Сущность процесса горения (физико-химический процесс горения) и его опасные факторы

Горение - экзотермические реакции с кислоро­дом, протекающие выше определенной температуры (температу­ра воспламенения) без подвода тепла извне.

Возможность возникновения и развития горения определяется наличием условии, обеспечивающих протекание процесса со скоростью, дающей пре­вышение количества тепла, выделяющегося в процессе горения над рассеивающимся в окружающем пространстве. К таким усло­виям относятся определенное соотношение между количеством кислорода воздуха и горючим, участвующим в процессе горения свойства горючего и начальная температура компонентов реакции.

Гореть могут и такие вещества, которые принято считать не горючими. В отличие от горения веществ в обычном воздухе значительно интенсивнее протекает реакция горения в чистом кис­лороде, так как в этом случае не расходуется тепло на нагрева­ние инертных газов, которые входят в состав воздуха.В результате горения топлива образуется, в зависимости от условий проведения процесса, то или иное количество продук­тов горения, состав которых либо приближается к теоретиче­скому составу продуктов полного горения, содержащих СО₂, Н₂0 и N₂, либо характеризуется большим количеством несгоревшего СО, Н2, СН₄. Полное горение характеризуется выделением максимальных количеств тепла непосредственно в зоне горения при подводе воздуха в количествах, обеспечивающих полное окисле­ние всех горючих материалов.

Различают следующие виды горения: самовоспламенение, самовозгорание, вспышка, воспламенение, взрыв.

Самовоспламенение— горение, возникающее от внешнего нагревания вещества до определенной температуры без не посредственного соприкосновения горючего вещества с пламе­нем внешнего источника горения.

Самовозгорание — горение твердых веществ, возни­кающее от нагревания их под влиянием процессов, происходящих внутри самого вещества. Происходящие физические или химические процессы внутри вещества связаны с образованием тёпла, которое ускоряет процесс окисления, переходящий в горение открытым огнем.

Вспышка — быстрое, но, сравнительно со взрывом, кратко временное сгорание смеси паров горючего вещества с воздухом или кислородом, возникающее от местного повышения темпера туры, которое может быть вызвано электрической искрой или прикосновением к смеси пламени или накаленного тела. Темпера­тура, при которой происходит вспышка, называется температурой вспышки. Явление вспышки схоже с явлением взрыва, но, в от­личие от последнего, оно происходит без сильного звука и не ока­зывает разрушительного действия.

Воспламенение — стойкое возгорание смеси паров и га­зов горючего вещества от местного повышения температуры, ко­торое может быть вызвано прикосновением пламени или нака­ленного тела. Воспламенение может длиться до тех пор, пока не сгорит весь запас горючего вещества, причем парообразова­ние при этом происходит за счет тепла, выделяющегося при сго­рании.

Воспламенение отличается от вспышки своей продолжитель­ностью. Кроме того, при вспышке тепловыделение в каждом участке достаточно для поджигания смежного участка уже готовой горючей смеси, но недостаточно для пополнения ее путем испарения новых количеств горючего; поэтому, истратив запас горючих паров, пламя гаснет и вспышка на этом кончается, пока снова не накопятся горючие пары и не получат местного пере­грева. При воспламенении же парообразующее вещество бывает доведено до такой температуры, что теплоты сгорания накопившихся паров оказывается достаточно для восстановления запаса горючей смеси.

Взрыв — мгновенное сгорание или разложение вещества, со­провождающееся выделением огромного количества газов, которые мгновенно расширяются и вызывают резкое повышение дав­ления в окружающей среде. При соприкосновении с воздухом: газообразные продукты разложения некоторых веществ обладают' способностью воспламеняться, что не только приводит к разру­шениям от действия взрывной волны, но и вызывает большие пожары.

Нижний предел взрываемости — наименьшее количество го­рючих пыли, паров или газов, образующее при соединении с воз духом взрывчатую смесь. Верхний предел взрываемости пап большее количество горючих пыли, паров или газов, образующее при соединении с воздухом взрывчатую смесь. В интервале между нижним и верхним пределами возможность взрыва смеси сохра­няется. Пределы взрываемости выражаются в объемных процен­тах содержания горючего газа в объеме воздуха.

Возможность горения того или другого типа зависит прежде всего от химического состава горючей смеси, т.е. химической природы горючих паров, от содержания кислорода в смеси, от содержания инертных примесей (азот, водяные пары; углекисло­та) , и от содержания примесей, активно противодействующих реакции горения, например отрицательных катализаторов, глу­шителей и т. д.

Опасные факторы пожара (ОФП) — факторы пожара, приносящие вред здоровью человека или его гибель, а также материальный ущерб.

К опасным факторам пожара относятся:

— пониженное содержание кислорода;

— повышенная температура окружающей среды;

— дым;

— пламя и искры;

— токсичные продукты горения.

Опасные факторы пожара оцениваются по определенному критерию. Таким критерием является его предельно допустимое значение, т.е. такое значение при котором воздействие на человека в течение критической продолжительности пожара (время блокирования путей эвакуации ОФП, умноженное на 0,8) не приводит к травме, заболеванию или отклонению в состоянии здоровья в течение нормативно установленного времени.

Пониженное содержание кислорода.

В процессе развития пожара кислород, входящий в состав воздуха расходуется на горение веществ и материалов, составляющих пожарную нагрузку. Продукты горения, содержащие газообразные и твердые частицы (в виде аэрозоля) выделяются в окружающую атмосферу и смешиваются со свежим воздухом. За счет этого концентрация кислорода при пожаре понижается. Пониженное содержание кислорода характерно для любой зоны пожара, в которой есть дым: зоны горения, зоны теплового воздействия и зоны задымления. При этом, пониженное содержание кислорода, как опасный фактор пожара, как правило, существует при пожаре в густом дымовом слое. Например, в припотолочном слое в коридоре этажа пожара или в самом горящем помещении низкая концентрация кислорода представляет угрозу. Также пониженное содержание кислорода наблюдается при развитых пожарах в помещениях, регулируемых вентиляцией, т.е. при недостатке кислорода воздуха. Разбавленный дым, находящийся в нижнем слое в помещениях (коридорах, лестничных клетках) вдали от очага пожара, как правило, не представляет угрозы по пониженному содержанию кислорода.

В нашей стране в качестве предельно допустимого значения такого опасного фактора пожара, как пониженное содержание кислорода, установлено 0,226 кг/м³.