10.2. Горение веществ и их классификация по степени пожарной опасности

Горение - это сложный физико-химический, самоподдер­живающийся экзотермический процесс, часто сопровождаю­щийся световым излучением.

Горение веществ возникает и протекает в определенных условиях, определяемых наличием горючего вещества, окис­лителя (чаще всего кислорода воздуха – так называемое аэробное горение) и источника зажига­ния. Горючее вещество и окислитель являются реагирующими веществами. Для возникновения процесса горения они дол­жны находиться в определенном соотношении.

Сочетание горючего вещества с кислородом воздуха при­нято называть горючей средой. Горючая среда и источник зажигания имеют присущие им характерные свойства, кото­рые учитываются при анализе степени пожарной опасности.

Источниками зажигания могут быть:

- открытый огонь и раскаленные продукты горения (возникающие при огневых работах);

- источники огня, не вызванного потребностями тех­нологии производства (искры при работе топок и двигателей);

- тепловое проявление механической энергии (искры, образую­щиеся при ударах твердых тел, разогрев тел при трении, на­гревание газа при сжатии в компрессорах и т. п.);

- тепловые проявления химических реакций;

- тепловое проявление элект­рической энергии и др.

Следует отметить, что ионизированный источник зажигания (пламя, электрический разряд) легче воз­буждает процесс, чем накаленное тело.

По своей природе горение может быть кинетическим и диффузионным. Горение, скорость которого определяет хими­ческое взаимодействие топлива и окислителя, называют ки­нетическим. В основном это горение газо- и паровоздушных смесей в замкнутом объеме, протекающее со взрывной ско­ростью. На практике кинетическое горение наблюдается только в начальной стадии пожара. Так, например, пожары резервуаров часто возникают в результате взрыва паровоз­душной смеси. При взрыве крыша резервуара сбрасывается и дальнейшее горение паров протекает в диффузионной об­ласти.

С точки зрения изучения закономерностей развития пожа­ров и их тушения наибольший интерес представляет диффу­зионное горение. Горение называют диффузионным, когда топ­ливо и окислитель не являются предварительно перемешанными. Примером такого горения может служить горение свечи, горение жидкости в резервуаре, горение газовых фонтанов и т. д. При диффузионном горении скорость процесса опреде­ляется скоростью диффузии реагентов - окислителя и топ­лива - в зоне горения.

Диффузионное горение по характеру может быть ламинар­ным и турбулентным. Для пожара характерно турбулентное диффузионное горение.

Все вещества по способности к горению делят на три группы:

I горючие, II трудногорючие, III негорючие.

I Горючими называются вещества, которые при взаимодей­ствии с источником зажигания способны возгораться и само­стоятельно гореть после его удаления. При этом температура и запас тепловой энергии источника зажигания должны быть достаточными для нагревания вещества до температуры его самовоспламенения.

По отношению к источнику зажигания горючие вещества подразделяются на:

1. легковоспламеняющиеся,

2. вещества средней воспламеняемости,

3. трудновоспламеняющиеся вещества.

1) Легковоспламеняющиеся вещества характеризуются способ­ностью при обычных условиях обращения с ними возгораться от малокалорийного источника зажигания (тлеющей папиросы или сигареты, кратковременного воздействия пламени спички, металлических искр и т. п.). К этой группе веществ могут от­носиться вещества любого агрегатного состояния, но наибо­лее опасными являются жидкости и газы. В отличие от твер­дых веществ, например древесины, хлопка, тканей и т. п., ко­торые способны возгораться и гореть беспламенно, в виде тления, жидкости и газы характеризуются только пламенным горением. Причем при определенных условиях, когда воз­можно образование паро- или газовоздушных смесей, горение может протекать в виде взрыва.

Из газов к легковоспламеняющимся относятся практически все газы, способные к горению, например водород, окись угле­рода, метан, ацетилен и т. д. Поэтому специальной классифи­кации горючих газов нет.

По составу горючие газы делятся на индивидуальные и газовые смеси.

К индивидуальным относятся газы с определенным хими­ческим составом (например, пропан, бутан, аммиак, этан). Газы этой группы имеют постоянные физико-химические свой­ства, характеризующие их пожарную опасность (при прочих неизменных условиях).

К газовым смесям относятся газы, не имеющие постоян­ного химического состава, например природные и генератор­ные газы, водяной газ и т. п. Их физико-химические свой­ства, а также параметры пожарной опасности зависят от процентного содержания в газовой смеси индивидуальных газов.

Жидкости аналогично газам по своему составу подразде­ляются на индивидуальные, имеющие определенный химиче­ский состав, и сложные, состоящие из смеси двух или не­скольких жидкостей. Представителями первой группы (индивидуальным) явля­ются спирты, кетоны, альдегиды, эфиры и т. д., второй группы (смесей) - бензины, керосины, масла, мазуты и т.д.

Жидкости, способные к горению, подразделяются на два класса: легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ).

Согласно ГОСТ 12.1.017-80 к ЛВЖ отно­сятся жидкости с температурой вспышки в закрытом тигле не выше 61° С или в открытом тигле не выше 66° С.

2) К веществам средней воспламеняемости относятся такие вещества, которые способны воспламеняться от длительного воздействия источника зажигания с низкой энергией. Предста­вителями таких веществ в первую очередь являются легковос­пламеняющиеся твердые вещества с повышенной влажностью.

3) К трудновоспламеняющимся относятся горючие вещества пониженной пожарной опасности, которые при хранении на открытом воздухе или в помещении не способны возгораться даже при длительном воздействии малокалорийного источника зажигания. Они воспламеняются от сравнительно мощного ис­точника зажигания, который нагревает значительную часть ве­щества до температуры воспламенения (мочевина, гетинакс, древесина, пропитанная поверхностно огнезащитным составом).

II Трудногорючими называются вещества, способные возго­раться при действии источника зажигания, но не способные к самостоятельному горению после удаления последнего.

III Негорючими называются вещества, которые не способны к горению в воздухе нормального состава (с содержанием кислорода до 21%). Критерием негорючести веществ и мате­риалов является неспособность их гореть в воздухе при тем­пературе среды 900° С.

Характерной особенностью негорючих веществ является то, что среди них имеются пожароопасные вещества. К ним отно­сятся окислители, вещества, выделяющие горючие продукты или большое количество тепла при взаимодействии с водой или друг с другом, термически нестойкие вещества, способные к взрывчатому превращению.