Горение жидкостей. Классификация жидкостей по температуре вспышки.

Горение жидкостей происходит только в паровой фазе. Скорость испарения и количество паров жидкости зависят от ее природы и температуры. Количество насыщенных паров над поверхностью жидкости зависит от ее температуры и атмосферного давления. В состоянии насыщения число испаряющихся молекул равно числу конденсирующихся, и концентрация пара остается постоянной. Горение паровоздушных смесей возможно только в определенном диапазоне концентраций, т.е. они характеризуются концентрационными пределами распространения пламени (НКПРП и ВКПРП).Нижние (верхние) концентрационные пределы распространения пламени – минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.
Концентрационные пределы могут быть выражены через температуру (при атмосферном давлении). Значения температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрационным пределам распространения пламени, называются температурными пределами распространения пламени (воспламенения) (нижним и верхним соответственно – НТПРП и ВТПРП).
Таким образом, процесс воспламенения и горения жидкостей можно представить следующим образом. Для воспламенения необходимо, чтобы жидкость была нагрета до определенной температуры (не меньше нижнего температурного предела распространения пламени). После воспламенения скорость испарения должна быть достаточной для поддержания постоянного горения. Эти особенности горения жидкостей характеризуются температурами вспышки и воспламенения.
В соответствии с ГОСТ 12.1.044 "Пожаровзрывоопасность веществ и материалов ", температурой вспышки называется наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает. Температура вспышки соответствует нижнему температурному пределу воспламенения.
Температуру вспышки используют для оценки воспламеняемости жидкости, а также при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности ведения технологических процессов.
Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, при котором интенсивность испарения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение.
В зависимости от численного значения температуры вспышки жидкости подразделяются на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ).
К легковоспламеняющимся жидкостям относятся жидкости с температурой вспышки не более 61 о С в закрытом тигле или 66 о С в открытом тигле.
Для ЛВЖ температура воспламенения обычно на 1-5 о С выше температуры вспышки, а для горючих жидкостей эта разница может достигать 30-35?С.
В соответствии с ГОСТ 12.1.017-80, в зависимости от температуры вспышки ЛВЖ подразделяются на три разряда.
Особо опасные ЛВЖ – с температурой вспышки от -18 о С и ниже в закрытом тигле или от -13 о С и ниже в открытом тигле. К особо опасным ЛВЖ относятся ацетон, диэтиловый спирт, изопентан и др.
Постоянно опасные ЛВЖ – это горючие жидкости с темпе-ратурой вспышки от -18 о С до +23 о С в закрытом тигле или от -13 о С до +27 о С в открытом тигле. К ним относятся бензил, толуол, этило-вый спирт, этилацетат и др.
Опасные при повышенной температуре ЛВЖ – это горючие жидкости с температурой вспышки от 23 о С до 61 о С в закрытом тигле. К ним относятся хлорбензол, скипидар, уайт-спирит и др.Температура вспышки жидкостей , принадлежащих к одному классу (жидкие углеводороды, спирты и др.), закономерно изменяется в гомологическом ряду, повышаясь с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности. Температуру вспышки определяют экспериментальным и расчетным путем.

Самовозгорание - это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения веществ (материала, смеси) при отсутствии источника зажигания.

Самовоспламенение - это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Самовозгорающиеся вещества (СВ)

· пирофорные вещества , т.е. вещества быстро воспламеняющиеся на воздухе. Эти вещества, включая смеси и растворы (жидкие или твердые), которые даже в малых количествах воспламеняются при контакте с воздухом в течение 5 мин. Пирофорность свойственна многим веществам в тонко раздробленном виде: металлам (Fe, Co, Ni, Mn, V и др.), гидридам некоторых металлов, сульфидам (например, пириту FeS2), элементоорганическим соединениям и некоторым оксидам (например, диоксиду осмия OsO2 в его мелкодисперсной «чёрной» форме).

· Самонагревающиеся вещества -- вещества, кроме пирофорных, включая смеси и растворы, которые при контакте с воздухом без подвода энергии извне способны к самонагреванию. Эти вещества воспламеняются только в больших количествах (килограммы) и лишь через длительные периоды времени (часы или дни). Причиной самонагревания этих веществ, приводящего к самовозгоранию, является реакция вещества с кислородом (содержащимся в воздухе), при которой выделяемое тепло не отводится достаточно быстро в окружающую среду. Примеры: белый или желтый фосфор, напалм, рыбная мука, уголь, уголь активированный, хлопок . Самовозгорание происходит тогда, когда скорость образования тепла превышает скорость теплоотдачи и достигается температура самовоспламенения.

По условиям воспламенения вещества и смеси можно разделить на несколько групп

· Вещества и смеси, воспламеняющиеся в парах или газах, отличных от воздуха. Таких веществ и смесей очень много, например: все органические вещества, металлы, неметаллы и многие соединения в газообразном фторе, трехфтористом хлоре, фториде кислорода, диоксидифториде самовоспламеняются. В частности, можно наблюдать самовоспламенение слегка подогретой воды в фторе, стекла в трехфтористом хлоре. В газообразном хлоре самовоспламеняются: порошок сурьмы (горит красивыми белыми искорками), красный и белый фосфор, скипидар на развитой поверхности (например на вате). В парах брома самовоспламеняются: сурьма, фосфор.

· Вещества и смеси, самовоспламеняющиеся при соприкосновении с воздухом . Обычно это химически активные вещества, например: металлические рубидий и цезий, пирофорные металлы (пирофорное железо, никель), многие простейшие металлорганические вещества (метилнатрий, метиллитий), силан, дифосфин), водород в присутствии платинированного асбеста; вещества обладающие развитой поверхностью окисления, например: пирофорные металлы (пирофорное железо, никель, плутоний, цирконий), белый фосфор на развитой поверхности; некоторые легковоспламеняющиеся жидкости, например: сероуглерод, эфир, скипидар (особенно при наличии источников тепла и на развитых поверхностях).

· Вещества и смеси, самовоспламенение которых активируется водой . Обычно это смеси, в которых вода служит растворителем для одного из компонентов, после растворения которого начинается сильноэкзотермическаяреакция приводящая к воспламенению смеси. Также это могут быть вещества реагирующие с водой с большим выделением тепла (например: диэтилцинк, триэтилалюминий, натрий, смесь магния с иодом, смесь цинка с иодом, гидрид кальция, гидрид натрия, тетрагидроалюминат лития, смесь пероксида натрия и алюминия, пероксида натрия и опилок).

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Понятие самовозгорания веществ и их классификация

Особенности горения различных веществ и их пожароопасные свойства

Способы и средства тушения пожаров

Список литературы

Введение

Горением называют быстро протекающую химическую реакцию, сопровождающуюся выделением большого количества тепла и свечением. Сущность горения заключается в нагревании источником зажигания горючего материала до начала его теплового разложения. Когда горючий материал разлагается, он выделяет пары углерода и водорода, которые соединяясь с кислородом воздуха в реакции горения, образуют двуокись углерода, воду и выделяют много тепла, а также окись углерода (угарный газ) и сажу. Реакция горения может происходить в форме собственного горения, взрыва и детонации. Наибольшая скорость горения происходит в чистом кислороде. Наименьшая - при содержании в воздухе 14-15% объема кислорода. Для возникновения и развития процесса горения обычно необходимы: горючее вещество, окислитель и источник зажигания. Горение прекращается при отсутствии какого-либо из этих компонентов. Так при тушении горящего дерева водой происходит его охлаждение ниже температуры воспламенения. При тушении горючих жидкостей пенами поступление паров горючего вещества в зону горения прекращается.

Условно источники зажигания можно разделить на 4 вида:

* открытый огонь в виде тлеющей сигареты, зажженной спички, конфорки газовой плиты, керосинового фонаря, лампы;

* теплоэлектронагревательных приборов;

* искры от сварочных аппаратов;

* самовозгорание веществ и материалов.

По горючести все вещества можно объединить в три группы:

негорючие - не способны к горению в воздухе, но могут быть пожароопасными в виде окислителей и веществ, выделяющих горючие продукты при взаимодействии с водой (карбид кальция);

горючие - самовозгораются, а также возгораются от источника зажигания.

Все горючие вещества и материалы имеют свою температуру воспламенения. Воспламенением называется процесс возникновения горения, происходящий в результате нагрева горючего вещества источником зажигания. Температура воспламенения горючих веществ и материалов колеблется от отрицательных (бензин, керосин, лаки, краски) до положительных величин и не превышает для большинства твердых материалов 300°СГорящая спичка и тлеющая сигарета способны воспламенить многие горючие вещества и материалы. Многим твердым веществам и материалам присуще самовозгорание.

Понятие самовозгор ания веществ и их классификация

Самовозгорание - явление скачкообразного увеличения инертности реакции, приводящей к началу горения вещества (материала, смеси) при отсутствии видимого источника зажигания. Сущность этого процесса заключается в том, что при продолжительном воздействии тепла на материал происходит аккумуляция (накопление) его в материале и при достижении температуры самонагревания тление или воспламенение. Аккумуляции тепла может продолжаться от нескольких дней до нескольких месяцев.

Самовозгорающиеся вещества -относятся к опасным грузам при транспортных перевозках. Опасные грузы -- это те вещества и предметы, которые при перевозке, загрузке, выгрузке и хранении могут явиться причиной взрыва, пожара, повреждения или порчи других отправлений, оборудования, зданий, сооружений, а также увечья, отравления, ожогов или облучения людей.

ГОСТ 19433-88 «Грузы опасные. Классификация и маркировка» устанавливает следующие классы опасных грузов:

· класс 1 -- взрывчатые материалы (ВМ);

· класс 2 -- газы сжатые, сжиженные и растворенные под давлением;

· класс 3 -- легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ);

· класс 4 -- легковоспламеняющиеся твердые вещества (ЛВТ), самовозгорающиеся вещества (СВ),

· вещества, выделяющие воспламеняющиеся газы при взаимодействии с водой;

· класс 5 -- окисляющие вещества (ОК) и органические пероксиды (ОП);

· класс 6 -- ядовитые вещества (ЯВ) и инфекционные вещества (ИВ);

· класс 7 -- радиоактивные материалы (РМ);

· класс 8 -- едкие и (или) коррозионные вещества (ЕК);

· класс 9 -- прочие опасные вещества.

Для большинства горючих веществ процесс самовозгорания выгладит, как совокупность тепловой, химической и микробиологической реакции.

Температура самовозгорания торфа и бурого угля составляет 50-60°С, хлопка - 120°С, бумаги - 100°С, линолеума - 80°С - это тепловое самовозгорание под действием постоянного источника нагревания.

Химическое самовозгорание связано со способностью веществ и материалов вступать в химическую реакцию с воздухом или другими окислителями при нормальных условиях с выделением теплоты, достаточной для их возгорания.

Самовозгораются промышленная ветошь и фосфор на воздухе, легковоспламеняющаяся жидкость при контакте с марганцовкой, древесные опилки при контакте с кислотами.

Микробиологическое самовозгорание связано с деятельностью мельчайших насекомых. Они в огромном количестве размножаются в спрессованных материалах, поедают все органическое и там же погибают, вместе со своим разложением выделяя определению температуру, которая накапливается внутри материала. Наиболее характерным примером является самовозгорание прошлогодних скирд сена.

