Горючая среда. Определение и виды источников зажигания

Горючесть - способность вещества, материала, изделия к самостоятельному горению.

По способности к самовозгоранию химические вещества подразделяются на три группы:

1-я группа.

Вещества, самовозгорающиеся при соприкосновении с воздухом (активированный уголь, фосфор белый, растительные масла и жиры, сернистые металлы, алюминиевый порошок, карбид щелочных металлов, порошкообразные железо, цинк и др.).
Окисление некоторых веществ этой группы, вызванное их взаимодействием с водяными парами воздуха, сопровождается выделением большого количества теплоты и протекает настолько быстро, что вскоре переходит в горение или взрыв. Для других веществ процессы самонагревания продолжаются длительное время (например, процесс самовозгорания белого фосфора заканчивается горением через несколько секунд, а процесс самовозгорания свежеприготовленного активированного угля продолжается несколько дней).

2-я группа.

Вещества, вызывающие горение при взаимодействии га с водой (щелочные металлы и их карбиды, окись кальция (негашеная известь), перекись натрия, фосфористый кальций, фосфористый натрий и др.).
Взаимодействие щелочных металлов с водой или влагой воздуха сопровождается выделением водорода, который воспламеняется за счет теплоты реакции. Попадание на негашеную известь небольшого количества воды вызывает самонагревание, заканчивающееся сильным разогревом (до свечения), поэтому находящиеся поблизости горючие материалы могуттзоспламениться.

3-я группа.

Вещества, самовозгорающиеся при смешивании одного с другим. Так, воздействие азотной кислоты на древесину, бумагу, ткани, скипидар и эфирные масла вызывает воспламенение последних; хромовый ангидрид воспламеняет спирты, эфиры и органические кислоты; ацетилен, водород, метан и этилен само­возгораются в атмосфере хлора на дневном свету; измельченное железо (опилки) самовозгорается в атмосфере хлора; карбиды щелочных металлов воспламеняются в атмосфере хлора и двуокиси углерода.

Температурой вспышки называется наименьшая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от внешнего источника зажигания.

Температура вспышки является параметром, ориентировочно показывающим температурные условия, при которых горючее вещество становится огнеопасным. Температура вспышки горючих жидкостей при данной классификации определяется только в закрытом тигле.

Областью воспламенения газов (паров) в воздухе называется область концентрации данного газа в воздухе при атмосферном давлении, внутри которой смеси газа с воздухом способны воспламеняться от внешнего источника зажигания с последующим распространением пламени по смеси.

Граничные концентрации области воспламенения называют соответственно нижним и верхним пределами воспламенения газов (паров) в воздухе. Величины пределов воспламенения используют при расчете допустимых концентраций газов внутри взрывоопасных технологических аппаратов, систем вентиляции, а также при определении предельно допустимой взрывоопасной концентрации паров и газов при работах с применением огня, искрящего инструмента.

Величину концентрации газа или пара в воздухе внутри технологического аппарата, не превышающую 50% величины нижнего предела воспламенения, можно принимать как взрывобезопасную концентрацию. Обеспечение взрывобезопасности среды внутри аппа­ратуры при нормальном технологическом режиме не дает основания считать данное оборудование невзрывоопасным.

За величину предельно допустимой взрывобезопасной концен­трации (ПДВК) паров и газов при работе с применением огня, искрящего инструмента следует принимать концентрацию, которая не превышает 5% величины нижнего предела воспламенения данного пара или газа в воздухе при отсутствии в рассматриваемом аппарате конденсированной фазы.

Температурными пределами воспламенения паров в воздухе называются такие температурные границы вещества, при которых насыщенные пары образуют концентрации, равные соответственно нижнему или верхнему концентрационному пределу воспламенения.

Температурные пределы воспламенения учитывают при расчете безопасных температурных режимов в закрытых технологических объемах с жидкостями (топливные грузовые танки и т.п.), работающими при атмосферном давлении.

Безопасной, в отношении возможности образования взрыво­опасных паровоздушных смесей, следует считать температуру и максимальное давление взрыва.

Максимальное давление взрыва- это наибольшее давление, возникающее при взрыве. Его учитывают при расчете взрывоустойчивости аппаратуры с горючим газом, жидкостями и порошкообразными веществами, а также предохранительных клапанов и взрывных мембран, оболочек взрывонепроницаемого электро­оборудования.

Показатель возгораемости (коэффициент К) ~ безразмерная величина, выражающая отношение количества тепла, выделяемого образцом в процессе испытаний, к количеству тепла, выделяемому источником зажигания,

где q - тепло, выделенное образцом в процессе горения, ккал;

q и - тепловой импульс, т.е. тепло, подведенное к образцу от постоянного источника

поджигания, ккал.

По результатам испытаний степень возгораемости оценивается следующим образом.

Материалы несгораемые - материалы, которые при нагревании до 750°С не горят и на воздухе не выделяют горючих газов в количестве, достаточном для их воспламенения от поднесенного пламени. Поскольку определенный по методу калориметрии коэффициент К < 0,1 , такие материалы не способны гореть на воздухе.

