Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Механизм возникновения пожаров и взрывов.



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).

 


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-05; Просмотров: 1686; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.013 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь