Горение и пожар. Условия их возникновения. Вредные и опасные факторы пожара

1. Горение и пожар. Условия их возникновения.  Вредные и опасные факторы пожара.

 

Пожар - это процесс неконтролируемого горения, приводящий к материальному ущербу.

Наиболее опасные  признаки пожара:

• Пламя искры
• Повышенная температура окружающей среды {t>70C, плотность теплового потока >500 Вт/м²}
• Токсичные продукты горения и термического разложения, дым {CO >0.1%}
• Пониженная концентрация кислорода в воздухе среды обитания <17%

 

Вторичные проявления опасных факторов пожара:

• Обломки разрушенных установок, конструкций
• Радиоактивные и тоскичные в-ва и материалы вышедшие из разрушенных аппаратов и установок
• Эл.ток, возникший в результате разрушения электрической изоляции и выноса опасного напряжения на токопроводящие части конструкций
• Огнетушащие вещества
• Факторы взрыва

 

Горение – есть быстрое соединение кислорода или другого окислителя с горючим веществом. Эта химическая реакция носит экзотермический характер. У некоторых горючих веществ реакция способна начаться при нормальной температуре окружающей среды под воздействием либо непосредственно кислорода воздуха, либо ряда других стимулирующих факторов. Однако лив в исключительных случаях подобные реакции могут привести к пожару, поскольку скорость их протекания невысока и, следовательно, даже у веществ с малой теплопроводимостью выделяемое тепло все же рассеивается, не вызывая значительного повышения температуры вещества.

 

Условия горения (треугольник горения):

 

                                                                      Горючее в-во

 

 

 

окислитель (например,                            нагрев вещества до

                                кислород воздуха);                                    температуры самовоспламенения

 

Для пожара необходимо четвертое  условие – цепная реакция.

 

2. Причины возникновения пожаров. Пути предотвращения возникновения и развития пожаров.

 

Причинами возникновения  пожара могут быть:

• неисправности электропроводки, розеток и выключателей которые могут привести к короткому замыканию или пробою изоляции;
• использование поврежденных (неисправных) электроприборов;
• использование в помещении электронагревательных приборов с открытыми нагревательными элементами;
• возникновение   пожара  вследствие  попадания  молнии  в  здание;
• возгорание здания вследствие внешних  воздействий;
• неаккуратное обращение с огнем и несоблюдение мер пожарной безопасности.

 

Предотвращение  инициации пожара должно достигаться:

• Предотвращением образованием горючей среды
• Предотвращением образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания

 

Предотвращение  образования горючей среды:

• максимально возможным применением негорючих и трудногорючих веществ и материалов;
• ограничением массы горючих веществ, материалов и наиболее безопасным способом их размещения;
• изоляцией горючей среды (применением изолированных отсеков, камер и т. п.);
• поддержанием безопасной концентрации среды ;
• достаточной концентрацией флегматизатора в воздухе защищаемого объема (его составной части);
• поддержанием температуры и давления среды, при которых распространение пламени исключается;
• максимальной механизацией и автоматизацией технологических процессов, связанных с обращением горючих веществ

Предотвращение  образования в горючей среде  источников зажигания:

• применением устройств, при эксплуатации которых не образуются источники зажигания;
• применением электрооборудования, соответствующего пожароопасной и взрывоопасной зонам, группе и категории взрывоопасной смеси;
• применением в конструкции быстродействующих средств защитного отключения возможных источников зажигания;
• применением технологического процесса и оборудования, удовлетворяющего требованиям электростатической искробезопасности по ГОСТ 12.1.018;
• устройством молниезащиты зданий, сооружений и оборудования;
• поддержанием температуры нагрева поверхности машин ниже предельно допустимой. составляющей 80 % наименьшей температуры самовоспламенения горючего

 

3. Показатели пожаро - и взрывоопасности горючих газов. Условия возникновения их горения.

Вещество может гореть только в состоянии, когда его  молекулы окружены молекулами кислорода  воздуха. Поэтому на процесс горения влияет агрегатное состояние вещества.

В газах молекулы вещества всегда свободны и окружены молекулами кислорода воздуха. Необходим лишь некоторый предварительный нагрев для начала химической реакции окисления (горения).

