Введение в курс "Пожарная безопасность"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция № 1. Введение в курс "Пожарная безопасность"

Цель занятия: Разъяснить цели и задачи дисциплины

Развитие  науки  и  техники,  производств,  с  применением  новых  синтетически-композитных  материалов,  усиленное  развитие  химической  нефтяной и  газовой  отраслей,  и  сфер  экономики,  в  технологических  процессах  которых используется  большое  количество  пожаро-и  взрывоопасных  веществ,  тенденция  увеличения  этажности  и  площадей  общественных  и  жилых  зданий требуют  постоянного  внимания  к  мерам  предупреждения  и  тушения  пожаров.

Целью изучения дисциплины является формирование у студентов основополагающих представлений в области обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений и технологических процессов; формирование знаний в проведении анализа пожарной опасности зданий и технологических процессов и разработки противопожарных мероприятий.

Задачами дисциплины являются:

1. -изучение правовых и нормативных документов регламентирующих работу по обеспечению противопожарной и противоаварийной эксплуатации зданий, сооружений и технологических комплексов;

2. - ознакомление  студентов  с  важнейшими  показателями  пожаро- и  взрывоопасности веществ и материалов, средствами и способами пожаротушения, эффективностью противопожарных мероприятий;

3. -изучение принципов и методов оценки взрывопожарной и пожарной опасности помещений, зданий и сооружений, веществ, аппаратов и технологических процессов;

4. -сформировать у студентов системный подход к разработке и реализации мероприятий по обеспечению взрыво-и пожаробезопасности промышленных объектов.

Пожар -- неконтролируемый процесс горения, причиняющий материальный ущерб, вред жизни и здоровью людей, интересам общества и государства. противоаварийный взрыв горение пожар

Пожар представляет собой сложный физико-химический процесс, включающий помимо горения явления массо- и теплообмена, развивающиеся во времени и пространстве. Эти явления взаимосвязаны и характеризуются параметрами пожара: скоростью выгорания, температурой и т. д. и определяются рядом условий, многие из которых носят случайный характер. Явления массо- и теплообмена называют общими явлениями, характерными для любого пожара независимо от его размеров и места возникновения. Только ликвидация горения может привести к их прекращению. При пожаре процесс горения в течение достаточно большого промежутка времени не управляется человеком. Следствием этого процесса являются большие материальные потери, гибель людей. Общие явления могут привести к возникновению частных явлений, т. е. таких, которые могут или не могут происходить на пожарах. К ним относят: взрывы, деформацию и обрушение технологических аппаратов и установок, строительных конструкций, вскипание или выброс нефтепродуктов из резервуаров и другие явления.

Из сказанного следует;

- число опасностей не снижается и роль специально выделенной службы - пожарной охраны в жизни общества и обеспечении безопасности жизнедеятельности человека велика;

-  для  снижения  пожарной  опасности  любого  объекта  следует  принимать  максимум  профилактических,  конструктивно-технологических,  организационных  и  других  мер  направленных  на  недопущение  возникновения  пожара;

-  на  случай,  если  пожар  все-таки  возникнет,  необходимо  предусматривать  конструктивно-планировочные  и  технологические  решения,  снижающие интенсивность  его  развития,  способствующие  локализации  зоны  горения  и задымления;  уменьшающие  ущерб  и  создающие  безопасные  и  оптимальные условия  для  прибывающих  сил  экстренного  реагирования  с  целью  выполнения поставленных задач по тушению;

-  необходимо  предусматривать  комплекс  организационно-технических мероприятий,  направленных  на  активную  локализацию  и  тушение  пожара специальными  технологическими  приемами,  автоматическими  системами пожаротушения  или  путем  привлечения  сил  и  средств  пожарной  охраны  в минимально короткое время.

На  пожаре  одновременно  протекает  много  различных  процессов  и  явлений.одни из которых более или менее просты и понятны, другие - чрезвычайно  сложны.  Одни  из  этих  явлений  постоянны  или  обязательны  на  каждом пожаре,  т.  е.  присущи  всем  пожарам,  другие  -  возникают  только  на  некоторых.  Однако  для  всех  пожаров  можно  выделить  характерные  признаки  и  явления:

-  горение  происходит  с  выделением  в  зоне  горения  тепла  и  продуктов горения;

-  на  пожаре  обязателен  массообмен  (точнее,  газообмен),  осуществляемый  по  механизму  конвективных  газовых  потоков,  обеспечивающих  приток свежего  воздуха  (кислорода)  в  зону  горения  и  отвод  продуктов  горения  из нее (CO₂, Н₂O и др.);

-  на пожаре происходит передача тепла из зоны горения в окружающее пространство  (в  том  числе  горючим  материалам),  без  которого  невозможно непрерывное  самопроизвольное  продолжение  процесса  горения  на  пожаре, его развитие и распространение. Оно приводит к потере механической прочности  несущих  конструкций  и  их  обрушению,  взрыву  емкостей,  сосудов  и резервуаров с горючими жидкостями и газами, к выходу из строя приборов и оборудования и т.д. Тепло пожара осложняет обстановку, затрудняет ведение тактико-технических действий по его локализации и тушению.

