Основные сведения о процессе горения

Горением называют быстро протекающее химическое превращение веществ, сопровождающееся выделением большого количества тепловой энергии и свечением.

Обычно горение представляет собой процесс окисления, т.е. соединение горючего вещества с кислородом, однако, некоторые вещества, например, сжатый ацетилен, хлористый азот, озон и некоторые другие, могут гореть и без кислорода с образованием теплоты и света. Известно, что водород и некоторые металлы могут гореть в атмосфере хлора, медь- в парах серы, магний- в двуокиси углерода.

С практической точки зрения наиболее важное значение имеет реакция окисления кислородом воздуха. Для возникновения горения при этом необходимо наличие источника зажигания.

Горение бывает полным и неполным. Полное горение протекает при достаточном или избыточном количестве кислорода, продуктами реакции при этом является вода, диоксиды серы, углерода, азота, неспособные к дальнейшему окисления.

Если кислорода недостаточно происходит неполное горение, сопровождающееся образованием промежуточных продуктов, нередко токсичных продуктов.

Процесс горения можно представить следующим образом: при введении в холодную горючую смесь источника разогрева происходит разогрев смеси в ограниченном объеме до температуры воспламенения. Начинается реакция окисления горючего вещества кислородом, которая сопровождается выделением тепла. Выделяющееся тепло разогревает смежных объемов, вызывая их возгорание. При таком послойном возгорании происходит перемещение зон горения. Скорость перемещения зон горения определяет интенсивность про­цесса горения и является важнейшей характеристикой.

В зависимости от скорости распространения пламени горение бывает в форме дефлактационного горения, взрыва и детонации.

При дефлактационном горении скорость распространения пламени составляет от нескольких сантиметров до нескольких метров в минуту.

Взрыв / ГОСТ 12.1.010.-76/ - это быстрое превращение вещества, сопровождающееся выделением энергии в короткий промежуток времени и образованием сжатые газов, образующихся со скоростью превышающих скорость распространения звука в среде горения. Скорость распространения пламени в объеме вещества составляет сотни метров в секунду. При взрыве образуется ударная волна

Детонация – переходной процесс от горения к взрыву, при этом скорость распространения пламени происходит со скоростью превыша­ющей скорость звука /примерно 330 метров в секунду/. Детонация характеризуется быстрые скачком давления /20-З0 кПа /. Детонация может переходить при определенном начальном давлении и определенной концентрации горючего вещества смеси.

Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.

ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРО- и ВРЫВООПАСНОСТИ

Группа сгораемости

По сгораемости вещества и материалы подразделя­ются на три группы: негорючие, трудногорючие, горючие.

Несгораемыми называются вещества, которые неспособны к горению на воздухе.

Трудносгораемые - могут возгораться и гореть при наличии источника зажигания, но не горят при его удалении.

Сгораемые материалы, которые возгораются от источника зажигания и продолжают гореть после его удаления. Сгораемые материалы под­разделяются на легковоспламеняющееся и трудновоспламеняющиеся

К трудновоспламеняющимся относятся горючие вещества, которые при хранении на открытом воздухе или в помещении не способны разгорать­ся даже при длительном воздействии источника зажигания незначительной энергии / пламя спички, искры/. Они возгораются только от мощного источника, который нагревает значительную часть вещества до температуры воспламенения.

К легковоспламеняющимся относятся горючие вещества, которые при хранении на открытой воздухе или в помещении способны без предвари­тельного подогрева возгораться от кратковременного действия ис­точника зажигания незначительной энергии.

Легковоспламеняюшиеся жидкости (с температурой вспышки не превышающей 61⁰С в закрытом объеме и 66⁰С в открытом) делятся на три разряда:

1 разряд – особо опасные легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от –18⁰С и ниже.

II paзpяд - постоянно опасные с температурой вспышки от –18 до +23⁰С

III разряд - опасные с температурой вспышки от +23 до 61⁰С.

Те мпература вспышки - самая низкая температура вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способнее вспыхивать от внешнего источника зажигания.

Этот параметр характерен для горючих жидкостей, а также для некоторых твердых веществ /нафталина, фосфора/, испаряющихся при нормальных условиях.

При температуре вспышки еще не возникает устойчивой гонение. так как время вспышки недостаточно для прогрева жидкости до необходимой температуры, способной обеспечивать стабильное гоне­ние.

Температуру вспышки определяют экспериментально или расчетным путем.

Температура воспламенения – температура, при которой горючие вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура самовоспламенения - называется самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением. Самовоспламенение возможно, если количество тепла, выделяемое в процессе окисления будет превышать отдачу теплоты в окружающую среду.

Температура самовоспламенения снижается от следующих факторов:

- объем смеси (с увеличением объема ТСВ),

- состава смеси (по мере приближения к стехиометрическому составу смеси),

- давления (с повышением давления).

