувається виділення великої кількості газів або пару і яке створює величезний тиск на навколишнє середовище.

Вибухи, що відбуваються в результаті хімічних процесів, виникають тому, що реакція розкладання відбувається з величезною швидкістю і при цьому виділяється тепло і гази. Такі реакції відбуваються при вибухах сумішей газів, пару, пилу, вибухових речовин та ін.

Швидкість реакції розкладання при вибуху виміряється кілометрами в секунду. Ступінь вибухонебезпечних сумішей неоднакова: вона залежить від кількості (концентрації) суміші в повітрі.

Важливо знати нижню і верхню межі вибухівності суміші: нижньою межею вибухівності називається найменша кількість газів, чи парів пилу, виражена у відсотках, при якому утвориться вибухонебезпечна суміш з повітрям (киснем), а верхньою межею вибухівності - найбільша їх кількість.

Чим більше різниця між нижньою і верхньою межами, тим речовина більш вибухонебезпечна.

У табл. 4.1 приведені дані про межі вибухівності парів деяких легкозаймистих рідин і газів, що зустрічаються в будівництві.

Таблиця 4.1

Межі вибухівності парів і пальних газів

Вибухи, що мають хімічну основу, можуть відбутися від іскри, вогню, удару, поштовху, тертя та інших причин. Фізичні явища також можуть з'явитися причиною вибуху. Наприклад, він буває наслідком значного збільшення тиску, який не здатні витримати стінки судин (трубопроводів, казанів, балонів та ін.).

Для попередження виникнення пожеж і вибухів необхідно приймати відповідні міри, починаючи з проектування об'єкта. Правила пожежної безпеки необхідно дотримуватися в процесі будівництва і далі при експлуатації будинку, спорудження.

Усі профілактичні протипожежні заходи приведені в Будівельних нормах і правилах (БНіП) у главі, присвяченій протипожежним нормам будівельного проектування, і в спеціальних інструктивних матеріалах по протипожежному режимі на будівельному майданчику.