Эти  три  основных  процесса  неразрывно  взаимосвязаны  и  взаимообусловлены. Другие явления встречаются лишь на некоторых видах пожаров. К ним  относятся:  выделение  продуктов  неполного  сгорания  и  токсичных  продуктов  разложения  горючих  веществ;  задымление;  деформация  или  обрушение конструкций; разрыв стенок резервуаров со сжатыми газами: взрыв сосудов и резервуаров с горючими газами; повреждение коммуникационных систем  (электросиловых,  связи,  водоснабжения  и  др.);  выброс  горючих  жидкостей, горение на задвижках и т.п.

Эти  "вторичные"  явления  чрезвычайно  важны,  особенно  с  точки  зрения  предупреждения  пожаров,  тактики  тушения  и  организации  боевой  работы  на  пожаре.  Они  определяют  обстановку на  пожаре и  ее особенности.

Особую  опасность  с  точки  зрения  динамики  развития  пожаров  представляют  взрывы.  Взрывы,  как  правило,  возникают  внезапно,  развиваются  с большой  скоростью  и  сопровождаются  выделением  огромной  механической энергии.  Они  обладают  большой  разрушительной  силой  и  нередко  сопровождаются человеческими жертвами.

Взрыв  есть  не  что  иное,  как  выделение  относительно  большого  количества  энергии в  конечном (ограниченном) объеме за сравнительно короткий промежуток  времени.  Под  взрывом  в  данном  случае  подразумевается  процесс интенсивного выделения тепловой энергии горючей смеси при сгорании ее  в  ограниченном  объеме.  В  этом  случае  выделившееся  тепло  недостаточно быстро  отводится  в  окружающее  пространство.  Оно  идет  в  основном  на  нагревание  и  расширение  продуктов  горения,  к  резкому  повышению  Давления в замкнутом объеме. Когда давление превышает конструкционную прочность сосуда или резервуара, то приводит к его механическому разрушению.

Новые  проблемы  обеспечения  пожарной  безопасности  возникли  и  в связи  с  новыми  строительными  и  архитектурно-планировочными  решениями современных  объектов.  Архитектурно-планировочные  решения  и  индустриальные  методы  строительства  привели  к  созданию  огромных  производственных  помещений,  высотное  строительство  достигло  отметок  400м  и  более, глубоко заложенные станции метро достигли глубины 100 и более метров.

С  одной,  стороны,  повысилась  огнестойкость  зданий.  Усовершенствовались  и  стали  более  безопасными  системы  освещения,  отопления,  вентиляции  и  др.  В  городе,  где  преобладают  здания  I  степени  огнестойкости,  пожарредко  распространяется  за  пределы  одного  здания,  секции  или  даже  одной-двух квартир.

Но,  с  другой  стороны,  огромные  производственные  площади  в  десятки тысяч  квадратных  метров,  высотные  здания  с  лестничными  клетками  и  лифтовыми  шахтами,  зрелищные  залы,  павильоны  и  административные  здания на  десятки  тысяч  человек  -  представляют  повышенную  пожарную  опасность.

Особенно  остро  встают  вопросы  незадымляемости  эвакуационных  путей, прогнозирования  динамики  пожара,  направления  и  интенсивности  его  развития.  С  развитием  химической  промышленности  и  технологии  производства синтетических  полимерных  материалов  широкое  применение  для  отделки зданий  нашли  новые  конструкционные  и  декоративно-отделочные  материалы.  Они  легки,  технологичны,  красивы,  высокопрочны,  долговечны  и  экономически  более  выгодны.  Многие  из  них  -  это  горючие  материалы,  обладающие  токсичными  свойствами  и  большой  дымообразующей  способностью.

Воспламенение  таких  материалов  способствует  заполнению  помещений  продуктами  горения  и  их  распространению  на  эвакуационные  пути  и  смежные помещения.  Поэтому,  в  случае  возникновения  пожаров  на  таких  объектах складывается  особо  сложная  обстановка  по  динамике  развития  пожаров,  по токсичности  продуктов  горения,  по  изысканию  средств  и  методов  эффективного прекращения горения.

Для  решения  этих  проблем  разрабатываются  профилактические  решения  конструктивно-планировочного  характера.  Внедряются  различного  рода автоматические,  стационарные  и  привозные  системы  тушения  пожара.  Особое  внимание  уделяется  обеспечению  безопасности  людей  на  случай  пожара или взрыва.

В  последние  годы значительно  повысилась взрывная  и  пожарная опасность  многих  видов  производств.  Резко  повысилась  мощность  энергосиловых установок.  Возросли  температура  и  давление  в  технологических  установках  и аппаратах;  расход  горючих  газов,  жидкостей,  сыпучих  и  твердых  горючих материалов. Все это привело к повышению пожарной опасности производств.

