Механизм возникновения пожаров и взрывов.

⇐ ПредыдущаяСтр 35 из 47Следующая ⇒

В большинстве случаев горение происходит в результате экзотермического окисления горючего вещества окислителем. Разновидностью горения является химический взрыв - быстрое превращение веществ с тепловым или цепным ускорением процесса (разложение взрывчатых веществ, распад ацетилена и др.). Для возникновения горения необходимо одновременное наличие трех компонентов: горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Устранение любого из этих компонентов исключает возможность горения, что широко используют в некоторых технологических процессах, в профилактике и тушении пожаров.

В качестве горючего могут быть твердые (пылеобразные), жидкие (парообразные) и газообразные вещества.

Окислителем чаще всего является кислород воздуха, не в производственных условиях могут быть хлор, закись азота. и другие вещества. От соотношения горючего и окислители зависит содержание продуктов горения. Соотношение горючего и окислителя, при котором ни один из компонент не остается в избытке, называется стехиометрическим.

Источниками зажигания являются открытое пламя, раскаленные и нагретые поверхности, искры, неисправные электрооборудование и сети, разряды статического и атмосферного электричества и другие источники, энергия которых достаточна для начала реакции горения.

Особый случай возникновения пожара - это самовозгорание веществ. Причинами самовозгорания могут быть:

микробиологическое окисление;

тепловое окисление;

химическое окисление при взаимодействии с воздухом водой или одних веществ с другими.

Краткая характеристика процесса самовозгорания различных веществ приведена в табл. 6.1.

Смесь твердых, жидких или газообразных веществ окислителем в определенных пропорциях образует горючую или взрывоопасную смесь. Под действием источника загорания смесь воспламеняется и начинается процесс горения и распространения пламени. После выгорания горючего вещества или прекращения поступления окислителя горние прекращается. Для обычного горения характерна до звуковая скорость распространения пламени. Взрывы характеризуются сверхзвуковой скоростью распространения и пламени и быстрым выделением большого количества энергии. В результате взрыва взрывоопасная смесь практически мгновенно превращается в сильно нагретый газ с высоким давлением. Образуется взрывная (ударная) волна, вызывающая разрушение объектов. Высокая температура продуктов взрыва является причиной последующего пожара.

Таблица 6.1

Основные процессы, приводящие вещества и материалы к самовозгоранию.

Основные процессы самовозгорания	Краткая характеристика процесса самовозгорания
Микробиологическое окисление	Особенно склонны к самовозгоранию недосушенные материалы растительного происхождения (сено, опилки, торф и др.), так как влага способствует жизнедеятельности микроорганизмов, активность которых начинается при 10-18 °С и заканчивается при 70-75 °С. К самовозгоранию приводит плохая теплопроводность этих материалов. При температуре 70 °С некоторые из них обугливаются, образуя пористый уголь. Уголь абсорбирует газы, и самовозгорание нарастает. При 200 °С начинает разлагаться клетчатка, что еще более усиливает самонагревание и приводит к самовозгоранию
Тепловое окисление	Присуще дисперсионным веществам, имеющим сильно развитую поверхность. Это в первую очередь бурые и каменные угли в штабелях. Самонагревание возникает из-за способности углей окисляться и адсорбировать пары и газы при низких температурах. Начинаясь по всему внутреннему объему, оно затем приобретает гнездовой характер. До 60 °С самонагревание идет медленно, далее скорость его резко возрастает. Процессу самовозгорания способствует измельченность, а также наличие в углях примеси пиритов и влаги
Химическое окисление при взаимодействии с воздухом	Присуще веществам, которые увеличивают скорость химической реакции окисления в воздухе с возрастанием температуры. В воздушной среде, насыщенной кислородом, процесс самовозгорания идет более интенсивно. Самовозгорание олифы, животных жиров и растительных масел обусловлено их старением и когда поверхность их окисления велика, а теплоотдача мала. При хранении этих веществ в закрытых емкостях самовозгорание не возникает из-за ограничения поверхности контакта вещества с атмосферным воздухом. Особенно опасны промасленная одежда и ветошь, когда они уплотнены, так как процесс нагревания может начаться уже при температуре порядка 10-15 °С и продолжается несколько часов, заканчиваясь самовозгоранием
Химическое окисление при взаимодействии с водой	Присуще веществам, взаимодействие с водой которых сопровождается экзотермическим эффектом. Образование тепла при этой реакции приводит к выделению горючих соединении (метана, пропана, водорода, силана, ацетилена и др.), что часто увеличивает опасность самовозгорания. В ряде случаев быстрый разогрев может закончиться взрывом. При взаимодействии с водой некоторых органических веществ (оксид и диоксид углерода, хлорид водорода, хлоргидрид щавелевой кислоты) выделяются токсичные газы
Химическое окисление при взаимодействии одних веществ с другими	Присуще сильным твердым и жидким окислителям при их реакции с веществами (щелочные, щелочноземельные металлы и др.), которые способствуют окислению, при этом могут выделяться горючие газы и пары. Многие реакции окисления настолько быстротечны, что происходит взрыв. Особое внимание должно быть уделено противопожарной безопасности хранения и использования ряда кислот (азотной, серной, хлорной и др.). Так, многие горючие вещества самовозгораются при воздействии концентрированной азотной кислоты. Эффект усиливается и присутствии серной кислоты как катализатора реакции окисления

