Классификация материалов и конструкций по пожарной опасности.

Пожарная безопасность зданий и сооружений обеспечивается правильным выбором необходимой степени огнестойкости строительных конструкций; правильным объемно-планировочным решением зданий; устройством в зданиях соответствующих противопожарных преград, снижающих возможность перехода огня с одной части здания на другую; проектированием путей эвакуации, позволяющих быстро и безопасно эвакуировать людей из горящего здания; а также мерами, обеспечивающими успешное развертывание тактических действий по тушению пожара.

Основными показателями при оценке пожарной опасности жидкостей являются: группа горючести; температура вспышки; температура воспламенения и концентрационные пределы воспламенения. Основные показатели при оценке пожарной опасности твердых веществ и материалов - группа горючести; температура воспламенения, температура самовоспламенения, склонность к самовозгоранию.

Группа горючести . Вещества и материалы подразделяются по горючести на три группы: негорючие , т.е. неспособные к горению на воздухе обычного состава; трудногорючие , которые могут возгораться и гореть при наличии источника зажигания, но не способны самостоятельно гореть при его удалении; горючие , которые возгораются от источника зажигания и продолжают гореть при его удалении. Горючие материалы подразделяются в свою очередь, на легковоспламеняющиеся , т.е. такие, которые возгораются от источника зажигания незначительной энергии (спичка, искра и т.п.) без предварительного нагрева, и трудновоспламеняющиеся , которые возгораются только от сравнительно мощного источника зажигания.

Температура вспышки - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Термин "температура вспышки" обычно относится к горючим жидкостям, но некоторые твердые вещества (камфара, нафталин, фосфор и др.), испаряющиеся при нормальной температуре, также характеризуются температурой вспышки. Чем ниже температура вспышки горючей жидкости, тем большую опасность представляет она в пожарном отношении.

По правилу Орманди и Грэвена температура вспышки равна

t в =t кип К

где t кип - температура кипения, град. К

К - коэффициент, равный 0,736

По пожарной опасности в зависимости от температуры вспышки горючие жидкости делят на два класса:

1-й класс - легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) - бензин, толуол, бензол, ацетон, метиловый и этиловый спирты, эфир, керосин, скипидар и др.; t в <61°C;

2-й класс - горючие жидкости (ГЖ) - минеральные масла, мазуты, формалин и др.; t в >61°C;

Температура воспламенения - это температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества (материала, смеси), при которой резко увеличивается скорость экзотермических реакций, заканчивающихся горением с образованием пламени.

Температура самовоспламенения не является постоянной даже для одного и того же вещества. Она зависит от концентрации кислорода в воздухе, давления, условий теплоотдачи в окружающую среду и т.д. Например, температура самовоспламенения горючих газов и паров колеблется в пределах 300÷700 °С, дерева, торфа, бумаги, картона - 250÷400 °С, целлулоида - 140÷180 °С, винипласта - 580 °С, резины - 400 °С.

Концентрационные пределы воспламенения - минимальная и максимальная концентрации области воспламенения, т.е. области концентраций горючего вещества, внутри которой его смеси с данным окислителем (обычно воздухом) способны воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением горения по смеси сколько угодно далеко от источника зажигания. Например, для ацетона нижний концентрационный предел воспламенения (взрыва) составляет 2,6%, а верхний - 12,2% (объемных), для бензина А-76 соответственно 0,76% и 5,03%, для этилового спирта - 3,3% и 18,4%, природного газа 5% и 16% и т.д.

Взрывоопасность горючих газов, паров и пыли тем больше, чем меньше нижний концентрационный предел воспламенения и чем больше разрыв между нижним и верхним пределами воспламенения. Таким образом, взрывоопасность прямо пропорциональна размеру области воспламенения.

Показатели пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов

1. Комментируемая , посвящена показателям пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов. Определения указанных понятий даны в п. 21 и 29 ст. 2 комментируемого Закона соответственно: пожарная опасность веществ и материалов - состояние веществ и материалов, характеризуемое возможностью возникновения горения или взрыва веществ и материалов (п. 21); пожаровзрывоопасность веществ и материалов - способность веществ и материалов к образованию горючей (пожароопасной или взрывоопасной) среды, характеризуемая их физико-химическими свойствами и (или) поведением в условиях пожара (п. 29).

Часть 1 комментируемой статьи в отношении перечня показателей, необходимых для оценки пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов в зависимости от их агрегатного состояния, отсылает к таблице 1 приложения к комментируемому Закону (однако, в названии данной таблицы говорится о перечне показателей, необходимых для оценки только пожарной опасности веществ и материалов).

Указанная таблица основывается на номенклатуре показателей и их применяемости для характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов, которые содержатся в п. 1.4 ГОСТ 12.1.044-89 "ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения", а также перечне показателей пожарной опасности технологических сред, который содержится в НПБ 23-2001 "Пожарная опасность технологических сред. Номенклатура показателей" (см. комментарий к таблице 1).