Основную опасность во время пожара при любых условиях вызывает лучистая энергия, являющаяся мощным источником зажигания, способным вызывать горения других конструкций, материалов и веществ.

Процесс горения твердых, жидких и газообразных веществ включает фазы: окисление, самовоспламенение и собственно горение. При повышении температуры вещественной массы возрастает скорость окисления, происходит самовоспламенение и появляется пламя.

Расширение разогретых пламенем газов и ускорение их движения способствуют формированию скорости распространения пламени до нескольких сот метров в секунду, что при возрастании турбулентности воздушных масс вызывает взрывы.

Взрыв - это весьма быстрое изменение химического (физического) состояния взрывчатого вещества, сопровождающееся выделением большого количества тепла и образованием большого количества газов, создающих ударную волну, способную своим давлением вызывать разрушения. Газообразные продукты взрыва, соприкасаясь с воздухом, нередко воспламеняются, что может вызывать пожар.

Помещения по взрывопожароопасности делятся на 5 категорий. В этих помещениях находятся вещества, обладающие одним из признаков: категория А: 1) вещества, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; 2) горючие газы и ЛВЖ с температурой вспышки не выше 28 0 С и в количестве, при котором расчетное избыточное давление взрыва в помещении выше 5кПа (закрытые склады ЛВЖ, баллонов с горючим газом, газораспределительные пункты и др.); категория Б : 1) горючие пыли и волокна, ЛВЖ с температурой вспышки выше 28 0 С; 2) горючие пыли и волокна, ГЖ в количестве, могущем образовывать взрывоопасные пыле -- или паровоздушные смеси, при воспламенении которых возникает давление выше 5кПа (закрытые склады дизельного топлива, цистерны с мазутом в помещениях и др.); категория В : 1) ЛВЖ, ГЖ и трудногорючие жидкости (ТГЖ); 2) твердые горючие и трудногорючие вещества; 3) вещества, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения не относятся к категориям А и Б (узлы пересыпки угля и торфа и др.); категория Г : 1) негорючие вещества в горячем, раскаленном или расплавленном состояниях, выделяющие при обработке лучистое тепло, искры и пламя; 2) горючие газы, жидкости и твердые вещества, используемые в данном помещении в качестве топлива (машинные отделения, котельные, закрытые распределительные устройства электроподстанций с маслонаполняемыми аппаратами и др.); категория Д : негорючие вещества в холодном состоянии (помещения щитов управления, механические, электроремонтные мастерские и компрессорные станции и др.).

Пожаро- и взрывоопасные объекты (ПЕРО) - 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 горючие вещества, а также железнодорожный и трубопроводный транспорт, как несущий основную нагрузку при доставке жидких, газообразных пожаро- и взрывоопасных грузов.

Таким образом, самовозгорающиеся вещества (СВ) включены в 4 класс данного перечня (подкласс 4.2).

К ним относятся:

· пирофорные вещества , т.е. вещества быстро воспламеняющиеся на воздухе. Эти вещества, включая смеси и растворы (жидкие или твердые), которые даже в малых количествах воспламеняются при контакте с воздухом в течение 5 мин. Эти вещества подкласса 4.2 наиболее подвержены самовозгоранию. Пирофорность свойственна многим веществам в тонко раздробленном виде: металлам (Fe, Co, Ni, Mn, V и др.), гидридам некоторых металлов, сульфидам (например, пириту FeS2), элементоорганическим соединениям и некоторым оксидам (например, диоксиду осмия OsO2 в его мелкодисперсной «чёрной» форме). Металлы в высокодисперсном пирофорном состоянии получаются химическим путём в восстановительных условиях, например, пирофорное железо получается при термическом разложении оксалата железа, пирофорный никель Ренея -- выщелачиванием алюминия из никель-алюминиевого сплава раствором едкого натра. Наиболее распространены пирофорные сплавы на основе церия (мишметалл -- «сырой» сплав нераздёлённых редкоземельных элементов, ферроцерий), из которого изготавливаются «кремни» зажигалок. Пирофорны в компактном состоянии также многие лантаноиды (семейство химических элементов III группы 6-го периода периодической таблицы) и актиноиды (семейство радиоактивных химических элементов III группы 7-го периода периодической системы, в частности, торий, уран, плутоний ).

· Самонагревающиеся вещества -- вещества, кроме пирофорных, включая смеси и растворы, которые при контакте с воздухом без подвода энергии извне способны к самонагреванию. Эти вещества воспламеняются только в больших количествах (килограммы) и лишь через длительные периоды времени (часы или дни). Причиной самонагревания этих веществ, приводящего к самовозгоранию, является реакция вещества с кислородом (содержащимся в воздухе), при которой выделяемое тепло не отводится достаточно быстро в окружающую среду. Примеры: белый или желтый фосфор, напалм, рыбная мука, уголь, уголь активированный, хлопок . Самовозгорание происходит тогда, когда скорость образования тепла превышает скорость теплоотдачи и достигается температура самовоспламенения.

Символ подкласса на маркировке груза: пламя -- цвет черный; фон -- верхняя половина белая, нижняя -- красная; цифра «4» в нижнем углу.

По условиям воспламенения вещества и смеси можно разделить на несколько групп

· Вещества и смеси, воспламеняющиеся в парах или газах, отличных от воздуха. Таких веществ и смесей очень много, например: все органические вещества, металлы, неметаллы и многие соединения в газообразном фторе, трехфтористом хлоре, фториде кислорода, диоксидифториде самовоспламеняются. В частности, можно наблюдать самовоспламенение слегка подогретой воды в фторе, стекла в трехфтористом хлоре. В газообразном хлоре самовоспламеняются: порошок сурьмы (горит красивыми белыми искорками), красный и белый фосфор, скипидар на развитой поверхности (например на вате). В парах брома самовоспламеняются: сурьма, фосфор.

· Вещества и смеси, самовоспламеняющиеся при соприкосновении с воздухом . Обычно это химически активные вещества, например: металлические рубидий и цезий, пирофорные металлы (пирофорное железо, никель), многие простейшие металлорганические вещества (метилнатрий, метиллитий), силан, дифосфин), водород в присутствии платинированного асбеста; вещества обладающие развитой поверхностью окисления, например: пирофорные металлы (пирофорное железо, никель, плутоний, цирконий), белый фосфор на развитой поверхности; некоторые легковоспламеняющиеся жидкости, например: сероуглерод, эфир, скипидар (особенно при наличии источников тепла и на развитых поверхностях).

· Вещества и смеси, самовоспламенение которых активируется водой . Обычно это смеси, в которых вода служит растворителем для одного из компонентов, после растворения которого начинается сильноэкзотермическаяреакция приводящая к воспламенению смеси. Также это могут быть вещества реагирующие с водой с большим выделением тепла (например: диэтилцинк, триэтилалюминий, натрий, смесь магния с иодом, смесь цинка с иодом, гидрид кальция, гидрид натрия, тетрагидроалюминат лития, смесь пероксида натрия и алюминия, пероксида натрия и опилок).

Знак опасности

(№ 4.2) Вещества, способные к самовозгоранию

Возможные дополнительные опасности

Вещества, выделяющие легковоспламеняющиеся газы при соприкосновении с водой

Окисляющие вещества

Токсичные вещества

Коррозионные вещества

Степень опасности грузов подкласса 4.2 устанавливается:

· для пирофорных -- высокая;

· для других самовозгорающихся -- средняя, если воспламенение происходит в образцах всех размеров при испытании по ГОСТ 12.1.044 (п. 4.19) либо воспламенение происходит при достижении температуры 200°С в большом и малом образцах при испытаниях в соответствии с приложением 5 ГОСТ 2019433-88;

· низкая, если воспламенение происходит в образцах трех наибольших размеров при испытании по ГОСТ 12.1.044 (п. 4.19) либо воспламенение происходит при достижении температуры 200 °С в большом образце в соответствии с приложением 5 ГОСТ 2019433-88.

Подкласс 4.2 наиболее опасен при перевозках. Поэтому требования, предъявляемые к упаковке этих веществ, наиболее сложны и трудоемки в реализации на практике. Отправлять в посылках огнеопасные легковоспламеняющиеся или самовоспламеняющиеся вещества, минеральные или сильные органические кислоты, разрушающие тару, а также взрывоопасные и газообразные вещества не разрешается.

Если вагоны (контейнеры) с опасными грузами подкласса 4.2 попали в аварийную ситуацию, следует обратить особое внимание на те из них, которые способны самовозгораться при контакте с кислородом воздуха (фосфор желтый, металлоорганические соединения). Возникновения процесса горения избежать практически невозможно. При горении образуются токсичные вещества. Продолжение работ возможно только после тушения загорания указанными в аварийной карточке огнетушащими веществами.

Процессы, происходящие при самовозгорании образцов горючего материала, изображены на рисунке. При т-рах до T сн (напр., T 1) материал нагревается без изменений (тепловыделение отсутствует). При достижении T сн в материале происходят экзотермич. р-ции. Последние в зависимости от условий накопления теплоты (масса материала, плотность упаковки его атомов и молекул , продолжительность процесса и т. д.) могут после периода небольшого самонагревания по исчерпании способных саморазогреваться компонентов материала завершиться охлаждением образца до начальной т-ры термостата (кривая 1) либо продолжать самонагреваться вплоть до T своз (кривая 2). Область между Т сн и T своз потенциально пожароопасна, ниже T сн - безопасна.

Изменение т-ры Т во временя т в термостатированных образцах горючего материала.

Возможность самовозгорания материала, находящегося в потенциально пожароопасной области, устанавливают с помощью ур-ний:

где T окр -т-ра окружающей среды, °С; l-определяющий размер (обычно толщина) материала; т-время, в течение к-рого может произойти самовозгорание; A 1 , n 1 и А 2 , n 2 -коэф., определяемые для каждого материала по опытным данным (см. табл.).

По ур-нию (1) при заданном l находят T окр, при к-рой может возникнуть самовозгорание данного материала, по ур-нию (2)-при известной Т окр величину т. При т-ре, ниже вычисленной T окр, или при т, меньшем, чем время, рассчитанное по ур-нию (2), самовозгорание не произойдет.

В зависимости от природы первоначального процесса, вызвавшего самонагревание материала, и значений T сн различают хим., микробиол. и тепловое самовозгорание.

К химическому самовозгоранию относятся экзотермич. взаимод. в-в (напр., при попадании конц.HNО 3 на бумагу , древесные опилки и др.). Наиб. типичный и распространенный пример такого процесса-самовозгорание промасленной ветоши или иных волокнистых материалов с развитой пов-стью. Особенно опасны масла, содержащие соед. с ненасыщ. хим. связями и характеризующиеся высоким йодным числом (хлопковое, подсолнечное, джутовое и т.д.).

К явлениям химического самовозгорания относится также загорание ряда в-в (напр., мелкораздробл. А1 и Fe, гидридыSi, В и нек-рых металлов, металлоорг. соед.-алюминийорганичес-кие и др.) при контакте их с воздухом в отсутствие нагрева. Способность в-в к самовозгоранию в таких условиях наз. пирофорностью. Особенность пирофорных в-в заключается в том, что их T своз (или T св) ниже комнатной т-ры: - 200°С для SiH 4 , -- 80 °С для А1(С 2 Н 5) 3 . Для предупреждения химического самовозгорания порядок совместного хранения горючих в-в и материалов строго регламентирован.