В  настоящее  время  в  резервуарных  парках  хранятся  сотни  тысяч  тонн горючих  и  легковоспламеняемых  жидкостей.  На  заводах  полипропилена,  полистирола,  синтетических  волокон  обращаются  сотни  тонн  горючих  веществ, находящихся  в  особо  пожароопасном  состоянии.  Многие  новые  виды  синтетических  материалов  в  процессе  их  производства  на  крупнотоннажных  производствах  находятся  в  состоянии  повышенной  пожарной  опасности.  Добыча,  хранение  и  транспортировка  горючих  жидкостей  и  газов  возросли  до  небывалых  ранее  масштабов.  Появилось  много  новых  высокопроизводительных,  но  пожаро-  и  взрывоопасных  методов  технологической  обработки  сыпучих  горючих  материалов,  обрабатываемых  в  "кипящем  слое",  когда  они находятся  во  взвешенном  состоянии  в  интенсивных  восходящих  потоках  горячего  воздуха  или  смеси  газов  с  воздухом.  Возникли  промышленные  объекты,  где  площадь  цеха  под  одной  крышей  измеряется  десятками  тысяч  квадратных  метров,  объемы  помещений  -  сотни  тысяч  кубометров,  площадь  покрытий, выполненных из горючих материалов,- сотни тысяч квадратных метров.  Характер  развития  пожаров  на  этих  объектах  будет  существенно  отличаться  от  пожаров  на  обычных  промышленных  предприятиях.  Современный промышленный  объект требует новых, более эффективных приемов и способов  тактико-технических  действий  на  пожарах  Приемы  и  способы  ликвидации  горения  на  современных  пожароопасных  объектах  значительно  усовершенствованы.  Одной  водой  невозможно  ликвидировать  горение  в  резервуаре с  ЛВЖ и ГЖ, емкостью в десятки тысяч кубометров или на газовом фонтане с  большим  дебитом  газа;  без  новых  порошковых  огнетушащих  веществ.

Чрезвычайно  сложно  успешно  потушить  пожар,  связанный  с  горением  металлорганических  соединений,  гидридов  бора  и  алюминия,  или  сложный  пожар на аэродроме, при аварийной посадке самолета и др.

Для  успешного  тушения  пожаров  необходимо  хорошо  знать  динамику развития  пожаров,  как  в  ограждениях,  так  и  на  открытом  пространстве,  на транспортных  средствах,  на  объектах  с  особой  опасностью  для  участников тушения пожара.

Исследуя  условия  развития  и  тушения  пожаров,  разрабатывая  наиболее  целесообразные  способы  и  приемы  тактико-технических  действий  подразделений,  данное  учебное  издание,  вместе  с  тем,  не  дает  готовых  решений для  каждой  конкретной  обстановки,  складывающейся  на  пожаре.  Она  содержит  главные,  наиболее  важные  и  обобщенные  положения  и  правила,  следуя которым  руководитель  тушения  пожара  (РТП)  принимает  обоснованное управленческое  решение,  соответствующее  конкретным  условиям  оперативно-тактической обстановки.

Лекция № 2. Пожар и понятие о нем и причины его возникновение

Цель занятия: ознакомиться видами и причинами пожара

Рассматриваемые вопросы:

1. Природа возгорания

2. Причины пожаров и последовательность действий при пожаре

3. Фазы и зоны пожара

4. Классификация пожаров

Практика  показывает,  что  абсолютно  пожаробезопасных  объектов  не существует.  Пожар  возможен  под  водой  и  под  землей,  на  воде,  на  земле,  в воздухе и даже в космическом корабле.

При  таком  подходе  к  вопросу  все  материальные  элементы  объекта, включая  и  элементы  конструкций  зданий,  необходимо  рассматривать  не  с точки  зрения  их  функционального  назначения,  их  материальной  или  духовной  ценности,  а  как  пожарную  нагрузку данного  объекта,  т.е.  как  вещество  и материалы, способные гореть в случае возникновения пожара.

Пожар -  комплекс  физико-химических  явлений,  в  основе  которых  лежит  нестационарные  (изменяющиеся  во  времени  и  пространстве)  процессы горения,  тепло  -  и  массообмена.  Пожаром  считается  неконтролируемое  горение, приводящее к ущербу.

Для  специалистов  пожарной  охраны  можно  дать  развернутое  определение:  “Пожаром  называется  процесс  горения,  возникший  непроизвольно (или  по  злому  умыслу),  который  будет  развиваться,  и  продолжаться  до  тех пор,  пока  либо  не  выгорят  все  горючие  вещества  и  материалы,  либо  не  возникнут  условия,  приводящие  к  самопотуханию  (случай  весьма  редкий,  но возможный),  либо пока не будут приняты активные специальные меры по его локализации и тушению”.

Из этого определения можно сделать три вывода:

1. Горение есть главный и основной процесс на пожаре, так как без горения  никакой  пожар  невозможен.  С  точки  зрения  пожарного  специалиста горением  называется  сложный  физико-химический  процесс  превращения горючих  веществ  и  материалов  в  продукты  сгорания,  сопровождаемый  интенсивным  выделением  тепла,  дыма  и  световым  излучением,  структурными изменениями,  в  основе  которых  лежат  быстротекущие  химические  реакции окисления в атмосфере кислорода воздуха.

