Сутність процесів горіння, причини виникнення пожеж

Тема: «Сутність процесів горіння, причини виникнення пожеж»

План уроку

Горіння та пожежна небезпечність речовин.
Причини виникнення пожеж.
Негативні та шкідливі чинники пов’язані з пожежами.
Категорії приміщень та будівель за вибухопожежною та пожежною небезпекою.

Література:

В.Ц. Жидецький, стор. 271;

В.М. Москальова, стор. 520-526;

Г.Ф. Сорокін, стор. 166-168

1. Горіння та пожежна небезпечність речовин.

Горение — это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и свечением.

Для того чтобы начался процесс горения, необходимо наличие способной к горению системы и энергетического импульса, вызывающего этот процесс. Такой системой является сочетание горючего вещества (например, дерево, хлопок, нефтепродукты) и кислорода. Энергетическим импульсом (или источником зажигания) может служить собственно тепло или открытый огонь. Воздействие источника зажигания, приводящее к горению, называют зажиганием, а возникновение горения под воздействием источника зажигания - возгоранием.

Процесс горения может проявляться в следующих видах.

Вспышка — быстрое сгорание смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов. Температура вспышки самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над поверхностью его образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источников зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Возгорание — это возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Воспламенение — возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температура воспламенения — температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Самовозгорание — явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества в отсутствии источника зажигания. Самовозгорание является следствием самонагревания — явления повышения температуры за счет внутренних экзотермических реакций при благоприятных условиях для накопления тепла в массе вещества. Температура самонагревания — самая низкая температура вещества, при которой возникает его самовозгорание. Самовозгорание может быть тепловым, микробиологическим и химическим. Тепловое самовозгорание возникает в результате самонагревания под воздействием внешнего нагрева вещества выше температуры самонагревания. Микробиологическое самовозгорание возникает в результате самонагревания под воздействием жизнедеятельности микроорганизмов в массе вещества, а химическое — в результате химического взаимодействия веществ.

Самовоспламенение представляет собой самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Наименьшая температура, при которой возникает этот процесс называется температурой самовоспламенения. Она характеризует пожарную опасность вещества. Чем меньше температура самовоспламенения, тем пожароопаснее вещество. Например, температура самовоспламенения хлопка-сырца влажностью от 0 до 5% составляет 150—175°С, а температура самовоспламенения древесины такой же влажности — 300— 350°С. Это говорит о том, что пожароопасность хлопка-сырца в два раза выше.

Загорание — неконтролируемое горение вне специального очага, не причиняющее материального ущерба.

Пожар — неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.

Пожарная опасность — возможность возникновения или развития пожара, заключенная в каком-либо веществе, состоянии или процессе.

Наличие в обращении веществ, пары которых (аммиак, лаки, краски) или они сами (бутан, пропан) способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси, обусловливает взрывоопасность некоторых из них. Во взрывоопасной среде достаточно самого незначительного источника тепла, например, электрической искры, чтобы произошел взрыв.

2. Причини виникнення пожеж.

Причини виникнення пожеж дуже різноманітні. До них можна віднести недоліки в будівельних конструкціях, спорудах, плануванні приміщень, облаштуванні комунікацій, дефекти обладнання, неправильну організацію або порушення режимів технологічних процесів, неправильне виконання робіт, необережність персоналу й т. ін

Тільки з аналізу розслідування обставин, що призвели до виникнення пожеж, можна зробити правильні висновки щодо причин, які їх зумовили. Причини пожеж різноманітні, але можна поділити їх на дві великі групи.

Причини першої групи пов’язані з недопустимою з точки зору пожежної безпеки появою горючого середовища в умовах, де є джерело займання. Це може бути, наприклад, використання або зберігання горючих речовин і матеріалів у тих місцях, де їх наявність суперечить нормам пожежної безпеки. Причини першої групи часто зумовлені також аварійним станом обладнання та наявністю горючих речовин, наприклад розрив трубопроводів у котельнях, що працюють на рідкому паливі, підтікання паливних ліній двигунів внутрішнього згоряння, переливання або викиди розплавленої маси при варінні бітуму й т. ін.

