Горючая среда: понятие, природа образования и «поведение» при пожаре. Горючая среда, источник зажигания и условия распространения пожара

Применяемые в различных технологиях аппараты и трубопроводы с пожаровзрывоопасными веществами при определенных условиях могут явиться местом возникновения пожара или взрыва. Для выявления возможности возникновения горения внутри технологического оборудования необходимо, прежде всего, оценить возможность образования в нем горючей среды. Под горючей средой понимается смесь горючего вещества с окислителем в таких соотношениях, при которых возможно возникновение и дальнейшее развитие горения.

Для оценки возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования необходимо знать основные режимные параметры (рабочую температуру, давление, концентрацию), а для аппаратов с жидкостями необходимо также иметь сведения о наличии свободного объёма. Эта информация содержится в технологической документации.

Условия образования горючей среды в аппаратах с горючими газами, жидкостями, твердыми материалами и пылями несколько отличаются.

Аппараты с газами чаще всего заполняются чистыми горючими газами без примесей окислителя. Такие аппараты всегда находятся под избыточным давлением, поэтому поступление воздуха в них не­возможно, а следовательно, невозможно и образование горючей среды.

В редких случаях по условиям технологии в аппарат необходимо подавать смесь горючего газа с воздухом или кислородом (например, при получении водорода конверсией метана или при получении ацети­лена путем

Таблица 2.2 ― Анализ пожарной опасности аппаратов

термоокислительного пиролиза природного газа). В таких ситуациях возможность образования горючей среды оценивают путем сравнения рабочей концентрации j р с нижним и верхним концентраци­онными пределами распространения пламени. Горючая среда будет иметь место, если выполняется условие:

В закрытых аппаратах с жидкостями горючая среда может образоваться только в том случае, когда над поверхностью (зеркалом) жидкости имеется свободный объем. При этом любая жидкость, находящаяся в аппарате, будет испаряться, и ее пары постепенно распределятся в свободном пространстве. Если в свободном пространстве аппарата имеется воздух или любой другой окислитель, то пары жидкости, смешиваясь с ним, могут образовать горючую среду.

Наличие над зеркалом жидкости свободного пространства является необходимым, но не достаточным условием для образования горючей среды. Для того чтобы выяснить наличие в аппарате горючей паровоздушной смеси, необходимо, как и в случае с газами, проверить условие (2.3).

Однако при этом следует учитывать, что концентрация паров по высоте свободного пространства распределяется неравномерно. Над поверхностью жидкости она близка к концентрации насыщения, а у крыши аппарата её значения минимальны. Даже на одной и той же высоте в различные промежутки времени от начала испарения концентрация будет отличаться. Это обусловлено, прежде всего, особенностями протекания процесса диффузии паров в свободное пространство аппарата. То есть для технологического оборудования с горючими жидкостями характерно то, что в свободном пространстве может присутствовать лишь некоторая область концентраций, которая находится между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения. Высота расположения зоны опасных концентраций с течением времени изменяется. С методиками расчётного определения концентрации паров в свободном пространстве аппаратов с жидкостями можно ознакомиться в специальной литературе .

Для аппаратов с неподвижным уровнем жидкости (например, для аппаратов непрерывного действия) оценка возможности образования горючей среды может быть облегчена. Эксплуатация таких аппаратов характеризуется неизменными значениями рабочей концентрации при постоянной температуре и давлении в аппарате. Учитывая это, оценку возможности образования горючей среды можно провести путем сравнения рабочей температуры жидкости t р со значениями температурных пределов распространения пламени. Горючая среда в аппара­тах с неподвижным уровнем жидкости будет образовываться в том случае, если выполняется условие:

(2.4)

Условие (2.4) можно также использовать и для аппаратов с подвижным уровнем жидкости в период их заполнения после простоя. Это обусловлено тем, что при подъеме уровня жидкости в аппарате насыщенная концентрация паровоздушной смеси над зеркалом жидкости не изменяется. В случае же опорожнения таких аппаратов состояние насыщения свободного пространства парами жидкости нарушается за счет поступления дополнительного количества воздуха через дыхательную арматуру. При этом концентрация паров над зеркалом жидкости уменьшается и может стать опасной. Поэтому оценку возможности образо­вания горючей среды в период опорожнения аппаратов производят только по условию (2.3).