2.  Особенностями горения на пожаре от других видов горения являются:  склонность  к  самопроизвольному  распространению  огня  до  максимальных  размеров,  сравнительно  невысокая  степень  полноты  сгорания,  интенсивное  выделение  дыма,  содержащего  продукты  полного  и  неполного  окисления.

3.  Поскольку  процесс  горения  возникает  непроизвольно  или  по  злому умыслу,  то  никакие  предварительные  меры  не  могут  полностью  исключить вероятность его возникновения.

Для  уменьшения  степени  опасности  пожара  и  величины  материального  ущерба  от  него,  необходимо  применять  весь  накопленный  арсенал  конструктивных  предварительных  и  профилактических  средств  и  методов  по  его предотвращению,  локализации  и  ограничению  интенсивности  развития,  а  вслучае  его  возникновения  принимать  активные  меры  по  его  локализации  и ликвидации.

1.   Природа возгорания

Для возникновения возгорания и поддержания пожара необходимы три составляющие, известные как Пожарный Треугольник. Это горючие материалы (топливо), тепло, вызывающее температуру возгорания веществ и материалов, кислород для поддержания процесса горения. Эти составляющие взаимосвязаны цепной молекулярной реакцией.

Три составляющих Пожарного Треугольника, необходимых для возникновения горения и поддержания пожара, образуют стороны треугольника. Пожар возможен, лишь когда все три компонента встречаются вместе. Удаление любой одной составляющей разбивает Треугольник и пожар перестанет существовать (потухнет).

Материалы горения (топливо) могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Например, бумага, древесина, картон, масло, нефтепродукты, краска, ацетилен и другие.

Удаление материалов горения (топлива). Принцип удаления топлива (материалов горения) наиболее эффективно может использоваться при пожарах в машинном отделении, где имеется возможность перекрытия подачи горючих веществ путем аварийного перекрытия клапанов топливных трубопроводов. Остановкой топливных насосов и очистителей. Для этой цели предусмотрены специальные клапана быстрой остановки подачи топлива.

Кислород содержится в воздухе, обычно в достаточных количествах для поддержания горения / пожара.

Удаление кислорода (удушение пожара) означает снижение уровня кислорода, ниже его содержания, необходимого для поддерживающего горения. Это достигается перекрытием притока свежего воздуха путем герметизации помещения, закрытием естественной и принудительной вентиляции.  Кислород выгорит и пожар в помещении потухнет. Другой способ - вытеснение кислорода из воздуха в горящем помещении, что достигается:

- Перекрытие всех пожарных заслонок в каналах вентиляции, вентиляционных отверстий, закрытие противопожарных и водонепроницаемых клинкетных дверей остановит приток воздуха в помещение и значительно облегчит тушение пожара в нем. Отключение вентиляционной системы усилит эффективность принимаемых действий.

Помещения, снабженные системой тушения пожаров углекислым газом или инертными газами, должны быть эвакуированы и герметизированы перед активацией системы. Углекислый газ или инертный газ из системы пожаротушения заполнит помещение, вытеснив кислород, и пожар будет потушен. Помещения, оборудованные системами углекислотного пожаротушения, будут заполнены углекислым газом, который образует инертную среду для ликвидации пожара. Пенообразователи, порошковые и CO₂ огнетушители, песок, пожарные покрывала и пар действуют таким же образом.

Тепло. Различные материалы горения (топливо) имеют разные критические температуры возгорания. Когда такая температура достигается нагреванием - происходит возгорание материала, и далее горение само по себе поддерживает высокую температуру горения материала. Нагревание материала до его температуры горения может быть как непроизвольным, так и преднамеренным.

Охлаждение означает понижение температуры горящих субстанций ниже их температур возгорания, необходимых для поддержания горения.

Примером разбивания пожарного треугольника и борьбы с пожаром путем охлаждения горящих материалов (топлива) является использование воды, подаваемой из пожарных рукавов или из водяных огнетушителей. Однако, пожарникам следует учесть, что использование одной лишь воды из пожарной магистрали для тушение пожара в помещении может быть недостаточно эффективным. Иногда безопаснее изолировать пожар, герметизировав помещение, тем самым предотвращая распространение пожара в смежные помещения. Это достигается использованием средств противопожарной безопасности судна по его конструкции (противопожарные двери, клинкетные двери, пожарные заслонки в вентиляционных каналах и др.). При этом необходимо проводить охлаждение смежных переборок из соседних помещений при помощи пожарных рукавов и воды.

Охлаждение смежных переборок и палуб должно вестись, насколько это практически возможно, по всему периметру горящего помещения, а также сверху и снизу.

Причины пожаров

Причины пожаров:

1) В быту:

-курение в постели в нетрезвом состоянии (температура сигареты до + 800°С)

-утечка бытового газа- в результате происходит взрыв и пожар. В помещении, где имеется запах газа, запрещается: включать или выключать освещение, электроприборы; пользоваться мобильным и обычным телефоном. При наличии запаха - выключить газовые горелки и общий кран у газовой плиты,  ткрыть окна и покинуть помещение;

2) в строительстве и промышленности:

-искры расплавленного металла от электро- и газовой сварки;

-неисправные  электропредохранители,  автоматы,  повреждённая  электропроводка;

-применение огня в помещениях, где используются нитрокраски, растворители, горюче-смазочные материалы, битумы и т.п.;

-утечка газа при газовой сварке;

-самовозгорание горючих материалов (промасленные тряпки и т.п.);

-взрывы баллонов с горючими газами вследствие их нагревания, ударов, попадания масла на вентильные головки;

-курение вблизи горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, горючих материалов и т.п.

Последовательность действий при пожаре

1. При появлении запаха гари, дыма, огня- вызвать пожарную охрану по «01», продублировать вызов, сообщить адрес, свою фамилию.

2. Нажать кнопки системы оповещения о пожаре.

3. Принять все меры для эвакуации людей.

4. Включить систему автоматического пожаротушения, систему противодымной защиты.

5. Начать тушить пожар подручными средствами.

6. Встретить пожарную команду, открыть ворота, указать путь подъезда к очагу возгорания, указать расположение наружных гидрантов  и схему включения в работу противопожарного водопровода.

7. При необходимости отключить электроснабжение.

8. Остановить работу лифтов.

9. Сообщить о пожаре руководству организации.

Фазы пожара

Процессы  развития  пожара  можно  разделить  на  несколько  характерных фаз. В  I  фазе  пожара  при  повышении  среднеобъемной  температуре  до 200°С  и  более  расход  приточного  воздуха  увеличивается,  а  затем  постепенно снижается.  Одновременно  понижается  уровень  нейтральной  зоны  (плоскости равных  давлений),  сокращается  площадь  приточной  части  проемов  в  ограждениях  и,  соответственно,  увеличивается  площадь  вытяжной  части.  С  такой же  примерно  скоростью  снижается  уровень  объемной  доли  кислорода,  поступающего  в  зону  горения  (до  8%),  и  повышается  объемная  доля  диоксида углерода  в  уходящих  газах  (до  13%).  Этот  процесс  объясняется  тем,  что  при температуре  150-200°С  бурно  проходят  экзотермические  реакции  разложения горючих  материалов,  растет  скорость  их  выгорания  под  влиянием  теплоты, выделяющейся  на  пожаре.  Количество  теплоты,  выделяющейся  на  пожаре  в единицу  времени,  зависит  от  низшей  теплоты  сгорания  материалов,  площади поверхности  горения,  массовой  скорости  выгорания  материалов  с  единицы поверхности и полноты сгорания.

При  пожаре  в  помещении  нагрев  горючих  материалов  и  ограждающих конструкций  происходит  как  конвективным,  так  и  лучистым  теплообменом. При  открытых  пожарах  теплота  в  окружающую  среду  передается  излучением.

Независимо  от  механизма  передачи  теплоты  продолжительность  I  фазы  пожара  полностью  зависит  от  скорости  выгорания  материалов  и  скорости распространения  пламени.  В  зависимости  от  условий  газообмена,  состава  и способа  распределения  пожарной  нагрузки  в  помещении  или  на  открытом пространстве,  время развития пожара в I фазе колеблется от 2 до 30% общей его продолжительности.

К  концу  I  фазы  пожара  резко  возрастает  температура  в  зоне  горения, пламя  распространяется  на  большую  часть  горючих  материалов  и  конструкций,  стремительно  увеличивается  высота  факела,  значительно  уменьшается концентрация  кислорода  и  соответственно  увеличивается  концентрации  оксида и диоксида углерода.

Затем  начинается  второй  этап  развития  пожара  (II  фаза  пожара).  Весь описанный  выше  процесс  повторяется,  но  уже  с  большей  интенсивностью. Быстрее  растет  объем  зоны  горения,  еще  интенсивнее  конвективный  тепловой, газовый и лучистый потоки, увеличивается площадь пожара, в том числе и  за  счет  увеличения  скорости  распространения  пожара,  круче  растет  температура в помещении. Этот второй этап длится примерно 5-10 мин. Начинается  III  этап  пожара  -  бурный  процесс  нарастания  всех  рассмотренных  выше параметров.  Среднеобъемная  температура  в  помещении  поднимается  до  250  - 300°С.  Начинается  так  называемая  стадия  объемного  развития  пожара,  когда пламя  заполняет  практически  весь  объем  помещения,  а  процесс  распространения  пламени  происходит  уже  не  по  поверхности  твердых  горючих  материалов,  а  дистанционно,  через  разрывы  в  пожарной  нагрузке,  под  действием конвективных  и  лучистых  потоков  тепла  воспламеняются  отдельно  отстоящие от зоны горения предметы и горючие материалы.