Температура самовоспламенения большинства газов и жидкостей находится в пределах 350-700⁰С. Температура самовоспламенения твердых веществ зависит от количества выделяющихся летучих продуктов и составляет:

- 250-450⁰С для дерева, торфа и углей,

- 450-800⁰С для цинка, магния, алюминия.

С измельчением твердого вещества, увеличением в нем содержания кислорода температура самовоспламенения снижается.

Температура самовозгорания / самонагревания, тления/.

Температура тления- критическая температура твердого вещества, при которой резко увеличивается скорость процесса самонагревания, что приводит к возникновению очага тления. Температуру тления учитывают при расследовании причин пожаров. Склонность к самовозгоранию характеризуется температурой тления. Склонность к самовозгоранию учитывают при разработке мероприятий по хранению, транспортированию и сушке.

Температура самонагревания - самая низкая температура при которой в веществе находящемся в атмосфере воздуха, возникают различные экзотермические процессы окисления, полимеризации или разложения, приводящие к самовозгоранию вещества. Температуру самонагревания учитывают при определении условий безопасного хранении. Температура самонагревания также характеризует склонность веществ к самовозгоранию.

Температура самонагревания является наименьшей температурой вещества, нагревание до которой может потенциально представлять пожарную опасность.

Концентрационные пределы воспламенения является важной характеристикой горючих систем, определяемая минимальной / нижний предел / максимальной / верхний предел/ концентрацией в воздухе горючих веществ, способных воспламениться от источника зажигания с последующим распространением пламени на любое расстояние от источника зажигания

Температурными пределами воспламенения называют такие темпе­ратуры горючего вещества, при которых его насыщенные пары образуют концентрации, равные соответственно ВКН и НКП.

НКП =(Рнтп/Ратм)100%;

ВКП =(Рвтп/Ратм)100%.

Где Р нтп - давления насыщенных паров на нижнем температурном пределе

Р втп - давления насыщенных паров на верхнем температурном пределе.

 

ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПО ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Волокнистые материалы, являющиеся исходным сырьем для тканей, обладают, хотя и в различной степени, способностью воспламеняться и гореть.

Волокна растительного происхождения /хлопок, лён, пенька и др./ легко воспламеняются и хорошо горят.

Наибольшую пожарную опасность имеет хлопковое волокно. Его средняя плотность 0.015 г/см, а объем пор достигает 90%.

В начале нагрева температура вещества повышается медленно, как тепло расходуется на разложение волокна. Продолжение теплового воздействия на волокно приводит к повышению температуры газовой смеси и как только достигается температура окисления, очень быстро происходит реакция с выделением тепла. При этом тепло уже не успевает обводиться в окружающую среду, температура смеси увеличивается. При достижении температура самовоспламенения нагрев резко убыстряется за счет внутренних тепловых процессов, пока не появится пламя.

Техническое разложение волокна заметно уже при темп. 95⁰С. Признак разложения - желтый цвет. При температуре. 110-115⁰С волокно приобретает темно- коричневый цвет.

Температура самовоспламенения хлопкового волокна 430-470⁰С, что значительно выше чем температура самовоспламенения у хлопка-, сырца / 150-225 ⁰С /.

Пожарная опасность хлопкового волокна исключительно велика: если оно загорается, то тушить его практически невозможно. Это объясняется обилием кислорода в волокне и наличием воздушных пустот, что обеспечивает его горение без доступа воздуха. Например, кипа волокна брошенная в воду, продолжает гореть несколько суток под водой. Горение волокна бурно развивается после разрушения металлической обвязки кип, что происходит при ее нагреве до 500⁰С.

Волокна животного происхождения / шерсть, натуральный шелк/ загора­ются с трудом и могут гореть только при постоянном контакте с други­ми источниками огня.

Растительные волокна более опасны в пожарном отношении, чем волокна животного происхождения, но последние облада­ют свойством дольше удерживать в себе поглощаемую теплоту.

Волокна растительного происхождения на первоначальной стадии механической переработки /в процессах трепания и чесания/ выделяют много легковоспламеняющейся пыли, что значительно повышает пожарную опасность, в особенности при использовании пневматических устройств для транспортировки волокна.

В текстильной промышленности в значительном количестве перера­батываются химические волокна. Было принято считать, что сырье для производства капронового шелка и сам шелк не являются горючими. Однако это мнение было опровергнуто. Сырье для капронового шелка-капролактам, получаемый из фенола или бензола, и сам шелк, способны интенсивно гореть с выделением большого количества тепла.

Штапельное волокно имеет тот же химический состав, что и целлюлоза /C₆Н₁₀О₅/, но вследствие различия их структуры, штапельное волокно менее устойчиво, чем целлюлоза к действию высоких тем­ператур и при 125 – 130⁰С склонно к самовозгоранию.

Суровые ткани, поступающие для отделки в красильне - отделочное производство способны воспламеняться и гореть. Некоторые красители: кубовые, сернистые, прямые пожароопасны в условиях сушки.