Итак, в общем случае возможность образования горючей среды в закрытых аппаратах с горючими и легковоспламеняющимися жидкостями может быть оценена путем:

1) проверки наличия над зеркалом жидкости свободного паровоздушного объема;

2) сравнения рабочей концентрации паров жидкости с концентрационными пределами воспламенения;

3) сравнения рабочей температуры жидкости в аппарате со значениями температурных пределов воспламенения.

В технологическом оборудовании с твердыми горючими веществами и материалами горючая среда может образоваться при тепловом воздействии на последние или в результате их саморазогрева. Как известно, сами твердые горючие вещества и материалы не способны образовывать в смеси с воздухом горючую среду. Однако в процессе их нагрева до некоторых температур может начаться процесс разложения с выделением летучих. Так, в процессе пиролиза древесины при температурах 150 – 275 о С происходит разложение менее термостойких ее компонентов с выделением окиси углерода, уксусной кислоты, метана, водорода и других веществ. Выделяющиеся продукты разложения в смеси с окислителем при определенных условиях могут образовывать горючую смесь. В таких случаях оценку возможности образования горючей среды в технологическом оборудовании производят, как и в случае газами, по условию (2.3).

Технологические аппараты с горючими пылями характеризуются значительной пожарной опасностью. При работе мельниц, дробилок, хлопковых разрыхлителей, центробежных классификаторов, систем пневмотранспорта образуется очень большое количество пыли. Пыли в таких аппаратах могут находиться во взвешенном в воздухе состоянии (аэрозоль) и в осевшем состоянии (аэрогель). В первом случае пожарная опасность пылей рассматривается как для газов и паров, во втором случае ─ как для твердых веществ и материалов.

Взвешенная в воздухе пыль может образовывать взрывоопасные концентрации. Для оценки возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования с пылевидными материалами на практике используют значение нижнего концентрационного предела распространения пламени j н. Верхние концентрационные пределы для пылей настолько велики, что практического значения для оценки пожарной опасности не имеют. Кроме того, пылевоздушные смеси в большей степени, чем паро- и газовоздушные, склонны к расслоению. Поэтому в оборудовании даже при очень высоких концентрациях всегда могут образовываться локальные зоны с концентрацией ниже ВКПР.

При определении рабочей (фактической) концентрации пыли внутри технологического оборудования необходимо учитывать массу взвешенной и осевшей пыли. Горючая среда в аппаратах с пылями будет образовываться в том случае, если выполняется условие:

Взрывы и пожары внутри технологического оборудования часто возникают в периоды неустановившегося режима работы . К таким периодам относятся пуск аппаратов в эксплуатацию и их остановка для профилактического осмотра или ремонта. В эти периоды опасность образования горючей среды внутри технологического оборудования очень высока. Так период пуска оборудования характеризуется поступлением горючих компонентов в объем аппаратов, заполненных воздухом, и выходом аппаратов на заданный рабочий режим. При этом концентрация горючих веществ в аппаратах увеличивается и может стать горючей, если превысит значение НКПР.

Причинами образования горючей среды при остановке технологического оборудования являются:

· снижение температурного режима в аппаратах с рабочей температурой жидкости, превышающей значение ВТПР. При этом температура, снижаясь, войдет в температурную область воспламенения;

· поступление наружного воздуха через дыхательную арматуру при опорожнении аппаратов или через открытые люки при их разгерметизации;

· неполное удаление из аппаратов горючих веществ;

· негерметичное отключение аппаратов от трубопроводов с горючими веществами. При этом горючие вещества через неплотности будут попадать в аппарат, и образовывать в смеси с воздухом горючую смесь.

Все эти особенности необходимо учитывать при оценке возможности образования горючей среды внутри технологического оборудования и разработке пожарно-профилактических мероприятий.

После проведённого анализа возможности образования горючей среды внутри каждого технологического аппарата необходимо дать соответствующее заключение и сделать запись в графе 6 таблицы 2.2.

Системы предотвращения пожара

Целью создания систем предотвращения пожаров является исключение условий возникновения пожаров. Исключение условий возникновения пожаров достигается исключением условий образования горючей среды и (или) исключением условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания.

Определения и термины

Пожар - неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Горение - это физико-химический процесс, сопровождающийся выделением тепла, света и продуктов сгорания (дыма). Приближенно можно описать природу горения как бурно идущее окисление.

Для того, чтобы произошло возгорание, необходимо наличие трех условий (так называемый Пожарный треугольник):

Горючая среда.

Источник зажигания - открытый огонь, химическая реакция, электроток.

Наличие окислителя, например, кислорода воздуха.

Сущность горения заключается в следующем: нагревание источников зажигания горючего материала до начала его теплового разложения. В процессе теплового разложения образуется угарный газ, вода и большое количество тепла. Выделяются также углекислый газ и сажа, которая оседает на окружающем рельефе местности. Время от начала зажигания горючего материала до его воспламенения называется временем воспламенения.

К опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:

1) пламя и искры;

2) тепловой поток;

3) повышенная температура окружающей среды;

4) повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;

5) пониженная концентрация кислорода;

6) снижение видимости в дыму.

К сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся:

1) осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, строений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

2) радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

3) вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества;

4) опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;

5) воздействие огнетушащих веществ.

Из перечисленных выше факторов, воздействующих на людей, чаще всего на пожарах приходится встречаться с дымом и высокой температурой.

Продукты сгорания и разложения, выделяемые на пожаре, являются составными частями дыма.

Основные причины пожаров

Основными причинами пожаров являются:

1. Электротехнические причины:

- Возгорание в результате короткого замыкания , возникающего (в результате повреждения изоляции электропроводов; применение низковольтных проводов «телефонных и т. п.» для силовых и осветительных электросетей; перехода напряжения с электроустановок с высоким напряжением на электроустановки с низким напряжением; схлестывания проводов воздушных линий электропередач; проявление грозовых разрядов молнии).

- Возгорание в результате токовых перегрузок, возникающих в обмотках электродвигателей, аппаратов, в проводах и кабелях при нагрузках превышающих допустимые значения.

- Возгорание в результате образования больших переходных сопротивлений, в местах перехода электрического тока с одной контактной поверхности на другую через площадки их соприкосновения (неплотное соединение токопроводящих элементов, соединения электропроводов «механической» скруткой , соединения электропроводов состоящих из разных металлов – медь и алюминий).

- Возгорание в результате нарушения эксплуатации электронагревательных приборов (установка их на сгораемые поверхности, без использования защитных негорючих теплоизоляционных материалов , не обеспечивая разделки (отступки) от горючих материалов), использование самодельных электронагревательных приборов.

- Возгорание в результате перегорания нити накаливания электролампы с разрушением её колбы, при перенапряжении в электросети, технического брака лампы, в результате чего остатки раскаленной нити накаливания (t-1640 0С) попадая на сгораемые материалы, воспламеняют их (для примера t воспламенения хлопчатобумажной ткани - 2450С, а древесины - 2650С).

2. Неосторожное обращение с огнем (использование открытого огня, тлеющие табачные изделия и др.).

Образование горючей среды твердыми веществами органического происхождения.

Горючая среда образуется в тех случаях, когда в производственных условиях подвергаются обработке, применяются в технологическом процессе или хранятся твердые горючие вещества: древесина, уголь и волокнистые материалы. Указанные твердые вещества в смеси с воздухом образуют устойчивую горючую среду.

Как правило, они не изолируются от окружающего воздуха, могут гореть непосредственно в помещениях, машинах и аппаратах.

Образование горючей среды пылевидными материалами.

Горючие пыли образуются при обработке твердых материалов и веществ в процессе приготовления угольной пыли, крахмала при обработке хлопка, шерсти, древесины, при размоле зерна и др.

Необходимо отметить, что пыль может находиться во взвешенном состоянии в воздухе, а также в осажденном состоянии на конструкциях, машинах и оборудовании, но в обоих случаях она находится в воздушной среде. Особенность производств с горючими пылями состоит в том, что в смеси с воздухом они образуют горючую среду повышенной опасности.

Образование горючей среды парами легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

В производственных условиях подвергаются обработке и широко применяются легко-воспламеняющиеся и горючие жидкости. Для ускорения протекания технологических процессов создаются высокие температуры, давление или вакуум, что также должно учи-тываться при анализе опасности горючей среды в технологических процессах, установках и помещениях.

Образование горючей среды газами.

Газы обладают способностью проникать через незначительные неплотности. Поэтому их хранят в герметически закрытых сосудах и аппаратах, внутренний объем которых изолирован от окружающей среды. Горючие газы могут выходить из этих сосудов, аппаратов и приборов только при неисправностях, повреждениях, неумелом пользовании соответствующими приборами или при загрузке и выгрузке веществ и материалов из аппаратов.

Горючие газы, смешанные в определенных пропорциях с воздухом, образовывают взрывоопасные смеси.

Статья 2. Основные понятия

6) горючая среда - среда, способная воспламеняться при воздействии источника зажигания;

Горючая среда представляет собой всю обстановку цеха (вагона). Она может быть более или менее горючей в зависимости от содержимого этой среды. В пожарной охране существует понятие группы горючести веществ и материалов. По горючести все вещества и материалы подразделяются на 3 группы:

Негорючие - не способны к горению в воздухе, но тем не менее могут быть пожароопасными в виде окислителей или веществ, выделяющих горючие продукты при взаимодействии с водой (например, негорючий карбид кальция даже при контакте с влагой воздуха выделяет взрывоопасный газ ацетилен);

Трудногорючие - способны возгораться от источника зажигания, но самостоятельно не горят, когда этот источник удаляют;

Горючие - самовозгораются, а также возгораются от источника зажигания и продолжают гореть после его удаления.

10) источник зажигания - средство энергетического воздействия, инициирующее возникновение горения.

Условно источники зажигания можно разделить на 4 вида:

1. открытый огонь в виде тлеющей сигареты, зажженной спички, конфорки газовой плиты или керосинового примуса (фонаря, лампы);

2. тепло электронагревательных приборов;

3. проявления аварийной работы электрических приборов и аппаратов, как отчественного, так и зарубежного производства;

4. искры от сварочных аппаратов и самовозгорание веществ и материалов.

Развитие пожара.

Пожар - неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Развитие пожара - увеличение зоны горения или зоны вероятности воздействия опасных факторов пожара на людей и имущество.

Развитие пожара и распространение опасных факторов пожара (ОФП), зависит от вида горючих веществ и материалов и площади горения, которая, обуславливается свойствами самих материалов, а также способом их размещения.

Исходя из особенностей объекта, количество участвующих в пожаре горючих и трудногорючих материалов, определяются места, где может возникнуть угроза пожара, и проводят расчет развития пожара.

Полученное значение критической продолжительности пожара используют для определения периода безопасного выхода людей из опасной зоны.

Поведение горючей среды при пожаре. В первые 10 минут от начала возгорания материала пламя распространяется линейно в разные его стороны (преимущественное направление вверх). Выделяется определенная температура, которая аккумулируется в помещении или в какой-то его части (преимущественно вверху). По мере возрастания температуры начинают возгораться другие вещества и материалы, попавшие в зону высокой температуры. Процессы возгорания горючих веществ и материалов происходят настолько хаотично, насколько хаотично расположена "горючая среда" в цехе. Соответственно и развитие пожара, его этапы могут отличаться по времени от приведенных во второй главе параметров.

Ни один пожар не похож на другой - в этом заключается вся сложность описания развития пожара. И никто не может сказать однозначно, что ждет нас в случае пожара в цехе (вагоне) (если только не провести натурные испытания и не сжечь цех (вагон), фиксируя при этом необходимые параметры). Однако общая тенденция развития пожара очевидна - современный цех может стать пылающим горном за считанные минуты.

О том, какими мерами можно исключить наиболее характерные источники зажигания, о конкретных требованиях нормативных документов мы поговорим с вами в следующей главе.

Пожар относится к крайне неприятным событиям, которые могут повлечь за собой не только порчу вещей, но и смерть человека. Однако для возникновения возгорания необходимо, чтобы были соблюдены некоторые определенные условия. Главными составляющими являются горючая среда и воздействующие на нее источники зажигания.

В данной статье мы постараемся дать определение этим понятиям, рассмотреть их виды, а также расскажем, как можно предотвратить возгорание путем исключения условий образования горючей среды.

Определение и виды источников зажигания

Началом любого воспламенения можно назвать момент воздействия источника на любое горючее вещество.

Источник зажигания – это средство, обладающее достаточным объемом энергии, температурой, которое при длительном воздействии на внешнюю среду способно вызвать воспламенение(горение).

