Predpovedanie a vyhodnocovanie situácie pri požiaroch a výbuchoch. Kinetické a difúzne spaľovanie plynov Kinetické spaľovanie plynov

Homogénne a heterogénne spaľovanie.

Na základe uvažovaných príkladov v závislosti od stavu agregácie zmesi paliva a okysličovadla, t.j. v závislosti od počtu fáz v zmesi existujú:

1. Homogénne spaľovanie plyny a pary horľavých látok v prostredí plynného okysličovadla. K spaľovacej reakcii teda dochádza v systéme pozostávajúcom z jednej fázy (agregátový stav).

2. Heterogénne spaľovanie tuhé horľavé látky v prostredí plynného okysličovadla. V tomto prípade prebieha reakcia na rozhraní, zatiaľ čo v celom objeme prebieha homogénna reakcia.

Ide o spaľovanie kovov, grafitu, t.j. prakticky neprchavé materiály. Mnohé reakcie plynov sú homogénno-heterogénneho charakteru, keď možnosť vzniku homogénnej reakcie je spôsobená vznikom súčasne heterogénnej reakcie.

K horeniu všetkých kvapalných a mnohých pevných látok, z ktorých sa uvoľňujú pary alebo plyny (prchavé látky), dochádza v plynnej fáze. Tuhá a kvapalná fáza zohrávajú úlohu zásobníkov reagujúcich produktov.

Napríklad heterogénna reakcia samovznietenia uhlia prechádza do homogénnej fázy horenia prchavých látok. Zvyšok koksu horí heterogénne.

Na základe stupňa prípravy horľavej zmesi sa rozlišuje difúzne a kinetické horenie.

Uvažované typy spaľovania (okrem výbušnín) sa týkajú difúzneho spaľovania. Plameň, t.j. Zóna spaľovania zmesi paliva a vzduchu musí byť neustále zásobovaná palivom a kyslíkom, aby sa zabezpečila stabilita. Prívod horľavého plynu závisí len od rýchlosti jeho prívodu do spaľovacej zóny. Rýchlosť vstupu horľavej kvapaliny závisí od intenzity jej vyparovania, t.j. na tlaku pár nad povrchom kvapaliny a následne na teplote kvapaliny. Teplota vznietenia je najnižšia teplota kvapaliny, pri ktorej plameň nad jej povrchom nezhasne.

Spaľovanie tuhých látok sa od spaľovania plynov líši prítomnosťou štádia rozkladu a splyňovania s následným vznietením prchavých produktov pyrolýzy.

Pyrolýza- Ide o ohrev organických látok na vysoké teploty bez prístupu vzduchu. V tomto prípade dochádza k rozkladu alebo štiepeniu komplexných zlúčenín na jednoduchšie (koksovanie uhlia, krakovanie ropy, suchá destilácia dreva). Preto spaľovanie tuhej horľavej látky na produkt horenia nie je sústredené len v zóne plameňa, ale má viacstupňový charakter.

Zahrievanie tuhej fázy spôsobuje rozklad a uvoľňovanie plynov, ktoré sa vznietia a horia. Teplo z horáka ohrieva pevnú fázu, čo spôsobuje jej splyňovanie a proces sa opakuje, čím sa zachováva horenie.

Model tuhého spaľovania predpokladá prítomnosť nasledujúcich fáz (obr. 17):

Ryža. 17. Model spaľovania

pevná hmota.

Zahriatie tuhej fázy. Pri topiacich sa látkach dochádza k topeniu v tejto zóne. Hrúbka zóny závisí od teploty vodivosti látky;

Pyrolýza, alebo reakčná zóna v tuhej fáze, v ktorej vznikajú plynné horľavé látky;

Predpálenie v plynnej fáze, v ktorej sa vytvorí zmes s oxidačným činidlom;

Plameň alebo reakčná zóna v plynnej fáze, v ktorej sa produkty pyrolýzy premieňajú na plynné produkty spaľovania;

Produkty spaľovania.

Rýchlosť prívodu kyslíka do spaľovacej zóny závisí od jeho difúzie cez produkt horenia.

Vo všeobecnosti, keďže rýchlosť chemickej reakcie v spaľovacej zóne pri uvažovaných typoch spaľovania závisí od rýchlosti vstupu reagujúcich zložiek a povrchu plameňa molekulárnou alebo kinetickou difúziou, tento typ spaľovania sa nazýva tzv. difúzia.

Štruktúra plameňa difúzneho spaľovania pozostáva z troch zón (obr. 18):

Zóna 1 obsahuje plyny alebo výpary. V tejto zóne nedochádza k horeniu. Teplota nepresahuje 500 0 C. Dochádza k rozkladu, pyrolýze prchavých látok a zahrievaniu na teplotu samovznietenia.

Ryža. 18. Štruktúra plameňa.

V zóne 2 sa tvorí zmes pár (plynov) so vzdušným kyslíkom a dochádza k nedokonalému spaľovaniu na CO s čiastočnou redukciou na uhlík (málo kyslíka):

CnHm + O2 -> CO + C02 + H20;

V tretej vonkajšej zóne dochádza k úplnému spáleniu produktov druhej zóny a pozoruje sa maximálna teplota plameňa:

2CO+02 = 2C02;

Výška plameňa je úmerná koeficientu difúzie a prietoku plynu a nepriamo úmerná hustote plynu.

Všetky typy difúzneho spaľovania sú vlastné požiarom.

Kinetický Spaľovanie je spaľovanie vopred zmiešaného horľavého plynu, pary alebo prachu s oxidačným činidlom. Rýchlosť horenia v tomto prípade závisí len od fyzikálno-chemických vlastností horľavej zmesi (tepelná vodivosť, tepelná kapacita, turbulencia, koncentrácia látok, tlak a pod.). Preto sa rýchlosť horenia prudko zvyšuje. Tento typ spaľovania je vlastný výbuchom.