 

Пожароопасность горючих газов оценивается путем определения пределов воспламенения в воздухе, максимального давления взрыва, температуры самовоспламенения, категории смеси по взрывоопасности, типа реакции пожароопасного вещества с огнетушащими средствами на базе воды, минимальной энергии зажигания и содержания кислорода, представляющего взрывоопасность, нормальной скорости горения, максимально безопасного (гасящего) зазора или диаметра.

 

4. Показатели пожаровзрывоопасности твердых горючих веществ и их пылей. Условия возникновения их горения.

Вещество может гореть только в состоянии, когда его  молекулы окружены молекулами кислорода  воздуха. Поэтому на процесс горения  влияет агрегатное состояние вещества.

В твердых веществах молекулы связаны, и только некоторые из них свободны за счет испарения.

 

Самостоятельное горение  твердых веществ начинается после  длительного нагревания. До того как  твердое тело начнет гореть, оно  должно перейти в парообразное состояние. Этот процесс называется пиролизом  и представляет собой химическое разложение вещества под воздействием тепла. Процесс самостоятельного горения формируется в том случае, когда пары смешиваются с воздухом в достаточном количестве и при этом подогреваются до температуры самовоспламенения.

 

Пожароопасность горючих твердых веществ оценивается путем определения группы горючести, температур воспламенения и самовоспламенения, типа реакции горючих веществ с огнетушащими средствами на базе воды. Для пористых, волокнистых и сыпучих твердых веществ также определяются температуры самонагревания, тления и самовозгорания. Если твердые вещества порошкообразные и могут образовывать облака пыли, дополнительно определяют такие параметры, как нижний предел воспламенения, максимальное давление взрыва, минимальная энергия, необходимая для зажигания взвеси, и минимальное содержание кислорода, представляющее взрывоопасность.

 

Особое агрегатное состояние  – пыль. Издавна были замечены взрывные свойства угольной пыли, являющейся причиной серьезных катастроф на шахтах, сопровождающихся большими разрушениями, пожарами и человеческими жертвами. В дальнейшем, когда возникли механизированные мельницы, элеваторы, сахарные заводы, фабрики чая, какао, производства алюминия, магния, карбида кальция и т.п., обнаружилось, что мелкая, взвешенная в воздухе пыль этих производств обладает еще большими взрывными свойствами, влекущими в иных случаях к взрывам такой большой силы, что на месте завода или фабрики остается лишь груда обломков.

Всякая пыль может  рассматриваться как аэрозоль, т.е. взвесь мельчайших частиц твердого вещества в воздухе. Причина ее взрывчатости – огромная поверхность распыленного вещества. Эта поверхность адсорбирует кислород воздуха, который в таком виде получает значительную активность и легко вступает в реакцию с распыленным веществом. Чем меньше размеры частиц пыли, тем однороднее и устойчивее пылевое облако, тем больше в нем абсорбируется кислорода и тем более оно взрывоопасно. Размер частиц пыли, при котором она становится взрывоопасной, колеблется для разных в-в в пределах от 0,1 до 0,0001 мм.

Непременным условием воспламенения и взрыва пыли является ее нагрев до некоторой температуры, называемой температурой воспламенения, а аналогии с явлениями в газовоздушной среде.

Второй показатель взрывоопасности  пыли -  нижний (концентрационный) предел воспламенения (НВП). Пыль считается взрывоопасной, если НВП составляет не более 65г/м³, и пожароопасной ели НПВ превышает это значение.

Если НПВ не превышает 15г/м³, то пыль относится к наиболее взрывоопасной.

 

5. Показатели пожаровзрывоопасности горючих жидкостей и горючих газов. Условия возникновения их горения.

Вещество может гореть только в состоянии, когда его  молекулы окружены молекулами кислорода  воздуха. Поэтому на процесс горения  влияет агрегатное состояние вещества.

В жидкостях молекулы свободно перемещаются друг относительно друга, но без доступа кислорода воздуха; лишь небольшая часть молекул (паров), находящаяся в газообразном состоянии за счет испарения, может взаимодействовать с кислородом.

Пожароопасность горючих жидкостей оценивается путем определения температуры вспышки паров, температуры воспламенения, минимальной огнетушащей концентрации средств объемного тушения, скорости горения и скорости подъема температуры при горении.

 

В соответствии с международными рекомендациями по температуре вспышки  горючие жидкости подразделяются на два класса:

1. ЛВЖ – с температурой вспышки, не превышающей 61С
2. горючие жидкости (ГЖ), имеющие температуру вспышки.