До причин другої групи відносять недопустиму за умов пожежної безпеки появу джерела загоряння при обов'язковій наявності горючої суміші, тобто горючої речовини й кисню (повітря).

Друга група причин пожеж і вибухів є, власне, найбільш розповсюдженою й особливо характерною для більшості великих промислових об'єктів, забудов і т. ін. До другої групи відносяться причини пожеж, обумовлені такими чинниками:

неправильним проведенням технологічних процесів, вибухами в технологічному та інженерно-технічному обладнанні;
недоліками електрообладнання, електропроводки, електроапаратури та їх експлуатації (коротке замикання, перенавантаження проводів, іскріння, несправності в контактних з'єднаннях, електричні розряди);
недоліками в облаштуванні та обслуговуванні опалювальних установок та приладів;
недопустимим підвищенням температури при адіабатичному стисненні (головним чином при роботі компресорного устаткування);
перегрівом речовин, що обробляються, коли їх температура досягає температури самозаймання; порушенням режиму зберігання та обробки самозаймистих речовин;
розрядом блискавки, занесенням високих потенціалів у виробничі приміщення;
необережним поводженням з вогнем, незнанням правил і вимог пожежної безпеки, недбалим ставленням до їх виконання, навмисними підпалами й т. ін.

Аналіз обставин пожеж та вибухів дає підстави стверджувати, що однією з основних причин їх виникнення є людський фактор. Якщо в електроустановках неправильно розраховано плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі, то при перенавантаженнях і коротких замиканнях унаслідок зростання величини струму можливе загоряння ізоляції і виникнення пожежі. Погані контакти в місцях з'єднання проводів спричиняють створення великих перехідних опорів і внаслідок цього — перегрівання й займання навіть при струмах, ще перевищують номінального значення.

Небезпека вибухів і пожеж виникає при неправильному виборі електрообладнання, коли в пожежонебезпечних і вибухонебезпечних приміщеннях використовуються електродвигуни та апаратура у відкритому виконанні. Під час роботи несправних електродвигунів можливе іскріння, що в ряді випадків призводить до займання.

Причиною пожеж і вибухів у вибухопожежонебезпечних приміщеннях може бути наявність електростатичних розрядів.

Однією з причин пожеж може бути неправильна експлуатація електрозварювальної і паяльної апаратури, коли сама технологій пов'язана з використанням відкритого полум'я електричної дуги або паяльної лампи.

Причиною пожеж і вибухів можуть також бути недоліки в облаштуванні та експлуатації освітлювальної мережі, такі як невідповідність облаштування мережі технологічним вимогам (наприклад, використання відкритої апаратури замість необхідної для даного і середовища вибухозахищеної арматури), іскріння у вимикачах, у коне контактах проводів з патронами і патронів з лампами розжарювання, перегрівання колб у лампах, а іноді і їх вибух.

Існує ще ряд інших причин, але через вищезгадані причини виникає понад 90% усіх пожеж, які розслідуються та беруться на облік.

Отже, безпосередньою причиною пожежі є поява того чи іншого компоненту, який бере участь у процесі горіння в тих випадках, коли це недопустимо з точки зору вимог пожежної безпеки. Тому профілактика пожеж має зводитися переважно до різних форм запобігання появі таких умов, які можуть призвести до появи неконтрольованого горіння або вибуху.

Причини пожеж і явищ, які їх супроводять, вивчає Науково-дослідний інститут пожежної безпеки МНС і пожежно-технічні управління в містах. Облік пожеж по Україні в цілому здійснює Головне правління державної пожежної охорони МНС.

3. Негативні та шкідливі чинники пов’язані з пожежами.

