Взрыво- и пожароопасные свойства веществ зависят от их агрегатного состояния (газы, жидкости, твердые вещества), физико-механических свойств.

Газы. Основными показателями, характеризующими взрыво-пожароопасность газов, являются концентрационные пределы воспламенения, энергия зажигания и др. Горение смеси газа с воздухом возможно в определенных пределах, называемых концентрационными пределами воспламенения. Минимальные и максимальные концентрации горючих газов в воздухе, способные воспламеняться, называются нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения.

Энергия зажигания определяется минимальной энергией искры электрического разряда, воспламеняющей данную газовую смесь. Величина энергии зажигания зависит от вида газа, его концентрации.

Жидкости. Горение горючих жидкостей и легковоспламеняющихся жидкостей происходит только в паровой фазе. Горение паров жидкостей в воздухе возможно в определенном диапазоне концентраций. Значение температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрационным пределам воспламенения, называются температурными пределами воспламенения (верхним, нижним).

Для воспламенения и горения жидкостей необходимо, чтобы жидкость была нагрета до температуры соответствующей нижнему температурному пределу воспламенения. Особенности горения жидкостей характеризуются показателями: температура вспышки, температура воспламенения.

Температурой вспышки называется температура, при которой над поверхностью жидкости образуется паровоздушная смесь, способная воспламеняться от постороннего источника зажигания. Устойчивого горения жидкости не возникает.

По температуре вспышки жидкости делятся на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ), температура вспышки которых не превышает + 45 0 С и горючие (ГЖ), Температура вспышки которых более + 45 0 С.

Температурой воспламенения жидкости называется температура, при которой интенсивность испарения паров жидкости такова, что после ее зажигания внешним источником возникает пламенное горение. Для ЛВЖ (спирты, ацетон, уайт-спирит, бензин и др.) температура воспламенения на 1-5 0 С выше температуры вспышки, а для ГЖ эта разность составляет 30-35 0 С (минеральные масла, растительные масла, глицерин и др.).

Паровоздушные смеси как и гозовоздушные являются взрывоопасными. Их взрывоопасность характеризуется параметрами, определяющими взрывоопасность газовоздушных смесей- энергией зажигания, температурой горения, нормальной скоростью распространения пламени и др.

Твердые вещества. Пажароопасность твердых горючих веществ и материалов характеризуется показателями: теплотворной способностью, температурой горения, самовоспламенения и воспламенения, скоростью распространения горения от поверхности и др.

Наиболее опасны пыли. Пожаро- и взрывоопасные свойства пылей - концентрация пылевоздушной смеси, размер частиц пыли. Мелкие частицытвердых горючих веществ размером 10 … 10 см, находящиеся во взвешенном состоянии образуют аэровзвесь. Взрывоопасные пыли характеризуются нижними и верхними концентрационными пределами воспламенения (гм 3).

В зависимости от значения нижнего концентрационного предела воспламенения пыли подразделяются на взрыво- и пожароопасные. Пыли с нижним концентрационным пределом воспламенения до 65 гм 3 относятся к взрывоопасным (пыль муки, сахара, веры), а пыли с нижним концентрационным пределом воспламенения выше 65 гм 3 относятся к пожароопасным (древесная, табачная пыли).

Пожарную опасность некоторых веществ и материалов характеризует склонность их к самовозгоранию при контакте с воздухом (фосфор, сернистые металлы, промасленная ветошь и др.), с водой (натрий, калий, карбамид кальция и др.), друг с другом (метан и хлор, азотная кислота и древесные опилки и др.)/

Классификация материалов и конструкций по пожарной опасности.

Пожарная безопасность зданий и сооружений обеспечивается правильным выбором необходимой степени огнестойкости строительных конструкций; правильным объемно-планировочным решением зданий; устройством в зданиях соответствующих противопожарных преград, снижающих возможность перехода огня с одной части здания на другую; проектированием путей эвакуации, позволяющих быстро и безопасно эвакуировать людей из горящего здания; а также мерами, обеспечивающими успешное развертывание тактических действий по тушению пожара.

Основными показателями при оценке пожарной опасности жидкостей являются: группа горючести; температура вспышки; температура воспламенения и концентрационные пределы воспламенения. Основные показатели при оценке пожарной опасности твердых веществ и материалов - группа горючести; температура воспламенения, температура самовоспламенения, склонность к самовозгоранию.