Начинается  "объемная  фаза"  развития  пожара  и  фаза  объемного  распространения  пожара.  При  температуре  газовой  среды  в  помещении  300°С происходит  разрушение  остекления,  догорание  продуктов  сгорания  может при  этом  происходить  и  за  пределами  помещения  (огонь  вырывается  из  проемов  наружу).  Скачком  изменяется  интенсивность  газообмена:  она  резко  возрастает,  интенсифицируется  процесс  оттока  горячих  продуктов  горения  и приток  свежего  воздуха  в  зону  горения  (IV  этап  пожара).  При  этом  температура  в  помещении  может  кратковременно  несколько  снизиться.  Но,  в  соответствии  с  изменением  условий  газообмена,  резко  возрастают  такие  параметры  пожара,  как  полнота  сгорания,  скорость  выгорания  и  скорость  распространения  процесса  горения.  Соответственно  резко  возрастает  удельное  и общее  тепловыделение  на  пожаре.  Температура,  несколько  снизившаяся  в момент  разрушения  остекления  из-за  притока  холодного  воздуха,  резко  возрастает,  достигая  500-600°С.  Процесс  развития  пожара  бурно  интенсифицируется,  увеличивается  численное  значение  всех  параметров  пожара,  рассмотренных  выше.  Площадь  пожара,  среднеобъемная  температура  в  помещении (800  -  900°C),  интенсивность  выгорания пожарной  нагрузки и  степень задымления достигают максимальных величин.

Параметры  пожара  стабилизируются.  Эта  V  фаза  наступает  обычно  на 20-25 мин и длится в зависимости от величины и характера пожарной нагрузки еще 20-30 мин и более.

Затем  (при  условии  свободного  развития  пожара)  начинает  постепенно наступать  VI  фаза  пожара,  характерная  постепенным  снижением  его  интенсивности, так как основная часть пожарной нагрузки уже выгорела.

Толщина  обугленного  слоя  на  поверхности  горючего  материала,  составляющая  5-10  мм,  препятствует  дальнейшему  проникновению  тепла вглубь  и  выходу  летучих  фракций  из  горючего  материала.  Кроме  того,  наиболее  летучие  фракции  под  действием  высокой  температуры  в  помещении уже  выделились.  Интенсивность  их  поступления  в  зону  горения  снижается.

Верхний  слой  угля  начинает  гореть  беспламенным  горением  по  механизму гетерогенного  окисления,  поглощая  значительную  часть  кислорода  воздуха, поступающего  в  зону  горения.  В  помещении  накопилось  большое  количество продуктов  горения.  Среднеобъемная  концентрация  кислорода  в  помещении снизилась  до  16-17%,  а  концентрация  продуктов  горения,  препятствующих интенсивному  горению,  возросла  до  предельного  значения.  Интенсивностьлучистого  переноса  тепла  к  горючему  материалу  уменьшилась  из-за  снижения  температуры  в  зоне  горения  и  повышения  оптической  плотности  среды.

По  причине  большого  задымления  среда  стала  менее  прозрачной  даже  для теплового излучения.

Интенсивность  горения  медленно  снижается,  что  влечет  за  собой  понижение  всех  остальных  параметров  пожара  (вплоть  до  площади  горения). Площадь  пожара  не  сокращается,  она  может  расти  или  стабилизироваться,  а площадь  горения  сокращается.  Наступает  VII  стадия  пожара  -  догорание  в виде  медленного  тления,  после  чего  через  некоторое,  иногда  весьма  продолжительное  время,  пожар  догорает  и  прекращается.  В  настоящее  время  большинство  объектов  оборудуются  автоматическими  системами  пожарной  сигнализации и тушения пожара. Автоматические системы пожарной сигнализации должны сработать на I стадии развития пожара. Автоматические системы тушения  пожара  должны  включаться  на  I  или  II  фазе  его  развития.  В  этой фазе  пожар  еще  не  достиг  максимальной  интенсивности  развития.  Тушение пожара  передвижными  средствами  начинается,  как  правило,  через  10-15  мин после извещения о пожаре, т.е. через 15-20 мин после его возникновения (3-5 мин до срабатывания системы сигнализации о пожаре; 5-10, а то и более, мин-  следование  на  пожар;  3-5  мин  разведка  и  боевое  развертывание).  То  есть, тактико-технические  действия,  как  правило,  начинаются  на  III-IV  фазе,  а иногда и на V фазе развития пожара, когда его параметры достигли наибольшей интенсивности своего развития или максимального значения.

Зоны пожара

Пожар развивается  на  определенной  площади  или  в  объеме  и  может быть условно разделен на три зоны, не имеющих, однако, четких границ: горения, теплового воздействия и задымления.

Зона  горения. Зоной  горения  называется  часть  пространства,  в  котором  происходит  подготовка  горючих  веществ  к  горению  (подогрев,  испарение,  разложение)  и  их  горение.  Она  включает  в  себя  объем  паров  и  газов, ограниченный  собственно  зоной  горения  и  поверхностью  горящих  веществ, с  которой  пары  и  газы  поступают  в  объем  зоны  горения.  При  беспламенном горении и тлении, например, хлопка, кокса, войлока, торфа и других твердых горючих  веществ  и  материалов,  зона  горения  совпадает  с  поверхностью  горения.  Иногда  зона  горения  ограничивается  конструктивными  элементами  -- стенами  здания,  стенками  резервуаров,  аппаратов  и  т.д.  Характерные  случаи пожаров и зоны горения на них показаны на рис. 1.1.