 

 

Ответ на вопросы 3-5

 

Основные показатели горючести  веществ

 

Показатель	Агрегатное  состояние в-в и материалов
	газы	Жидкости	Твердые	пыли
Группа горючести	+	+	+	+
Температура вспышки	-	+	-	-
Температура воспламенения	-	+	+	+
Температура самовоспламенения	+	+	+	+
Концентрационные  пределы воспламенения	+	+	-	+
Температурные пределы воспламенения	-	+	-	-
Температура тления	-	-	+	+
Условия самовозгорания	-	-	+	+
Минимальная энергия  зажигания	+	+	-	+

 

Знак "+" обозначает применяемость, знак "-" – неприменяемость  показателя

 

Группа горючести – способность вещества к самостоятельному горению

• негорючее
• трудногорючее
• горючее (ЛВЖ с Т_всп<61C)

Температура вспышки – самая низкая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения. Определяет условия, при которых горючее вещество становится пожароопасным.

Температура воспламенения – температура горючести в-ва, при которой оно выделяет горючие пары и газы в такой скоростью, что после поджигания их от внешнего источника зажигания возникает устойчивое горение, сопровождающееся воспламенением.

Температура самовоспламенения – самая низкая температура в-ва, при которой происходит резное увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся пламенным горением. Вещество загорается в процессе нагревания без непосредственного контакта с огнем. Этот показатель не является постоянным и зависит от условий опыта (кол-ва приложенного тепла, теплопереноса, объема смеси, присутствия катализаторов).

Концентрационные  пределы распространения пламени (воспламенения) – определяют интервал между минимальной ( нижний предел - НКПВ) и максимальной (верхний предел - ВПКВ) концентрациями воспламенения. При концентрации ниже НКПВ устойчивого горения нет, т.к. недостаточно горючего материала. При концентрации выше ВКПВ горение также отсутствует из-за малого количества окислителя.

Температурные пределы распространения пламени (воспламенения) – определяют интервал между минимальной (нижний предел - НТПВ)  и максимальной (верхний предел - ВТПВ) температурами воспламенения. В интервале этих температур насыщенные пары пожароопасных веществ образуют в данной окисляющей воздушной среде концентрации, изменяющиеся м/у НКПВ и ВКПВ.

Температура тления –

Условия теплового  самовозгорания – 

Минимальная энергия зажигания – наименьшее значение энергии, характеризующей источник зажигания, способное воспламенить наиболее легковоспламеняющуюся смесь газа, пара или пыли с воздухом.

 

6. Самовозгорание. Причины возникновения и способы предотвращения.

 

Самовозгорание – это воспламенение  горючих веществ, происходящее без внешнего источника зажигания. Здесь нагрев вещества до температуры самовоспламенения происходит в результате внутренних реакций в веществе.

 

Три основных причины самовозгорания : 

• окисление некоторых веществ кислородом воздуха (порошки алюминия, цинка, титана, белый фосфор, каменный уголь, пропитанный маслом хлопок);

 

• различного рода химические реакции. Например, интенсивное выделение тепла происходит в реакции щелочных металлов и их карбидов с водой, марганцовокислого калия с глицерином. 

 

• микробиологические процессы в органических веществах (растительные масла, животные жиры, фрезерный торф и пр.).

 

Обязательное условие самовозгорания – вовлечение в реакции всей массы  материала. Чем больше масса,  тем легче в ней начинается процесс самонагревания и самовоспламенения.

 

Для предотвращения - регулярный контроль температуры и влажности, ограничение влажности и температуры.

 

7. Конструктивные меры в изделиях приборной техники для защиты от пожара.

 

Причины загорания в  электронной схеме.

• Сильное нагревание и излучение теплоты
• Перегрузка по току
• Перенапряжение
• Нарушение изоляции

 

Основные требования пожарной безопасности:

 

• Электронное изделие д.б. сконструировано и изготовлено таким образом, чтобы оно не представляло пожарной опасности в нормальных условиях эксплуатации и в аварийном режиме.
• Электронное изделие д.б. сконструировано и изготовлено таким образом, чтобы вероятность возникновения пожара в каждом изделии <=10^-6 в год
• При нормальной и аварийной работе ни один из элементов конструкции не должен иметь температуру выше допустимых значений
• Защита от токов перегрузки и короткого замыкания
• Воздушные зазоры и расстояния по изоляции ГОСТ 2757 0.0
• Детали конструкции д.б. теплостойкими. ГОСТ 50377-95 (МЭК 950-86)
• Резисторы >=2Вт  должны  располагаться над платой на расстоянии не менее радиуса резистора
• Резисторы мощностью 2Вт при установке под платой класса возгораемости хуже V-1 должны располагаться от нее на расстоянии двух радиусов резистора и более