Группа горючести . Вещества и материалы подразделяются по горючести на три группы: негорючие , т.е. неспособные к горению на воздухе обычного состава; трудногорючие , которые могут возгораться и гореть при наличии источника зажигания, но не способны самостоятельно гореть при его удалении; горючие , которые возгораются от источника зажигания и продолжают гореть при его удалении. Горючие материалы подразделяются в свою очередь, на легковоспламеняющиеся , т.е. такие, которые возгораются от источника зажигания незначительной энергии (спичка, искра и т.п.) без предварительного нагрева, и трудновоспламеняющиеся , которые возгораются только от сравнительно мощного источника зажигания.

Температура вспышки - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Термин "температура вспышки" обычно относится к горючим жидкостям, но некоторые твердые вещества (камфара, нафталин, фосфор и др.), испаряющиеся при нормальной температуре, также характеризуются температурой вспышки. Чем ниже температура вспышки горючей жидкости, тем большую опасность представляет она в пожарном отношении.

По правилу Орманди и Грэвена температура вспышки равна

t в =t кип К

где t кип - температура кипения, град. К

К - коэффициент, равный 0,736

По пожарной опасности в зависимости от температуры вспышки горючие жидкости делят на два класса:

1-й класс - легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) - бензин, толуол, бензол, ацетон, метиловый и этиловый спирты, эфир, керосин, скипидар и др.; t в <61°C;

2-й класс - горючие жидкости (ГЖ) - минеральные масла, мазуты, формалин и др.; t в >61°C;

Температура воспламенения - это температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества (материала, смеси), при которой резко увеличивается скорость экзотермических реакций, заканчивающихся горением с образованием пламени.

Температура самовоспламенения не является постоянной даже для одного и того же вещества. Она зависит от концентрации кислорода в воздухе, давления, условий теплоотдачи в окружающую среду и т.д. Например, температура самовоспламенения горючих газов и паров колеблется в пределах 300÷700 °С, дерева, торфа, бумаги, картона - 250÷400 °С, целлулоида - 140÷180 °С, винипласта - 580 °С, резины - 400 °С.

Концентрационные пределы воспламенения - минимальная и максимальная концентрации области воспламенения, т.е. области концентраций горючего вещества, внутри которой его смеси с данным окислителем (обычно воздухом) способны воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением горения по смеси сколько угодно далеко от источника зажигания. Например, для ацетона нижний концентрационный предел воспламенения (взрыва) составляет 2,6%, а верхний - 12,2% (объемных), для бензина А-76 соответственно 0,76% и 5,03%, для этилового спирта - 3,3% и 18,4%, природного газа 5% и 16% и т.д.

Взрывоопасность горючих газов, паров и пыли тем больше, чем меньше нижний концентрационный предел воспламенения и чем больше разрыв между нижним и верхним пределами воспламенения. Таким образом, взрывоопасность прямо пропорциональна размеру области воспламенения.

Понятие пожарной опасности веществ и материалов складывается не только из собственно склонности веществ к горению как окислительному процессу, но и зависит от со­стояния внешней среды, в которой находятся эти веще­ства и материалы.

Пожарная опасность веществ определяется целым ря­дом таких параметров, как: способность воспламенятся, ин­тенсивность горения, дымообразование, токсичность про­дуктов сгорания, возможность прекращения горения. Для оценки степени пожарной опасности веществ необходимы также количественные параметры этих процессов.

Количественные параметры процесса горения не яв­ляются постоянными, так как во многом зависят от природы горючего вещества, его агрегатного состояния, от концен­трации окислителя и горючего вещества, температуры ок­ружающей среды и температуры источника зажигания, от условий тепловыделений и теплоотвода.

Пожарную опасность веществ нельзя охарактеризо­вать каким-то одним показателем. Только определенный набор параметров, отражающий взрывопожароопасность веществ на разных стадиях процесса горения, учитывающей агрегатное состояние горючего вещества, может позволить с определенной степенью точности дать оценку их пожар­ной опасности.

Совокупность химических и физических явлений по­жара, представляющих множество комбинаций, зависящих от внешних факторов, породила множество методик оценки ПВО веществ.

Существующая в настоящее время система оценки унифицирована только по показателям, характеризующим свойства горючих веществ и материалов, окислительной среды, средств пожаротушения и определенным в нормаль­ных условиях. При изменении условий, т. е. отличных от ис­пытательных (экспериментальных) температуры, давления и т. д., те же параметры ПВО должны оцениваться дополнительно с учетом этих изменений. При расчетных методах оценки показателей ПВО обязательно задаются начальные условия процесса.

Практически любой из существующих в настоящее время методов оценки того или иного показателя ПВО вещества позволяет учитывать влияние только некоторых факторов процесса горения.

Примером может служить определение области вос­пламенения (взрыва) паровоздушной смеси, температуры вспышки в приборах открытого и закрытого типа, различ­ные способы нахождения температуры самовоспламенения, которые оценивают показатели пожарной опасности неза­висимо от реальных внешних условий.