Зона  горения  является  теплогенератором  на  пожаре,  так  как  именно здесь выделяется все тепло и развивается самая высокая температура. Однако процесс  тепловыделения  происходит  не  во  всей  зоне,  а  во  фронте  горения,  издесь  же  развиваются  максимальные  температуры.  Внутри  факела  пламени температура  значительно  ниже,  а  у  поверхности  горючего  материала  еще ниже.  Она  близка  к  температуре  разложения  для  твердых  горючих  веществ  и материалов  и  к  температуре  кипения  жидкости  для  ЛВЖ  и  ГЖ.  Схемы  распределения  температур  в  факеле  пламени  при  горении  газообразных,  жидких и твердых веществ показаны на рис.1.2

Зона  теплового  воздействия. Зоной  теплового  воздействия  называется  часть  пространства,  примыкающая  к  зоне  горения,  в  котором  тепловое воздействие  приводит  к  заметному  изменению  материалов  и  конструкций  и делает  невозможным  пребывание  в  нем  людей  без  специальной  тепловой защиты  (теплозащитных  костюмов,  отражательных  экранов,  водяных  завес  и т.п.)

Классификация пожаров.

Условно все пожары можно классифицировать по различным параметрам и характеристикам:

Классификация пожаров по типу:

1. Индустриальные (пожары на заводах, фабриках и хранилищах).

2. Бытовые пожары (пожары в жилых домах и на объектах культурно-бытового назначения).

3. Природные пожары (лесные, степные, торфяные и ландшафтные пожары).

Классификация пожаров по плотности застройки:

1. Отдельные пожары. (Городские пожары) -- горение в отдельно взятом здании при невысокой плотности застройки. (Плотность застройки -- процентное соотношение застроенных площадей к общей площади населённого пункта.Безопасной считает плотность застройки до 20 %.)

2. Сплошные пожары -- вид городского пожара, охватывающий значительную территорию при плотности застройки более 20-30 %.

3. Огненный шторм -- редкое, но грозное последствие пожара при плотности застройки более 30 %.

4. Тление в завалах.

Классификация в зависимости от вида горящих веществ и материалов:

1. Пожар класса «А» -- горение твёрдых веществ.

2. А1 -- горение твёрдых веществ, сопровождаемое тлением (уголь, текстиль).

3. А2 -- горение твёрдых веществ, не сопровождаемых тлением (пластмасса).

4. Пожар класса «B» -- Горение жидких веществ.

5. B1 -- горение жидких веществ нерастворимых в воде (бензин, эфир, нефтепродукты). Также, горение сжижаемых твёрдых веществ. (парафин, стеарин).

6. B2 -- Горение жидких веществ растворимых в воде (спирт, глицерин).

7. Пожар класса «C» -- горение газообразных веществ.

8. Горение бытового газа, пропана и др.

9. Пожар класса «D» -- горение металлов.

10. D1 -- горение лёгких металлов, за исключением щелочных (алюминий, магний и их сплавы).

11. D2 -- горение щелочных металлов (натрий, калий).

12. D3 -- горение металлосодержащих соединений, (например, металлоорганических соединений, гидридов металлов).

13. Пожар класса «E» -- горение электроустановок.

14. Пожар класса «F» -- горение радиоактивных материалов и отходов.

Классификация материалов по их возгораемости:

1. Негорючие материалы -- материалы, которые не горят под воздействием источника зажигания (естественные и искусственные неорганические материалы -- камень, бетон, железобетон).

2. Трудно горючие материалы -- материалы, которые горят под воздействием источников зажигания, но неспособны к самостоятельному горению (асфальтобетон, гипсокартон, пропитанная антипиретическимисредствами древесина, стекловолокно или стеклопластик)

3. Горючие материалы -- вещества, которые способны гореть после удаления источника зажигания.

Большое количество пожаров на предприятиях и их последствия  заставляет специалистов постоянно искать новые требования к организации, принципам и методам противопожарной защиты объектов, а так же возрастает роль организации служб пожарной охраны на предприятии.

Лекция № 3. Физико-химические основы  процессов горения и взрыва

Цель занятия: Ознакомление физико-химическими  процессами горения и взрыва

Рассматриваемые вопросы:

1. Общая характеристика явлений горения и взрыва

2. Физико-химические основы процессов горения и взрыва

3. Горение газовых смесей

1. Общая характеристика явлений горения и взрыва

Горение - сложное, быстро протекающее химическое превращение, сопровождающееся выделением значительного количества тепла и ярким свечением. В большинстве случаев горение происходит в результате экзотермического окисления вещества, способного к горению (горючего), - окислителем (кислородом воздуха, хлором, закисью азота и др.). К горению относят и другие процессы, связанные с быстрым превращением и тепловым или цепным их ускорением, разложение взрывчатых веществ, озона; взаимодействие оксидов натрия и бария с диоксидом углерода; распад ацетилена и т. д.