Согласно п. 1.2 ГОСТ 12.1.044-89 пожаровзрывоопасность веществ и материалов определяется показателями, выбор которых зависит от агрегатного состояния вещества (материала) и условий его применения. Как предусмотрено в п. 1.3 данного документа, при определении пожаровзрывоопасности веществ и материалов различают:

газы - вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25 °С и давлении 101,3 кПа превышает 101,3 кПа;

жидкости - вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25 °С и давлении 101,3 кПа меньше 101,3 кПа. К жидкостям относят также твердые плавящиеся вещества, температура плавления или каплепадения которых меньше 50 °С;

твердые вещества и материалы - индивидуальные вещества и их смесевые композиции с температурой плавления или каплепадения больше 50 °С, а также вещества, не имеющие температуру плавления (например, древесина, ткани и т.п.);

пыли - диспергированные твердые вещества и материалы с размером частиц менее 850 мкм.

2-3. Часть 2 комментируемой статьи в отношении методов определения показателей пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов, приведенных в таблице 1 приложения к комментируемому Закону, отсылает к нормативным документам по пожарной безопасности. Основным таким актом является тот же ГОСТ 12.1.044-89 "ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения". В этом же документе содержатся положения, детализирующие правило ч. 3 комментируемой статьи о том, что показатели пожаровзрывоопасности и пожарной опасности веществ и материалов используются для установления требований к применению веществ и материалов и расчета пожарного риска. В частности, в разд. 2 ГОСТ 12.1.044-89 в отношении показателей пожаровзрывоопасности предусмотрено следующее (о показателе "горючесть" см. комментарий к ст. 12 Закона, о показателях "токсичность продуктов горения", "дымообразующая способность" и "индекс распространения пламени" - к ст. 13 Закона).

Температура вспышки.

Температура вспышки - наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает. Вспышка - быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением.

Значение температуры вспышки следует применять для характеристики пожарной опасности жидкости, включая эти данные в стандарты и технические условия на вещества; при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 ГОСТ 12.1.010-76* Допускается использовать экспериментальные и расчетные значения температуры вспышки.

Сущность экспериментального метода определения температуры вспышки заключается в нагревании определенной массы вещества с заданной скоростью, периодическом зажигании выделяющихся паров и установлении факта наличия или отсутствия вспышки при фиксируемой температуре.

Температура воспламенения.

Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение. Воспламенение - пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления.

Значение температуры воспламенения следует применять при определении группы горючести вещества, оценке пожарной опасности оборудования и технологических процессов, связанных с переработкой горючих веществ, при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" и ГОСТ 12.1.010-76* "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования", а также необходимо включать в стандарты и технические условия на жидкости. Допускается использовать экспериментальные и расчетные значения температуры воспламенения.

Сущность экспериментального метода определения температуры воспламенения заключается в нагревании определенной массы вещества с заданной скоростью, периодическом зажигании выделяющихся паров и установлении факта наличия или отсутствия воспламенения при фиксируемой температуре.

Температура самовоспламенения.

Температура самовоспламенения - наименьшая температура окружающей среды, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение вещества. Самовоспламенение - резкое увеличение скорости экзотермических объемных реакций, сопровождающееся пламенным горением и/или взрывом.

Значение температуры самовоспламенения следует применять при определении группы взрывоопасной смеси по ГОСТ Р 51330.2-99 (МЭК 60079-1А-75) "Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 1. Взрывозащита вида "Взрывонепроницаемая оболочка". Дополнение 1. Приложение D. Метод определения безопасного экспериментального максимального зазора", ГОСТ Р 51330.5-99 (МЭК 60079-4-75) "Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 4. Метод определения температуры самовоспламенения", ГОСТ Р 51330.11-99 (МЭК 60079-12-78) . "Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 12. Классификация смесей газов и паров с воздухом по безопасным экспериментальным максимальным зазорам и минимальным воспламеняющим токам", ГОСТ Р 51330.19-99 (МЭК 60079-20-96) "Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 20. Данные по горючим газам и парам, относящиеся к эксплуатации электрооборудования" для выбора типа взрывозащищенного электрооборудования, при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" и ГОСТ 12.1.010-76* "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования", а также необходимо включать в стандарты или технические условия на вещества и материалы.

Сущность метода определения температуры самовоспламенения заключается во введении определенной массы вещества в нагретый объем и оценке результатов испытания. Изменяя температуру испытания, находят ее минимальное значение, при котором происходит самовоспламенение вещества.

Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения).

Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени - минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Значения концентрационных пределов распространения пламени необходимо включать в стандарты или технические условия на газы, легковоспламеняющиеся индивидуальные жидкости и азеотропные смеси жидкостей, на твердые вещества, способные образовывать взрывоопасные пылевоздушные смеси (для пылей определяют только нижний концентрационный предел). Значения концентрационных пределов следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; при расчете взрывобезопасных концентраций газов, паров и пылей внутри технологического оборудования и трубопроводов, при проектировании вентиляционных систем, а также при расчете предельно допустимых взрывобезопасных концентраций газов, паров и пылей в воздухе рабочей зоны с потенциальными источниками зажигания в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.010-76* "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования", при разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности объекта в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования". Допускается использовать экспериментальные и расчетные значения концентрационных пределов распространения пламени.

Сущность метода определения концентрационных пределов распространения пламени заключается в зажигании газо-, паро- или пылевоздушной смеси заданной концентрации исследуемого вещества в объеме реакционного сосуда и установлении факта наличия или отсутствия распространения пламени. Изменяя концентрацию горючего в смеси, устанавливают ее минимальное и максимальное значения, при которых происходит распространение пламени.

Температурные пределы распространения пламени (воспламенения).

Температурные пределы распространения пламени - такие температуры вещества, при которых его насыщенный пар образует в окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) и верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени.

Значения температурных пределов распространения пламени следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности объекта в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" и ГОСТ 12.1.010-76* "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования"; при расчете пожаровзрывобезопасных температурных режимов работы технологического оборудования; при оценке аварийных ситуаций, связанных с разливом горючих жидкостей, для расчета концентрационных пределов распространения пламени, а также необходимо включать в стандарты или технические условия на горючие жидкости.

Сущность метода определения температурных пределов распространения пламени заключается в термостатировании исследуемой жидкости при заданной температуре в закрытом реакционном сосуде, содержащем воздух, испытании на зажигание паровоздушной смеси и установлении факта наличия или отсутствия распространения пламени. Изменяя температуру испытания, находят такие ее значения (минимальное и максимальное), при которых насыщенный пар образует с воздухом смесь, способную воспламеняться от источника зажигания и распространять пламя в объеме реакционного сосуда.

Температура тления.

Температура тления - температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления. Тление - беспламенное горение твердого вещества (материала) при сравнительно низких температурах (400-600 °С), часто сопровождающееся выделением дыма.

Значение температуры тления следует применять при экспертизах причин пожаров, выборе взрывозащищенного электрооборудования и разработке мероприятий по обеспечению пожарной безопасности технологических процессов, оценке пожарной опасности полимерных материалов и разработке рецептур материалов, не склонных к тлению.

Сущность метода определения температуры тления заключается в термостатировании исследуемого вещества (материала) в реакционном сосуде при обдуве воздухом и визуальной оценке результатов испытания. Изменяя температуру испытания, находят ее минимальное значение, при котором наблюдается тление вещества (материала).

Условия теплового самовозгорания.

Условия теплового самовозгорания - экспериментально выявленная зависимость между температурой окружающей среды, количеством вещества (материала) и временем до момента его самовозгорания. Самовозгорание - резкое увеличение скорости экзотермических процессов в веществе, приводящее к возникновению очага горения.

Результаты оценки условий теплового самовозгорания следует применять при выборе безопасных условий хранения и переработки самовозгорающихся веществ в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования".

Сущность метода определения условий теплового самовозгорания заключается в термостатировании исследуемого вещества (материала) при заданной температуре в закрытом реакционном сосуде и установлении зависимости между температурой, при которой происходит тепловое самовозгорание образца, его размерами и временем до возникновения горения (тления).

Минимальная энергия зажигания.

Минимальная энергия зажигания - наименьшая энергия электрического разряда, способная воспламенить наиболее легко воспламеняющуюся смесь горючего вещества с воздухом.

Значение минимальной энергии зажигания следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасных условий переработки горючих веществ и обеспечения электростатической искробезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования", ГОСТ 12.1.010-76* "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования" и ГОСТ 12.1.018-93 "ССБТ. Пожаровзрывобезопасность статического электричества. Общие требования".

Сущность метода определения минимальной энергии зажигания заключается в зажигании с заданной вероятностью газо-, паро- или пылевоздушной смеси различной концентрации электрическим разрядом различной энергии и выявлении минимального значения энергии зажигания после обработки экспериментальных данных.

Кислородный индекс.

Кислородный индекс - минимальное содержание кислорода в кислородно-азотной смеси, при котором возможно свечеобразное горение материала в условиях специальных испытаний.

Значение кислородного индекса следует применять при разработке полимерных композиций пониженной горючести и контроле горючести полимерных материалов, тканей, целлюлозно-бумажных изделий и других материалов. Кислородный индекс необходимо включать в стандарты или технические условия на твердые вещества (материалы).

Сущность метода определения кислородного индекса заключается в нахождении минимальной концентрации кислорода в потоке кислородно-азотной смеси, при которой наблюдается самостоятельное горение вертикально расположенного образца, зажигаемого сверху.

Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами (взаимный контакт веществ).

Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами - это качественный показатель, характеризующий особую пожарную опасность некоторых веществ.

Данные о способности веществ взрываться и гореть при взаимном контакте необходимо включать в стандарты или технические условия на вещества, а также следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования; при выборе безопасных условий проведения технологических процессов и условий совместного хранения и транспортирования веществ и материалов; при выборе или назначении средств пожаротушения.

Сущность метода определения способности взрываться и гореть при взаимном контакте веществ заключается в механическом смешивании исследуемых веществ в заданной пропорции и оценке результатов испытания.

Нормальная скорость распространения пламени.

Нормальная скорость распространения пламени - скорость перемещения фронта пламени относительно несгоревшего газа в направлении, перпендикулярном к его поверхности.

Значение нормальной скорости распространения пламени следует применять в расчетах скорости нарастания давления взрыва газо- и паровоздушных смесей в закрытом, негерметичном оборудовании и помещениях, критического (гасящего) диаметра при разработке и создании огнепреградителей, площади легкосбрасываемых конструкций, предохранительных мембран и других разгерметизирующих устройств; при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" и ГОСТ 12.1.010-76* "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования".

Сущность метода определения нормальной скорости распространения пламени заключается в приготовлении горючей смеси известного состава внутри реакционного сосуда, зажигании смеси в центре точечным источником, регистрации изменения во времени давления в сосуде и обработке экспериментальной зависимости "давление-время" с использованием математической модели процесса горения газа в замкнутом сосуде и процедуры оптимизации. Математическая модель позволяет получить расчетную зависимость "давление-время", оптимизация которой по аналогичной экспериментальной зависимости дает в результате изменение нормальной скорости в процессе развития взрыва для конкретного испытания.

Скорость выгорания.

Скорость выгорания - количество жидкости, сгорающей в единицу времени с единицы площади. Скорость выгорания характеризует интенсивность горения жидкости.

Значение скорости выгорания следует применять при расчетных определениях продолжительности горения жидкости в резервуарах, интенсивности тепловыделения и температурного режима пожара, интенсивности подачи огнетушащих веществ.

Сущность метода определения скорости выгорания заключается в зажигании образца жидкости в реакционном сосуде, фиксировании потери массы образца за определенный промежуток времени и математической обработке экспериментальных данных.

Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора.

Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора - наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислителя.

Значение минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов методом флегматизации в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" и ГОСТ 12.1.010-76* "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования".

Сущность метода определения минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора заключается в определении концентрационных пределов распространения пламени горючего вещества при разбавлении газо-, паро- и пылевоздушной смеси данным флегматизатором и получении "кривой флегматизации". Пик "кривой флегматизации" соответствует значению минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода.

Минимальное взрывоопасное содержание кислорода - такая концентрация кислорода в горючей смеси, состоящей из горючего вещества, воздуха и флегматизатора, меньше которой распространение пламени в смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси, разбавленной данным флегматизатором.

Значение минимального взрывоопасного содержания кислорода следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" и ГОСТ 12.1.010-76* "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования".

Сущность метода определения минимального взрывоопасного содержания кислорода заключается в испытании на воспламенение газо-, паро- или пылевоздушных смесей различного состава, разбавленных данным флегматизатором, до выявления минимальной концентрации кислорода и максимальной концентрации флегматизатора, при которых еще возможно распространение пламени по смеси.

Максимальное давление взрыва.

Максимальное давление взрыва - наибольшее избыточное давление, возникающее при дефлаграционном сгорании газо-, паро- или пылевоздушной смеси в замкнутом сосуде при начальном давлении смеси 101,3 кПа.

Значение максимального давления взрыва следует применять при определении категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с требованиями норм технологического проектирования, при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" и ГОСТ 12.1.010-76* "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования".

Сущность метода определения максимального давления взрыва заключается в зажигании газо-, паро- и пылевоздушной смеси заданного состава в объеме реакционного сосуда и регистрации избыточного развивающегося при воспламенении горючей смеси давления. Изменяя концентрацию горючего в смеси, выявляют максимальное значение давления взрыва.

Скорость нарастания давления взрыва.

Скорость нарастания давления взрыва - производная давления взрыва по времени на восходящем участке зависимости давления взрыва горючей смеси в замкнутом сосуде от времени.

Значение скорости нарастания давления взрыва следует применять при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" и ГОСТ 12.1.010-76* "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования".

Сущность метода определения скорости нарастания давления заключается в экспериментальном определении максимального давления взрыва горючей смеси в замкнутом сосуде, построении графика изменения давления взрыва во времени и расчете средней и максимальной скорости по известным формулам.

Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе.

Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе (ПДГ) - предельная концентрация горючего газа в смеси с разбавителем, при которой данная газовая смесь при истечении в атмосферу не способна к диффузионному горению.

Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе следует учитывать при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования" и ГОСТ 12.1.010-76* "ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования".