IN v tomto prípade Keď sa v ktoromkoľvek bode zapáli horľavá zmes, čelo plameňa sa presunie zo spaľovacích produktov do čerstvej zmesi. Plameň pri kinetickom spaľovaní je teda najčastejšie nestabilný (obr. 19).

Ryža. 19. Schéma šírenia plameňa v horľavej zmesi: - zdroj vznietenia; - smer pohybu čela plameňa.

Aj keď, ak to najskôr zmiešate horľavý plyn vzduchom a privádzajte ho do horáka, potom sa pri zapálení vytvorí stacionárny plameň za predpokladu, že rýchlosť prúdenia zmesi sa rovná rýchlosti šírenia plameňa.

Ak sa rýchlosť prívodu plynu zvýši, plameň sa odtrhne od horáka a môže zhasnúť. A ak sa rýchlosť zníži, plameň sa vtiahne do horáka s možným výbuchom.

Podľa stupňa spaľovania, t.j. úplnosť reakcie spaľovania na konečné produkty, dochádza k spaľovaniu úplné a neúplné.

Takže v zóne 2 (obr. 18) je spaľovanie neúplné, pretože Je nedostatočný prísun kyslíka, ktorý sa čiastočne spotrebúva v zóne 3 a vznikajú medziprodukty. Ten vyhorí v zóne 3, kde je viac kyslíka, až do úplného spálenia. Prítomnosť sadzí v dyme naznačuje nedokonalé spaľovanie.

Ďalší príklad: pri nedostatku kyslíka sa uhlík spáli na oxid uhoľnatý:

Ak pridáte O, reakcia sa dokončí:

2СО+02 = 2СО 2.

Rýchlosť horenia závisí od charakteru pohybu plynov. Preto sa rozlišuje laminárne a turbulentné spaľovanie.

Príkladom laminárneho spaľovania je teda plameň sviečky v nehybnom vzduchu. O laminárne spaľovanie vrstvy plynov prúdia paralelne, bez vírenia.

Turbulentné spaľovanie – vírivý pohyb plynov, pri ktorom dochádza k intenzívnemu miešaniu spalín a rozmazaniu čela plameňa. Hranicou medzi týmito typmi je Reynoldsovo kritérium, ktoré charakterizuje vzťah medzi zotrvačnými silami a trecími silami v prúdení:

Kde: u- rýchlosť prúdenia plynu;

n- kinetická viskozita;

l– charakteristická lineárna veľkosť.

Reynoldsovo číslo, pri ktorom dochádza k prechodu laminárnej hraničnej vrstvy na turbulentnú, sa nazýva kritické Re cr, Re cr ~ 2320.

Turbulencia zvyšuje rýchlosť horenia v dôsledku intenzívnejšieho prenosu tepla zo spaľovacích produktov do čerstvej zmesi.

Všetky horľavé (horľavé) látky obsahujú uhlík a vodík, hlavné zložky zmesi plynu a vzduchu, ktoré sa podieľajú na spaľovacej reakcii. Teplota vznietenia horľavých látok a materiálov sa mení a väčšinou nepresahuje 300 °C.

Fyzikálno-chemický základ spaľovania spočíva v tepelnom rozklade látky alebo materiálu na uhľovodíkové pary a plyny, ktoré vplyvom vysokých teplôt vstupujú do chemickej reakcie s oxidačným činidlom (vzdušným kyslíkom), pričom sa počas horenia menia premieňa na oxid uhličitý (oxid uhličitý), oxid uhoľnatý (oxid uhoľnatý), sadze (uhlík) a vodu, čím vzniká tepelné a svetelné žiarenie.

Zapálenie je proces šírenia plameňa cez zmes plynu, pary a vzduchu. Keď sa rýchlosť toku horľavých pár a plynov z povrchu látky rovná rýchlosti šírenia plameňa pozdĺž nich, pozoruje sa stabilné horiace horenie. Ak je rýchlosť plameňa väčšia ako rýchlosť prúdenia pár a plynov, tak zmes plyn-para-vzduch dohorí a plameň sa sám uhasí, t.j. blesk.

V závislosti od rýchlosti prúdenia plynu a rýchlosti šírenia plameňa cez ne možno pozorovať:

• horenie na povrchu materiálu, keď sa rýchlosť uvoľňovania horľavej zmesi z povrchu materiálu rovná rýchlosti šírenia požiaru pozdĺž neho;
• horenie s oddelením od povrchu materiálu, keď rýchlosť uvoľňovania horľavej zmesi je väčšia ako rýchlosť šírenia plameňa pozdĺž nej.

Spaľovanie zmesi plynu, pary a vzduchu sa delí na difúzne alebo kinetické. Hlavným rozdielom je obsah alebo neprítomnosť okysličovadla (vzdušného kyslíka) priamo v horľavej zmesi pary a vzduchu.

Kinetické spaľovanie predstavuje spaľovanie vopred zmiešaných horľavých plynov a okysličovadla (vzdušného kyslíka). Tento typ horenia je pri požiaroch extrémne zriedkavý. Často sa však nachádza v technologických procesov: pri zváraní plynom, rezaní atď.

Pri difúznom spaľovaní sa okysličovadlo dostáva zvonku do spaľovacej zóny . Prichádza spravidla spod plameňa v dôsledku podtlaku, ktorý sa vytvára na jeho základni. V hornej časti plameňa teplo uvoľnené počas spaľovacieho procesu vytvára tlak. Hlavná spaľovacia reakcia (oxidácia) nastáva na hranici plameňa, pretože plynné zmesi prúdiace z povrchu látky bránia oxidačnému činidlu preniknúť hlboko do plameňa (vytlačiť vzduch). Väčšina horľavej zmesi v strede plameňa, ktorá nevstúpila do oxidačnej reakcie s kyslíkom, sú produkty nedokonalého spaľovania (CO, CH4, uhlík atď.).