Склонностью к микробиологическому самовозгоранию обладают горючие материалы, особенно увлажненные, служащие пи-тат. средой для микроорганизмов, жизнедеятельность к-рых связана с выделением теплоты (торф, древесные опилки и др.). По этой причине большое число пожаров и взрывов происходит при хранении сельскохозяйств. продуктов (напр., силос, увлажненное сено) в элеваторах. Для микробиологического и химического самовозгорания характерно то, что T сн не превышает обычных значений Т окр и м.б. отрицательной. Материалы, имеющие T сн выше комнатной т-ры, способны к тепловому самовозгоранию.

Вообще склонностью ко всем видам самовозгорания обладают мн. твердые материалы с развитой пов-стью (напр., волокнистые), а также нек-рые жидкие и плавящиеся в-ва, содержащие в своем составе непредельные соед., нанесенные на развитую (в т.ч. негорючую) пов-сть. Расчет критич. условий для хим., микробиол. и теплового самовозгорания осуществляется по ур-ниям (1) и (2). Методы эксперим. определения Т сн и T своз и условий самовозгорания изложены в спец. стандарте.

Особенности горения различных веществ и их пожароопасные свойства

В производственных условиях может иметь место образование смесей горючих пылей, газов или паров в любых количественных соотношениях (концентрация пылей, паров или газов в этих смесях может изменяться от О до 100%). Однако взрывоопасными эти смеси МОГУТ быть далеко не во всех случаях, а только тогда, когда концентрация горючей пыли, горючего газа или пара находится между границами взрывных концентраций. Минимальная концентрация горючих паров и газов в воздухе, при которой возможно ее воспламенение от определенного теплового источника, называется нижним концентрационным пределом воспламенения (взрываемости). Максимальная концентрация горючих паров или газов в воздухе, выше которой воспламенение ее невозможно от теплового источника любой мощности, называется верхним концентрационным пределом воспламенения (взрываемости). Взрывоопасность вещества тем больше, чем ниже нижний и выше верхний пределы воспламенения и чем ниже температура самовоспламенения. При оценке пожарной опасности горючих газов и ненасыщенных паров жидкостей используют концентрационные пределы воспламенения, что весьма удобно с точки зрения практического использования этих показателей. Наиболее удобной характеристикой пожарной опасности насыщенных паров жидкостей является температурный предел воспламенения (взрываемости). Это понятие основано на зависимости концентрации насыщенных паров от температуры жидкости. Следовательно, нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения будут соответствовать определенной температуре жидкости. Нижним температурным пределом воспламенения или взрываемости (1ГП1В) называется минимальная температура жидкости, при которой образуется смесь насыщенных паров, воспламеняющихся при поднесении к ней источника воспламенения. Так, для ацетона НТПВ составляет --20°С, а для бензина Л-66 он равен --39°С. Верхним температурным пределом воспламенения или взрываемости (ВТПВ) называется минимальная температура жидкости, выше которой образуется смесь насыщенных паров с воздухом, не воспламеняющаяся при поднесении к ней источника воспламенения. Для ацетона ВТПВ составляет +6 °С, а для бензина Л-66 он равен +8 °С. Выше этой температуры смесь насыщенных паров с воздухом не в состоянии воспламениться при поднесении к ней теплового источника любой мощности. Нижний температурный предел воспламенения жидкостей называют еще температурой вспышки, характеризующей ту минимальную температуру, при которой данное количество паров над поверхностью жидкости может воспламениться. При нагревании жидкости до температуры, превышающей температуру вспышки, воздействие теплового источника неизбежно вызывает воспламенение паров, которое при благоприятных условиях может привести к пожару. Температура вспышки как наиболее характерный показатель пожарной опасности положена в основу классификации жидкостей, которые в зависимости от этого показателя подразделяют на легковоспламеняющиеся с температурой вспышки до 45 °С (бензин, тракторный керосин, лигроин, уксусная кислота, метиловый и этиловый спирты, сероуглерод, ацетон и др.) и горючие с температурой вспышки выше 45 °С (осветительный керосин, минеральные и растительные масла, мазут, дизельное топливо, глицерин и др.). Горение паро- или газовоздушных смесей характеризуется также высокими скоростями распространения пламени. Так, при горении газо- или паровоздушных смесей в трубопроводах скорость распространения пламени составляет 0,3...2,7 м/с, а при горении этих смесей в сосудах и аппаратах небольших размеров -- 6,5...10 м/с. Распространение пламени при взрыве паро- или газовоздушных смесей в трубопроводах происходит со скоростью, достигающей 1000... 14000 м/с (детонационное горение). Горение пылевоздушных смесей. Пыли горючих и даже некоторых негорючих веществ (например, алюминия, цинка) могут в смеси с воздухом образовывать горючие (пожаро- и взрывоопасные) концентрации. Наибольшую опасность по взрыву представляет взвешенная в воздухе пыль. Однако осевшая на конструкциях пыль представляет опасность не только с точки зрения возникновения пожара, но и вторичного взрыва, вызываемого в результате взвихривания пыли при первичном взрыве. Это характерно также и для деревообрабатывающих предприятий, особенно в цехах по приготовлению древесной муки, шлифовке деревянных изделий и распиловке сухой древесины. При нагревании пыли, так же как и газообразных горючих веществ, происходят окислительные процессы, которые при определенной скорости реакции могут перейти в самовоспламенение, заканчивающееся тлением или пламенным горением. Пыль одного и того же вещества в зависимости от состояния имеет две температуры самовоспламенения: для аэрозоля и аэрогеля. Так, температура самовоспламенения древесной муки во взвешенном состоянии (аэрозоль) равна 775 °С, а в осажденном (аэрогель) будет в 2,8 раза ниже (275 °С). Вполне очевидно, что осевшая пыль более опасна с точки зрения ее воспламенения, поскольку у нее значительно ниже температура самовоспламенения. Этим и объясняется то обстоятельство, что искры механического происхождения воспламеняют осевшую, а не взвешенную пыль. Однако возникшее горение осевшей пыли в 1 СНиП II-106-79 «Склады нефти и нефтепродуктов. Нормы проектирования».дальнейшем вызывает воспламенение взвешенной пыли, горение которой протекает в виде взрыва. Воспламенение аэровзвеси и распространение по ней пламени происходит только при определенных концентрациях взвешенной пыли в воздухе. Минимальная весовая концентрация, при которой возможно воспламенение пыли, называется нижним пределом воспламенения (взрываемости). Нижнему пределу воспламенения (взрываемости) придают особое значение, так как именно он характеризует пожаро- и взрывоопасность пыли. Так, наибольшую опасность представляет пыль, у которой нижний предел воспламенения (взрываемости) не превышает 15 г/м3. Горение жидкостей. Горение жидкостей в производственных условиях возникает чаще всего в результате воспламенения, вызванного воздействием различного рода тепловых источников (открытое пламя, накаленные тела, искры электрического или механического происхождения и т. п.). Если температура жидкости превышает температуру вспышки паров этой жидкости, то при поднесении источника воспламенения происходит их воспламенение в смеси с воздухом, причем пламя по горючей смеси быстро распространяется над поверхностью жидкости и наступает процесс устойчивого горения со свободной поверхности. Выделяющееся при горении тепло частично расходуется на нагревание жидкости, и частично рассеивается в окружающую среду. Опасность горения жидкостей определяется также и тем, что емкости для их хранения быстро разрушаются от действия высокой температуры, вследствие чего горящая жидкость растекается по помещению или площадке, создавая угрозу воспламенения вблизи расположенных предметов и горючих материалов. Горение твердых веществ. Горение твердых веществ может произойти в результате нагревания некоторой части их объема при помощи пламени, накаленного тела или искр. Пламя возникает в тот момент, когда наступает термодинамическое равновесие, т. е. газообразные продукты, которые выделяются при нагревании твердого вещества, нагреты до температуры самовоспламенения, а их количество и скорость выделения достаточны для поддержания горения. Некоторые твердые вещества (например, минеральная пробка, термиз марки 25, фрезерный торф) при нагревании не выделяют газообразных 283 продуктов, поэтому воспламенение этих веществ проявляется в виде тления. Твердые вещества сгорают с различной массовой скоростью1, величина которой зависит от степени их измельчения, влажности, объемной массы, доступа воздуха и ряда других факторов. Самовозгорание веществ. Соприкосновение горючих веществ с воздухом при определенных условиях вызывает их окисление. Процессы окисления протекают с выделением тепла. В том случае, когда тепловыделение превышает теплоотвод, происходит самонагревание вещества. Процессы самонагревания горючих веществ могут протекать также в результате реакций разложения и вследствие некоторых физических и биологических процессов. Если процесс самонагревания протекает в благоприятных условиях, он может вызвать повышение температуры вещества до температуры, при которой возникает воспламенение и последующее горение. Процессы самонагревания различных веществ начинаются при различных температурах. Температура, при которой происходит окисление веществ, является температурой самовоспламенения данных веществ при их окислении. По своей природе процессы самовоспламенения и самовозгорания одинаковы, но если первый характеризуется предварительным нагреванием вещества до температуры самовоспламенения, то второй протекает без предварительного нагревания, поскольку температура вещества ниже обычной температуры. Оба процесса в конечном счете заканчиваются горением. Для удобства рассмотрения особенностей протекания процесса окисления все самовозгорающиеся вещества можно разбить на следующие группы: вещества растительного происхождения (древесина, опилки, сено и др.)1, ископаемые угли и торф, масла и жиры, химические вещества и смеси. Нередко причиной пожара, особенно на складах и в производственных помещениях, является самовозгорание жиров и масел минерального, растительного или животного происхождения, которыми оказываются пропитаны волокнистые материалы и ткани. 1 Под массовой скоростью горения понимают массу сгорающего материала с единицы площади в единицу времени. Минеральные масла (машинное, соляровое, трансформаторное) представляет собой смесь главным образом предельных углеводородов и в чистом виде самовозгораться не могут. Самовозгорание их возможно при наличии примесей растительных масел. Растительные масла (конопляное, льняное, подсолнечное, хлопковое) и масла животного происхождения (например, сливочное) представляют собой смесь глицеридов жирных кислот. Самовозгорание масел и жиров возникает при определенных условиях: наличии в их составе непредельных соединений, большой поверхности окисления и малой теплоотдаче, определенном соотношении количества масел и пропитанного ими материала и определенной его плотности. Склонны к самовозгоранию и олифы, приготовленные из льняного масла, а также отходы и остатки некоторых нитролаков. Наиболее благоприятные условия для развития окислительных процессов создаются в тех случаях, когда промасленные материалы сложены в кучу или кипы и близко примыкают друг к другу, а также к отопительным приборам. Многие химические вещества и их смеси при соприкосновении с воздухом или влагой способны самонагреваться. Эти процессы нередко заканчиваются самовозгоранием. По способности к самовозгоранию химические вещества подразделяют на четыре группы. В данном разделе рассмотрены вещества тех групп, которые встречаются в строительной практике. Вещества, самовозгорающиеся при соприкосновении с воздухом. К числу веществ этой группы относятся: активированный уголь, алюминиевый порошок, карбиды щелочных металлов, порошкообразные железо и цинк и др. Окисление веществ этой группы на воздухе сопровождается выделением большого количества тепла. Вещества, вызывающие горение при взаимодействии с водой. К этой группе веществ относятся: щелочные металлы и их карбиды, окись кальция (негашеная известь), перекись натрия и др. Взаимодействие щелочных металлов с водой или влагой воздуха сопровождается выделением водорода, который воспламеняется за счет теплоты реакции. Попадание на негашеную известь (окись кальция) небольшого количества воды вызывает самонагревание, заканчивающееся сильным разогревом (до свечения), поэтому находящиеся поблизости горючие материалы могут воспламеняться. Такие случаи нередко наблюдались на строительных площадках при хранении негашеной извести в деревянных складских помещениях. Вещества, самовозгорающиеся при смешивании одного с другим. Представителями этой группы являются газообразные, жидкие и твердые окислители: сжиженный кислород, хлор, азотная кислота, перекиси водорода и натрия, марганцевокислый калий, селитры, хромовый ангидрид, карбиды щелочных металлов и др. Так, воздействие азотной кислоты на древесину, бумагу, ткани, скипидар вызывает воспламенение последних. Ацетилен, водород, метан и этилен самовозгораются в атмосфере хлора на дневном свету. В соответствии со свойствами веществ, склонных к самовозгоранию, существуют определенные допуски, назначаемые специальными правилами на совместное с другими веществами транспортирование и хранение.