Сущность метода определения концентрационного предела диффузионного горения газовых смесей в воздухе заключается в определении предельной концентрации горючего газа в смеси с разбавителем, при которой данная газовая смесь не способна к диффузионному горению. При этом фиксируется предельная скорость подачи газовой смеси.

Метод определения концентрационного предела диффузионного горения газовых смесей в воздухе применим для смесей с температурой 20-300 °С.

Основными показателями при оценке пожарной опасности жидкостей являются: группа горючести; температура вспышки; температура воспламенения и концентрационные пределы воспламенения. Основные показатели при оценке пожарной опасности твердых веществ и материалов - группа горючести; температура воспламенения, температура самовоспламенения, склонность к самовозгоранию.

Группа горючести . Вещества и материалы подразделяются по горючести на три группы: негорючие , т.е. неспособные к горению на воздухе обычного состава; трудногорючие , которые могут возгораться и гореть при наличии источника зажигания, но не способны самостоятельно гореть при его удалении; горючие , которые возгораются от источника зажигания и продолжают гореть при его удалении. Горючие материалы подразделяются в свою очередь, на легковоспламеняющиеся , т.е. такие, которые возгораются от источника зажигания незначительной энергии (спичка, искра и т.п.) без предварительного нагрева, и трудновоспламеняющиеся , которые возгораются только от сравнительно мощного источника зажигания.

Температура вспышки - самая низкая (в условиях специальных испытаний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Термин "температура вспышки" обычно относится к горючим жидкостям, но некоторые твердые вещества (камфара, нафталин, фосфор и др.), испаряющиеся при нормальной температуре, также характеризуются температурой вспышки. Чем ниже температура вспышки горючей жидкости, тем большую опасность представляет она в пожарном отношении.

По пожарной опасности в зависимости от температуры вспышки горючие жидкости делят на два класса:

1-й класс - легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) - бензин, толуол, бензол, ацетон, метиловый и этиловый спирты, эфир, керосин, скипидар и др.; t в <61°C;

2-й класс - горючие жидкости (ГЖ) - минеральные масла, мазуты, формалин и др.; t в >61°C; Температура воспламенения - это температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества (материала, смеси), при которой резко увеличивается скорость экзотермических реакций, заканчивающихся горением с образованием пламени.

Температура самовоспламенения не является постоянной даже для одного и того же вещества. Она зависит от концентрации кислорода в воздухе, давления, условий теплоотдачи в окружающую среду и т.д. Например, температура самовоспламенения горючих газов и паров колеблется в пределах 300÷700 °С, дерева, торфа, бумаги, картона - 250÷400 °С, целлулоида - 140÷180 °С, винипласта - 580 °С, резины - 400 °С.

Концентрационные пределы воспламенения - минимальная и максимальная концентрации области воспламенения, т.е. области концентраций горючего вещества, внутри которой его смеси с данным окислителем (обычно воздухом) способны воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением горения по смеси сколько угодно далеко от источника зажигания. Например, для ацетона нижний концентрационный предел воспламенения (взрыва) составляет 2,6%, а верхний - 12,2% (объемных), для бензина А-76 соответственно 0,76% и 5,03%, для этилового спирта - 3,3% и 18,4%, природного газа 5% и 16% и т.д.

Взрывоопасность горючих газов, паров и пыли тем больше, чем меньше нижний концентрационный предел воспламенения и чем больше разрыв между нижним и верхним пределами воспламенения. Таким образом, взрывоопасность прямо пропорциональна размеру области воспламенения.

Огнетушащие вещества, классификация, область применения

Огнетушащие вещества - вещества, обладающие физико-химическими свойствами, которые позволяют создать условия для прекращения горения.

1. водные эмульсии
2. пена (химическая, механическая), применяют ограниченно

Выбор первичных средств пожаротушения:

1. огнетушители (размещаются на видном участке, в углу не выше 1,5 м)
1. воздушно-пенные
2. углекислотные
3. порошковые
2. ведра, багор, ломики, кошма (размещают на пожарных щитах и стендах)

По основному признаку прекращения горения огнетушащие вещества подразделяются на:

• охлаждающего действия (вода, твердый диоксид углерода и др.)
• разбавляющего действия (негорючие газы, водяной пар, тонкораспыленная вода т.п.)
• изолирующего действия (воздушно-механическая пена различной кратности, сыпучие негорючие материалы и пр.)
• химического торможения.

Области применения:

Огнетушащие вещества охлаждения понижают температуру зоны реакции или горящего вещества.

Процесс горения можно охарактеризовать динамикой выделения тепла в данной системе. Если каким-либо образом организовать отвод тепла с достаточно большой скоростью, то это приведет к тушению пожара. Также отвод тепла способствует предотвращению взрыва, если при пожаре образуются взрывоопасная среда. Отвод тепла наиболее рационально обеспечивать введением специальных хладагентов.