Для того чтобы более точно понять определение, нужно рассмотреть источники зажигания и их классификацию. В основе их разделения лежит тот или иной вид энергии, поэтому источники бывают: электрические, химические, термические и механические.

Если в качестве примера взять обычную квартиру, то условно виды источников зажигания обозначим так:

• Тепло от электрических обогревателей или водонагревателей
• Искры, возникающие в процессе сварочных работ, например при ремонте труб
• Открытый огонь (не потушенная папироса, горящая свеча, камин, зажженная спичка, рабочая конфорка газовой плиты)
• , а так же вещества. Это горючие ископаемые, вещества химические, некоторые растительные продукты (масла, жиры).
• Нарушения в работе различных электрических аппаратов и/или приборов (перегрузка, неисправность)

Перечисленные виды это возможные источники зажигания, которые вполне могут привести к пожару Вашей квартире, воздействуя высокой температурой на горючую среду. Дальше рассмотрим, что в нее входит и как она образуется.

Условия образования и виды горючей среды

Горючая среда – это все то, что может воспламениться при воздействии источника зажигания, другими словами, она может представлять собой любую внешнюю среду, воспламеняющуюся при соприкосновении с тем или иным источником зажигания, при этом обладает способностью самостоятельного горения даже после ликвидации этого источника.

Если описать проще, то это все, что есть в помещении, включая, воздух, в котором содержится кислород, являющейся необходимым элементом для начала возгорания. В науке данную среду назвали « ». Усредненной величиной является 50 кг такой среды на 1 м квартиры.

В зависимости от того, что в нее входит, она с разной силой может быть подвержена возгоранию. Существуют 3 класса веществ и материалов: негорючие, трудногорючие и горючие. Следует заметить, что каждое горючее вещество имеет индивидуальную . Температура в 300 о С является максимальной для большинства твердых материалов.

Чтобы узнать, к какому классу пожарной опасности относится то или иное оборудование или вещество необходимо заглянуть в сопроводительный документ.

Что относится к горючей среде

1. Предметы интерьера и быта (одежда, книги, посуда), а также любое оборудование, имеющее в своем составе горючие материалы.
2. Пыль, горючие газы (ацетилен, водород, метан, пропан), которые применяются в производствах.
3. Отделочные и строительные материалы, облицовка, а также кабели, воздуховоды.

Предсказать поведение горючей среды в случае пожара крайне проблематично. В первые минуты обычно пламя устремляется к потолку. По мере того, как температура в помещении повышается, начинают воспламеняться горючие материалы, попадающие под ее действие. Происходит это в хаотичном порядке.

1. Количество горючего вещества должно быть ограничено.
2. Потенциальные источники зажигания следует отгородить от горючей среды с помощью использования изолированных отсеков.
3. Нужно осуществлять контроль над концентрацией окислителя в среде, по возможности сделать ее минимальной.
4. Поддерживать в помещении такую температуру, при которой риск возгорания будет минимальным.
5. Оборудование, имеющее высокий класс пожарной опасности следует располагать на открытых территориях.
6. Использование негорючих илии трудногорючих веществ (материалов).

Профилактические мероприятия по предотвращению пожара

Самым непредсказуемым источником зажигания принято считать открытый огонь. Для того чтобы снизить его опасность, необходимо придерживаться здравого смысла и определенных .

Касаемо курения в тамбурах или жилых помещениях, то для пепла должна быть пепельница, изготовленная из толстого стекла или негорючего пластика. Когда уходите из дома закрывайте окна, т.к. не потушенная сигарета, выброшенная из соседнего балкона, часто становится причиной возникновения пожара, ведь по статистике на балконе хранится много вещей, которые и образуют “пожарную нагрузку”.

К газовым плитам обязательно должны прилагаться сертификаты качества. Если обнаружена неисправность, то необходимо прекратить пользоваться плитой и вызвать мастера. Между плитой и легкосгораемыми предметами, включая строительные конструкции должно выдерживаться расстояние более 20 см. В деревянном доме стены необходимо изолировать от источника зажигания штукатуркой или стальным листом, .

Устанавливать газовые приборы имеет право только специалист. По окончании работы он оформляет акт о пуске прибора в эксплуатацию и выдает гарантию на дальнейшее обслуживание.

Водонагреватели не прикрепляются на неизолированные стены. перед каждым отопительным сезоном.