Материалы трудносгораемые - материалы, температура воспла­менения которых ниже 750°С, причем материал горит, тлеет или обугливается только под воздействием поднесенного пламени и перестает гореть или тлеть после его удаления (0,1 < К < 0,5).

Материалы трудновоспламеняемые (или самозатухающие) - мате­риалы, температура воспламе-нения которых ниже 750°С, причем материал горит, тлеет или обугливается под воздействием поднесенного пламени. После его удаления материал продолжает гореть затухающим пламенем, не рас-пространяющимся по образцу (0,5 < К < 2,1). Такие материалы не способны возгораться в воздушной среде даже при длительном воздействии источника зажигания незначительной энергии (пламени спички 750 - 800°С, тления папиросы 700 - 750°С и т.д.).

Материалы сгораемые - материалы, температура воспламенения которых ниже 750°С, причем материал, воспламенившись от поднесенного пламени, продолжает гореть или тлеть после его удаления (К > 2,1).

Скорость горения. Скорость горения твердого вещества зависит от его формы. Измельченные твердые вещества в виде опилок или стружек будут гореть быстрее, чем монолитные. У измельченного горючего вещества большая поверхность горения подвергается воздействию тепла, поэтому теплота поглощается намного быстрее, испарение происходит значительно активнее, с выделением большего количества паров. Горение протекает очень интенсивно, вследствие чего горючее вещество расходуется быстро. С другой стороны, монолитное горючее вещество будет гореть дольше, чем измельченное.

Облака пыли состоят из очень мелких частиц. Когда облако воспламеняющейся пыли (например, зерновой) хорошо перемешивается с воздухом и воспламеняется, горение происходит очень быстро и часто сопровождается взрывом. Такие взрывы наблюдались при погрузке и выгрузке зерна и других измельченных горючих веществ.

Различают две скорости горения: массовую и линейную.

Массовой скоростью горения называется масса (т, кг) вещества, выгоревшего в единицу времени (мин, ч).

Линейной скоростью горения твердых горючих веществ называется скорость распространения огня (м/мин) и скорость роста площади очага пожара (м 2 /мин). Скорость горения твердых веществ зависит от степени их измельчения, влажности, объемного веса, доступа воздуха и ряда других факторов.

Изучение случаев пожара на судах дает возможность принять следующую среднюю линейную скорость горения (м/мин) различных объектов:

Посты управления.....................................................................0,5

Жилые помещения...................................................................1,0-1,2

Хозяйственные помещения, кладовые сгораемых материалов.....0,6-1,0

Грузовые помещения..................................... .........................0,5-0,7

Палубы автомобильных паромов............... ...............................1,5

Машинное отделение с ДВС при горении дизельного топлива под плитами....10

Отделения вспомогательных механизмов......... .........................1,2

Помещения электрооборудования.............................................0,8

Котельные отделения при горении мазута под плитами.............8,0

Примерно в течение первых 2-3 мин пожара быстро увели­чивается площадь его очага (на пассажирских судах - до 20 м 2 /мин). Это время уходит обычно на сбор по тревоге экипажа судна и поэтому активная борьба с пожаром еще не ведется. В последующие 10 мин, когда начинают использоваться стационарные средства водо- и пенотушения, рост площади очага пожара замедляется.

Линейная скорость распространения огня определяет площадь очага пожара, а степень выгорания всего, что может гореть на этой площади, - продолжительность пожара.

Линейная скорость горения жидкости характеризуется высотой ее слоя (мм, см), выгоревшего в единицу времени (мин, ч). Скорость распространения пламени при воспламенении горючих газов составляет от 0,35 до 1,0 м/с.

Скорость выгорания характеризуется количеством горючего, сгорающего в единицу времени с единицы площади горения. Она определяет интенсивность сгорания материалов при пожаре. Ее необходимо знать для расчета продолжительности пожара в любых жидкостях. Скорость выгорания жидкости, разлитой на поверхности морской воды, примерно такая же, как и при выгорании ее с открытых поверхностей емкостей.

Температура. Важнейшим параметром судового пожара, в значи­тельной мере определяющим не только инженерно-профилактические мероприятия, но и тактические действия аварийных партий и групп судов является температура. Особенно большое значение имеет температура при внутренних судовых пожарах.

От температуры пожара зависит интенсивность теплопередач от зоны пожара в окружающую среду, скорость движения газовых потоков, а также возможность взрывов, представляющих крайнюю опасность при тушении пожара.

Температурное поле пожара весьма неоднородно. Чем ближе к зоне пожара, тем температура, как правило, выше. В верхней части помещений воздух обычно более нагрет, чем у палуб. С учетом поведения судовых конструкций и материалов и с пожарно-тактической точки зрения удобнее всего за температуру пожара принять среднюю температуру дымовых газов, заполняющих зону пожара. Существенное значение имеют также температуры на поверхностях судовых конструкций, ограждающих зону пожара: температура на поверхности, обращенной к огню, и температура на противоположной огню поверхности.