Аналіз статистичних даних свідчить про те, що кількість пожеж постійно зростає. Різке збільшення обсягів використання, зберігання транспортування вибухопожежонебезпечних речовин призводить одночасно до зростання економічних та екологічних втрат та кількості жертв через наслідки пожеж. Процес неконтрольованого горіння супроводжується появою значної кількості токсичних речовин, небезпечних та шкідливих як для людей, що ліквідують пожежу, так і для тих, що перебувають у зоні її впливу.

Причиною підвищеного рівня дії небезпечних та шкідливих чинників, пов'язаних з пожежами, є зростання енергонасиченості виробництв, збільшення щільності інженерно-транспортних комунікацій, підвищення рівня температур та тиску в технологічному устаткуванні, використання нових видів полімерних матеріалів з підвищеним рівнем пожежної небезпеки. Усе це збільшує масштабність пожеж та тяжкість їх наслідків.

Тяжкість впливу негативних та шкідливих чинників, пов'язаних з пожежами, зумовлена зростанням концентрації горючих або легкозаймистих речовин і матеріалів, що припадають на одиницю площі (пожежне навантаження), а також недостатньою захищеністю виробничих будівель системами протипожежного захисту та сигналізаційними оповісниками.

Причиною зростання кількості жертв на пожежах стає те, що технічні можливості пожежної охорони значно відстають від сучасних вимог і недостатньо укомплектовані засобами пожежегасіння засобами для рятування людей.

Великою небезпекою для людей на пожежах є відкритий вогонь, іскри, підвищена температура повітря, дим, токсичні продукти горіння речовин та матеріалів, пожежна концентрація кисню, руйнування будівельних конструкцій через втрату вогнестійкості.

Відкрите полум'я під час горіння — це наслідок розжарення вогнетривких продуктів. Полум'я являє собою оболонку із змінною температурою. У найбільш гарячій частині полум'я температура становить 1100-1300°С.

Випромінювання тепла під час горіння може викликати больові відчуття та опіки шкіри, які починають проявлятися вже через 3 секунди.

Час, протягом якого людина може дістати опіки другого ступеня, в умовах пожежі становить усього 20 с при температурі середовища 71°С, 15 с — при температурі 100°С та всього 7 с — при температурі 176°С. У людини, що дістала опіки другого ступеня на значній частині поверхні тіла, дуже мало шансів вижити. Тривалість часу, протягом якого людина може переносити критичні значення променевих потоків, становить 10-15 с.

Більшість людей гине під час пожеж унаслідок отруєння токсичними продуктами горіння. За токсичністю продуктів горіння полімерні матеріали поділяють на надзвичайно небезпечні (з показником токсичності до 13 г/м3); високонебезпечні (з показником токсичності до 40 г/м3); помірно небезпечні — до 120 і малонебезпечні — понад 120 г/м3.

Під час пожежі внаслідок горіння полімерних та токсичних матеріалів виділяється іноді до сотні різних видів хімічних сполук — оксиди вуглецю, сірки, аміак, газоподібна содова та синильна кислоти й т. ін. Однак найбільше людей гине під час пожеж унаслідок отруєння оксидом вуглецю.

Оксид вуглецю небезпечний тим, що він у 200-300 разів сильніше, ніж кисень, реагує з гемоглобіном крові, через що червоні кров’яні тільця втрачають здатність забезпечувати організм людини киснем. Кисневе голодування організму призводить до особливого стану запаморочення, коли людину охоплює цілковита байдужість, у неї помітно послаблюється інстинкт самозбереження, з часом зупиняється дихання, і, якщо потерпілому вчасно не надано допомогу, настає смерть. Концентрація СО 6 мг/л вважається смертельною через 5-10 хв., а

2,4 мг/л є небезпечною через 30 хв.

У задимлених приміщеннях різко знижується видимість. Втрата видимості через задимлення створює загрозу й перешкоду для здійснення швидкої евакуації людей, що знаходяться в зоні горіння. Під час евакуації людина повинна бачити показники виходів та евакуаційні шляхи. Через задимленість така можливість втрачається, організований рух порушується, стає хаотичним, унаслідок паніки кожна чина починає рухатися в довільному напрямі, що нерідко призводить до трагічних наслідків.

Під час великих пожеж висока температура та задимленість можуть бути небезпечними навіть у проміжках між будівлями, на прибудинковій території та в інших віддалених місцях. Задимленість та висока температура є особливо небезпечними в підвалах та на верхніх поверхах будівель. У зоні задимленості при видимості 10 м входити в зону горіння небезпечно.

Під час пожежі внаслідок горіння різних речовин і будівельних конструкцій у повітрі знижується концентрація кисню. Зниження в повітрі концентрації кисню лише на 30% призводить до погіршення координації рухів і розумової діяльності, інших негативних наслідків. Небезпечним під час пожежі вважається зниження концентрації кисню до 14-16%. При вмісті кисню 10-12% смерть настає протягом кількох хвилин.

Небезпечним для людини під час пожежі є вдихання нагрітого до 60°С навіть незадимленого повітря. Вплив на людину повітря, нагрітого під час пожежі до температури понад 100°С, призводить до втрати свідомості, а відтак і загибелі вже через кілька хвилин. Вдихання розігрітого повітря призводить до некрозу верхніх дихальних шляхів та опіків легеневої тканини. Небезпечною для людини температурою повітря під час пожежі в приміщеннях вважають температуру, що перевищує 55°С.

І, нарешті, будівельні конструкції, обладнання й матеріали при відповідній температурі за межею вогнестійкості втрачають механічну міцність і руйнуються, унаслідок чого можливе травмування людей уламками або навіть їх загибель.

Отже, пожежі на виробництві не тільки призводять до матеріальних збитків, а й можуть стати причиною смерті та нещасних випадків унаслідок опіків, удушення або отруєння продуктами горіння.

4. Категорії приміщень та будівель за вибухопожежною та пожежною небезпекою.

Для правильного планування та успішного проведення заходів пожежної профілактики вагоме значення має оцінка об'єктів щодо їх вибухопожежонебезпеки. Умови виникнення та поширення пожежі в будівлях та приміщеннях залежать від кількості та пожежонебезпечних властивостей речовин і матеріалів, що в них знаходяться (використовуються), а також особливостей технологічних процесів розміщених у них виробництв. За вибухопожежною та пожежною небезпекою приміщення та будівлі відповідно до норм технологічного проектування поділяються на п'ять категорій: А, Б, В, Г, Д.

Категорія А (вибухопожежонебезпечна) — приміщення (будівлі), у яких знаходяться горючі гази, легкозаймисті рідини з температурою спалаху не більше 28°С у такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні паро- і газоповітряні суміші.

Категорія Б (вибухопожежонебезпечна) — це приміщення (будівлі), в яких знаходяться горючий пил або волокна, легкозаймисті рідини з температурою спалаху більше 28°С та горючі рідини в такій кількості, що можуть утворювати вибухонебезпечні пило- або пароповітряні суміші.

Категорія В (пожежонебезпечна) — це приміщення (будівлі), в яких знаходяться горючі та важкогорючі рідини, тверді горючі та важкогорючі речовини і матеріали, речовини та матеріали, здатні при взаємодії з водою, киснем повітря або одне з одним лише горіти, за умови, що вони не належать до категорій А чи Б.

Категорія Г — це приміщення (будівлі), в яких знаходяться негорючі речовини та матеріали в гарячому, розжареному або розплавленому стані, процес обробки яких супроводжується виділенням променистого тепла, іскор, полум'я; горючі гази, рідини, тверді речовини, які спалюються або утилізуються як паливо.

Категорія Д — це приміщення (будівлі), в яких знаходяться негорючі речовини та матеріали в холодному стані.

Сутність процесів горіння, причини виникнення пожеж