Классификация возгораемости  материалов

• Материал класса V…
• Может воспламеняться или накаливаться, но гаснет в течении времени t
• Раскаленные частицы или горящие капли при выбросе могут/не могут воспламенить хирургическую вату

 

 

Материал класса	t, C	Способность воспламенять хирургическую вату
V-0	5	Нет
V-1	25	Нет
V-2	25	да

 

• Материал класса НВ – не превышает установленной максимальной скорости горения.

 

• Для резисторов, конденсаторов и полупроводниковых приборов с корпусом из горючих материалов, которые загораются при аварийном режиме работы электронных изделий, д.б. применены методы защиты, предотвращающие выброс раскаленных, горящих частиц и распространение пламени на соседние элементы

 

 

8. Классификация производств по степени пожарной опасности и опасности взрыва.

 

Категории помещений  и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности 

• А – взрывопожароопасная -  горючие газы или ЛВЖ с Tвсп< 28  С     Þ       P> 5 кПа.
• Б – взрывопожароопасная  горючие пыли, волокна или ЛВЖ с Tвсп >28 С Þ       P> 5 кПа .
• В1-B4 – пожароопасная - горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом гореть, не формируя взрыва.

Удельная пожарная нагрузка

- кол-во i-го материала пожарной нагрузки, кг;

- низшая теплота сгорания  i-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг;

S – площадь размещения

В1: g>2200 МДж/м²

B2: 2000>g>1401

B3: 1400>g>181

B4: 180>g>1

 

• Г - негорючие вещества и  материалы в горячем, раскалённом или расплавленном состоянии, горючие газы, жидкости и твердые вещества -в качестве топлива.
• Д -  негорючие вещества и материалы в холодном состоянии ( допускается - кабельные электроподводки к оборудованию, отдельные предметы мебели на рабочих местах).

 

Классы пожарных зон

• П-I – обращаются горючие жидкости с Т_всп>61C
• П-II – выделяются горючие пыли или волокна с НК ПВ >65Г/м³
• П-II A – содержащие твердые горючие в-ва
• П-III – расположены вне помещений содержащих горючие материалы

 

Классы взрывоопасных  зон

• В-1 – в нормальных режимах работы выделяются взрывоопасные в-ва (горючие газы или пары ЛВЖ) в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.
• В-1а -   -//-   только в аварийных режимах
• В-1б – возможно образование взрывоопасных смесей в результате аварий, но здесь горючие газы обладают высоким НКПВ (15% и выше) и резким запахом
• В-1г – производства у наружных установок с взрывоопасными смесями.
• B-II – выделяют горючие пыли или волокна в каком количестве и с такими свойствами, что они способны образовать в воздухом взрывоопасные смеси при нормальном режиме работы
• B-IIа - -//- в аварийном режиме

 

9. Информационные признаки пожара. Физические принципы выявления очагов загорания и конструкции систем пожарной сигнализации.

 

Автоматические  пожарные извещатели по признаку пожара, вызываемые срабатывание, делятся на:

• Тепловые
• Дымовые (оптические, ионизационные)
• Ультразвуковые и др.

 

Тепловой извещатель.

Недостатки – реагирует  на тепло возникшего пожара

 

 

Дымовой извещатель.

 

При задымлении фотоэлемент  перестает принимать сигналы  со светодиода.

 

 

Ионизационный датчик –  вместо светодиода – источник изотопов

                                            вместо фотоэлемента – счетчик  Гейгера

 

 

10. Принципы борьбы с пожарами.

 

Условия ликвидации горения:

• изоляция очага горения от воздуха или снижение концентрации кислорода разбавлением негорючими газами до значений, при которых не может происходить горение (до 12…15 %)
• охлаждение очага горения ниже определенной температуры
• интенсивное торможение (ингибирование) скорости химических реакций с пламени
• механических срыв пламени сильной струей воды или газа
• создание условий огнепрегражения, т.е. таких условий, при которых пламя не распространяется через узкие каналы

 

Средства пожаротушения  бывают автоматические и ручные.