Способы и средства тушения пожаров

В практике тушения пожаров наибольшее распространение получили следующие принципы прекращения горения:

1) изоляция очага горения от воздуха или снижение концентрации кислорода путем разбавления воздуха негорючими газами (углеводы CО 2 1214).

2) охлаждение очага горения ниже определенных температур;

3) интенсивное торможение (ингибирование) скорости химической реакции в пламени;

4) механический срыв пламени струей газа или воды;

5) создание условий огнепреграждения (условий, когда пламя распространяется через узкие каналы).

Вещества, которые создают условия, при которых прекращается горение, называются огнегасящими. Они должны быть дешевыми и безопасными в эксплуатации не приносить вреда материалам и объектам.

Вода является хорошим огнегасящим средством, обладающим следующими достоинствами: охлаждающее действие, разбавление горючей смеси паром (при испарении воды ее объем увеличивается в 1700 раз), механическое воздействие на пламя, доступность и низкая стоимость, химическая нейтральность.

Недостатки: нефтепродукты всплывают и продолжают гореть на поверхности воды; вода обладает высокой электропроводностью, поэтому ее нельзя применять для тушения пожаров на электроустановках под напряжением.

Тушение пожаров водой производят установками водяного пожаротушения, пожарными автомашинами и водяными стволами. Для подачи воды в эти установки используют водопроводы.

К установкам водяного пожаротушения относят спринклерные и дренчерные установки.

Спринклерная установка представляет собой разветвленную систему труб, заполненную водой и оборудованную спринклерными головками. Выходные отверстия спринклерных головок закрываются легкоплавкими замками, которые распаиваются при воздействии определенных температур (345, 366, 414 и 455 К). Вода из системы под давлением выходит из отверстия головки и орошает конструкции помещения и оборудование.

Дренчерные установки представляют собой систему трубопроводов, на которых расположены специальные головкидренчеры с открытыми выходными отверстиями диаметром 8, 10 и 12,7 мм лопастного или розеточного типа, рассчитанные на орошение до 12 м 2 площади пола.

Дренчерные установки могут быть ручного и автоматического действия. После приведения в действие вода заполняет систему и выливается через отверстия в дренчерных головках.

Пар применяют в условиях ограниченного воздухообмена, а также в закрытых помещениях с наиболее опасными технологическими процессами. Гашение пожара паром осуществляется за счет изоляции поверхности горения от окружающей среды. При гашении необходимо создать концентрацию пара приблизительно 35 %

Пены применяют для тушения твердых и жидких веществ, не вступающих во взаимодействие с водой. Огнегасящий эффект при этом достигается за счет изоляции поверхности горючего вещества от окружающего воздуха. Огнетушащие свойства пены определяются ее кратностью отношением объема пены к объему ее жидкой фазы, стойкостью дисперсностью, вязкостью. В зависимости от способа получения пены делят на химические и воздушно-механические.

Химическая пена образуется при взаимодействии растворов кислот и щелочей в присутствии пенообразующего вещества и представляет собой концентрированную эмульсию двуокиси углерода в водном реакторе минеральных солей. Применение химических солей сложно и дорого, поэтому их применение сокращается.

Воздушно-механическую пену низкой (до 20), средней (до 200) и высокой (свыше 200) кратности получают с помощью специальной аппаратуры и пенообразователей ПО1, ПО1Д, ПО6К и т.д.

Инертные газообразные разбавители: двуокись углерода, азот, дымовые и отработавшие газы, пар, аргон и другие.

Ингибиторы на основе предельных углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены атомами галоидов (фтор, хлор, бром). Галоидоуглеводороды плохо растворяются в воде, но хорошо смешиваются со многими органическими веществами:

тетрафтордибромэтан (хладон 114В2);

бромистый метилен;

трифторбромметан (хладон 13В1);

3, 5, 7, 4НД, СЖБ, БФ (на основе бромистого этила);

Порошковые составы несмотря на их высокую стоимость, сложность в эксплуатации и хранении, широко применяют для прекращения горения твердых, жидких и газообразных горючих материалов. Они являются единственным средством гашения пожаров щелочных металлов и металлоорганических соединений. Для гашения пожаров используется также песок, грунт, флюсы. Порошковые составы не обладают электропроводимостью, не коррозируют металлы и практически не токсичны.

Широко используются составы на основе карбонатов и бикарбонатов натрия и калия.

Аппараты пожаротушения: передвижные (пожарные автомобили), стационарные установки, огнетушители.

Автомобили предназначены для изготовления огнегасящих веществ, используются для ликвидации пожаров на значительном расстоянии от их дислокации и подразделяются на:автоцистерны (вода, воздушно-механическая пена) АЦ40 2,1 5м 3 воды;специальные АП3, порошок ПС и ПСБ3 3,2т.;аэродромные; вода, хладон.

Стационарные установки предназначены для тушения пожаров в начальной стадии их возникновения без участия человека. Подразделяются на водяные, пенные, газовые, порошковые, паровые. Могут быть автоматическими и ручными с дистанционным управлением.

Огнетушители - устройства для гашения пожаров огнегасящим веществом, которое он выпускает после приведения его в действие, используется для ликвидации небольших пожаров. Как огнетушащие вещества в них используют химическую или воздухо-механическую пену, диоксид углерода (жидком состоянии), аэрозоли и порошки, в состав которых входит бром. Подразделяются:

по подвижности: ручные до 10 литров;передвижные;стационарные;

по огнетушащему составу: жидкостные; углекислотные; химпенные; воздушно-пенные;хладоновые; порошковые; комбинированные.

Огнетушители маркируются буквами (вид огнетушителя по разряду) и цифровой (объем).

Ручной пожарный инструмент - это инструмент для раскрывания и разбирания конструкций и проведения аварийно-спасательных работ при гашении пожара. К ним относятся: крюки, ломы, топоры, ведра, лопаты, ножницы для резания металла. Инструмент размещается на видном и доступном месте на стендах и щитах.

самовозгорание опасный вещество пожарный

Пожары наносят значительный экономический ущерб и иногда сопровождаются тяжелыми последствиями. Поэтому защита от пожаров объектов народного хозяйства и личного имущества граждан является важнейшей обязанностью каждого члена общества и проводится в общегосударственном масштабе. Пожарная безопасность, в соответствии с ГОСТ 12.1.033--81, характеризует такое состояние объекта, при котором с нормативной вероятностью должна быть исключена возможность возникновения и развития пожара, воздействия на людей его опасных факторов, а также обеспечена защита материальных ценностей от уничтожения огнем. Таким образом, организация пожарной безопасности имеет своей целью изыскание наиболее эффективных, экономически целесообразных и технически обоснованных способов и средств предупреждения пожаров, снижение ущерба от них и их ликвидацию при наиболее рациональном использовании сил и технических средств тушения. Пожарная безопасность, согласно ГОСТ 12.1.004--76, обеспечивается реализацией двух взаимосвязанных систем: предотвращения пожара и противопожарной защиты. Система предотвращения пожара представляет собой комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на исключение условий возникновения пожара. К числу таких мероприятий в системе предотвращения пожара относятся, например, мероприятия по предотвращению образования горючей среды и появлению в ней источников зажигания. Применительно к отрасли строительства мероприятия и технические средства, составляющие систему предотвращения пожара. Система противопожарной защиты -- это совокупность организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение возможности воздействия на людей опасных факторов пожара и ограничение материального ущерба от него. В систему противопожарной защиты входят: мероприятия технологического характера (например, уменьшение количества горючих материалов, изоляция горючей среды, применение огнепреграждающих устройств и т. д.); строительные решения (конструктивные и объемно-планировочные: планировка объекта, обеспечение огнестойкости зданий и безопасной эвакуации людей, предотвращение распространения пожара и т. п.); технические средства (противопожарное водоснабжение, первичные средства пожаротушения, автоматика для предупреждения, обнаружения и тушения пожаров, мобильная техника для борьбы с пожарами) и организация пожарной охраны. Основные элементы системы противопожарной защиты изложены в гл. XXIV--XXVI. Охрана труда органически связана с пожарной безопасностью, поскольку мероприятия по предупреждению возникновения и распространения пожаров и взрывов являются одновременно и мероприятиями, направленными на предотвращение несчастных случаев. В ряде случаев мероприятия по охране труда и пожарной безопасности переплетаются настолько тесно, что трудно провести между ними четкую грань. И только содержание этих дисциплин и методы решения отдельных специальных задач позволяют провести более или менее четкое их разграничение.

Список литературы

1. "Сборник руководящих документов Государственной Противопожарной Службы", ГУГПС, М., 1997г.

2. Долин П.А. "Справочник по технике безопасности", Москва, "Энергоиздат", 1982г.

3. Интернет.

4. Самовозгорание веществ и материалов. Горшков В. И. -- М.: 2003

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Действие аварийно-химических опасных веществ на организм. Обзор динамики развития пожаров на объектах с наличием ядовитых веществ. Способы и средства ликвидации последствий химически опасных аварий. Описания тушения пожара, произошедшего на ЗАО "Янтарь".

доклад , добавлен 03.11.2014


Основные причины и свойства пожаров. Самовозгорание, воспламенение, температура вспышки и горения. Категории производств и помещений по взрывопожарной опасности. Противопожарные требования, средства тушения и обнаружения пожаров, типы огнетушителей.

курс лекций , добавлен 29.04.2010


Классификация пожаров и способы их тушения. Анализ существующих на данный момент огнетушащих веществ, их характеристики и способы применения в ходе ликвидации пожаров. Огнетушащий эффект пены. Устройство, назначение и принцип работы пенных огнетушителей.

реферат , добавлен 06.04.2015


Определение и сущность процесса горения. Виды иточников зажигания, классификация веществ по горючести. Фазы горения твердых, жидких и газообразных веществ. Условия огнетушения, огнетушащие вещества и материалы. Их целевое назначение и классификация.

контрольная работа , добавлен 13.12.2009


Физико-химические процессы и пожароопасные свойства вещества. Реакция восстановления диоксида углерода. Диффузионное и кинетическое горение. Пожарные извещатели, целесообразные для обнаружения пожара. Способы тушения пожара и огнетушащее вещество.