Difúzne spaľovanie môže byť zasa laminárne (sporné) a turbulentné (nerovnomerné v čase a priestore). Laminárne spaľovanie je charakteristické, keď sa rýchlosť toku horľavej zmesi z povrchu materiálu rovná rýchlosti šírenia toku pozdĺž nej. Turbulentné spaľovanie nastáva, keď rýchlosť uvoľňovania horľavej zmesi výrazne prevyšuje rýchlosť šírenia plameňa. V tomto prípade sa hranica plameňa stáva nestabilnou v dôsledku veľkej difúzie vzduchu do spaľovacej zóny. Nestabilita najskôr nastáva v hornej časti plameňa a potom sa presúva na základňu. K takémuto horeniu dochádza pri požiaroch s ich objemovým vývojom (pozri nižšie).

Spaľovanie látok a materiálov je možné len pri určitej kvalite kyslíka vo vzduchu. Experimentálne sa stanoví obsah kyslíka, pri ktorom je vylúčená možnosť horenia rôznych látok a materiálov. Takže pre lepenku a bavlnu sa samozhášanie vyskytuje pri 14% (obj.) kyslíka a pri polyesterovej vlne - pri 16% (obj.).

Odstránenie oxidačného činidla (vzdušného kyslíka) je jedným z protipožiarnych opatrení. Preto skladovanie horľavých a horľavých kvapalín, karbidu vápnika, alkalických kovov, fosfor by sa mal vykonávať v tesne uzavretej nádobe.

1.2.2. Zdroje vznietenia.

Nevyhnutná podmienka vznietenie horľavej zmesi sú zápalné zdroje. Zdroje vznietenia sa delia na otvorený oheň, teplo z vykurovacích telies a zariadení, elektrickú energiu, energiu mechanických iskier, výboje statickej elektriny a blesku, energiu samoohrevných procesov látok a materiálov (samovoľné spaľovanie) atď. Osobitná pozornosť by sa mala venovať identifikácii zdrojov vznietenia dostupných vo výrobe.

Charakteristické parametre zdrojov vznietenia sa berú podľa:

Teplota kanála blesku je 30 000 °C s prúdom 200 000 A a dobou pôsobenia asi 100 μs. Energia iskrového výboja zo sekundárneho úderu blesku presahuje 250 mJ a postačuje na zapálenie horľavých materiálov s minimálnou energiou vznietenia do 0,25 J. Energia iskrových výbojov pri prenose vysokého potenciálu do budovy cez kovové komunikácie dosahuje hodnoty 100 J alebo viac, čo je dostatočné na zapálenie všetkých materiálov horľavých materiálov.

Polyvinylchloridová izolácia elektrického kábla (drôtu) sa zapáli, keď je pomer skratového prúdu väčší ako 2,5.

Teplota zváracích častíc a niklových častíc žiaroviek dosahuje 2100°C. Teplota kvapiek pri rezaní kovu je 1500°C. Teplota oblúka pri zváraní a rezaní dosahuje 4000°C.

Zóna rozptylu častíc pri skrate vo výške drôtu 10 m sa pohybuje od 5 (pravdepodobnosť nárazu 92 %) do 9 (pravdepodobnosť nárazu 6 %) m; keď je drôt umiestnený vo výške 3 m - od 4 (96%) do 8 m (1%); pri umiestnení vo výške 1 m - od 3 (99%) do 6 m (6%).

Maximálna teplota, °C, na žiarovke žiarovky závisí od výkonu, W: 25 W - 100 °C; 40 W - 150 °C; 75 W - 250 °C; 100 W - 300 °C; 150 W - 340 °C; 200 W - 320 °C; 750 W - 370 °C.

Iskry statickej elektriny vznikajúce pri práci ľudí s pohyblivými dielektrickými materiálmi dosahujú hodnoty od 2,5 do 7,5 mJ.

Teplota plameňa (tlenie) a doba horenia (tlenie), "C (min), niektorých nízkokalorických zdrojov tepla: tlejúca cigareta - 320-410 (2-2,5); tlejúca cigareta - 420-460 (26-30 horiaca zápalka - 620-640 (0,33).

Pre iskry z rúr kachlí, kotolní, rúr parných a dieselových lokomotív, ako aj iných strojov, požiarov sa zistilo, že iskra s priemerom 2 mm je nebezpečná pre požiar, ak má teplotu okolo 1 000 ° C , s priemerom 3 mm - 800 ° C, s priemerom 5 mm - 600 ° C .

1.2.3. Spontánne spaľovanie

Spontánne horenie je vlastné mnohým horľavým látkam a materiálom. Toto charakteristický znak túto skupinu materiálov.

Spontánne spaľovanie môže byť nasledujúcich typov: tepelné, chemické, mikrobiologické.

Tepelné samovznietenie sa prejavuje akumuláciou tepla materiálom, pri ktorom dochádza k samovoľnému zahrievaniu materiálu. Teplota samozahrievania látky alebo materiálu je indikátorom nebezpečenstva požiaru™. Pre väčšinu horľavých materiálov sa tento indikátor pohybuje od 80 do 150 ° C: papier - 100 ° C; stavebná plsť - 80°C; koženka - 40°C; drevo: borovica - 80, dub - 100, smrek - 120°C; surová bavlna - 60°C.

Charakteristickým znakom tepelných procesov samovznietenia je dlhotrvajúce tlenie pred začiatkom horenia plameňom. Tieto procesy sa prejavia podľa dlhotrvajúceho a pretrvávajúceho zápachu tlejúceho materiálu.

Chemické samovznietenie sa okamžite prejaví plameňovým horením. Pre organické látky tento typ samovznietenie nastáva pri kontakte s kyselinami (dusičnou, sírovou), rastlinnými a priemyselnými olejmi. Oleje a tuky sú zase schopné samovznietenia v kyslíkovom prostredí. Anorganické látky sa môžu pri kontakte s vodou samovoľne vznietiť (napríklad hydrosiričitan sodný). Alkoholy sa pri kontakte s manganistanom draselným spontánne vznietia. Dusičnan amónny sa spontánne vznieti pri kontakte so superfosfátom atď.