Даже крупномасштабные испытания на данной стадии развития науки и техники не могут учесть многообразия ситуаций реального пожара.

Наиболее общим показателем пожарной опасности является го­рючесть материала или вещества независимо от его агрегатного состояния. Согласно этому показателю все материалы (вещества) можно разделить на три группы: негорючие, горючие и трудного­рючие. Этот показатель характеризуется качественно и количест­венно. Качественная классификация основывается на способности к горению при воздействии ИЗ и после его уда­ления.

Негорючими (несгораемыми) считаются вещества, не способные к горению в воздухе. Тем не менее некоторые из них являются пожароопасными.

Наиболее распространенными группами негорючих, но пожаро­опасных веществ являются следующие:

Трудногорючие (трудносгораемые) вещества при нагревании способны воспламе­няться при воздействии ИЗ, но после его уда­ления самостоятельно не горят.

Горючие (сгораемые) вещества способны самовоспламеняться, самовозго­раться и самостоятельно гореть после удаления ИЗ. Потеря массы при горении 60 сек. превышает 20 %. Существует классификация на группы для горючих и трудногорючих веществ.

Трудногорючие и горючие вещества имеют область воспламе­нения, характеризуются температурными показателями пожарной опасности, скоростью горения, для их тушения применяются огнетушащие вещества и т. д. Число и вид показателей для оценки пожароопасных свойств трудногорючих и горючих веществ опре­деляется в зависимости от их агрегатного состояния. У жидкостей и твердых веществ пожароопасных показателей больше, чем у га­зов. Эти дополнительные показатели по существу характеризуют процессы испарения и выделения летучих соединений, а поэтому связаны с температурами при нагревании жидкостей и твердых веществ. На­пример, для воспламенения и устойчивого горения необходимо, чтобы поверхность жидкости в достаточном количестве «питала» пламя летучими продуктами, а скорость испарения жидкости была свя­зана с ее температурой, поэтому вводят понятия температуры вспышки и воспламенения. То же относится и к твердым веществам. Вместе с тем для твердых и жидких трудногорючих и горю­чих веществ и материалов некоторые показатели, применимые для газов, теряют смысл, так как не могут быть реализованы. Например, понятие верхнего концентрационного предела воспламенения неприменимо для жидкостей, находящихся в открытых резервуа­рах, твердых горючих – на открытом воздухе.

Для решения вопросов обеспечения безопасности технологических процессов, зданий и сооружений, а также обеспечения безопасности людей во время пожаров необходимо иметь данные о показателях ПВО веществ и средствах их тушения.

В настоящее время в России существует единая сис­тема оценки пожарной опасности (ГОСТ 12.1.044-89 Пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов. Номенклату­ра показателей и методы их определения).

В основу классифика­ции показателей пожаро- и взрывоопасных свойств веществ и материалов положен принцип деления материалов по агрегатному состо­янию (см. табл. 6.1). Знак «+» обозначает применимость, а «-» неприменимость показателя для данного агрегатного состояния вещества.

Таблица 6.1.

Показатели ПВО веществ и материалов

Для большинства горючих веществ в качестве крите­риев их взрывопожароопасных свойств выбирают характе­ристики, которые дают представление о безопасных усло­виях их эксплуатации, хранения, транспортировке. Экспе­риментальные методы оценки этих показателей не требуют для своего использования теоретических обоснований. Но расчетные методы строятся на выявлении, если это возмож­но, взаимосвязи термодинамических характеристик веществ и кинетики процесса горения с показателями пожарной опасности.

14 параметров: Группа горючести, Температура вспышки, Температура воспламенения, Температура самовоспламенения, Концентрационные пределы воспламенения, Температурные пределы воспламенения, Самовозгорание, Минимальная энергия зажигания, Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, О 2 и др. веществами, Скорость распространения пламени, Скорость выгорания, Минимальное взрывоопасное содержание кислорода, Максимальное давление взрыва, Скорость нарастания давления.

Пожарную опасность веществ и материалов характеризуют и такие свойства как склонность некоторых веществ и материалов к электризации и самовозгоранию при соприкосновении с воздухом (фосфор, сернистые металлы и др.), водой (натрий, калий, карбит кальция и др.) и друг с другом (метан + хлор, азотная кислота + древесные опилки и т.д.).