курсовая работа , добавлен 20.11.2012


Пожарная защита и способы тушения пожаров. Огнетушащие вещества и материалы: охлаждение, изоляция, разбавление, химическое торможение реакции горения. Мобильные средства и установки пожаротушения. Основные виды автоматических установок пожаротушения.

реферат , добавлен 20.12.2010


Методы предупреждения последствий аварий на химических объектах. Механизм воздействия химических веществ на человека и защита человека от химических веществ. Пожарная безопасность на химических объектах. Огнетушащие вещества и способы тушения пожаров.

контрольная работа , добавлен 25.06.2010


Процесс горения и условия его перехода в стадию пожара. Особенности горения различных веществ и выбор метода борьбы. Классификация материалов и помещений по пожарной опасности. Причины возникновения и способы тушения пожара. Расход воды на пожаротушение.

лабораторная работа , добавлен 10.11.2009


Вещества, вызывающие производственные травмы, профессиональные заболевания, отклонения в состоянии здоровья. Виды вредных веществ. Комбинированное действие вредных веществ на организм человека. Ограничение содержания вредных веществ в различных средах.

презентация , добавлен 12.03.2017


Предупреждение последствий аварий на химических объектах. Воздействи химических веществ на человека и защита человека от химических веществ. Пожарная безопасность на химических объектах. Огнетушащие вещества и способы тушения пожаров. Доврачебная помощь.

Горение - это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и обычно свечением. Окислителем в процессе горения может быть кислород, а также хлор, бром и другие вещества.

Возгорание - возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Самовозгорание, возникновение горения в результате самонагревания горючих твердых материалов, вызванного самоускорением в них экзотермических реакций. Самовозгорание происходит из-за того, что тепловыделение в ходе реакций больше теплоотвода в окружающую среду.

Начало самовозгорания характеризуется температурой самонагревания (Tсн), представляющей собой минимальную в условиях опыта температуру, при которой обнаруживается тепловыделение.

При достижении в процессе самонагревания определенной температуры, называемой температурой самовозгорания (Tсвоз), возникает горение материала, проявляющееся либо тлением, либо пламенным горением. В последнем случае Tсвоз адекватна температуре самовоспламенения (Tсв), под которым понимают возникновение горения газов и жидкостей при нагревании до некоторой критической температуры. В принципе самовозгорание и самовоспламенение по физической сущности сходны и различаются лишь видом горения, самовоспламенение возникает только в виде пламенного горения.

В случае самовоспламенения самонагревание (предвзрывной разогрев) развивается в пределах всего нескольких градусов и поэтому не учитывается при оценке пожаровзрывоопасности газов и жидкостей. При самовозгорании область самонагревания может достигать нескольких сотен градусов (например, для торфа от 70 до 225 °С). Вследствие этого явление самонагревания всегда учитывается при определении склонности твердых веществ к самовозгоранию

Самовозгорание изучают путем термостатирования исследуемого материала при заданной температуре и установления зависимости между температурой, при которой возникает горение, размерами образца и временем его нагрева в термостате.

Основные огнетушащие средства

К огнетушащим веществам относятся, прежде всего, вода, огнетушащие пены (химическая и воздушно-механическая), инертные газы, двуокись углерода и твердые огнетушащие вещества.

Вода . По сравнению с другими огнетушащими веществамивода имеет небольшую теплоемкость и пригодна для тушения большинства горючих веществ: один литр воды при нагревании от 0 до 100°С поглощает 419 кДж теплоты, а при испарении - 2260 кДж. Вода обладает достаточной термической стойкостью (свыше 1700°С) и по этому показателю она технически ценнее многих других огнетушащих веществ. Вода обладает тремя свойствами огнетушения: охлаждает зону горения или горящие вещества, разбавляет реагирующие вещества в зоне горения, изолирует горючие вещества от зоны горения.

Водяной пар в зоне горения уменьшает концентрацию кислорода, поддерживающего горение. Для борьбы с огнем вода может применяться в виде цельной, компактной, а также рассеянной струи.

Для тушения пожаров водой на крупных промышленных предприятиях, а также лесных пожаров может использоваться авиация. Например, самолеты ИЛ-76, оборудованные специальным сливным устройством, вмещают в себя до 40 т воды и могут выливать ее в точно намеченное место, создавая сплошную полосу воды шириной и длиной до 1000 м.

Следует помнить, что вода не всегда может быть использована для тушения огня, так как не все горящие предметы и вещества можно тушить водой.

Нельзя применять воду при тушении пожара в зданиях, где находятся вещества, вступающие с водой в химическую реакцию, в результате которой может произойти воспламенение пожароопасных газов или подняться (развиться) большая температура.

Нельзя тушить водой легковоспламеняющиеся и горючие жидкости с удельным весом меньше 1, потому что вода тяжелее и будет опускаться вниз, а горящая жидкость подниматься вверх, переливаться через края и увеличивать зону горения.

Вода электропроводна, поэтому нельзя тушить водой установки, находящиеся под током, чтобы не быть им пораженным и избежать короткого замыкания.

Когда для ликвидации возгораний нельзя использовать воду, применяют огнетушащие пены.

Пена - это смесь газа с жидкостью. Пузырьки газа могут образовываться в результате химических процессов или механического смешения газа с жидкостью. Чем меньше размеры образующих пузырьков и сила поверхностного натяжения пленки жидкости, тем более устойчива пена. При небольшой плотности (0,1-0,2 г/см) пена растекается по поверхности горючей жидкости, изолируя ее от пламени. В итоге прекращается поступление паров в зону горения при одновременном охлаждении поверхности жидкости.

Химическая пена . Образуется при взаимодействии карбоната и бикарбоната натрия с кислотой в присутствии пенообразователя. Такую пену получают в эжекторных переносных приборах (пеногенераторах) из пенопорошка и воды. Пенопорошок состоит из сухих солей (сернокислотного алюминия, бикарбоната натрия) и лакричного экстракта, или другого пенообразующего вещества, который при взаимодействии с водой растворяется и немедленно реагирует с образованием двуокиси углерода. В результате выделения большого количества двуокиси углерода получается плотный покров устойчивой пены (слой толщиной 7-10 см), малоразрушающийся от действия пламени, не взаимодействующий с нефтепродуктами и не пропускающий пары жидкости.

Воздушно-механическая пена (ВМП) представляет собой смесь воздуха, воды и пенообразователя. Она может быть обычной - 90% воздуха и 10% водного раствора пенообразователя (кратность до 12%) и высокократной - 99% воздуха, около 1% воды и 0,04% пенообразователя (кратность 100% и больше). Стойкость воздушно-механической пены несколько меньше, чем пены химической. Стойкость уменьшается с увеличением показателя кратности пены. Огнетушащее действие воздушно-механической пены основано на термовлагоизоляции и охлаждении горючих веществ. На поверхности горящих жидкостей пена образует устойчивую пленку, не разрушающуюся под действием пламени в течение 30 минут, что достаточно для тушения горючих и легковоспламеняющихся жидкостей в резервуарах любых диаметров. Воздушно-механическая пена совершенно безвредна для людей, не вызывает коррозии металлов, практически электронейтральна и весьма экономична. Ее применяют также для тушения твердых горючих веществ - таких, как дерево, химические волокна и другие.

Тушение инертными газами . Инертные газы и водяной пар обладают свойством быстро смешиваться с горючими парами и газами, понижая при этом концентрацию кислорода, способствуя прекращению горения большинства горючих веществ. Огнетушащее действие инертных газов и водяного пара объясняется также тем, что они разбавляют горючую среду, снижая при этом температуру в очаге пожара, в результате чего происходит затруднение процесса горения.

Двуокись углерода широко применяют для ускорения ликвидации очага горения (в течение 2-10 секунд), что особенно важно при тушении небольших по площади поверхностей горючих жидкостей, двигателей внутреннего сгорания, электродвигателей и других электротехнических установок, а также для предупреждения воспламенения и взрыва при хранении легковоспламеняющихся жидкостей, изготовлении и транспортировке горючих пылей (например, угольных). Для тушения пожаров двуокисью углерода используются автоматические стационарные установки, а также ручные передвижные и переносные огнетушители.

Твердые огнетушащие вещества. Для ликвидации небольших очагов возгораний веществ, не поддающихся тушению водой и другими огненейтрализующими средствами, применяют твердые вещества в виде порошков. К ним относятся хлориды щелочных и щелочноземельных металлов (флюсы), альбумин - содержащие вещества, сухой остаток от выпаривания сульфатных щелочей, карналлит, двууглекислые и углекислые соды, поташ, кварцы, твердая двуокись углерода, песок, земля и другие. Огнетушащее действие порошкообразных веществ заключается в том, что они при плавлении, сопровождаемом образованием пленки, и своей массой изолируют зону пожара, затрудняют доступ воздуха к нему, охлаждают горючее вещество, механически сбивают пламя. Возле места их хранения надо иметь не менее 1-2 лопат.

Задача № 3

Определить предел огнестойкости несгораемых строительных материалов четырёхэтажного здания фабрики для случая тушения пожара стандартными установками. Площадь отсеков между противопожарными стенами F ст =1300 м 2 , расход огнегасительных средств G=85 л/с, интенсивность огнетушительных средств I=0,1 л/(м 2 с). Время горения до начала тушения 10 мин.

1. Нормальная продолжительность тушения пожара:

2. Предел огнестойкости:

При К=2, К=1 и К=0,5 для стен и колонн, для перекрытий и покрытий и для перегородок соответственно получаем:

Самовозгоранием называется процесс возникновения горения при отсутствии постороннего источника зажигания. Происходит это при резком увеличении скорости экзотермических реакций в определенном объеме вещества, когда скорость выделения тепла превышает скорость теплоотвода в окружающую среду. К самовозгорающимся относятся вещества, у которых температура самонагревания ниже температуры самовоспламенения.

Основное, что необходимо сделать в ходе осмотра места пожара при возникновении версии о самовозгорании, это установить:

Природу материала или материалов (вещества, смеси веществ), которые находились в очаговой зоне на момент пожара,

Объемы (геометрические размеры) и количества складированного вещества (материала);

Условия хранения (температура окружающей среды, упаковка, вентиляция и т.д.);

Предысторию объекта хранения (когда складирован, не было ли признаков самонагревания (дым, запах) и т. д.

В зависимости от первичного импульса, запускающего механизм саморазогрева материала, различают следующие виды самовозгорания:

Тепловое;

Химическое;

Микробиологическое.

Тепловое самовозгорание

Экзотермический процесс окисления материала кислородом воздуха может быть инициирован предварительным подогревом этого материала до определенной температуры. Происходить это может при контакте с нагретыми поверхностями или газовой средой в процессе изготовления материала, его хранения или эксплуатации.

При подозрении на тепловое самовозгорание, кроме вышеперечисленных сведений, необходимо выяснить:

Были ли источники дополнительного подогрева материала (печи, калориферы, трубы отопления, другие нагретые поверхности);

Какие температуры этих источников, масса, поверхность нагрева, длительность действия, расстояние до материала;

Имелись ли условия для аккумуляции тепла.

К тепловому самовозгоранию склонны, например, древесные опилки, стружка, джутовое волокно, бумага в кипах, мелкодисперсные органические материалы (мука, торф, концентрат горючих сланцев, технологическая сажа), некоторые разновидности минеральных ват и других утеплителей и т. д.