Механизм горения газов, жидкостей и твердых веществ существенно различен. Зажигание горючих газовых паровых смесей может происходить при их контакте нагретыми поверхностями, искрами или пламенем. Горение и химическое превращение горючей смеси начинается в точке зажигания и последовательно распространяется и близлежащие слои до полного выгорания горючей с.мп. Перед распространяющимся фронтом пламени находится свежая горючая смесь, а сзади - продукты горения.

Горение жидкостей происходит в паровой фазе. И в результате испарения над поверхностью жидкости образуется слой пара, который, смешиваясь с кислородом воздуха, создает горючую смесь. Количество горючей смеси завит от скорости испарения, обусловленной летучестью вещества, его температурой, подвижностью воздуха и давлением среды над поверхностью испарения. Зоной горения является тонкий светящийся слой, в который с поверхности жидкости поступает пар, а из воздуха - кислород. Устойчивое горение происходит в том случае, если скорость испарения равна скорости сгорания пара.

Горение твердых веществ происходит также в паровой и газовой фазах. Воздействие внешнего тепла источника зажигания вызывает нагрев твердой фазы и ее разложение с выделением горючих паров и газов. Продукты разложения воспламеняются и сгорают. Выделяющееся тепло нагревает следующие слои твердого вещества, вызывая поступление в зону горения новых порций горючих паров и газов.

Горение аэрозолей (смеси твердых частиц пыли с воздухом) аэрозолей (смеси распыленных частиц жидкости с воздухом) по механизму ближе к горению газо-воздушных и паро-воздушных горючих смесей. Это объясняется очень большой поверхностью окисления и непосредственным контактом каждой частицы с кислородом воздуха. Пламя в аэровзвесях распространяется с большой скоростью, а горение носит взрывной характер. При горении аэрозолей взрывная волна взметает осевшую пыль. Образуется свежая взрывоопасная смесь с большей концентрацией горючей фазы. Зажигание этой аэровзвеси приводит к усилению взрыва. Такое явление наблюдается при взрывах пыли на угольных шахтах и производствах с большим выделением горючих пылей.

Опыт показывает, что при сужении пространства на пути распространения пламени скорость движения фронта уменьшается. При определенных размерах узких каналов пламя гаснет. Установлено, что для каждой горючей смеси критический размер сужения является постоянной величиной. Этот эффект используют в конструкциях взрывобезопасного оборудования, крышки и разъемы в таком оборудовании выполняют с тушащим зазором. В зависимости от величины тушащего зазора категорируют взрывоопасные смеси (табл. 6.17).

⇐ Предыдущая 30 31 32 33 343536 37 38 39 Следующая ⇒