Огнетушащие вещества изоляции. В зависимости от области применения пенообразователи в России делятся на две группы:

1. Пенообразователи общего назначения (имеют углеводородную основу и предназначены для получения пены или растворов смачивателей для тушения пожаров твердых сгораемых материалов (класс А) и горючих жидкостей (класс В).
2. Пенообразователи целевого назначения (фторированные) используются при тушении нефти, нефтепродуктов и полярных органических жидкостей.

Песок, грунт - подручные средства пожаротушения. Обычно запас песка находится в специальных ящиках или другой таре рядом с огнеопасными объектами, возле пожарных щитов.

Огнетушащие вещества разбавления.

Наибольшее распространение они нашли в стационарных установках пожаротушения для относительно замкнутых помещений (трюмы судов, сушильные камеры, испытательные боксы и покрасочные камеры на пром. предприятиях и т.д.), а также для тушения горючих жидкостей, пролитых на земле на небольшой площади.

Огнетушащие средства химического торможения.

Сущность прекращения горения химическим торможением реакции горения заключается в том, что в воздух горящего помещения или непосредственно в зону горения вводятся такие огнетушащие вещества, которые вступают во взаимодействие с активными центрами реакции окисления, образуя с ними либо негорючие, либо менее активные соединения, обрывая тем самым цепную реакцию горения.

Способы тушения пожаров

1. Снижение концентрации кислорода;

2. Понижение температуры горючего вещества, ниже температуры воспламенения;

3. Изоляция горючего вещества от окислителя.

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

Самым распространенным средством при тушении пожара является вода. Попадая на горящий материал, она охлаждает его; образуется пар, который препятствует притоку кислорода к очагу горения. Воду не применяют при тушении горючих жидкостей, удельный вес которых меньше, чем у нее , так как они, всплывая и растекаясь по поверхности, увеличивают площадь пожара.Нельзя использовать воду для тушения веществ, вступающих с ней в бурную химическую реакцию (металлический натрий, калий, магний, карбит кальция и т.д.), а также необесточенных электропроводов и приборов. Песок , покрывая горящую поверхность, прекращает доступ к ней кислорода, препятствует выделению горючих газов и понижает температуру горящего предмета. Сырой песок обладает токопроводящими свойствами и поэтому его нельзя использовать при тушении предметов, находящихся под электрическим напряжением. Песок не должен содержать посторонних горючих примесей.
К подручным средствам пожаротушения также относятсяасбестовые и грубошерстные покрывала, которыми накрывают небольшие очаги пожара, чтобы прекратить к ним доступ воздуха. Ликвидируя пожар, спасатели используют немеханизированные и механизированные инструменты. При проведении спасательных работ и тушении пожара в верхних этажах зданий, когда стационарные лестницы и другие устройства пути использовать невозможно, спасатели пользуются пожарными ручными лестницами .

Одним из эффективных подручных средств пожаротушения являются огнетушители . Так как продолжительность работы огнетушителей невелика, их следует применять в непосредственной близости от огня. Огнегасительную струю направляют, в первую очередь на участки повышенного горения, сбивая пламя снизу вверх и стремясь быстрой равномерно покрыть пеной (углекислотным снегом) большую площадь горения. Для приведения в действие ручного порошкового огнетушителя необходимо поднести его к очагу горения, открыть вентиль газового баллончика и направить струю порошка на пламя. Эти огнетушители предназначеныдлятушения горящих электроустановок под напряжением и других загораний.

При ликвидации возникшего на объекте пожара важное значение отводится умению быстро использовать внутренниепожарные краны , которые вместе со стволом и пожарным рукавом (10-20 м), уложенным "гармошкой" или в "скатку", устанавливаются в шкафчиках и действуют от водопроводной сети. На корпусе крана и рукаве имеются специальные соединительные головки. После тушения пожара спасатели должны убедиться в отсутствии очагагорения или тлеющих участков.

Горение газов. В технологических процессах при применении горю­чих газов и паров могут образовываться их смеси с окислителями. При этом концентрация горючего вещества в смесях может изменяться от долей процента до 100%. Однако не при любой концентрации эти смеси становятся взрыво- и пожароопасными.

Представленный график иллюстрирует условия горения в замкнутом объеме. Смеси, в которых концентрация горючего вещества меньше С н, при горении в замкнутом объеме (рис. 4.6) не создают в нем повышен­ного давления. Объясняется это тем, что при концентрации горючего меньше С н в смеси имеется большой избыток окислителя (кислорода), на нагревание которого затрачивается значительная часть энергии. По­этому энергия, которая выделяется при горении в локальной области вокруг источника зажигания (заштрихованная область на рисунке), оказывается недостаточной, чтобы разогреть следующий слой до тем­пературы самовоспламенения. Процесс горения локализуется вокруг

источника зажигания и не распространяется по горючей смеси. Только при концентрации, равной С н, начинается процесс послойного распро­странения горения по всей горючей смеси во всем объеме сосуда. На кривой, характеризующей зависимость давления в замкнутом объеме от концентрации горючего компонента в смеси с воздухом, это соответ­ствует точке 1 (см. рис. 4.6). Такая концентрация названа нижним кон­центрационным пределом распространения пламени (НКПР). Это минимальная концентрация горючего газа или пара в смеси с окислителем, при которой возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от исто чника зажигания. В справочной литературе встреча­ется синоним НКПВ (нижний концентрационный предел воспламене­ния). Термин НКПВ неточен, так как при концентрации С г меньше С н, как следует из определения, не происходит воспламенения, а оно есть всегда и только при достижении С г = С н начинается распространение пламени по горючей среде. Поэтому термин НКПР более точен.