Ориентировочно температуру в некоторых точках зоны пожара можно определить косвенным путем - по оплавлению несгоревших материалов, находившихся в зоне пожара, или по цвету каления нагретых тел (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Зависимость цвета каления от температуры

При горении твердых материалов температура пожара зависит главным образом от рода материалов, величины пожарной нагрузки, условий притока воздуха и удаления продуктов сгорания, а также продолжительности горения.

Зависимость температуры пожара от продолжительности горения для всех твердых веществ имеет приблизительно одинаковый характер. Вначале температура резко возрастает до максимума, а по мере выгорания материала происходит ее постепенный спад. При повышении пожарной нагрузки увеличивается общая продолжи­тельность горения, возрастает максимальная температура пожара, спад температуры происходит медленнее, но характер зависимости остается неизменным.

В условиях ограниченного газообмена, например при закрытых проемах в жилом помещении, увеличение температур происходит значительно медленнее. Максимальная температура достигает 800 -900°С.

Температурный режим в помещениях при горении жидкостей имеет свои особенности. Поскольку жидкости обычно находятся в каких-либо сосудах (в поддонах, цистернах и т.д.), их горение зачастую имеет локальный характер. В этих условиях, если отношение площади горения к площади палубы близко к единице, температура пожара составляет приблизительно 1100°С. Если же площадь горения составляет лишь небольшую часть площади палубы, температура значительно ниже.

Температурный режим пожара при одновременном горении жидкостей и твердых материалов зависит от того, какие горючие материалы преобладают: если жидкости составляют лишь небольшую часть пожарной нагрузки, то температурный режим мало отличается от режима твердых материалов.

При внутренних пожарах в зоне агрессивного воздействия тепла могут быть внезапные конвективные потоки раскаленных газов, которые возникают при изменении условий газообмена, вызываемых открыванием дверей и других проемов.

Зона агрессивного воздействия тепла является частью зоны задымления, в ней возможны опасные для человека температуры. Человек способен очень короткое время находиться в сухом воздухе, имеющем температуру 80 - 100°С. Длительное пребывание при температуре 50 - 60°С вызывает тягчайшие последствия от перегре­вания. Влажный воздух при температуре 50 - 60°С для многих людей становится непереносимым через несколько минут.

При оценке пожарной опасности газов определяют область воспламенения в воздухе, максимальное давление взрыва, температуру самовоспламенения, категорию взрывоопасной смеси, минимальную энергию зажигания, минимальное взрывоопасное содержание кисло­рода, номинальную скорость горения.

При оценке пожарной опасности жидкостей определяют группу горючести, температуру вспышки, температуру воспламенения, темпе­ратурные пределы воспламенения, скорость выгорания. Для легко­воспламеняющихся жидкостей дополнительно определяют область вос­пламенения в воздухе, максимальное давление взрыва, категорию взрывоопасной смеси, минимальную энергию зажигания, минимальное взрывоопасное содержание кислорода, нормальную скорость горения.

При оценке пожарной опасности всех твердых веществ и материалов определяют группу возгораемости, температуру воспла­менения. Для твердых веществ с температурой плавления ниже 300°С дополнительно определяют: температуру вспышки, температурные пределы воспламенения паров в воздухе.
Для пористых, волокнистых и сыпучих материалов при необходимости дополнительно определяют температуру самонагревания, температуру тления при самовозгорании, температурные условия теплового самовозгорания.
Для веществ порошкообразных или способных образовать пыль дополнительно определяют нижний предел воспламенения аэровзвеси, максимальное давление взрыва аэровзвеси, минимальную энергию зажигания аэро­взвеси, минимальное взрывоопасное содержание кислорода.

При оценке пожарной опасности вещества необходимо изучить его свойства, выявить возможность их изменения с течением времени и при использовании в определенных условиях. В особенности это важно учитывать при контакте вещества с другими активными веществами при длительном нагреве, облучении и других внешних воздействиях, в результате которых могут измениться его физико-химические свойства.

При испытании судостроительных, а также других твердых материалов на возгораемость первоначально выявляется группа сгораемых материалов методом огневой трубы.

Материал считается сгораемым, если при испытании методом огневой трубы время самостоятельного горения или тления превышает 1 мин, а потеря веса образца - 20%. К сгораемым материалам относятся также материалы, самостоятельно горящие пламенем по всей поверхности образца, независимо от потери веса и времени его горения. Такие материалы дальнейшим испытаниям не подвергаются.

Материалы, имеющие потерю веса менее 20%, а также материалы, теряющие 20% веса и более, но самостоятельно горящие или тлеющие менее 1 мин для окончательной оценки степени возгораемости подвергаются дополнительным испытаниям по методу калориметрии.

Все горючие (сгораемые) вещества содержат углерод и водород, основные компоненты газо-воздушной смеси, участвующие в реакции горения. Температура воспламенения горючих веществ и материалов различна и не превышает для большинства 300°С.

Физико-химические основы горения заключаются в термическом разложении вещества или материала до углеводородных паров и газов, которые под воздействием высоких температур вступают в химическое воздействие с окислителем (кислородом воздуха), превращаясь в процессе сгорания в углекислый газ (двуокись углерода), угарный газ (окись углерода), сажу (углерод) и воду, и при этом выделяется тепло и световое излучение.

Воспламенение представляет собой процесс распространение пламени по газопаровоздушной смеси. При скорости истечения горючих паров и газов с поверхности вещества равной скорости распространения пламени по ним наблюдается устойчивое пламенное горение. Если же скорость пламени больше скорости истечения паров и газов, то происходит выгорание газопаровоздушной смеси и самозатухание пламени, т.е. вспышка. В зависимости от скорости истечения газов и скорости распространения пламени по ним можно наблюдать:

Горение на поверхности материала, когда скорость выделения горючей смеси с поверхности материала равна скорости распространения огня по ней;

Горение с отрывом от поверхности материала, когда скорость выделения горючей смеси больше скорости распространения пламени по ней.

Горение газопаровоздушной смеси подразделяется на диффузионное или кинетическое. Основным отличием является содержание или отсутствие окислителя (кислорода воздуха) непосредственно в горючей газопаровоздушной смеси.

Кинетическое горение представляет собой горение предварительно перемешанных горючих газов и окислителя (кислорода воздуха). На пожарах этот вид горения встречается крайне редко. Однако он часто встречается в технологических процессах: в газовой сварке, резке и т.п.

При диффузионном горении окислитель поступает в зону горения извне. Поступает он, как правило, снизу пламени вследствие разрежения, которое создается у его основания. В верхней части пламени, выделяющееся в процессе горения тепло, создает давление. Основная реакция горения (окисления) происходит на границе пламени, поскольку истекающие с поверхности вещества газовые смеси препятствуют проникновению окис­лителя вглубь пламени (вытесняют воздух). Большая часть горючей смеси в центре пламени, не вступившая в реакцию окисления с кислородом, представляет собой продукты неполного горения (СО, СН, углерод и пр.).

Диффузионное горение, в свою очередь, бывает ламинарным (спокойным) и турбулентным (неравномерным во времени и пространстве). Ламинарное горение характерно при равенстве скоростей истечения горючей смеси с поверхности материала и скорости распространения пламени по ней. Турбулентное горение наступает, когда скорость выхода горючей смеси значительно превышает скорость распространения пламени. В этом случае граница пламени становится неустойчивой вследствие большой диффузии воздуха в зону горения. Неустойчивость вначале возникает у вершины пламени, а затем перемещается к основанию. Такое горение встречается на пожарах при объемном его развитии*(см. ниже).

Горение веществ и материалов возможно только при определенном количестве кислорода в воздухе. Содержание кислорода, при котором исключается возможность горения различных веществ и материалов, устанавливается опытным путем. Так, для картона и хлопка самозатухание наступает при 14% (об.) кислорода, а полиэфирной ваты - при 16% (об.).

Исключение окислителя (кислорода воздуха) является одной из мер пожарной профилактики. Поэтому хранение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, карбида кальция, щелочных металлов, фосфора долж­но осуществляться в плотно закрытой таре.

Источники зажигания

Необходимым условием воспламенения горючей смеси являю источники зажигания. Источники зажигания подразделяются на открытый огонь, тепло нагревательных элементов и приборов, электрическую энергию, энергию механических искр, разрядов статического электричества и молнии, энергию процессов саморазогревания веществ и матери лов (самовозгорание) и т.п. Выявлению имеющихся на производстве источников зажигания должно быть уделено особое внимание.

Характерные параметры источников зажигания принимаются:

Температура канала молнии - 30000°С при силе тока 200000 А и времен действия около 100 мкс. Энергия искрового разряда вторичного воздействия молнии превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения горючих материалов минимальной энергией зажигания до 0,25 Дж. Энергия искровых разрядов при заносе высокого потенциала в здание по металлическим коммуникациям достигает значений 100 Дж и более, что достаточно для воспламенения всех горючих материалов.

Поливинилхлоридная изоляция электрического кабеля (провода) воспламеняется при кратности тока короткого замыкания более 2,5.

Температура сварочных частиц и никелевых частиц ламп накаливания достигает 2100°С. Температура капель при резке металла 1500°С. Температура дуги при сварке и резке достигает 4000°С.

Зона разлета частиц при коротком замыкании при высоте расположения провода 10 м колеблется от 5 (вероятность попадания 92%) до 9 (вероятное попадания 6%) м; при расположении провода на высоте 3 м - от 4 (96%) до 8 (1%); при расположении на высоте 1 м - от 3 (99%) до 6 м (6%).

Максимальная температура, "С, на колбе электрической лампочки накаливания зависит от мощности, Вт: 25 Вт - 100°С; 40 Вт - 150°С; 75 Вт - 25 100 Вт - 300°С; 150 Вт - 340°С; 200 Вт - 320°С; 750 Вт - 370°С.

