Пожароопасность материалов и веществ 4. 2. 1. Теоретические основы горения

Горение — это экзотермическая реакция окисления вещества, сопровождающаяся выделением дыма и (или) появлением пламени и (или) свечения. Горение может возникнуть под воздействием тепла, удара, сжатия, трения и света. Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Различают два вида горения: полное — при достаточном количестве окислителя, и неполное — при его нехватке. Продуктами полного горения являются двуокись углерода, азот, серный ангидрид и др. ГІри неполном горении образуются горючие и токсические продукты (окись углерода, альдегиды, смолы, спирты и др.). По скорости распространения пламени горение подразделяется на дефлаграционное (в пределах 2—7 м/с), взрывное (при десятках и даже сотнях метров в секунду) и детонационное (при тысячах метров в секунду).

Горение может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении вещества, вступающие в реакцию окисления имеют одинаковое агрегатное состояние, например газообразное. Если при этом горючее вещество и окислитель не смешиваются, то происходит диффузное горение, при котором процесс горения лимитируется диффузией окислителя через продукты сгорания к горючему веществу. Если начальные вещества находятся в различных агрегатных состояниях и существует граница разделения фаз в горючей системе, то такое горение называется гетерогенным. Гетерогенное горение, при котором одновременно образуются потоки горючих газообразных веществ, является одновременно 306

и диффузным. Как правило, пожары характеризуются гетерогенным диффузным горением, скорость перемещения пламени которого зависит от скорости диффузии кислорода воздуха к очагу горения.

РАЗНОВИДНОСТИ ГОРЕНИЯ

В соответствии с ДСТУ 2272-93 можно выделить следующие разновидности горения; взрыв, детонация, вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение и тление.

Взрыв — чрезвычайно быстрое химическое превращение, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу. В основном, эт" работа сводится к разрушениям, возникающим при взрыве и обусловлена образованием ударной волны — внезапного скачкообразного возростания давления. При удалении от места взрыва механическое воздействие ударной волны снижается.

Детонация — это горение, которое распространяется со скоростью нескольких тысяч метров в секунду. Возникновение детонации объясняется сжатием, нагреванием и перемещением несгоревшей смеси перед фронтом пламени, что приводит к ускорению распространения пламени и образованию в смеси ударной волны. Таким образом, наличие достаточно мощной ударной волны является необходимым условием для возникновения детонации, поскольку в этом случае передача тепла в смеси осуществляется не путем медленного процесса теплопроводности, а путем распространения ударной волны.

Вспышка — быстрое сгорание горючей смеси без образования сжатых газов, не переходящее в стойкое горение.

Возгорание — начало горения под действием источника зажигания. Воспламенение — возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Самовозгорание — начало горения без воздействия источника зажигания.

Самовоспламенение — самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Тление — горение без свечения, обычно опознаваемое по появлению дыма.

В зависимости от внутреннего импульса процессы самовозгорания (самовоспламенения) подразделяются на тепловые, микробиологические и химические.

Тепловое самовозгорание — возникает при внешнем нагреве вещества
до соответствующей температуры на определенном расстоянии (через воздух).
20* 307

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Раздел 4

 

При этом вещество разлагается на составные части, адсорбирует и в результате процессов окисления самонагревается. При температуре около 100 °С деревянные опилки, ДВП и некоторые другие вещества подвержены самовозгоранию. Защита от теплового самовозгорания — предохранение горючих веществ и материалов от нагрева внешними источниками тепла.

Микробиологическое самовозгорание происходит в результате самонагревания, возникающего под воздействием жизнедеятельности микроорганизмов в массе вещества. К микробиологическому самовозгоранию склонны вещества растительного происхождения (в основном не высушенные) сено, зерно, опилки, торф и др,.

Химическое самовозгорание возникает вследствие воздействия на вещество воздуха, воды, а также при взаимодействии веществ. Например, самовозгораются некоторые волокнистые и измельченные промасленные материалы (ветошь, деревянные и даже металлические опилки). Вследствие процесса окисления масел (особенно растительных) кислородом воздуха происходит самонагревание, которое может привести к самовозгоранию. К веществам, способным самовозгораться при действии на них воды относятся калий, натрий, цезий, карбиды кальция, щелочные металлы. Эти вещества при взаимодействии с водой выделяют горючие газы, которые нагреваясь за счет теплоты реакции, самовозгораются. К веществам, способным вызывать самовоспламенение органических веществ при взаимодействии с ними относятся окислители (хлор, азотная кислота, перекись натрия и др.). Например, сжатый кислород вызывает самовозгорание минеральных масел, которые не самовозгораются на воздухе.