Самонагревание древесины начинается при температуре 130-150 °С, однако при длительном (в течение многих лет!) нагреве древесина может переходить в так называемое "пирофорное" состояние и загораться при температуре 90-110 °С.

Возможна ситуация, когда склонный с самовозгоранию материал, после нагрева в процессе производства (например, при сушке), складируется или транспортируется неохлажденным, в результате чего возникает самовозгорание. Характерным признаком самовозгорания при этом является расположение очага в объеме (в глубине материала), а не на его поверхности. Данное обстоятельство, если оно выявлено, обязательно должно быть отражено в протоколе осмотра.

Расположение очага в объеме материала, ближе к центру массива, где наилучшие условия для аккумуляции тепла, а теплопотери наименьшие, является важным квалификационным признаком процесса самовозгорания, причем не только теплового, но и микробиологического.

Самовозгораются отложения краски в окрасочных камерах и их системах вентиляции.

Возможно самовозгорание угля в кучах и штабелях. При подозрении на такого рода причину необходимо выяснить:

Марку складированного угля;

Размеры кучи или штабеля;

Возможное увлажнение до пожара;

Степень измельчения (кусковой, пыль).

Склонность того или иного вещества (материала) к тепловому самовозгоранию может быть установлена по справочным данным . В случае, если имеется неизвестное вещество (материал) или по нему отсутствуют справочные данные, необходимо отобрать негоревшую пробу данного вещества для экспериментального определения температуры самонагревания и условий теплового самовозгорания по ГОСТ 12.1.044-89. Требования к отбираемой пробе указаны в приложении 4. При известных габаритах складированного материала испытания позволят определить минимальную температуру среды и длительность нагрева, при которой может произойти самовозгорание данного материала. Эти результаты можно будет сравнить с фактическими данными по исследуемому пожару.

Химическое самовозгорание

Химическое самовозгорание является результатом взаимодействия двух веществ друг с другом или с окружающей средой (водой, кислородом воздуха), происходящего с выделением достаточного количества тепла.

Рассматривать эту версию имеет смысл, если установлено, что в помещении, где произошел пожар, имелись вещества, склонные к экзотермической реакции с водой, воздухом или друг с другом. Существенно и присутствие в зоне очага разрушенной тары, а также остатков хотя бы одного из веществ.

На воздухе самовозгораются, например, желтый и белый фосфор, щелочные металлы (литий, калий, натрий), карбиды щелочных металлов (во влажном воздухе разлагаются с выделением ацетилена). Вследствие окисления на воздухе самовозгораются металлические порошки и пудры (алюминия, цинка, кобальта и др.).

Склонны к самовозгоранию растительные и животные масла, скипидар и некоторые другие вещества, содержащие химически активные непредельные С-С связи. Натуральная олифа, которая изготавливается из льняного масла, еще более склонна к самовозгоранию, нежели льняное масло, т.к. в нее введены сиккативы, ускоряющие окисление и полимеризацию масла, что приводит к его высыханию.

Минеральные (нефтяного происхождения) масла склонны к самовозгоранию только загрязненные.

Необходимо иметь в виду, что самовозгорание масел и других жидкостей невозможно в сосуде или при их проливе в виде лужи или пленки на какую-либо поверхность. Самовозгораются только пропитанные жидкостью тряпки, вата, шерсть, опилки и другие пористые материалы, на развитой поверхности которых возможен хороший контакт масла с кислородом воздуха. Для самовозгорания нужны оптимальное количество масла на поверхности пористого материала (не много, но и не мало) и условия аккумуляции тепла. Ускоряют самовозгорание соли кобальта, марганца, свинца, некоторых других металлов.

Наименьшая температура, при которой наблюдалось самовозгорание такого рода, составляет 10-15 °С. Период индукции - от нескольких часов до нескольких дней.

При подозрении на самовозгорание масла и подобных материалов необходимо выяснить:

Тип, вид масла, жира;

Что могло быть пропитано, в каком количестве, сколько времени пролежало до пожара;

Наличие условий для аккумуляции тепла.

Химическое самовозгорание возможно и при контакте пары веществ (материалов), одно из которых является сильным окислителем, другое - легкоокисляемым веществом.

К первым относятся соли азотной кислоты (селитры), перманганат калия и натрия, хлораты, перхлораты, бихроматы, хромовый ангидрид, концентрированная серная (более 95 %) и азотная кислоты, перекись водорода, органические перекиси и т.д.

Ко вторым - жидкие органические вещества (двух- и трехатомные спирты, некоторые углеводороды) и мелкодисперсные твердые органические вещества (например, опилки, сахарный песок и пудра и т.д.), указанные выше порошки металлов.

При подозрении на химическое самовозгорание, связанное с экзотермическим взаимодействием двух веществ, необходимо в обязательном порядке затребовать сведения о веществах, которые могли находиться (храниться, транспортироваться) на объекте, где произошел пожар.

При осмотре места пожара необходимо:

а) исследовать окружающие конструкции и предметы для выявления зоны длительного низкотемпературного пиролиза. Как правило, при самовозгорании (химическом, в частности) выделяющегося тепла не хватает для обеспечения мгновенного развития пламенного горения. Процесс обычно на начальном этапе протекает в форме тления, в зонах, где имеются условия для аккумуляции тепла, и лишь через какое-то время переходит в пламенное горение. Поэтому надо пытаться выявить и зафиксировать подобные зоны тления;

б) отобрать пробы угля в целях установления температуры и длительности пиролиза (см. гл. 5). Это необходимо, в частности, для подтверждения режима горения в исследуемой зоне (тление или пламенное горение);

в) отобрать пробы для последующих инструментальных исследований в целях обнаружения в очаговой зоне остатков реагировавших между собой веществ.

Микробиологическое самовозгорание

Характерно для органических дисперсных и волокнистых материалов, внутри которых возможна жизнедеятельность микроорганизмов (сена, соломы, овощей, зерна, фрезерного торфа и др.).

При отработке версии о микробиологическом самовозгорании по возможности необходимо получить следующие данные:

а) влажность сена на момент пожара (известно, что для микробиологического самовозгорания влажность должна быть не менее 16 %);

б) время, прошедшее после закладки (опасность самовозгорания сохраняется до 3-4 месяцев; наиболее вероятно оно в течение 10-30 суток);

в) размеры стога сена (по теоретической теплофизической оценке они должны быть не менее 2×2×2 м; при меньших габаритах стог не способен загореться, т. к. слишком велики теплопотери в окружающую среду).

Важно также выяснить условия хранения и сушки сена. Возможно очаговое (так называемое "гнездовое") возникновение процесса в результате попадания в стог более увлажненного сена или увлажнения отдельных участков через дырявую крышу сенохранилища. "Пластовое" самовозгорание может начаться при миграции влаги в массе сена из-за перепада температур, например, при неравномерном обогреве или охлаждении - при этом в периферийных слоях, вблизи поверхности, образуется конденсационная влага.

Квалификационные признаки микробиологического самовозгорания, выявляемые при осмотре места пожара:

1. Очаг расположен в центре стога или массива другого, склонного к микробиологическому самовозгоранию материала, а не снаружи. Если копна сена имеет поверхностное обугливание (обгорание), а внутри нет следов горения, то это не самовозгорание, а горение, возникшее от внешнего источника открытого огня, искры и т. д.

2. Наличие неразвившихся очагов, в том числе в отдельных кипах. Они представляют собой локальные агломераты сена различной степени термодеструкции (см. рис. 6.4).

Рис. 6.4. Зоны, возникающие в сене при микробиологическом самовозгорании

Рассмотрев вопрос возникновения горения в результате нагрева горючей смеси до их температуры самонагревания стоит обратить внимание на то, что в природе существует большое количество горючих веществ и материалов, температура самонагревания которых равна или ниже обычной температуры в помещениях. Так, алюминевая пудра при соприкосновении с воздухом способна окисляться и при этом самонагреваться до возникновения пламенного горения даже при температуре окружающего воздуха 10 0 С. Такой процесс возгорания веществ и материалов получил название самовозгорание. Согласно стандартам ГОСТ и СЭВ самовозгорание – это: 1) резкое увеличение скорости экзотермических процессов в веществе, приводящее к возникновению очага горения; 2) возгорание в результате самоинициируемых экзотермических процессов.

Самовозгорание как начальная стадия горения принципиально не отличается от самовоспламенения (см. рис. 2.4). Склонность веществ и материалов к самовозгоранию можно охарактеризовать как функцию теплоты сгорания соединения, скорости реакции окисления, теплопроводности, теплоёмкости, влажности, наличия примесей, объёмной плотности, удельной поверхности, теплопотерь и т. д. Самовозгоранием считается, если процесс самонагревания веществ и материалов происходит в интервале температур от 273 К до 373 К, т. е. при более низких температурах, чем при самовоспламенении.

Рис. 2.4. Схема возникновения горения

Температурой самонагревания называется самую низкую температуру вещества, при которой возникает его самонагревание, заканчивающееся самовоспламенением. Самовозгорающиеся вещества делят на три группы: масла, жиры и другие продукты растительного происхождения; самовозгорающиеся химические вещества; ископаемые горючие материалы.

Причиной самонагревания, приводящей к воспламенению, может быть ряд факторов: микробиологический процесс, адсорбция, полимиризация, теплота химических реакций. Условно самовозгорание классифицируют по начальным причинам самонагревания и различают: тепловое самовозгорание, микробиологическое и химическое самовозгорания (см. рис. 2.5).

Рассмотрим более подробно каждый вид самовозгорания.

Тепловое самовозгорание. Тепловым называется самовозгорание, вызванное самонагреванием, возникшим под воздействием внешнего нагрева вещества, материала, смеси выше температуры самонагревания. Тепловое самовозгорание возникает при нагревании вещества до температуры, обеспечивающей его термическое разложение идальнейшее самоускоряющееся самонагревание за счет тепла экзотермических реакций в объеме горючего. При этом большую роль играют реакции окисления продуктов термического разло­жения. Сам процесс протекает в форме тления в глубине мате­риала, которое затем переходит в пламенное горение на поверх­ности. К тепловому самовозгоранию имеют склонность многие вещества и материалы, в частности масла и жиры, каменные угли и некоторые химические вещества. Самонагревание масел и жиров растительного, животного и минерального происхождения возникает в результате окислительных процессов под действием кислорода воздуха при развитой поверхности контакта с ними. Минеральные масла – машинное, трансформаторное, соляровое и другие, которые получают при переработке нефти. Они представляют собой главным образом смесь предельных углеводородов и окисляются на воздухе только при высоких температурах. Отработанные минеральные масла, подвергавшиеся нагреву до высокой температуры, могут содержать непредельные соединения, которые способны к саморазогреву, т. е. могут самовозгораться.