Искры статического электричества, образующегося при работе людей с движущимися диэлектрическими материалами, достигают величин от 2,5 до 7,5 мДж.

Температура пламени (тления) и время горения (тления), °С (мин), некоторых малокалорийных источников тепла: тлеющая папироса - 320-410 (2-2,5); тлеющая сигарета - 420-460 (26-30); горящая спичка - 620-640 (0,33).

Для искр печных труб, котельных, труб паровозов и тепловозов, а также других машин, костров установлено, что искра диаметром 2 мм пожароопасна, если имеет температуру около 1000°С, диаметром 3 мм - 800°С, диаметром 5 мм - 600 градусов.

Самовозгорание

Самовозгорание присуще многим горючим веществам и материалам. Это отличительная особенность данной группы материалов.

Самовозгорание бывает следующих видов: тепловое, химическое, микробиологическое.

Тепловое самовозгорание выражается в аккумуляции материалом тепла, в процессе которого происходит самонагревание материала. Температура самонагревания вещества или материала является показателем его пожароопасности. Для большинства горючих материалов этот показатель лежит в пределах от 80 до 150°С: бумага - 100°С; войлок строительный - 80°С; дерматин - 40°С; древесина: сосновая - 80, дубовая 100, еловая - 120°С; хлопок-сырец - 60°С. Продолжительное тление до начала пламенного горения является отличительной характеристикой процессов теплового самовозгорания. Дан­ные процессы обнаруживаются по длительному и устойчивому запаху тлею­щего материала.

Химическое самовозгорание сразу проявляется в пламенном горе­нии. Для органических веществ данный вид самовозгорания происходит при контакте с кислотами (азотной, серной), растительными и техниче­скими маслами. Масла и жиры, в свою очередь, способны к самовозгора­нию в среде кислорода. Неорганические вещества способны самовозго­раться при контакте с водой (например, гидросульфит натрия). Спирты самовозгораются при контакте с перманганатом калия. Аммиачная селит­ра самовозгорается при контакте с суперфосфатом и пр.

Микробиологическое самовозгорание связано с выделением тепло­вой энергии микроорганизмами в процессе жизнедеятельности в питатель­ной для них среде (сено, торф, древесные опилки и т.п.).

На практике чаще всего проявляются комбинированные процессы самовозгорания: тепловые и химические.

Условия распространения пожара.

Развитие пожара зависит от многих факторов: физико-химических свойств горящего материала; пожарной нагрузки, под которой понимается масса всех горючих и трудногорючих материалов, находящихся в горящем помещении; скорости выгорания пожарной нагрузки; газообмена очага по­жара с окружающей средой и с внешней атмосферой и т.п.

В зависимости от средней скорости выгорания веществ и материа­лов развитие пожара может принимать ту или иную динамику.

Пример бензин выгорает со скоростью 61,7-10 3 ; дизельное топливо - 42,0-10 3 ; мебель в жилых и административ­ных зданиях влажностью 8-10% - 14,0-10 3 ; книги, журналы - 4,2-10 3 ; резина - 11,2-Ю 3 ; хлопок+капрон (3:1) - 12,5-10 3 кг/(м 2 -с).

В источниках приводятся общие схемы развития пожара, которые включают несколько основных фаз (экспериментальные дан­ные для помещения размером 5x4x3 м, отношением площади оконного про­ема и площади пола 25%, пожарной нагрузкой 50 кг/м 2 - древесные бруски):

I фаза (10 мин) - начальная стадия, включающая переход возгора­ния в пожар (1-3 мин) и рост зоны горения (5-6*мин). В течение первой фазы происходит преимущественно линейное распростра­нение огня вдоль горючего вещества или материала. Горение сопровождается обиль­ным дымовыделением, что затрудняет определение места очага пожара. Среднеобъемная температура повышается в помещении до 200°С (темп увеличения среднеобъемной температуры в помещении 15°С в 1 мин). Приток воздуха в помещение увеличивается. Поэтому очень важно в это время обеспечить изоляцию помещения от наружного воздуха (не рекомендуется открывать или вскрывать окна и двери в горящее помещение. В некоторых случаях, при достаточном обеспечении герме­тичности помещения, наступает самозатухание пожара) и вызвать пожарные подразделения. Если очаг пожара виден, необходимо по возможности принять меры тушению пожара первичными средствами пожаротушения.

Продолжительность I фазы составляет 2-30% продолжительности пожара

II фаза (30-40 мин) - стадия объемного развития пожара.

Бурный процесс, температура внутри помещения поднимается до 250-300° начинается объемное развитие пожара, когда пламя заполняет весь объем помещения, и процесс распространения пламени происходит уже не поверхностно, дистанционно, через воздушные разрывы. Разрушение остекления через 15-20 ми от начала пожара. Из-за разрушения остекления приток свежего воздуха резко увеличивает развитие пожара. Темп увеличения среднеобъемной температуры - до 50°С в 1 мин. Температура внутри помещения повышается с 500-600 до 800 - 900°С. Максимальная скорость выгорания, - 10-12 мин.