Пожарная опасность негорючих веществ и материалов определяется температурой, при которой они обрабатываются, возможностью выделения искр, пламени, лучистого тепла, а также потерей несущей способности и разрушением

Температура вспышки (Твсп) - наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхнуть в воздухе при поднесении к ним внешнего источника зажигания (пламени или нагретого до высокой температуры тела). Устойчивое горение при этом не устанавливается вследствие малой скорости испарения горючей жидкости. Температура вспышки показывает, при какой температуре вещество подготовлено к воспламенению и становится огнеопасным в открытом сосуде.

В зависимости от температуры вспышки горючие жидкости подразделяются на:

· легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) с температурой вспышки не свыше 61 °С (в закрытом тигле) или не свыше 66 °С (в открытом тигле);

· горючее (ГЖ) с температурой вспышки паров выше, соответственно, 61 и 66°С.

ЛВЖ в свою очередь делятся на три разряда:

а) особо опасные ЛВЖ - имеющие температуру вспышки от -18°C и ниже в закрытом тигле или - 13°С и ниже в открытом;

б) постоянно опасные ЛВЖ - имеющие температуру вспышки выше -18°С до +23°С в закрытом тигле или выше -13°С до +27°С - в открытом;

в) опасные при повышенной температуре ЛВЖ. К данному разряду относятся жидкости с температурой вспышки более +23°С до +61°С включительно (в закрытом тигле) или более +27°С до +66°С - в открытом.

Температура воспламенения (Твоспл) - наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается способность воспламениться при поднесении внешнего источника воспламенения.

Разница между температурой вспышки и воспламенения для ЛВЖ составляет 1-2°С, для ГЖ - до 10-15°С и более.

Процесс воспламенения горючих газов и жидкостей без поднесения к ним открытого огня, а только под влиянием внешнего воздействия тепла называется самовоспламенением.

Температура самовоспламенения – самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции, заканчивающейся пламенным горением.

Взрыво- и пожароопасные свойства веществ зависят от их агрегатного состояния (газообразные, жидкие, твердые), физико-химических свойств, условий хранения и применения.

Газы. Основными показателями, характеризующими пожарную опасность горючих газов, являются: концентрационные пределы воспламенения; энергия зажигания; температура горения; нормальная скорость распространения пламени и др.

Горение смеси газа с воздухом возможно в определенных пределах, называемых концентрационными пределами воспламенения. Минимальные и максимальные концентрации горючих газов в воздухе, способные воспламеняться, называются соответственно нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения.

Энергия зажигания определяется минимальной энергией искры электрического разряда, воспламеняющей данную газовоздушную смесь. Величина энергии зажигания зависит от природы газа и концентрации. Наименьшее значение энергии зажигания газовоздушных смесей составляет десятые доли МДж. Энергия зажигания является одной из основных характеристик взрывоопасных сред при решении вопросов обеспечения взрывобезопасности электрооборудования и разработке мероприятий по предупреждению образования статического электричества.

Температура горения – это температура продуктов химической реакции при горении смеси без тепловых потерь. Она зависит от природы горючего газа и концентрации его в смеси. Наибольшая температура горения для большинства газов составляет 1600 – 2000 оС.

Нормальной скоростью распространения пламени называется скорость, с которой движется граничная поверхность между сгоревшей и несгоревшей частями смеси относительно несгоревшей. Численно нормальная скорость распространения пламени равна количеству (объему) горючей смеси, выгорающей на единице площади пламени в единицу времени.

Нормальная скорость распространения пламени зависит от природы газа и концентрации его в смеси. Для большинства горючих газов нормальная скорость пламени находится в пределах 0,3 – 0,8 м/с.

Нормальная скорость распространения пламени является одной из важнейших физико-химических характеристик, определяющих свойства горючей смеси и определяющих скорость сгорания и соответственно время взрыва. Чем больше нормальная скорость пламени, тем меньше время взрыва и тем более жесткие его параметры.

Твердые вещества. Пожарная опасность твердых горючих веществ и материалов характеризуется: теплотворной способностью 1 кг вещества, температурой горения, самовоспламенения и воспламенения, скоростью выгорания и скоростью распространения горения по поверхности материалов.

Пыли. Пожаро- и взрывоопасные свойства пылей определяются концентрациями пылевоздушной смеси, наличия источника зажигания с достаточной тепловой энергией, размера пылинок и др.

Мелкие частицы твердых горючих веществ размером см могут долгое время находиться в воздухе во взвешенном состоянии, образуя дисперсную систему – аэровзвесь. Для воспламенения аэровзвеси необходимо чтобы концентрация пыли в воздухе была не менее нижнего концентрационного предела воспламенения. Верхний концентрационный предел воспламенения пылевоздушной смеси в большинстве случаев является очень высоким и трудно достижимым (для торфяной пыли – 2200 г/м3, сахарной пудры – 13500 г/м3).