Рис. 2.5. Схема развития процесса самовозгорания твердых веществ и материалов. Импульсы самонагревания (самовозгорания): 1 – тепловой, 2 –химический, 3 – микробиологический

Растительные масла (хлопковое, льняное, подсолнечное и др.) и животные (сливочное, рыбий жир) по своему составу отличаются от минеральных. Они представляют собой смесь глицеридов жирных кислот: пальмитиновой С 15 Н 31 СООН, стеариновой C 17 Н 35 СООН, олеиновой С 17 Н 33 СООН, линолевой С 17 Н 31 СООН, линоленовой С 17 Н 29 СООН и др. Пальмитиновая и стеариновая кислоты являются предельными, олеиновая, линолевая и линоленовая – непредельными. Глицериды предельных кислот, а следовательно, масла и жиры, содержащие их в большом количестве, окисляются при температурах свыше 150 0 С, что означает следующее: они не способны самовозгораться (см. табл. 2.3). Масла, содержащие большое количество глицеридов непредельных кислот, начинают окисляться при температурах значительно ниже 100 0 С, следовательно, они способны самовозгораться.

Таблица 2.3.

Состав жиров и масел

Масла и жиры самовозгораются только при определённых условиях: а) при наличии в составе масел и жиров значительного количества глицеридов непредельных кислот; б) при наличии большой поверхности их окисления и малой теплоотдачи; в) если жирами и маслами пропитаны какие-либо волокнистые горючие материалы; г) промасленные материалы имеют определённую уплотнённость.

Различная способность растительных масел и животных жиров к самовозгоранию объясняется тем, что они содержат глицериды различного состава, строения и не в одинаковом количестве.

Глицериды непредельных кислот способны окисляться на воздухе при обычной температуре помещений за счёт наличия в их молекулах двойных связей:

Пероксиды легко разлагаются с образованием атомарного кислорода, который очень реакционноспособен:

Атомарный кислород взаимодействует даже с трудноокисляющимися компонентами масел. Одновременно с окислением протекает и реакция полимеризации непредельных соединений

Процесс идёт при низкой температуре с выделением тепла. Чем больше глицерид имеет двойных связей, тем больше он присоединяет молекул кислорода, тем больше выделяется тепла в процессе реакции, тем больше его способность к самовозгоранию.

О количестве глицеридов непредельных кислот в масле и жире судят по йодному числу масла, т. е. по количеству йода, поглощённому 100 г масла. Чем выше йодное число, тем большая способность этого жира или масла к самовозгоранию (см. табл. 2.4).

Самое большое йодное число имеет льняное масло. Волокнистые материалы, пропитанные льняным маслом, при всех прочих одинаковых условиях самовозгораются быстрее, чем материалы, пропитанные другими маслами. Олифы, приготовленные на основе растительных масел, имеют меньшее йодное число, чем основа, но способность к самовозгоранию у них выше. Это объясняется тем, что в олифу добавляется сиккатив, ускоряющий её высыхание, т. е. окисление и полимеризацию. Полунатуральные олифы, представляющие собой смеси окисленного льняного или других растительных масел с растворителями, имеют небольшие йодные числа и мало способны к самовозгоранию. Синтетические олифы совершенно не способны самовозгораться.

Таблица 2.4.

Иодные числа жиров и масел

Жиры рыб и морских животных имеют высокое йодное число, но обладают незначительной способностью к самовозгоранию. Это объясняется тем, что в их составе присутствуют продукты, замедляющие процесс окисления.

Способность промасленных материалов к самовозгоранию увеличивается с присутствием в них катализаторов, ускоряющих процесс окисления и полимеризацию масел. Повышение температуры окружающей среды также способствует ускорению этих процессов. Катализаторами для самовозгорания масел являются соли различных металлов: марганца, свинца, кобальта. Наиболее низкая температура, при которой на практике наблюдали самовозгорание масел и жиров, составляла 10-15 0 С.

Индукционный период самовозгорания промасленных материалов может составлять от нескольких часов до нескольких дней. Это зависит от объёма промасленного материала, степени его уплотнения, вида масла или жира и их количества, температуры воздуха и других факторов.

Ископаемые угли (каменный, бурый), которые хранятся в кучах или штабелях, способны самовозгораться при низких температурах. Основными причинами самовозгорания является способность углей окисляться и адсорбировать пары и газы при низких температурах. Процесс окисления в угле при низких температурах идёт достаточно медленно и тепла выделяется мало. Но в больших скоплениях угля теплоотдача затруднена, и самовозгорание угля всё же происходит. Самонагревание в штабеле угля первоначально происходит во всём объёме, исключая только поверхностный слой толщиной 0,3-0,5 м, но по мере повышения температуры оно приобретает очаговый характер. Рост температуры в очаге самовозгорания до 60 0 С идёт медленно и может прекратиться при проветривании штабеля. Начиная с 60 0 С, скорость самонагревания резко увеличивается, такая температура угля называется критической . Склонность углей к самовозгоранию в штабелях различна, она зависит от количества выхода из них летучих веществ, от степени измельчения, присутствия влаги и пирита. Согласно нормам хранения все ископаемые угли по их склонности к самовозгоранию делятся на две категории: А – опасные, Б – устойчивые.

К категории А относят бурые и каменные угли, за иск­лючением марки Т, а также смеси разных категорий. Наиболее опасны в отношении самовозгорания уг­ли марок ОС (кузнецкие), Ж (ткварчельские), Г (ткибульские), Д (печерские, кузнецкие и донецкие), Б (райчихинские, украинские, ленировские, ангренские и др.). Эти угли нельзя хранить долго. К категории Б относят антрацит и каменные угли мар­ки Т. Устойчивы при длительном хранении все антрациты и угольные брикеты, угли марок Т (донецкие, кузнецкие), Ж (печерские и сучанские), Г (сучанские), Д (чернеховские).

Для предотвращения самовозгорания углей при хранении нормами установлено: 1) ограничение высоты штабелей угля; 2) уплотнение угля в штабеле с целью ограничения доступа воздуха во внутренний объём штабеля.

Выполнение этих мероприятий сводит к минимуму скорость процессов окисления и адсорбции, рост температуры в штабеле, препятствует проникновению в штабель атмосферных осадков и естественно снижает возможность самовозгорания.

Также к тепловому самовозгоранию имеют склонность многие химические вещества . Сульфиды железа FeS, FeS 2 , Fe 2 S 3 способны самовозго­раться, поскольку могут реагировать с кислородом воздуха при обычной температуре с выделением большого количест­ва тепла:

FeS 2 + О 2 → FeS + SO 2 + 222,3 кДж.

Отмечены случаи самовозгорания пирита или серного колчедана (FeS 2) на складах сернокислотных заводов, а также в рудниках. Самовозгоранию пирита способствует влага. Предпо­лагается, что реакция в этом случае протекает по сле­дующему уравнению:

2FeS 2 + 7,5О 2 + Н 2 О → Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2771 кДж.

При образовании железного купороса объем увеличива­ется и происходит растрескивание пирита и его измель­чение, что благоприятствует процессу самовозгорания.

Сульфиды FeS и Fe 2 S 3 образуются в емкостях для хранения нефтепродуктов, горючих газов и в аппарату­ре различных производств, где имеются примеси серо­водорода. В зависимости от температуры образование сульфидов железа протекает различно. Если температу­ра выше температуры диссоциации сероводорода, т. е. выше 310 0 С, сульфиды железа образуются при взаимо­действии железа с элементарной серой, получившейся в результате разложения сероводорода или других серни­стых соединений. Элементарная сера может также по­лучиться в результате окисления сероводорода, и тогда образование сернистого железа происходит по следую­щим реакциям:

2H 2 S + О 2 → 2Н 2 О + 2S,

При температурах ниже 310 0 С сульфиды железа в производственной аппаратуре образуются в результате воздей­ствия сероводорода не на железо, а на продукты его коррозии:

2Fe(OH) 3 + 3H 2 S → Fe 2 S 2 + 6Н 2 О.

Все пожары в производственной аппаратуре, возник­шие в результате самовозгорания сульфидов железа, происходили после освобождения аппаратуры от храни­мого или обрабатываемого в ней продукта.

Например, на нефтеперегонном заводе, перерабатывающем сернистую нефть, была поставлена на ремонт бензиновая ректификационная колонна. При вскрытии люка на стенках колонны и тарелках был обнаружен слой сульфида железа. Быстрая подача пара в колонну позволила предотвратить окисление и самовозгорание сульфида же­леза. Как видно, сульфид железа в колонне образовался уже давно, но из-за отсутствия воздуха окисление не протекало.

Самовозгорание сульфидов железа в производствен­ной аппаратуре предотвращают следующими методами: очисткой от сероводорода обрабатываемого или хранимого продукта, антикоррозийным покрытием внутренней поверхности аппаратуры, продуванием аппаратуры па­ром или продуктами сгорания для удаления горючих паров и газов, заполнением аппаратуры водой и медленным спуском ее, что ведет к окислению сульфида без ус­корения реакции.

Фосфор белый (желтый), фосфористый водород (фосфин), водородистый кремний (силан), цинковая пыль, алюминиевая пудра, карбиды щелочных металлов, суль­фиды металлов – рубидия и цезия, арсины, стибины, фосфины, сульфоуголь и другие вещества также способны окисляться на воздухе с выделением тепла, за счет ко­торого реакция ускоряется до горения. Некоторые из перечисленных веществ способны самовозгораться очень быстро после соприкосновения с воздухом, другие же – через длительный промежуток времени.

Например, фосфор белый (желтый) интенсивно окисляется при температуре помещений, поэтому быстро самонагревает­ся и загорается с образованием белого дыма:

4Р + 5О 2 → 2Р 2 О 5 + 3100,6 кДж.

При смачивании раствором фосфора в сероуглероде горючих веществ происходит испарение сероуглерода; остающийся на поверхности тонкий слой фосфора быстро окисляется и самовозгорается. В зависимости от кон­центрации раствора смоченные им вещества самовозго­раются через различные промежутки времени.

Хранить и резать фосфор следует под водой, так как на воздухе он может воспламениться от теплоты трения, причем белый фосфор очень ядовит.

Некоторые металлы, металлические порошки, пудры способны самовозгораться на воздухе за счет тепла, вы­деляющегося при реакции окисления. Из металлов в компактном состоянии этой способностью обладают ру­бидий и цезий, из металлических пудр – алюминиевая пудра и др. Для предотвращения самовозгорания алю­миниевой пудры ее приготовляют в среде инертного газа и затем перетирают с жирами, пленка которых предох­раняет пудры от окисления. Известны случаи, когда алюминиевая пудра под действием растворителя или на­гревания обезжиривалась и самовозгоралась.

Карбиды щелочных металлов К 2 С 2 , Na 2 C 2 , Li 2 С 2 са­мовозгораются не только на воздухе, но даже и в ат­мосфере СО 2 и SO 2 .

К самовозгоранию на воздухе способны также диэтиловый эфир и скипидар. Диэтиловый эфир при длитель­ном соприкосновении с воздухом на свету способен об­разовывать перекись диэтила (С 2 Н 5)О 2 , которая при ударе или нагревании до 75 0 С разлагается со взрывом и воспламеняет эфир. Скипидар также может самовозго­раться, если им смочены волокнистые материалы. При­чина самовозгорания – способность скипидара окислять­ся на воздухе при низких температурах. Известен случай самовозгорания ваты, смоченной скипидаром. Такой ва­той смывали масляную краску с декорации. Ночью вата, собранная в одном месте, самовозгорелась. Известны также случаи самовозгорания мха, смоченного скипида­ром.

Сульфоуголь, находясь в бумажных мешках, уложен­ных в штабель, способен самовозгораться. Были случаи его самовозгорания в первые 2-3 дня после укладки мешков в штабель.