Стабилизация пожара происходит на 20-25 минуте от начала пожара и продолжается 20-30 мин.

III фаза - затухающая стадия пожара.

Догорание в виде медленного тления.

Температурное поле внутреннего пожара неравномерно в объем помещения. Так, по данным, при горении бензина на площади 2 в помещении объемом 100 м 3 на 15 минуте в зоне горения температур составила 900°С, а в самой удаленной точке 200°С. При этом у потолка температура достигала 800°С и более, по центру высоты помещения 500°С, у пола - 200°С.

Нагретые продукты горения преимущественно концентрируются верхней части помещения, что особенно характерно для помещений высокими потолками. Поэтому в условиях задымленного помещения наилучшая видимость и соответственно наименьшая концентрация отравляющих веществ у припольного пространства.

Исходя из анализа динамики развития пожара, необходимо сделать некоторые выводы:

1. Автоматические системы пожарной сигнализации и тушения пожара должны сработать в начале 1-й фазы развития пожара. В этой фазе пожар еще не достиг максимальной интенсивности развития.

При отсутствии автоматических систем сигнализации о пожаре время сообщения в пожарную охрану значительно увеличивается, в том числе безуспешными попытками ликвидировать возгорание без вызова пожарной охраны первичными средствами пожаротушения.

2. Тушение пожара подразделениями пожарной охраны начинается, как правило, через 10-15 мин после извещения о пожаре, т.е. через 20 мин после его возникновения (3-5 мин до срабатывания системы сигнализации о пожаре; 5-10 мин - следование на пожар; 3-5 мин - подготовка к тушению пожара). К этому моменту пожар принимает объемную форму развития и максимальную интенсивность.

В зависимости от характеристики горючей среды или горящего объекта пожары подразделяются на следующие классы и подклассы:

7 | | | | | | | | | | | |

Горючая среда представляет собой соприкасающиеся горючие материалы и кислород. Например обстановка в квартире и кислород воздуха. В зависимости от количества этих составляющих (горючий материал и кислород) она может быть более или менее горючей. Она образуется и в Природе, и в результате деятельности человека, и самостоятельно, как правило, при попустительстве людей – это всевозможные смеси горючих газов, аэрозолей, жидкостей с кислородом воздуха.

К компонентам горючей среды относятся:

Мебель, одежда, книги и другие предметы быта, а также функциональное (технологическое) оборудование и предметы труда, выполненные из горючих материалов;

Горючие материалы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости и их пары, горючие дисперсные среды (пыли), горючие газы, применяемые или обращающиеся в функциональном (технологическом) процессе;

Строительные конструкции, их облицовка и отделка, а также элементы инженерного оборудования объектов (трубопроводы, воздуховоды, кабели и т.п.), выполненные из или с применением горючих материалов.

«Поведение» горючей среды». В первые минуты от начала возгорания материала пламя распространяется линейно вдоль самого материала в разные стороны, но преимущественно вверх, так как теплый воздух поднимается вверх и тем самым обеспечивает приток кислорода. По мере возрастания температуры, тепло аккумулируется в помещении или какой-то ее части (преимущественно вверху). По мере возрастания температуры начинаются возгораться другие вещества и материалы, попавшие в зону высокой температуры. Процессы возгорания горючих веществ и материалов происходят настолько хаотично, насколько хаотично они расположены в помещении, например, в квартире. Соответственно и развитие пожара, его этапы могут отличаться по времени и направлениям.

Распространение огня может быть линейным и объёмным.

При линейном распространении пламя перемещается по поверхности горючего вещества. Основные характеристики – линейная скорость и площадь.

Под объёмным распространением понимают появление новых очагов огня на расстоянии от места первоначального его появления. Причиной такого распространения огня является передача его разными способами (теплопроводностью, излучением и т.д.).

При больших масштабах интенсивного горения, например, нескольких кварталов деревянных построек, возникает так называемый «огненный шторм», затягивающий воздух и предметы в самое пекло. Тушить такой пожар практически невозможно, пока все не выгорит.

Развитие пожара во времени и пространстве.

С момента воспламенения горючего материала может возникнуть пожар. Как протекает процесс горение при пожаре и как он развивается и существует? Это можно проследить на упрощенной схеме такого явления, в которой отражены основные стадии (фазы) пожара.

Стадии развития пожара.

Пожар имеет 3 стадии развития, которым предшествует возгорание, т.е. первые признаки появления огня.

Первая стадия – начальная. Она характеризуется неустойчивостью, сравнительно низкой температурой в зоне пожара, малой высотой факела пламени и небольшой площадью очага горения.

Первые 10 минут (это среднее время) огнь распространяется линейно вдоль горючего материала. В это время дым заполняет помещение, пламени, как часто бывает, почти не видно.

Температура внутри помещения возрастает до 250-300 °С, то есть до температуры воспламенения большинства сгораемых материалов.

На этой стадии граждане могут и должны попытаться сами справиться с огнем, имея необходимые знания, умения и простейшие средства тушения огня. Так, например, на одном из уроков в школе учительница быстро погасила начавшееся возгорание, накрыв пламя войлочным матом.