Горючие смеси, соответствующие по составу НКПР, характеризуют­ся минимальной скоростью распространения пламени в объеме, срав­нительно низкой температурой горения (около 1550 К) и небольшим давлением (примерно 0,3 МПа), создаваемым в замкнутом объеме.

При концентрации горючего в смеси выше НКПР (на кривой за точ­кой 1) горение происходит с большей скоростью, температура в зоне ре­акции растет и давление повышается. Это объясняется тем, что по мере увеличения содержания горючего в смеси избыток окислителя уменьша­ется. И тепло, выделившееся в результате химической реакции, в меньшей степени расходуется на нагревание не участвующего в реакции окислите­ля. Максимальное избыточное давление в замкнутом объеме наблюдается при концентрации приблизительно соответствующей стехиометрической С г =С стех (на кривой точка 2). За точкой 2 (см. рис. 4.6) в смеси появляется избыток горючего вещества, который снижает температуру горения и, следовательно, давление начинает снижаться и при концентрации С г >>С стех горение локализуется вокруг источника зажигания (кривая дав­ления падает на ось абсцисс). С в - это верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПР). ВКПР - это та максимальная концен­трация горючего газа или пара в смеси с окислителем, при которой еще возможно распространение пламени от источника зажигания.

Диапазон концентраций между НКПР и ВКПР называют областью распространения пламени. Область распространения пламени у различ­ных газо- и паровоздушных смесей неодинакова. Наибольшее значение она имеет у таких веществ, как окись этилена С 2 Н 4 0 (3-80%об.), аце­тилен С 2 Н 2 (2-81 %об.), ацетилен водород Н 2 (4-75%об.) и др. В до­статочно узком диапазоне концентраций взрывоопасны пары бензина (0,8-5,2%об.), керосина (1,4-7,5%об.), пропана (2,1-9,5%об.) и др. Однако для оценки пожарной опасности горючей смеси важен не толь­ко размер области распространения пламени, но и абсолютная вели­чина НКПР. Чем меньше НКПР и чем шире область распространения пламени, тем большую опасность представляет горючая смесь.

Если концентрация горючего газа или пара в смеси с окислителем ниже НКПР, то такие смеси считаются безопасными. В диапазоне кон­центраций С н - С в смесь считается взрывоопасной, так как при горении развивается избыточное давление, способное разрушить оборудование, здание, травмировать персонал. Концентрация горючих газов и паров выше ВКПР является пожароопасной.

Знание областей безопасных и пожароопасных концентраций дает возможность в процессе переработки и хранения горючих газов и паров поддерживать такой технологический режим, при котором концентра­ция горючего была бы ниже нижнего или выше верхнего концентраци­онных пределов распространения пламени.

Максимум давления на кривой в точке 2теоретически соответству­ет стехиометрическим соотношениям горючего и окислителя, хотя практически наибольшее давление при горении наблюдается у смесей с концентрацией горючего компонента, немного отличающейся от стехиометрической концентрации.

Точке 2 на кривой соответствует величина, названная максималь­ным давлением взрыва. Максимальное давление взрыва (Р макс) - это наибольшее давление, которое возникает при го рение смеси в замкнутом объеме, _выражается в кПа. Максимальное давление взрыва - весьма важный показатель пожарной опасности горючих смесей. Эта величина используется при категорировании производственных помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, в расчетах взрывоустойчивости технологических аппаратов, предохранительных мембран, оболочек взрывозащищенного электрооборудования. В последнем случае в до­полнение к максимальному давлению взрыва используется еще один показатель, косвенно характеризующий энергию горючей смеси - без­опасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ, мм). БЭМЗ - это максимальный зазор между фланцами шириной 25 мм сферической оболочки объемом 20 см 3 , через который не происходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации горючего в воздухе (рис. 4.7). Все промышленные газы и пары в соответствии с ГОСТ 121,011-78 подразделяются натри категории (табл. 4.4).

Таким образом, чем меньше величина фланцевого зазора, через ко­торый не происходит проскок пламени в окружающее пространство, тем смесь более взрывоопасна.