Mikrobiologické samovznietenie je spojené s uvoľňovaním tepelnej energie mikroorganizmami počas ich životnej činnosti v živnom médiu pre ne (seno, rašelina, piliny a tak ďalej.).

V praxi sa najčastejšie vyskytujú kombinované procesy samovznietenia: tepelné a chemické.

2. Indikátory nebezpečenstva požiaru a výbuchu.

Štúdium vlastností nebezpečenstva požiaru a výbuchu látok a materiálov cirkulujúcich počas výrobného procesu je jednou z hlavných úloh požiarnej prevencie zameranej na elimináciu horľavého prostredia z požiarneho systému.

V súlade s GOST 12.1.044 Podľa ich súhrnného stavu sa látky a materiály delia na:

PLYNY - látky, ktorých tlak nasýtených pár pri teplote 25°C a tlaku 101,3 kPa (1 atm) presahuje 101,3 kPa (1 atm).

KVAPALINY - to isté, ale pri tlaku menšom ako 101,3 kPa (1 atm). Kvapaliny tiež zahŕňajú tuhé topiace sa látky, ktorých bod topenia alebo kvapkania je nižší ako 50 °C.

TUHÉ - jednotlivé látky a ich zmesi s bodom topenia alebo kvapkania nad 50°C (napríklad vazilín - 54°C), ako aj látky, ktoré bod topenia nemajú (napríklad drevo, tkaniny a pod.) .
PRACHY - dispergované (rozdrvené) pevné látky a materiály s veľkosťou častíc menšou ako 850 mikrónov (0,85 mm).

Názvoslovie indikátorov a ich použiteľnosť na charakterizáciu nebezpečenstva požiaru a výbuchu látok a materiálov je uvedená v tabuľke 1.
Hodnoty týchto ukazovateľov by mali byť zahrnuté v normách a Technické špecifikácie o látkach a tiež uvedené v pasoch výrobkov.

stôl 1

(Znak „+“ označuje použiteľnosť, znak „-“ označuje neaplikovateľnosť indikátora)

BOD VZNIKU (Tfsp) - len pre kvapaliny - najnižšia teplota kondenzovanej látky, pri ktorej sa za špeciálnych skúšobných podmienok nad jej povrchom vytvárajú pary, ktoré môžu vzplanúť vo vzduchu zo zdroja vznietenia; V tomto prípade nedochádza k stabilnému spaľovaniu.

TEPLOTA ZÁPALU (Tv,) - okrem plynov - najnižšia teplota látky, pri ktorej látka uvoľňuje horľavé pary a plyny takou rýchlosťou, že pri vystavení zdroju vznietenia je pozorované vznietenie.

Teplota samovznietenia (T sv) - najnižšia teplota životné prostredie, pri ktorom sa pozoruje samovznietenie látky.

PODMIENKY TEPELNÉHO SAMOVZNÚTORNÉHO HORENIA - len pre tuhé látky a prachy - experimentálne zistený vzťah medzi teplotou okolia, množstvom látky (materiálu) a časom do jej samovznietenia.

SAMOOHRIEVANÁ teplota je najnižšia teplota látky, pri ktorej samovoľný proces jej zahrievania nevedie k tleniu alebo plameňovému horeniu.

Za bezpečnú teplotu pre dlhodobé zahrievanie látky sa považuje teplota nepresahujúca 90 % teploty samoohrevu.

SCHOPNOSŤ VÝBUCHU A HORENIA PRI INTERAKCII S VODOU, KYSLÍKOM VO VZDUCHU A INÝMI LÁTKAMI (vzájomný kontakt látok) je kvalitatívnym ukazovateľom charakterizujúcim špeciálny nebezpečenstvo požiaru niektoré látky.

KOEFICIENT TVORBY DYMU - len pre tuhé látky - ukazovateľ charakterizujúci optickú hustotu dymu vznikajúceho počas horenia plameňom alebo tepelno-oxidačnej deštrukcie (tlenia) určitého množstva pevnej látky (materiálu) za špeciálnych skúšobných podmienok.

Existujú 3 skupiny materiálov:

V prípade materiálov so strednou schopnosťou vytvárať dym je množstvo dymu, keď osoba stratí schopnosť navigácie, menšie

alebo rovné množstvu produktov spaľovania, ktoré môžu spôsobiť smrteľnú otravu. Preto je pravdepodobnosť straty viditeľnosti v dyme vyššia ako pravdepodobnosť otravy.

Príklady schopnosti vytvárať dym stavebné materiály počas tlenia (horenia), m 3 /kg:

Drevené vlákno (breza, osika) - 62 (20)

Dekoračný laminát - 75 (6)

Preglejka triedy FSF - 140 (30)

Drevovláknitá doska, lemovaná plastom - 170 (25)

INDIKÁTOR TOXICITY PRODUKTOV SPAĽOVANIA POLYMÉRNÝCH MATERIÁLOV - pomer množstva materiálu na jednotku objemu uzavretého priestoru, v ktorom plynné produkty vznikajúce pri horení materiálu spôsobujú smrť 50 % pokusných zvierat.

Podstatou metódy je spálenie skúmaného materiálu v spaľovacej komore a zistenie závislosti smrteľného účinku plynných produktov horenia od hmotnosti materiálu (v gramoch) na jednotku objemu (1 m 3) expozičnej komory. .

Klasifikácia materiálov je uvedená v tabuľke:

* Pri extrémne toxických materiáloch hmotnosť nepresahuje 25 gramov, aby sa vytvorila smrteľná koncentrácia v objeme 1 m 3 za 5 minút. V súlade s tým v čase 15 minút - až 17; 30 minút - až 13; 60 minút - do 10 gramov.

Napríklad: Douglasova borovica - 21; vinylová tkanina - 19; polyvinylchlorid - 16; elastická polyuretánová pena - 18 (tvrdá - 14) g/m 3 s dobou pôsobenia 15 minút.

HRANICE KONCENTRÁCIE ŠÍRENIA PLAMEŇA (ZAPALENIA) - okrem tuhých látok.

Dolné (horné) koncentračné limity šírenia plameňa (vznietenia) - minimálny (maximálny) obsah horľavej látky v homogénnej zmesi s oxidačným prostredím, pri ktorej je možné, aby sa plameň šíril zmesou do ľubovoľnej vzdialenosti od zdroj vznietenia.

Príklady spodná-horná koncentračné limity%: acetylén - 2,2-81; vodík - 3,3-81,5; zemný plyn- 3,8-24,6; metán - 4,8-16,7; propán - 2-9,5; bután - 1,5-8,5; benzínové výpary - 0,7-6; petrolejová para - 1-1,3.

Teplota tlenia - pre tuhé látky a prachy - teplota látky, pri ktorej dochádza k prudkému zvýšeniu rýchlosti exotermických oxidačných reakcií, končiacich tlením.

SKUPINA HORĽAVOSTI - klasifikačná charakteristika schopnosti akýchkoľvek látok a materiálov horieť.

Na základe horľavosti sa látky a materiály delia do troch skupín: nehorľavé, pomaly horiace a horľavé.

NEHORľavé (nehorľavé) - látky a materiály, ktoré nie sú schopné horenia na vzduchu. Nehorľavé látky môžu byť výbušné (napríklad oxidačné činidlá alebo látky, ktoré uvoľňujú produkty pri interakcii s vodou, vzdušným kyslíkom alebo navzájom).

VYSOKO horľavé (ťažko horiace) - látky a materiály, ktoré môžu horieť na vzduchu, keď sú vystavené zdroju vznietenia, ale po jeho odstránení nie sú schopné samostatne horieť.

HORĽAVÉ (horľavé) - látky a materiály schopné samovznietenia, ako aj vznietenie pri vystavení zdroju vznietenia a po jeho odstránení samostatne horia.

Horľavé kvapaliny (FL) s Tvsp<61°С в закрытом тигле или 66°С в откры­том тигле относят к легковоспламеняющимся (ЛВЖ).

Zvlášť nebezpečné horľavé kvapaliny sa nazývajú horľavé kvapaliny s TVSP< 28°С.

PLYNY sa považujú za horľavé, ak majú horľavé koncentračné limity (FLCL); nízka horľavosť - v neprítomnosti CPV a prítomnosti TSV; nehorľavé - pri absencii CPV a TSV.

KVAPALINY sa považujú za horľavé v prítomnosti TV; nízka horľavosť - pri absencii TV a prítomnosti TV; nehorľavé - pri absencii Тв, Тсв, Твсп, teplotných a koncentračných limitov šírenia plameňa (vznietenia).

3. Kategórie priestorov podľa nebezpečenstva výbuchu a požiaru.

Podľa ustanovení noriem požiarnej bezpečnosti NPB 105-03 sa ustanovujú kategórie priestorov a budov (alebo častí budov medzi požiarnymi stenami - požiarne úseky) podľa nebezpečenstva výbuchu a požiaru v závislosti od množstva a požiarnych výbušných vlastností. látok a materiálov, ktoré sa v nich nachádzajú (obiehajú), s prihliadnutím na charakteristické technologické procesy výrobných zariadení, ktoré sa v nich nachádzajú.

Miestnosti, oddelenia, časti budovy, budovy triedy podliehajú kategorizácii v závislosti od ich príslušnosti k určitej triede z hľadiska funkčného nebezpečenstva požiaru. Budovy a časti stavieb - priestory alebo skupiny priestorov funkčne prepojené sa členia do tried podľa funkčného požiarneho nebezpečenstva v závislosti od spôsobu ich užívania a miery ohrozenia bezpečnosti osôb v nich v prípade požiaru, berúc do úvahy ich vek, fyzickú kondíciu, schopnosť zostať spať, typ hlavného funkčného kontingentu a jeho množstvo.

Priestory, časti budov, budovy tried F3.5., F4.3., F5.1., F5.2., F5.3., vrátane výrobných a skladových priestorov vrátane laboratórií, podliehajú povinnej kategorizácii podľa nebezpečenstvo výbuchu a požiaru a dielne v budovách tried F1, F2, F3 a F4 patria podľa ustanovení 5.21* SNiP 21-01-97* do triedy F5.

Metodika uvedená v NPB 105-03 by mala byť použitá pri tvorbe rezortných technologických projektových noriem týkajúcich sa kategorizácie priestorov a budov.

NPB 105-03 sa nevzťahuje na priestory a budovy na výrobu a skladovanie výbušnín, prostriedky na iniciáciu výbušnín, budovy a stavby navrhnuté podľa osobitných noriem a pravidiel schválených predpísaným spôsobom.

Kategórie priestorov a budov, definované v súlade s PNB 105-03, by mali slúžiť na stanovenie regulačných požiadaviek na zabezpečenie výbuchu a požiarnej bezpečnosti určených priestorov a budov vo vzťahu k plánovaniu a výstavbe, počtu podlaží, plôch, umiestnenia priestory, konštrukčné riešenia, inžinierske zariadenia. Opatrenia na zaistenie bezpečnosti ľudí by mali byť predpísané v závislosti od vlastností nebezpečných pre požiar a množstva látok a materiálov v súlade s GOST 12.1.004-91 a GOST 12.3.047-98.

Kategórie priestorov a budov podnikov a inštitúcií sa určujú v štádiu projektovania budov a stavieb podľa týchto noriem, rezortných technologických noriem projektovania alebo osobitných zoznamov schválených predpísaným spôsobom.

Podľa nebezpečenstva výbuchu a požiaru sú priestory a budovy rozdelené do kategórií A, B, B1-B4, D a D. Kategórie nebezpečenstva výbuchu a požiaru priestorov a budov sa určujú na najnepriaznivejšie obdobie vo vzťahu k požiaru alebo výbuchu, na základe druhu zariadení a priestorov umiestnených v horľavých látkach a materiáloch, ich množstve a požiarne nebezpečných vlastnostiach, vlastnostiach technologických procesov.

Požiarne nebezpečné vlastnosti látok a materiálov sa určujú na základe výsledkov skúšok alebo výpočtov štandardnými metódami s prihliadnutím na stavové parametre (tlak, teplota a pod.).

Je povolené používať referenčné údaje publikované poprednými výskumnými organizáciami v oblasti požiarnej bezpečnosti alebo vydané Štátnou štandardnou referenčnou dátovou službou. Je povolené používať indikátory nebezpečenstva požiaru pre zmesi látok a materiálov na základe najnebezpečnejšej zložky.

Všetky horľavé (horľavé) látky obsahujú uhlík a vodík - hlavné zložky zmesi plynu a vzduchu, ktoré sa podieľajú na spaľovacej reakcii. Teplota vznietenia horľavých látok a materiálov sa mení a väčšinou nepresahuje 300 °C.

Fyzikálno-chemický základ spaľovania spočíva v tepelnom rozklade látky alebo materiálu na uhľovodíkové pary a plyny, ktoré vplyvom vysokých teplôt vstupujú do chemickej reakcie s oxidačným činidlom (vzdušným kyslíkom), pričom sa počas horenia menia premieňa na oxid uhličitý (oxid uhličitý), oxid uhoľnatý (oxid uhoľnatý), sadze (uhlík) a vodu, čím vzniká tepelné a svetelné žiarenie.

Zapálenie je proces šírenia plameňa cez zmes plynu, pary a vzduchu. Keď sa rýchlosť toku horľavých pár a plynov z povrchu látky rovná rýchlosti šírenia plameňa pozdĺž nich, pozoruje sa stabilné horiace horenie. Ak je rýchlosť plameňa väčšia ako rýchlosť prúdenia pár a plynov, tak zmes plyn-para-vzduch dohorí a plameň sa sám uhasí, t.j. blesk.

V závislosti od rýchlosti prúdenia plynu a rýchlosti šírenia plameňa cez ne možno pozorovať:

horenie na povrchu materiálu, keď sa rýchlosť uvoľňovania horľavej zmesi z povrchu materiálu rovná rýchlosti šírenia požiaru pozdĺž neho;

horenie s oddelením od povrchu materiálu, keď rýchlosť uvoľňovania horľavej zmesi je väčšia ako rýchlosť šírenia plameňa pozdĺž nej.

Spaľovanie zmesi plynu, pary a vzduchu sa delí na difúzne alebo kinetické.

Kinetické spaľovanie je spaľovanie vopred zmiešaných horľavých plynov a okysličovadla (vzdušného kyslíka). Tento typ horenia je pri požiaroch extrémne zriedkavý. Často sa však nachádza v technologických procesoch: zváranie plynom, rezanie atď.

Pri difúznom spaľovaní sa okysličovadlo dostáva zvonku do spaľovacej zóny. Prichádza spravidla spod plameňa v dôsledku podtlaku, ktorý sa vytvára na jeho základni. V hornej časti plameňa teplo uvoľnené počas spaľovacieho procesu vytvára tlak. Hlavná spaľovacia reakcia (oxidácia) nastáva na hranici plameňa, pretože plynné zmesi prúdiace z povrchu látky bránia oxidačnému činidlu preniknúť hlboko do plameňa (vytlačiť vzduch). Väčšina horľavej zmesi v strede plameňa, ktorá nevstúpila do oxidačnej reakcie s kyslíkom, sú produkty nedokonalého spaľovania (CO, CH4, uhlík atď.).

Difúzne spaľovanie môže byť zasa laminárne (pokojné) a turbulentné (nerovnomerné v čase a priestore). Laminárne spaľovanie je charakteristické, keď sa rýchlosť prúdenia horľavej zmesi z povrchu materiálu rovná rýchlosti šírenia plameňa pozdĺž neho. Turbulentné spaľovanie nastáva pri rýchlosti výfuku

horľavá zmes výrazne prevyšuje rýchlosť šírenia plameňa. V tomto prípade sa hranica plameňa stáva nestabilnou v dôsledku veľkej difúzie vzduchu do spaľovacej zóny. Nestabilita najskôr nastáva v hornej časti plameňa a potom sa presúva na základňu. K takémuto horeniu dochádza pri požiaroch s ich objemovým vývojom (pozri nižšie).

Spaľovanie látok a materiálov je možné len s určitým množstvom kyslíka vo vzduchu. Experimentálne sa stanoví obsah kyslíka, pri ktorom je vylúčená možnosť horenia rôznych látok a materiálov. Takže pre lepenku a bavlnu sa samozhášanie vyskytuje pri 14% (obj.) kyslíka a pri polyesterovej vlne - pri 16% (obj.).

Odstránenie oxidačného činidla (vzdušného kyslíka) je jedným z protipožiarnych opatrení. Preto skladovanie horľavých a horľavých kvapalín, karbidu vápnika, alkalických kovov, fosforu by sa malo vykonávať v tesne uzavretých nádobách.

7.3.2. Zdroje vznietenia

Nevyhnutnou podmienkou vznietenia horľavej zmesi sú zápalné zdroje. Zdroje vznietenia sa delia na otvorený oheň, teplo z vykurovacích telies a zariadení, elektrickú energiu, energiu mechanických iskier, výboje statickej elektriny a blesku, energiu samoohrevných procesov látok a materiálov (samovoľné spaľovanie) atď. Osobitná pozornosť by sa mala venovať identifikácii zdrojov vznietenia dostupných vo výrobe.

Charakteristické parametre zdrojov vznietenia sa berú podľa:

Teplota bleskového kanála je 30 000 °C s intenzitou prúdu 200 000 A a dobou pôsobenia asi 100 μs. Energia iskrového výboja zo sekundárneho úderu blesku presahuje 250 mJ a postačuje na zapálenie horľavých materiálov s minimálnou energiou vznietenia do 0,25 J. Energia iskrových výbojov pri prenose vysokého potenciálu do budovy cez kovové komunikácie dosahuje hodnoty 100 J alebo viac, čo je dostatočné na zapálenie všetkých materiálov horľavých materiálov.

Polyvinylchloridová izolácia elektrického kábla (drôtu) sa zapáli, keď je pomer skratového prúdu väčší ako 2,5.

Teplota zváracích častíc a niklových častíc žiaroviek dosahuje 2100°C. Teplota kvapiek pri rezaní kovu je 1500°C. Teplota oblúka pri zváraní a rezaní dosahuje 4000°C.

Zóna rozptylu častíc pri skrate vo výške drôtu 10 m sa pohybuje od 5 (pravdepodobnosť nárazu 92 %) do 9 (pravdepodobnosť nárazu 6 %) m; keď je drôt umiestnený vo výške 3 m - od 4 (96%) do 8 m (1%); pri umiestnení vo výške 1 m - od 3 (99%) do 6 m (6%).

Maximálna teplota, °C, na žiarovke žiarovky závisí od výkonu, W: 25 W - 100 °C; 40 W - 150 °C; 75 W - 250 °C; 100 W - 300 °C; 150 W - 340 °C; 200 W - 320 °C; 750 W - 370 °C.

Iskry statickej elektriny vznikajúce pri práci ľudí s pohyblivými dielektrickými materiálmi dosahujú hodnoty od 2,5 do 7,5 mJ.

Teplota plameňa (tlenie) a doba horenia (tlenie), °C (min), niektorých nízkokalorických zdrojov tepla: tlejúca cigareta - 320-410 (2-2,5); tlejúca cigareta - 420-460 (26-30); horiaca zápalka - 620-640 (0,33).

Na iskry z komínov, kotolní, potrubí parných a dieselových lokomotív, ako aj

iné stroje, požiare, sa zistilo, že iskra s priemerom 2 mm je nebezpečná, ak má teplotu okolo 1000 °C, s priemerom 3 mm - 800 °C a s priemerom 5 mm - 600 °C.

1.3.3. Spontánne spaľovanie

Spontánne horenie je vlastné mnohým horľavým látkam a materiálom. Toto je charakteristická vlastnosť tejto skupiny materiálov.

Spontánne spaľovanie môže byť nasledujúcich typov: tepelné, chemické, mikrobiologické.

Tepelné samovznietenie sa prejavuje akumuláciou tepla materiálom, pri ktorom dochádza k samovoľnému zahrievaniu materiálu. Teplota samozahrievania látky alebo materiálu je indikátorom nebezpečenstva požiaru. Pre väčšinu horľavých materiálov sa tento indikátor pohybuje od 80 do 150 ° C: papier - 100 ° C; stavebná plsť - 80°C; koženka - 40°C; drevo: borovica - 80, dub - 100, smrek - 120°C; surová bavlna - 60°C.

Charakteristickým znakom tepelných procesov samovznietenia je dlhotrvajúce tlenie pred začiatkom horenia plameňom. Tieto procesy sa prejavia podľa dlhotrvajúceho a pretrvávajúceho zápachu tlejúceho materiálu.

Homogénne a heterogénne spaľovanie.

Na základe uvažovaných príkladov, na základe stavu agregácie zmesi paliva a okysličovadla, ᴛ.ᴇ. v závislosti od počtu fáz v zmesi existujú:

1. Homogénne spaľovanie plyny a pary horľavých látok v prostredí plynného okysličovadla. K spaľovacej reakcii však dochádza v systéme pozostávajúcom z jednej fázy (agregátový stav).

2. Heterogénne spaľovanie tuhé horľavé látky v prostredí plynného okysličovadla. V tomto prípade prebieha reakcia na rozhraní, zatiaľ čo homogénna reakcia prebieha v celom objeme.

Ide o spaľovanie kovov, grafitu͵ ᴛ.ᴇ. prakticky neprchavé materiály. Mnohé reakcie plynov sú homogénno-heterogénneho charakteru, keď možnosť vzniku homogénnej reakcie je spôsobená vznikom súčasne heterogénnej reakcie.

K horeniu všetkých kvapalných a mnohých pevných látok, z ktorých sa uvoľňujú pary alebo plyny (prchavé látky), dochádza v plynnej fáze. Tuhá a kvapalná fáza zohrávajú úlohu zásobníkov reagujúcich produktov.

Napríklad heterogénna reakcia samovznietenia uhlia prechádza do homogénnej fázy horenia prchavých látok. Zvyšok koksu horí heterogénne.

Na základe stupňa prípravy horľavej zmesi sa rozlišuje difúzne a kinetické horenie.

Uvažované typy spaľovania (okrem výbušnín) sa týkajú difúzneho spaľovania. Plameň, ᴛ.ᴇ. Zóna spaľovania zmesi paliva a vzduchu musí byť neustále zásobovaná palivom a kyslíkom, aby sa zabezpečila stabilita. Prívod horľavého plynu závisí len od rýchlosti jeho prívodu do spaľovacej zóny. Rýchlosť vstupu horľavej kvapaliny závisí od intenzity jej vyparovania, ᴛ.ᴇ. na tlaku pár nad povrchom kvapaliny a následne na teplote kvapaliny. Teplota vznietenia Je zvykom nazývať najnižšiu teplotu kvapaliny, pri ktorej plameň nad jej povrchom nezhasne.

Spaľovanie tuhých látok sa od spaľovania plynov líši prítomnosťou štádia rozkladu a splyňovania s následným vznietením prchavých produktov pyrolýzy.

Pyrolýza- ϶ᴛᴏ zahrievanie organických látok na vysoké teploty bez prístupu vzduchu. V tomto prípade dochádza k rozkladu, alebo štiepeniu komplexných zlúčenín na jednoduchšie (koksovanie uhlia, krakovanie ropy, suchá destilácia dreva). Z tohto dôvodu nie je spaľovanie tuhej horľavej látky na produkt horenia sústredené len v zóne plameňa, ale má viacstupňový charakter.