Микробиологическое самовозгорание. Микробиологическим называется самовозгорание, возникающее в результате самонагревания под воздействием жизнедеятельности микроорганизмов в массе вещества, материала, смеси. К таким веществам относятся торф (в основном, фрезерный), растительные материалы: сено, клевер, силосная масса, солод, зерновые культуры, хлопок, скопление древесных опилок и подобные им материалы.

Особенно подвержены самовозгоранию недосушенные материалы. Влага и тепло способствуют размножению микроорганизмов в массе этих материалов уже при 10-18 0 С. Вследствие плохой теплопроводности растительных материалов выделяющееся при гниении тепло идёт на разогрев гниющего материала, температура его повышается и может достичь 70 0 С. Микроорганизмы при такой температуре погибают, однако повышение температуры в материале не прекращается, так как некоторые органические соединения в это время уже обугливаются. Образующийся при этом пористый уголь имеет свойство адсорбировать пары и газы, что сопровождается выделением тепла. В случае малой теплоотдачи уголь нагревается до начала процесса окисления и температура растительных материалов повышается, достигая 200 0 С. Это приводит к разложению клетчатки и дальнейшему обугливанию массы. Процесс окисления пористого угля интенсифицируется, в результате чего температура растёт и возникает горение. При увлажнении растительного сырья как при нормальной, так и повышенной температурах выделяются газы, в том числе и горючие. Так, при промачивании растительного сырья водяным паром или водой, при тушении горящего продукта начинается выделение СО, СН 4 , Н 2 в количествах, значительно превышающих НКПРП для каждого из этих газов. Поэтому использование для подавления очагов горения растительного сырья в силосах и бункерах только воды или пара может привести к взрыву хранилищ.

Химическое самовозгорание. Химическим называется самовозгорание, возникающее в результате химического взаимодействия веществ. Химическое самовозгорание возникает в месте контакта взаимодействующих веществ, реагирующих с выделением тепла. В этом случае самовозгорание наблюдается обычно на поверхно­сти материала, а затем распространяется вглубь. Процесс самонагревания начинается при температурах ниже 50 0 С. Некоторые химические соединения склонны к самонагреванию в результате контакта с кислородом воздуха и другими окислителями, друг с другом и водой. Причиной самонагревания является их высокая реакционная способность.

Вещества, самовозгорающиеся при контакте с окис­ лителями . Многие вещества, в основном органические, при смешении или соприкосновении с окислителями спо­собны самовозгораться. К окислителям, вызывающим самовозгорание таких веществ, относятся: кислород воздуха, сжатый кисло­род, галогены, азотная кислота, перекись натрия и ба­рия, перманганат калия, хромовый ангидрид, двуокись свинца, селитры, хлораты, перхлораты, хлорная известь и др. Некоторые из смесей окислителей с горючими ве­ществами способны самовозгораться только при воздей­ствии на них серной или азотной кислоты или при ударе и слабом нагревании.

Самовозгорание на воздухе. Некоторые химические соединения склонны к самонагреванию в результате контакта с кислородом воздуха. Причиной самовозгорания служит их высокая реакционная способность в контакте с другими соединениями. Поскольку этот процесс происходит большей частью при комнатных температурах, его также относят к самовозгоранию. На самом деле, заметный процесс взаимодействия компонентов наблюдается при значительно более высоких температурах, и поэтому в качестве температурного показателя пожарной опасности таких веществ приводят их температуру самовоспламенения. Например, алюминиевая пудра самовозгорается на воздухе. Однако реакция образования окиси алюминия протекает при 913 К.

Сжатый кислород вызывает самовозгорание веществ (минерального масла), которые не самовозгораются в кислороде при нормальном давлении.

Хлор, бром, фтор и йод чрезвычайно активно соеди­няются с некоторыми горючими веществами, причем реакция сопровождается выделением большого количества тепла, что приводит к самовозгоранию веществ. Так, ацетилен, водород, метан и этилен в смеси с хлором самовозгораются на свету или от света горящего магния. Если указанные газы присутствуют в момент выделения хлора из любого вещества, самовозгорание их происходит даже в темноте:

С 2 Н 2 + С1 2 → 2НС1 +2С,

СН 4 + 2С1 2 → 4НС1 + С и т. д.

Нельзя хранить галогены вместе с легко воспламе­няющимися жидкостями. Известно, что скипидар, рас­пределенный в каком-либо пористом веществе (в бумаге, ткани, вате), самовозгорается в хлоре. Пары диэтилового эфира могут также самовозгораться в атмосфере хлора:

С 2 Н 5 ОС 2 Н 5 + 4С1 2 → Н 2 О + 8НС1 + 4С.

Красный фосфор моментально самовозгорается при соприкосновении с хлором или бромом.

Не только галогены в свободном состоянии, но и их соединения энергично вступают в реакцию с некоторыми металлами. Так, взаимодействие четыреххлористого эта­на C 2 H 2 CI 4 с металлическим калием происходит со взры­вом:

С 2 Н 2 С1 4 + 2К → 2КС1 + 2НС1 + 2С.

Смесь четыреххлористого углерода СС1 4 или четырех-бромистого углерода со щелочными металлами при на­гревании до 70 0 С взрывается.

Азотная кислота, разлагаясь, выделяет кислород, по­этому является сильным окислителем, способным выз­вать самовозгорание ряда веществ.

4HNO 8 → 4NO 2 + О 2 + 2Н 2 О.

При соприкосновении с азотной кислотой самовозго­раются скипидар и этиловый спирт.

Растительные материалы (солома, лен, хлопок, древесные опилки и стружки) самовозгораются, если на них попадет концентрированная азотная кислота.

При соприкосновении с перекисью натрия способны самовозгораться следующие горючие и легковоспламе­няющиеся жидкости: метиловый, этиловый, пропиловый, бутиловый, изоамиловый и бензиловый спирты, этиленгликоль, диэтиловый эфир, анилин, скипидар и уксусная кислота. Некоторые жидкости самовозгорались с перекисью натрия после введения в них небольшого количества воды. Так ведут себя уксусноэтиловый эфир (этилацетат), ацетон, глицерин и изобутиловый спирт. Началом реакции служит взаимодействие воды с пере­кисью натрия и выделение при этом атомарного кисло­рода и тепла:

Na 2 O 2 + Н 2 О → 2NaOH + О.

Атомарный кислород в момент выделения окисляет горючую жидкость, и она самовозгорается. Порошок алюминия, опилки, уголь, сера и другие вещества в смеси с перекисью натрия моментально самовозгораются от попадания на них капли воды.

Сильным окислителем является перманганат калия КМnО 4 . Его смеси с твердыми горючими веществами крайне опасны. Они самовозгораются от действия кон­центрированных серной и азотной кислот, а также от удара и трения. Глицерин С 3 Н 5 (ОН) 3 и этиленгликоль С 2 Н 4 (ОН) 2 самовозгораются в смеси с перманганатом калия через несколько секунд после смешения.

Сильным окислителем является также хромовый ангидрид. При попадании на хромовый ангидрид самовозгораются следующие жидкости: метиловый, этиловый, бутиловый, изобутиловый и изоамиловый спирты; уксус­ный, масляный, бензойный, пропионовый альдегиды и паральдегид; диэтиловый эфир, этилацетат, амилацетат, метилдиоксан, диметилдиоксан; уксусная, пеларгоновая, нитрилакриловая кислоты; ацетон.

Смеси селитр, хлоратов, перхлоратов способны само­возгораться при действии на них серной, а иногда азот­ной кислоты. Причиной самовозгорания является выде­ление кислорода под действием кислот. При действии серной кислоты на бертолетову соль происходит следу­ющая реакция:

H 2 SO 4 + 2КСlO 3 → K 2 SO 4 + 2НСlO 3 .

Хлорноватая кислота малоустойчива и при образова­нии распадается с выделением кислорода:

2НСlO 3 → 2НС1 + 3О 2 .

Карбиды щелочных металлов К 2 С 2, Na 2 C 2 , Li 2 C 2 самовозгораются не только на воздухе, но даже и в атмосфере СО 2, SO 2 .

Например, карбид кальция Са 2 С при контакте с водой выделяет горючий газ ацетилен С 2 Н 2, который в смеси с воздухом возгорается в результате того, что нагревается теплом, выделившимся в ходе реакции, Т св ацетилена равна 603 К.

Вещества, самовозгорающиеся при контакте с водой. К этой группе материалов относятся калий, натрий, ру­бидий, цезий, карбид кальция и карбиды щелочных ме­таллов, гидриды щелочных и щелочноземельных метал­лов, фосфиды кальция и натрия, силаны, негашеная из­весть, гидросульфид натрия и др.

Щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и це­зий – взаимодействуют с водой с выделением водорода и значительного количества тепла:

2Na + 2Н 2 О → 2NaOH + Н 2 ,

2К + 2Н 2 О → 2КОН + Н 2 .

Выделяющийся водород самовоспламеняется и горит сов­местно с металлом только в том случае, если кусок ме­талла по объему больше горошины. Взаимодействие ука­занных металлов с водой иногда сопровождается взры­вом с разбрызгиванием расплавленного металла. Так же ведут себя гидриды щелочных и щелочноземельных металлов (КН, NaH, CaH 2) при взаимодействии с не­большим количеством воды:

NaH + Н 2 О → NaOH + Н 2 .

При взаимодействии карбида кальция с небольшим количеством воды выделяется столько тепла, что в при­сутствии воздуха образующийся ацетилен самовозгора­ется. При большом количестве воды этого не происходит. Карбиды щелочных металлов (например, Na 2 C 2 , K 2 C 2) при соприкосновении с водой взрываются, причем метал­лы сгорают, а углерод выделяется в свободном состоя­нии:

2Na 2 C 2 + 2Н 2 О + О 2 → 4NaOH + 4С.

Фосфид кальция Са 3 Р 2 при взаимодействии с водой об­разует фосфористый водород (фосфин):

Са 3 Р 2 + 6Н 2 О → 3Са(ОН) 2 + 2РН 3 .

Фосфин РН 3 является горючим газом, но самовозгорать­ся не способен. Совместно с РН 3 выделяется некоторое количество жидкого Р 2 Н 4 , который способен самовозго­раться на воздухе и может быть причиной воспламене­ния РН 3 .

Силаны, т. е. соединения кремния с различными ме­таллами, например Mg 2 Si, Fe 2 Si, при действии воды вы­деляют водородистый кремний, самовозгорающийся на воздухе:

Mg a Si + 4Н 2 О → 2Mg(OH) 2 + SiH 4 ,

SiH 4 + 2О 2 → SiO 2 + 2Н 2 О.

Перекись бария и перекись натрия хотя и взаимо­действуют с водой, но горючих газов при данной реакции не обра­зуется. Горение может возникнуть, если перекиси сме­шаны или соприкасаются с горючими веществами.

Оксид кальция (негашеная известь), реагируя с не­большим количеством воды, разогревается до свечения и может поджечь соприкасающиеся с ней горючие ма­териалы.

Гидросульфит натрия, являясь влажным, энергично окисляется с выделением тепла. В результате этого происходит самовозгорание серы, образующейся при распа­де гидросульфита.

Таким образом, самовозгорание и самонагревание горючих смесей, веществ и материалов, которые протекают при низких температурах, имеют ту же природу, что и самовоспламенение, но вследствие своей большей распространенности служат причиной пожаров гораздо чаще, чем самовоспламенение.