Наиболее важными показателями пожарной опасности газов являются: температура самовоспламенения, максимальное давление взрыва, минимальное взрывоопасное-содержание кислорода МВСК, минимальная энергия зажигания(Между реакцией окисления и началом процесса горения есть не­который температурный и временной интервал. Это говорит о том, что не всяким источником зажигания можно пройти участок температур от начальной температуры (t 0) до температуры самовоспламенения (t св).Источник зажигания должен иметь такую энергию, которая будет до­статочной для воспламенения горючей среды. Эта энергия называется минимальной энергией зажигания W min - это наименьшее значение энер­гии электрической искры, которая способна воспламенить наиболее легко воспламеняемую смесь газа, пара или пыли с воздухом.

Пожарная опасность веществ, т. е. степень вероятности возникновения горения их при равных условиях, определяется различными параметрами.

Обычно при оценке пожарной опасности веществ применяются не все параметры, а только основные из них, которые достаточно полно характеризуют вещества.

Пожарная опасность горючих газов характеризуется температурой самовоспламенения и областью воспламенения, т. е. концентрационными пределами воспламенения.

Температура самовоспламенения большинства газов лежит в пределах 200-600°. Исключение составляет фосфористый водород , который на воздухе самовозгорается.

Чем ниже температура самовоспламенения газа, тем он опаснее, так как в этом случае небольшие источники воспламенения могут вызвать взрыв его смесей с воздухом.

Пожарная опасность горючих жидкостей характеризуется температурой самовоспламенения, областью воспламенения, т. е. концентрационными и температурными пределами воспламенения, температурой вспышки и воспламенения.

Температура самовоспламенения большинства жидкостей лежит в тех же пределах температур, как и у газов, за исключением растительных масел и скипидара, которые, находясь на поверхности волокнистых и порошкообразных веществ, способны самовозгораться, а также металлорганических соединений (триизобутнлалюминий, какодил, цинкметил, цинкэтил и др.), которые при соприкосновении с воздухом самовозгораются.

В отличие от газов концентрации паров жидкостей с воздухом зависят от температуры жидкостей, поэтому область воспламенения их можно выражать через температуру. Такими параметрами являются температурные пределы воспламенения.

Нижним температурным пределом воспламенения называется та наименьшая температура жидкости, при которой она, испаряясь, создает с воздухом смесь паров, способную воспламеняться при поднесении источника воспламенения. Концентрация паров жидкости при нижнем температурном пределе воспламенения равна нижнему концентрационному пределу воспламенения.

Верхним температурным пределом воспламенения называется та наибольшая температура жидкости, при которой она, испаряясь, создает с воздухом смесь, способную воспламеняться при поднесении источника воспламенения. При более высокой температуре образующиеся смеси в закрытом сосуде гореть неспособны. Концентрация паров жидкости при верхнем температурном пределе равна верхнему концентрационному пределу воспламенения. В табл. 23 приведены температурные пределы воспламенения некоторых жидкостей.

Таблица 23

Нижний температурный предел воспламенения иначе называется температурой вспышки. По температуре вспышки все жидкости делятся на легковоспламеняющиеся и горючие.

Легковоспламеняющимися называются жидкости, имеющие температуру вспышки до 45°, а горючими - выше
.

Температуру вспышки жидкости можно определить по формуле

(18.10)

где
- давление насыщенного пара при температуре вспышки;
- давление смеси паров с воздухом;

N - число атомов кислорода, необходимое для горения мо¬лекулы жидкости (определяется по уравнению горения).

Найденному давлению насыщенного пара в таблицах находят соответствующую температуру жидкости. Эта температура является температурой вспышки жидкости.

Температуру вспышки можно также определить по величине нижнего концентрационного предела воспламенения

(18.11)

где
- концентрация нижнего предела воспламенения.

При температуре вспышки происходит только сгорание образовавшейся смеси паров, а сама жидкость не горит. Она загорается при температуре воспламенения. Температурой воспламенения называется та наименьшая температура жидкости, при которой от поднесенного источника воспламеняются пары и продолжает гореть жидкость. У легковоспламеняющихся жидкостей температура воспламенения на 1-5° превышает температуру вспышки. У горючих жидкостей эта разность доходит до 30° и выше.

Пожарная опасность твердых веществ характеризуется температурой самовоспламенения и температурой воспламенения. Температура самовоспламенения большинства твердых веществ лежит в тех же пределах, что и газов. Однако многие твердые вещества имеют температуру самовоспламенения до 50°, поэтому относятся к самовозгорающимся (белый фосфор, сернистые металлы, порошки металлов, каменный уголь, торф и др.). Температура самовоспламенения некоторых твердых веществ приведена в табл. 19.

Многие твердые вещества при нагревании разлагаются с выделением паров и газов. Наименьшая температура твердых веществ, при которой образующиеся пары и газы воспламеняются и продолжают гореть при поднесении к ним источника воспламенения, называется температурой воспламенения (табл. 24).

Таблица 24

Пожарная опасность пылевых смесей характеризуется темпера¬турой самовоспламенения аэрогеля и нижним концентрационным пределом воспламенения.