Zahrievanie tuhej fázy spôsobuje rozklad a uvoľňovanie plynov, ktoré sa vznietia a horia. Teplo z horáka ohrieva pevnú fázu, čo spôsobuje jej splyňovanie a proces sa opakuje, čím sa zachováva horenie.

Model tuhého spaľovania predpokladá prítomnosť nasledujúcich fáz (obr. 17):

Ryža. 17. Model spaľovania

pevná hmota.

Zahriatie tuhej fázy. Pri topiacich sa látkach dochádza k topeniu v tejto zóne. Hrúbka zóny závisí od teploty vodivosti látky;

Pyrolýza, alebo reakčná zóna v tuhej fáze, v ktorej vznikajú plynné horľavé látky;

Predpálenie v plynnej fáze, v ktorej sa vytvorí zmes s oxidom;

Plameň alebo reakčná zóna v plynnej fáze, v ktorej sa produkty pyrolýzy premieňajú na plynné produkty spaľovania;

Produkty spaľovania.

Rýchlosť prívodu kyslíka do spaľovacej zóny závisí od jeho difúzie cez produkt horenia.

Vo všeobecnosti, keďže rýchlosť chemickej reakcie v spaľovacej zóne pri uvažovaných typoch spaľovania závisí od rýchlosti vstupu reagujúcich zložiek a povrchu plameňa molekulárnou alebo kinetickou difúziou, tento typ spaľovania sa nazýva tzv. difúzia.

Štruktúra plameňa difúzneho spaľovania pozostáva z troch zón (obr. 18):

Zóna 1 obsahuje plyny alebo výpary. V tejto zóne nedochádza k horeniu. Teplota nepresahuje 500 0 C. Dochádza k rozkladu, pyrolýze prchavých látok a zahrievaniu na teplotu samovznietenia.

Ryža. 18. Štruktúra plameňa.

V zóne 2 sa tvorí zmes pár (plynov) so vzdušným kyslíkom a dochádza k nedokonalému spaľovaniu na CO s čiastočnou redukciou na uhlík (málo kyslíka):

CnHm + O2 -> CO + C02 + H20;

V tretej vonkajšej zóne dochádza k úplnému spáleniu produktov druhej zóny a pozoruje sa maximálna teplota plameňa:

2CO+02 = 2C02;

Výška plameňa je úmerná koeficientu difúzie a prietoku plynu a nepriamo úmerná hustote plynu.

Všetky typy difúzneho spaľovania sú vlastné požiarom.

Kinetický Spaľovanie sa zvyčajne nazýva spaľovanie vopred zmiešaného horľavého plynu, pary alebo prachu s oxidačným činidlom. Rýchlosť horenia v tomto prípade závisí len od fyzikálno-chemických vlastností horľavej zmesi (tepelná vodivosť, tepelná kapacita, turbulencia, koncentrácia látok, tlak a pod.). Z tohto dôvodu sa rýchlosť horenia prudko zvyšuje. Tento typ spaľovania je vlastný výbuchom.

V tomto prípade, keď sa horľavá zmes v ktoromkoľvek bode zapáli, čelo plameňa sa presunie zo spaľovacích produktov do čerstvej zmesi. Plameň pri kinetickom spaľovaní je teda najčastejšie nestabilný (obr. 19).

Ryža. 19. Schéma šírenia plameňa v horľavej zmesi: - zdroj vznietenia; - smer pohybu čela plameňa.

Aj keď, ak vopred zmiešate horľavý plyn so vzduchom a privediete ho do horáka, po zapálení sa vytvorí stacionárny plameň za predpokladu, že rýchlosť prúdenia zmesi sa rovná rýchlosti šírenia plameňa.

Ak sa rýchlosť prívodu plynu zvýši, plameň sa odtrhne od horáka a môže zhasnúť. A ak sa rýchlosť zníži, plameň sa vtiahne do horáka s možným výbuchom.

Podľa stupňa spaľovania, ᴛ.ᴇ. úplnosť reakcie spaľovania na konečné produkty, dochádza k spaľovaniu úplné a neúplné.

Takže v zóne 2 (obr. 18) je spaľovanie neúplné, pretože Je nedostatočný prísun kyslíka, ktorý sa čiastočne spotrebúva v zóne 3 a vznikajú medziprodukty. Ten vyhorí v zóne 3, kde je viac kyslíka, až do úplného spálenia. Prítomnosť sadzí v dyme naznačuje nedokonalé spaľovanie.

Ďalší príklad: pri nedostatku kyslíka sa uhlík spáli na oxid uhoľnatý:

Ak pridáte O, reakcia sa dokončí:

2СО+02 = 2СО 2.

Rýchlosť horenia závisí od charakteru pohybu plynov. Z tohto dôvodu sa rozlišuje laminárne a turbulentné spaľovanie.

Príkladom laminárneho spaľovania je teda plameň sviečky v nehybnom vzduchu. O laminárne spaľovanie vrstvy plynov prúdia paralelne, bez vírenia.

Turbulentné spaľovanie– vírivý pohyb plynov, pri ktorom dochádza k intenzívnemu miešaniu spalín a rozmazaniu čela plameňa. Hranicou medzi týmito typmi je Reynoldsovo kritérium, ktoré charakterizuje vzťah medzi silami zotrvačnosti a trecími silami v prúdení:

Kde: u- rýchlosť prúdenia plynu;

n- kinetická viskozita;

l– charakteristická lineárna veľkosť.

Reynoldsovo číslo, pri ktorom dochádza k prechodu laminárnej hraničnej vrstvy na turbulentnú, sa zvyčajne nazýva kritické Re cr, Re cr ~ 2320.

Turbulencia zvyšuje rýchlosť horenia v dôsledku intenzívnejšieho prenosu tepla zo spaľovacích produktov do čerstvej zmesi.

Difúzne a kinetické spaľovanie. - pojem a druhy. Klasifikácia a vlastnosti kategórie "Difúzne a kinetické spaľovanie." 2017, 2018.