Тепловая энергия источника зажигания для воспламенения пылевоздушной смеси должна быть порядка нескольких МДж и более.

В зависимости от значения нижнего концентрационного предела воспламенения пыли подразделяются на взрывоопасные и пожароопасные. К взрывоопасным относятся пыли с нижним концентрационным пределом воспламенения до 65 г/м3 (пыль серы, сахара, муки), а пожароопасным – пыли с нижним пределом воспламенения выше 65 г/м3 (табачная и древесная пыль).

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов и характеризуется таким показателем пожарной опасности как температура.

Вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающиеся образованием сжатых газов.

Температурой вспышки называется самая низкая температура горючего вещества, при которой над поверхностью его образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Возгорание – возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Воспламенение – это возгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Температурой воспламенения называется температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их воспламенения от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Самовозгорание – это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций (с выделением тепла), приводящих к возникновению горения вещества при отсутствии источника зажигания.

Температурой самовозгорания называется самая низкая температура вещества, при которой возникает его самовозгорание.

Самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Температурой самовоспламенения называется самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций заканчивающееся возникновением пламенного горения.

Температурные показатели пожарной опасности веществ зависят от природы вещества, атмосферного давления и процентного содержания кислорода в воздухе.

Взрывом - называют мгновенное разложение и сгорание вещества, при котором выделяется большое количество газов и паров, создающих огромное давление на окружающую среду.

К взрывоопасным веществам относятся:

Боеприпасы, дымные и бездымные пороха, пиротехнические средства, окислители, баллоны со сжиженными горючими газами, жидкий кислород, неорганические вещества (перекись натрия, водорода и калия, азотная кислота и др.), белый фосфор;

Негорючие вещества, которые при смешении с водой способны выделять газы, образующие с воздухом взрывоопасную смесь (карбид кальция);

Горючие жидкости с температурой вспышки паров ниже 28 0 С , а также от 28 0 С до 45 0 С .

К пожароопасным веществам относятся:

горючие жидкости с температурой вспышки от 45 0 С до 120 0 С ;

горючие материалы, способные самовоспламеняться при температуре от 100 0 С до 200 0 С ;

вещества, способные к самовозгоранию при продолжительном хранении их на воздухе (торф, каменный уголь, свежескошенное сено);

горючие газы.

Основной задачей предотвращения пожаров и взрывов является устранение причин, вызывающих образование пожаровзрывоопасных смесей и сред при хранении и применении вооружения и техники. Важное значение имеет знание особенностей материалов и веществ, хранящихся в сооружениях и правил пожарной безопасности при обращении и ними.

3. Основные мероприятия по предупреждению пожаров и взрывов

3.1 Организационные мероприятия, обеспечивающие пожарную

безопасность

В РФ пожарная безопасность регламентируется Правилами пожарной безопасности в РФ.

Пожарная безопасность объекта регламентируется ССБТ, СНиП, межотраслевыми и отраслевыми стандартами и правилами пожарной безопасности, инструкциями по обеспечению пожарной безопасности на отдельных объектах.

В ВС и РВСН регламентируется руководством и положением о ППЗ.

Пожарная безопасность обеспечивается:

системой предотвращения пожара;

системой пожарной защиты.

Система предотвращения пожара должна разрабатываться по каждому объекту, из расчета, что нормативная вероятность возникновения пожара принимается равной не 0,000001 в год на отдельный пожароопасный узел (элемент) данного объекта.

Система пожарной защиты должна разрабатываться по каждому объекту из расчета, что нормативная вероятность воздействия опасных факторов пожара на людей принимается равной не 0,000001 в год в расчете на отдельного человека.

ССБТ установлены требования к той и другой системам.

В ВС и РВСН с учетом Правил и требований пожарной безопасности разработана система организационных и технических мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.

1 Установление системы ответственности за пожаровзрывобезопасность.

2. Организация противопожарной службы.

3. Разработка инструкций о мерах пожарной безопасности.

4. Обучение личного состава войсковых частей мерам предуп­реждения и ликвидации пожаров.

5.Организация и контроль проведения огневых работ.

6.Надзор за состоянием противопожарной защиты в частях.

Технические мероприятия, обеспечивающие пожарную безо­пасность

1. Проектирование и строительство зданий и их оборудование с учетом требований пожарозрывобезопасности.

2. Проектирование, изготовление вооружения с учетом требова­ний пожаровзрывобезопасности.

3. Разработка, изготовление и эксплуатация средств тушения пожаров и средств сигнализации.

4. Разработка пожаровзрывоопасности технологии работ.

5. Контроль взрывоопасных концентрации паров и газов с по­мощью специальных систем.