Составляющие пожара и взрыва

1.2 Составляющие пожара и взрыва.

Горение является началом пожара. Для горения необходимы три элемента: горючее вещество, которое будет испаряться и гореть, кислород для соединения с горючим веществом и теплота для повышения температуры паров горючего вещества до момента их воспламенения. Символический пожарный треугольник иллюстрирует это положение и дает представление о двух важных факторах, необходимых для предотвращения и тушения пожаров:

если одна из сторон треугольника отсутствует, пожар не может начаться;

если одну из сторон треугольника исключить, пожар погаснет. Пожарный треугольник — простейшее представление трех факторов, необходимых для существования пожара, но он не поясняет природу пожара. В частности, он не включает цепную реакцию, возникающую между горючим веществом, кислородом и теплотой в результате химической реакции. Пожарный тетраэдр — более наглядная иллюстрация процесса сгорания (тетраэдр — это много2гранник с четырьмя треугольными гранями). Он очень полезен для понимания процесса сгорания, так как на нем имеется место для цепной реакции и каждая грань касается трех других. Основная разница между пожарным треугольником и пожарным тетраэдром заключается в том, что тетраэдр показывает, каким образом за счет цепной реакции поддерживается пламенное горение, т.е. как грань цепной реакции удерживает остальные три грани от падения.

Цепная реакция начинается следующим образом: образующаяся при горении

паров теплота воспламеняет все большее количество паров, при горении которых снова

выделяется все большее количество теплоты, воспламеняющей еще большее количество

паров. В результате этого постоянно нарастающего процесса горение усиливается. Пока

горючего вещества много, пожар продолжает развиваться, пламя разрастается.

Через некоторое время количество паров, выделяющихся из горючего вещества,

достигает максимума и начинает стабилизироваться, в результате чего горение

протекает с устойчивой скоростью. Это продолжается до тех пор пока не израсходуется

основная часть горючего вещества. Затем окисляется меньшее количество паров и

меньше образуется теплоты. Процесс начинает затухать. Происходит выделение все

меньшего количества паров, меньше становится теплоты и огня, пожар постепенно угасает.

При сгорании твердых горючих веществ может остаться зола, и еще какое-то время будет продолжаться тление. Жидкие горючие вещества выгорают полностью.

Таким образом, пожар возникает только при одновременном действии трех

факторов: наличии горючего вещества, достаточном количестве кислорода,

1.3 Характеристика горючих материалов.

Все горючие материалы (вещества) можно разделить на твердые, жидкие и газообразные.

Твердые горючие вещества. Наиболее типичные твердые горючие вещества – дерево, бумага и ткани. Они находятся на судне в виде растительных тросов, брезента, подстилочного и сепарационного материала, мебели, фанеры, обтирочных материалов и матрацев. Краска на переборках также представляет собой твердое горючее вещество. Кроме того, суда перевозят разнообразные твердые горючие вещества в виде груза.

Древесина и древесные материалы обладают горючестью и в зависимости от температуры и притока воздуха могут обугливаться, тлеть и гореть. Максимальная пожаробезопасная температура — 100 0 С, при температуре около 204 0 С – они самовоспламеняются. Скорость горения зависит от притока воздуха, содержания влаги и др. Наиболее быстро сгорают тонкие древесные изделия большой площади. Продуктами сгорания являются: двуокись углерода, водяной пар, окись углерода, альдегиды и кислоты. В начальной стадии пожара могут выделять много дыма.

Текстильные и волокнистые материалы в зависимости от состава волокон имеют температуру воспламенения 400 – 600 с. растительные волокна легко воспламеняются и хорошо горят, выделяя много густого дыма. Частично сгоревшие растительные волокна могут самовоспламеняться; сильно разбухают под воздействием воды. При горении выделяется большое количество едкого плотного дыма.

Жидкие горючие вещества. Воспламеняющиеся жидкости присутствуют на судне в основном в виде мазута, смазочного масла, дизельного топлива, керосина, масляных красок и их растворителей. Воспламеняющиеся жидкости и сжиженные воспламеняющиеся газы могут перевозиться в качестве груза.

Все воспламеняющиеся жидкости испаряются, скорость испарения нарастает с повышением температуры.

Пары в концентрации с воздухом взрывоопасны, особенно в закрытых объемах (цистернах, танках).

Воспламеняющиеся жидкости выделяют теплоту в 3-10 раз быстрее, чем дерево, и ее количество примерно в 2,5 раза больше. Эти соотношения достаточно наглядно показывают, почему пары жидкости горят с большой интенсивностью.

При растекании воспламеняющиеся жидкости распространяются по очень большой площади, выделяя при этом значительное количество паров, при воспламенении которых, образуется большое количество теплоты.

Газообразные горючие вещества.

Эти вещества уже находятся в необходимом для горения состоянии. Для их возгорания требуется только высокая температура и определенная пропорция кислорода.

Газы, как и воспламеняющиеся жидкости, всегда образуют видимое пламя и не тлеют.

При хранении или образовании газов в закрытых емкостях в случае появления источника теплоты резко возрастает вероятность взрыва.

Треугольник огня и пожарный тетраэдр

Понятие «пожарный треугольник» было введено в обиход специалистами пожарной охраны при чтении лекций слушателям ведомственных образовательных учреждений, а также в ходе инструктажей по пожарной безопасности и обучения пожарно-техническому минимуму (ПТМ) работников предприятий (организаций), чтобы наглядно показать процесс горения твердых веществ, горючих жидкостей и газов.

Что такое треугольник огня и чуть более сложное понятие, – что является пожарным тетраэдром, необходимо для визуального объяснения механизма горения. Следует подробно рассмотреть и понять, как даже незначительные вначале очаги возгорания, при наличии минимально необходимых для этого условий, возникают и развиваются в крупные пожары, а также какие способы и средства тушения пожаров следует применять для их ликвидации.

Пожарный треугольник

Из чего состоит классический треугольник пожара (горения) – это три составляющие, обязательные условия, необходимые как для проведения управляемого, регулируемого сжигания веществ для нужд человека, так и возникновения неконтролируемого природного или техногенного явления, называемого пожаром.

Стороны и элементы

• Горючее вещество (топливо) в лабораторных условиях, а на практике – это различные как легковоспламеняющиеся, сгораемые, так и трудногорючие материалы, входящие в состав пожарной нагрузки помещений различных объектов, складированные на площадках открытых складов, территориях предприятий (организаций); а также деревья, кустарники, сухая трава, листва, хвоя, торф в природных условиях. Основные свойства таких веществ – это способность к выделению горючих газов (паров), к окислению – пиролизу, то есть химическому распаду при нагревании, что являются факторами их пожарной опасности. Горючими являются большинство органических веществ, природных материалов, а также некоторые неорганические химические соединения. Следует помнить, что при сильном нагреве, разложении материалов на составляющие элементы начинают гореть и те из них, что при нормальных условиях являются негорючими, например, некоторые металлы, которые даже используют в качестве компонентов твердого ракетного топлива.
• Окислитель. Практически всегда в его качестве выступает кислород, содержащийся в воздухе, но при возникновении пожаров на технологических площадках, в установках (аппаратах) химических производств окислителями могут быть и окислы азота – NO, NO₂, а также хлор, бром или озон. В нормальных условиях процесс горения, являющийся начальной или основной стадией большинства пожаров, протекает при процентном содержании О₂ в воздухе, примерно равном 21%, а критически низким его показателем для поддержания механизма горения принято считать около 16%. Однако некоторые вещества, а также товароматериальные ценности, в силу своих физико-химических свойств, способны воспламеняться, гореть даже в закрытых помещениях при объемном присутствии кислорода не больше 12%, и даже при более низкой его концентрации, что следует учитывать при проектировании стационарных систем пожаротушения, ликвидирующих очаги возгораний способом разбавления воздушной среды инертными газами.
• Источник зажигания (тепла), приводящий к сильному нагреву сгораемых веществ и их воспламенению с последующим устойчивым горением, в результате пиролиза, выделения горючих паров (газов) и их смесей. Источниками воспламенения могут служить как сильные источники в виде открытого огня – вспышка газов, испарений горючих жидкостей, нагретых твердых органических материалов; пламя газовой горелки, так и низкокалорийные тепловые явления, но с высокой температурой, такие как электрические искры, вполне достаточные для воспламенения паров легкогорючих жидкостей или газов. В реальных условиях часто достаточен не общий нагрев, прогрев массы горючих веществ, складированных в помещении или на территории защищаемого объекта, а только поднесение к ним локального внешнего источника пламени с высокой температурой – спички, огня зажигалки, даже тлеющего окурка сигареты; искр, капель раскаленного метала в ходе проведения газоэлектросварочных работ, чтобы это привело к тлению, возгоранию, последующему горению и распространению пожара.

Именно поэтому так важны противопожарные мероприятия по категорическому исключению использования любых источников открытого пламени в зданиях, вспомогательных строениях (сооружениях), на территории предприятий; запрет курения вне отведенных, специально оборудованных для этого мест.

А те виды работ, которые неизбежно сопровождаются использованием открытых источников пламени, высокотемпературного тепла – паяльные, газоэлектросварочные работы, резка металлических конструкций; отогрев оборудования, мерзлого грунта, должны проводиться под строгим контролем представителей администрации предприятий, ответственного за пожарную безопасность после оформления, выдачи нарядов-допусков на выполнение огневых работ; оборудования мест их проведения противопожарным полотном (кошмой), водными, воздушно-пенными или порошковыми, углекислотными огнетушителями в зависимости от вида пожарной нагрузки.

Важно, что условие возникновения или причину пожара нельзя объяснить лишь наличием в том или ином месте, в помещении, пожарном отсеке строительного объекта, на территории предприятия или в лесу классического треугольника огня – массы горючих веществ, кислорода и избыточного тепла от его источника. Более полно природу процесса горения в целом и пожара в частности наглядно объясняет следующее научно-популярное понятие.