Горючие - вещества (или смеси), способные к распространению горения.

В соответствии со стандартом при оценке пожаровзрывоопасности все вещества разделены по агрегатному состоянию на газы, жидкости и твердые вещества. В связи со спецификой поведения при горении твердых веществ в тонкоизмельченном состоянии они выделены в самостоятельную группу - группу пылей.

При оценке пожаровзрывоопасности к газам относят вещества, абсолютное давление паров которых при температуре 50 ^оС равно или превышает 300 кПа или критическая температура которых менее 50 ^оС, к жидкостям - вещества с температурой плавления (каплепадения) менее 50 ^оС, к твердым - вещества с температурой плавления (каплепадения) от50 ^оС и выше, к пылям - диспергированные твердые вещества с частицами размером менее 850 мкм.

Горючестью называется способность вещества или материала к горению.

По горючести вещества и материалы подразделяют на три группы:

-негорючие (несгораемые) - вещества и материалы, не способные к горению в    воздухе;

1. трудногорючие (трудносгораемые) - вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания;

2. горючие (сгораемые) - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть.

Из группы горючих веществ и материалов выделяют  легковоспламеняющиеся вещества и материалы. Легковоспламеняющимися называют горючие вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременного (до 30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, тлеющая сигарета и т. п.).

Тление -- беспламенное горение волокнистых и пористых материалов, которые при нагревании образуют твердый углеродистый остаток. Это особый режим горения, когда образующиеся в результате пиролиза горючие газы не горят, а происходит только гетерогенное горение углеродистого остатка (поверхностное окисление). Тление происходит за счет кислорода, содержащегося в порах материала.

К материалам, которые могут тлеть, относится широкий спектр материалы растительного происхождения (бумага, целлюлозные ткани, опилки), латексная резина, некоторые виды пластмасс (пенополиуретан, пенофенопласты). Материалы, которые могут плавиться или при разложении давать мало углеродистого остатка, не способны к тлению.

Взрыв - процесс быстрого выделения большого количества энергии. В результате взрыва взрывоопасная (или взрывчатая) смесь, заполняющая объем, в котором произошло выделение энергии, превращается в сильно нагретый газ с высоким давлением. Этот газ с большой силой воздействует на окружающую среду, вызывая образование взрывной волны. Разрушения, вызванные взрывом, обусловлены действием взрывной волны. По мере удаления от места взрыва механическое воздействие взрывной волны ослабевает.

Химический взрыв - самораспространяющееся химическое превращение вещества, протекающее с большой скоростью, сопровождающееся выделением большого количества тепла и образованием газов, сжатых до высокого давления.

Детонация - частный случай взрыва, осуществляемого с постоянной, максимальной для данного вещества скоростью.

Вещества, способные к таким превращениям, называются взрывчатыми веществами (ВВ).

Энергия взрыва обычно выделяется в результате химической реакции между горючими составляющими и окислителем, входящими в состав ВВ. Если ВВ - индивидуальное химическое соединение, то горючее и окислитель содержатся уже в молекуле (например тротил). Если ВВ - смесевое, то окислитель и горючее только перемешаны (например порох). Свойства смесевых ВВ можно менять путем подбора соответствующих количеств горючего и окислителя.

2. Физико-химические основы процессов горения и взрыва

Горение представляет собой комплекс взаимосвязанных химических и физических процессов. Важнейшие процессы при горении - тепло- и массоперенос.

Наиболее общим свойством горения является способность возникшего очага пламени перемещаться по всей горючей смеси путем передачи тепла или диффузии активных частиц из зоны горения в свежую смесь. В первом случае реализуется тепловой, а во втором - диффузионный механизм распространения пламени. Как правило, горение протекает по комбинированному тепло- диффузионному механизму.

Для процессов горения характерно наличие критических условий (по составу смеси, давлению, температуре, геометрическим размерам системы) возникновения и распространения пламени.  Во всех случаях для горения характерны три типичные стадии: возникновение, распространение и погасание пламени. В зависимости от агрегатного состояния горючего и окислителя различают три вида горения:

- гомогенное горение газов и парообразных горючих веществ

в среде газообразного окислителя;

- гетерогенное горение жидких и твердых горючих веществ в среде

газообразного   окислителя.

(разновидность гетерогенного горения - горение жидких горючих в

жидких  окислителях);

- горение взрывчатых веществ и порохов.

По скорости распространения пламени горение подразделяется на дефлаграционное, протекающее с дозвуковыми скоростями, и детонацию, распространяющуюся со сверхзвуковыми скоростями.

Дозвуковое горение подразделяется на ламинарное и турбулентное. Скорость ламинарного горения зависит от состава смеси, начальных давления и температуры, а также от кинетики химических превращений в пламени. Скорость распространения турбулентного пламени помимо перечисленных факторов зависит от скорости потока, степени и масштаба турбулентности.

3. Горение газовых смесей

В перемешанной газовой смеси протекают гомогенные реакции.