Вторая стадия характеризуется значительным увеличением тепла, факела пламени и площади горения. Пожар переходит в стадию объемного развития. Эта период пожара характеризуется мгновенным распространением пламени по всему помещению и в различных направлениях в зависимости от горючей загрузки помещения.

Примерно через 10 минут наступает разрушение остекленения и увеличивается приток свежего воздуха, что резко увеличивает развитие пожара, который переходит в следующую фазу: температура внутри помещения повышается до 900 °С, максимальная скорость выгорания продолжается в течение 10 минут.

Третья стадия характеризуется высокой температурой, большой площадью горения, деформацией и обрушением конструкций. Приблизительно на 20-25 минуте от начала пожара происходит его стабилизация, которая продолжается 20-30 минут. После чего пожар идет на убыль, если не имеет возможности распространяться в другие помещения.

В качестве примера: однокомнатная квартира полностью выгорает за 15-20 минут, 2-х комнатная – за 20-25 минут, а 3-х комнатная за 20-30 минут.

Такие пожары могут быть локализованы и потушены только профессиональными подразделениями при наличии специальной техники.

Условно источники зажигания можно разделить на 4 вида:

1. открытый огонь в виде тлеющей сигареты, зажженной спички, конфорки газовой плиты или керосинового примуса (фонаря, лампы);

2. тепло электронагревательных приборов;

3. проявления аварийной работы электрических приборов и аппаратов, как отечественного, так и зарубежного производства;

4. искры от сварочных аппаратов и самовозгорание веществ и материалов.

Горючая среда представляет собой всю обстановку квартиры. Она может быть более или менее горючей в зависимости от содержимого этой среды. В пожарной охране существует понятие группы горючести веществ и материалов. По горючести все вещества и материалы подразделяются на 3 группы:

Негорючие - не способны к горению в воздухе, но тем не менее могут быть пожароопасными в виде окислителей или веществ, выделяющих горючие продукты при взаимодействии с водой (например, негорючий карбид кальция даже при контакте с влагой воздуха выделяет взрывоопасный газ ацетилен);

Трудногорючие - способны возгораться от источника зажигания, но самостоятельно не горят, когда этот источник удаляют;

Горючие - самовозгораются, а также возгораются от источника зажигания и продолжают гореть после его удаления.

Вот мы и определились с основными понятиями "источники зажигания" и "горючая среда". Остановимся более подробно на этих принципиальных для пожарной охраны понятиях и окончательно сформируем свое представление о развитии пожара.

Поскольку сейчас не каменный век, то смело можно утверждать, что вся квартира представляет собой одну огромную горючую среду. Ученые пожарной науки даже дали определение этой среде - "пожарная нагрузка", которая нормируется 50 кг на 1 м, т.е. на каждый квадратный метр приходится 50 кг горючей среды. Отсюда делаются все остальные выкладки, огневые эксперименты, расчеты и, в конечном итоге, те требования, которые заносятся потом в стандарты, строительные нормы и правила, нормы технологического проектирования, правила пожарной безопасности и другие (и которые никто из нас, простых граждан, как правило, не читает).

Все горючие вещества и материалы имеют свою температуру воспламенения, которая колеблется от отрицательных (бензин, керосин, лаки, краски и т.п.) до положительных величин и не превышает для большинства твердых материалов 300°С. Другими словами, горящая спичка, тлеющая сигарета способны воспламенить любое горючее вещество.

Следующий вопрос - это поведение горючей среды при пожаре. В первые 10 минут от начала возгорания материала пламя распространяется линейно в разные его стороны (преимущественное направление вверх). Выделяется определенная температура, которая аккумулируется в помещении или в какой-то его части (преимущественно вверху). По мере возрастания температуры начинают возгораться другие вещества и материалы, попавшие в зону высокой температуры. Процессы возгорания горючих веществ и материалов происходят настолько хаотично, насколько хаотично мы расставили "горючую среду" в квартире. Соответственно и развитие пожара, его этапы могут отличаться по времени от приведенных во второй главе параметров.

Ни один пожар не похож на другой - в этом заключается вся сложность описания развития пожара. И никто не может сказать однозначно, что ждет нас в случае пожара в нашей квартире (если только не провести натурные испытания и не сжечь квартиру, фиксируя при этом необходимые параметры). Однако общая тенденция развития пожара очевидна - современная квартира может стать пылающим горном за считанные минуты.

О том, какими мерами можно исключить наиболее характерные источники зажигания, о конкретных требованиях нормативных документов мы поговорим с вами в следующей главе.

Для возникновения пожара необходимо наличие горючего вещества, кислорода, источника воспламенения, обеспечивающего начало реакции горения. Пожар начинается именно с момента воспламенения горючего вещества.

