4.1. Горение, пожаро-взрывоопасные вещества

Общие сведения о процессе горения. Горение представ-

ляет собой быстро протекающий физико-химический процесс,

который характеризуется выделением большого количества теп-

лоты, излучением света (пламенем) и химическими превращениями.

В соответствии с терминологией, принятой МВД СССР, горением

называется химическая реакция окисления, сопровождающаяся

выделением большого количества теплоты и обычно свечением.

Для возникновения горения необходимо наличие горючего

вещества, окислителя и импульса (источника зажигания), способ-

ного сообщать горючей системе необходимое начальное количество

энергии. К горючим, как правило, относятся углеводородсодер-

жащие вещества — бензин, керосин, спирт и др., к окислите-

лям — кислород воздуха, хлор, фтор, бром, йод, окислы азота

и др. К источникам зажигания относятся нагретые поверхности,

открытый огонь, искры и т. п.

Воздействие источника зажигания на горючее вещество (вос-

становитель) в присутствии кислорода воздуха (окислителя),

приводящее к возникновению горения, называется зажиганием*

В зоне реакции появляется пламя — светящееся пространство,

в котором сгорают реагирующие вещества. Цвет пламени зависит

213

от химического состава вещества реагирующей системы. Внешнее

проявление горения, сопровождающегося свечением в пламени,

называется огнем.

В процессе реакции горения сгорание веществ - может быть

полным и неполным. В любом случае образуются продукты горе-

ния: при полном сгорании — продукты, не~способные к дальней-

шему горению (СО2, Н2О, НС1 и др.), при неполном — продукты,

способные к дальнейшему горению [С (сажа), СО, H2S, HCN,

NH3, альдегиды и др.].

Концентрацию горючего вещества и окислителя, при которой

происходит полное сгорание вещества, называют стехиометриче-

ской. В условиях пожара чаще всего полного сгорания веществ

в воздухе не происходит, о чем свидетельствует наличие дыма —

д-псперской системы из продуктов горения и воздуха, содержащей

твердые и жидкие частицы.

-Все реакции горения веществ относятся к экзотермическим,

т. е. сопровождающимся выделением теплоты. Вследствие выде-

ления теплоты реакции, возникнув в-од ной зоне вещества, способны

распространяться на всю массу реагирующих веществ.

В зависимости от агрегатного состояния реализуемых веществ

горен-ие бывает гомогенным (однородным), при котором исходные

вещества находятся в газо- или парообразном состоянии, и гете-

рогенным (неоднородным), при котором одно из веществ {обычно

горючее) находится в твердом или жидком состоянии, а другое

(окислитель) в газообразном. По скорости распространения пла-

мени горение подразделяется на дефлаграционное (нормальное)

со скоростью нескольких метров в секунду (м/с), взрывное —

сотен метров в секунду, детонационное — до нескольких тысяч

метров в секунду.

Процесс возникновения горения подразделяется на следую-

щие виды: вспышку, возгорание, воспламенение, самовозгорание

самовоспламенение, взрыв и детонацию. Кроме того, существуют

и особые виды горения: тление и холоднопламенное горение.

Вспышка представляет собой быстрое сгорание горючей смеси,

не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Возгорание — возникновение горения под воздействием источ-

ника зажигания.

Самовозгорание — зто явление резкого увеличения скорости

экзотермических реакций в веществе, приводящее к возникновению

его горения при отсутствии источника зажигания. Самовозгора-

ние может быть тепловым, микробиологическим и химическим.

Самовоспламенение — самовозгорание, сопровождающееся по-

явлением пламени.

В производственных условиях могут самовозгораться древес-

ные опилки, промасленная ветошь.. Самовоспламеняться могут

беызи-н, керосин.

Взрыв — чрезвычайно быстрое химическое превращение ве-

щества (взрывное горение), сопровождающееся выделением энер-

гии и образованием сжатых газов, способных производить меха-

ническую работу.

При детонаций передача энергии от слоя к слою смеси осуществ-

ляется не за счет теплопроводности, а распространением ударной

волны. Давление в детонационной волне значительно выше дав-

ления ири взрыве, что приводит к сильным разрушениям.

Другая особенность детонационного режима горения заклю-

чается в том, что продукты реакции движутся в одном направле-

нии с зоной реакции, в то время как при дефлаграции — в раз-

ных.

Тление — беспламенное горение твердого вещества, поверх-

ность которого раскалена и излучает свет и тепло. Тление сопро-

вождается термическим разложением горючего вещества к обиль-

ным выделением горючих газов и парообразных продуктов, ко-

торые при этом не реагируют, а свободно рассеиваются в атмосфере.

Тление твердого вещества возможно: при недостатке О2 в зоне

возникшей реакции горения; при недостатке выделяющейся в зоне

теплоты; при очень быстром отводе выделяющейся теплоты из зоны

возникшей реакции горения.

Холоднопламенное горение — основная форма нетеплового само-

ускоряющегося режима реакции, которая при этом остается неза-

вершенной, так как не вся химическая энергия реагирующей

смеси расходуется на разогрев продуктов реакции.

Пожаро-взрывоопасность веществ и материалов. Пожаро-

взрывоопасность веществ и материалов определяется показате-

лями, выбор которых зависит от агрегатного состояния вещества

и условий его применения. При этом различают: газы — веще-

ства, абсолютное давление паров которых при температуре 50 °С

равно или выше 300 к Па; жидкости — вещества с температурой

плавления не более 50 °С; твердые — вещества и материалы с тем-

пературой плавления, превышающей 50-°С; пыли — размельченные

твердые вещества и материалы с размером частиц менее 850 мкм.

Пожаро- и взрывоопасность веществ определяются: группой

горючести., температурой вспышки, температурой самовоспламе-

нения., минимальной энергией зажигания, нижним и верхним кон-

центрационными пределами воспламенения, давлением взрыва,

дисперсностью, летучестью и т. д.

Горючесть — способность вещества или материала к горению

под воздействием источника з-ажигашгя. По горючести вещества

и материалы во всех агрегатных состояниях подразделяются

на три группы:

негорючие (несгораемые) — вещества и материалы, которые

неспособны гореть в воздухе нормального состава при темпера-

туре до 900 °С; к ним относятся: полупроводниковый кремний,

асбест, кварц, стекло и др.;

трудногорючие (трудносгораемые) — вещества и материалы,

способные возгораться в воздухе нормального состава под дей-

ствием источника зажигания, но неспособные самостоятельно

215

гореть после его удаления (пластмассы, древесина и ткани, про-

питанные антипиреиами, строительные бетонные конструкции

с органическими наполнителями);

горючие (сгораемые) — вещества и материалы, способные само-

возгораться, а также ^возгораться от источника зажигания и

самостоятельно гореть после его удаления (бензин, керосин,

ткани, пластмассы, каучук, древесина, этиловый спирт, ацетон

и др.); из группы горючих веществ и материалов выделяют легко-

воспламеняющиеся, способные воспламеняться от кратковремен-

ного (до 30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией

(пламя спички, искры, тлеющая сигарета и т. п.).

Понятие легковоспламеняемости прежде всего относится к го-

рючим жидкостям.

Минимальная энергия зажигания — энергия искры электриче-

ского разряда или статического электричества, достаточная для

воспламенения легковоспламеняемой газо-, паро- или пылевоз-

душной смеси.

Минимальная энергия зажигания составляет: для водорода