 

 

11. Системы ручного и автоматического пожаротушения. Рабочие вещества и огнетушащие составы для этих систем.

 

Системы ручного и  автоматического пожаротушения

1. Ручные:
1. огнетушители химической пены;
2. огнетушитель пенный;
3. огнетушитель порошковый;
4. огнетушитель углекислотный, бромэтиловый
2. Противопожарные системы:
1. система водоснабжения;
2. пеногенератор

Огнегасительные вещества: вода, песок, пена, порошок, газообразные вещества и не поддерживающие горение (хладон), инертные газы, пар.

 

 

Вода – самый распространенный способ тушения.

 

Водяной туман – обволакивает источник горения, не позволяя кислороду  подходить к очагу. Создание водяного тумана затруднительно.

Вода хорошо проводит электрический ток, поэтому нельзя тушить водой электроприборы, которые  находятся под напряжением.

Водные растворы с  добавлением химических или пенообразующих в-в обладают прекрасной проводимостью.

Воздушно-механическая пена – появляется при взаимодействии воды с пенообразующим веществом.

Газы – углекислый, инертные, азот, выхлопные и другие не горючие газы. Основная идея – вытеснение кислорода из помещения.

 

Принята следующая классификация  пожарных установок по принципу тушения  пожара:

• Установки тушения по площади предназначены для всей площади помещения в случае возникновения пожара в любом месте
• Установки объемного тушения рекомендуются для защиты всего объема помещения при возникновении пожара в любом месте
• Установки локального тушения рекомендуются для локальной защиты технологических аппаратов и других пожароопасных участков. Их располагают вблизи возможного очага пожара
• Установки блокирующего действия рекомендуются для преграждения распространения огня на соседние объеты или исключения теплового воздействия на технологические аппараты.

 

12. Принципы предотвращения взрывов и степени защиты оборудования взрывоопасных зон.

 

Опасные факторы  воздействия на людей при взрыве.

Организационные меры по предотвращению взрыва.

К опасным факторам воздействия  на людей при взрыве в зависимости  от причины взрыва, относятся:

• ударная волна,
• световое излучение,
• проникающая радиация,
• пламя и пожар,
• обрушение конструкций, оборудования и разлет осколков,
• образование вредных продуктов взрыва.

К организационным мероприятиям по предотвращению взрывов относятся :

• разработка инструкций, правил, норм,
• обучение и инструктаж, контроль и надзор,
• организация противоаварийных и спасательных работ.

Предотвращение опасных  факторов воздействия на людей при взрыве достигается:

• установлением минимальных количеств взрывоопасных веществ,
• обваловка, бункеровка взрывоопасных участков,
• применение огнепреградителей, гидрозатворов, водяных и сланцевых затворов, инертных паровых и газовых завес,
• наличием укрытий, убежищ.

 

13. Пожарная опасность замыкания на землю в электрических сетях.

 

Пожароопасные ситуации в большинстве случаев возникают в режимах однофазного (однополюсного) замыкания токоведущих частей электроустановки при эксплуатационных повреждениях изоляции.

В этих режимах значения токов в цепях "токоведущая  часть – земля" или "токоведущая часть – тело человека - земля" определяется параметрами не только цепей связи токоведущих частей с землей через сопротивления утечки, но и связи их через сопротивления замыкания на землю или принятого в проекте электроустановки искусственного заземления токоведущих частей.

Значения токов однофазного замыкания на землю ограничено импедансами изоляции здоровых фаз (в сетях, изолированных от земли) или сопротивлением заземления нейтрали (в сетях с заземленной нейтралью). Поэтому на этот ток не реагирует ни аппаратура защиты от токов междуфазного короткого замыкания (максимальная защита), ни аппаратура защиты от перегрузки (тепловая защита). В результате, режим однофазного (однополюсного в двухпроводных сетях) замыкания на землю может существовать длительное время, приводя к пожароопасным ситуациям.

Пожароопасными считаются  такие токи, при которых в месте  повреждения изоляции выделяется мощность более 30Вт. Во взрывоопасных зонах  опасен ток замыкания на землю, значение которого превышает 25 мА.

В режиме однофазного  замыкания распределенные по всей сети активные и емкостные токи утечки на землю сосредотачиваются в месте замыкания. Именно здесь, на сопротивлении замыкания или на контакте с сопротивлением заземления, и выделяется активная мощность, под действием которой может произойти рост температуры.