Большинство пожаров связаны с горением газообразных веществ. Горение твердых и жидких веществ предполагает их предварительный переход в газообразную фазу. При горении жидкостей газообразная фаза образуется от испарения при кипении. При горении почти всех твердых веществ газообразная фаза возникает при тепловом разложении вещества под действием высоких температур с образованием продуктов, способных улетучиваться. Этот процесс называют пиролизом . Когда горючий материал разлагается, он выделяет пары углерода и водорода, которые при горении соединяются с кислородом воздуха. В результате этого образуются диоксид углерода и вода с выделением очень большого количества тепла.

Источники возгорания:

Открытый огонь (тлеющая сигарета, зажженная спичка, газо-пламенная горелка и др.);

Тепло от аварийной работы электросети, электрической аппаратуры, приборов;

Искры, брызги и выбросы расплавленного металла при сварочных работах;

Самовозгорание веществ и материалов.

Горючая среда - это все, что содержится внутри помещения. Горючую среду, отнесенную к 1 м 2 помещения, называют пожарной нагрузкой. За среднюю пожарную нагрузку принято принимать 50 кг горючей среды на 1 м 2 помещения.

По горючести все вещества и материалы подразделяются на три группы:

Негорючие, т.е. не способные к горению в воздухе, но которые тем не менее могут быть пожароопасными (могут выступать в роли окислителей или веществ, выделяющих горючие продукты при взаимодействии с водой; например, негорючий карбид кальция даже при контакте с влагой воздуха выделяет взрывоопасный газ ацетилен);

Трудногорючие, которые способны возгораться от источника зажигания, но самостоятельно не горят, когда этот источник удаляют;

Горючие, которые возгораются от источника зажигания и продолжают гореть после его удаления; некоторые из них могут и самовозгораться.

Каждое горючее вещество и материал имеет свою температуру воспламенения. Эта температура колеблется от отрицательных значений (для таких веществ и материалов, как бензин, керосин, лаки, краски и другие), до положительных, достаточно высоких, значений. Для большинства твердых материалов температура воспламенения не превышает 300 °С.

Время воспламенения может колебаться от мгновения до нескольких месяцев (при процессах самовозгорания).

Горючие газы, жидкости или пыли могут образовывать в производственном помещении взрывоопасные смеси. Взрыв, как правило, переходит в пожар. Смесь воздуха с испарениями растворителей может оказаться взрывоопасной средой. Такой вариант вероятен, например, в цехе окраски в случае выхода из строя системы вентиляции.

Развитие пожара во времени характеризуется тремя фазами.

Первые минут 10 (это среднее время) огонь распространяется линейно вдоль горючего материала. В это время дым заполняет помещение, пламени почти не видно; температура внутри помещения нарастает, доходит до 250…300 °С, т.е. до температуры разложения и воспламенения большинства сгораемых материалов. К концу первой фазы резко возрастает температура в зоне горения, пламя распространяется на всю пожарную нагрузку и на все конструкции. После этого пожар переходит в фазу объемного развития.

Фаза объемного развития почти всегда характеризуется мгновенным распространением пламени по всему помещению. Еще через 10 минут наступает разрушение остекления и увеличивается приток свежего воздуха, что резко ускоряет развитие пожара. Скорость выгорания достигает максимума. В этих условиях горят даже трудногорючие материалы, создаются условия для обрушения строительных конструкций. Возникают наибольшие трудности в тушении пожара. На 20…25-й минуте от начала пожара происходит его стабилизация, которая продолжается 20…30 мин. После этого пожар идет на убыль, если не имеет возможности распространения на другие помещения.

В третьей фазе происходит догорание материала. Температура в зоне горения остается высокой, растет расход огнетушащих веществ, некоторые из них оказываются малоэффективными.

При проектировании различных объектов, учитывая их специфику (взрыво- и пожароопасность), закладывают строительные конструкции определенной огнестойкости. Огнестойкость - это способность строительной конструкции сопротивляться воздействию высокой температуры в условиях пожара и сохранять способность выполнять обычные эксплуатационные функции.

Категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. Согласно Нормам пожарной безопасности НПБ 105-95, предусматривается разделение промышленных и складских помещений, зданий и сооружений на категории по взрывопожарной и пожарной опасности. Это необходимо для установления требований к указанным объектам по застройке, планировке, этажности, размещению помещений, выбору строительных материалов и конструкций, инженерного оборудования и т.д.

Помещения, в зависимости от веществ, применяемых в технологических процессах или являющихся конечным продуктом производства, относятся к пяти категориям - от А (высшей по взрывопожарной и пожарной опасности) до Д (низшей).

На железнодорожном транспорте к категории А относят, например, участки окраски кузовов, сушильно-пропиточные отделения, нефтеналивные установки. К категории Б - полимерный цех, цех ремонта топливной аппаратуры, столярные и деревообрабатывающие цехи. К категории В - производства с использованием масел, мазутов, обмоточные отделения, полировочные трансформаторные помещения, склады твердых горючих веществ, административные помещения с горючей мебелью и оборудованием. К категории Г - помещения котельных, цехи с применением нагрева, плавки, сварки и других технологий, использующих вещества в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии. К категории Д относятся помещения и склады с негорючими материалами, оборудованием, изделиями.