Независимо от причины возникновения пожара или воспламенения вещества, материала или конструкции, во всех случаях происходит один и тот же процесс — процесс горения.
Чтобы понять природу горения, прежде всего необходимо знать, что происходит с веществом при воздействии на него тепла.
Под воздействием тепла жидкое топливо (бензин, парафин, ацетон) испаряется, твердые вещества с низкой температурой плавления (сера, стеарин) плавятся и испаряются, а твердые вещества с высокой температурой плавления (древесина, уголь) частично разлагаются и окисляются.
При определенных температурах начинается процесс окисления выделяющихся паров или продуктов разложения, и чем выше температура, тем выше скорость окисления. Окисление топлива сопровождается выделением тепла. Если тепло, выделяющееся в результате окисления с низкой скоростью реакции, успевает рассеяться в окружающей среде, воспламенение паров или газов не произойдет. Однако если скорость реакции окисления такова, что выделяемое тепло превышает количество тепла, рассеиваемого во внешнюю среду, самонагревание горючей смеси будет продолжаться до тех пор, пока не произойдет воспламенение и вещество не загорится.
Таким образом, горение — это сложный физико-химический процесс, характеризующийся тремя свойствами: химическим превращением, выделением тепла и выбросом.
На практике горение почти всегда вызывается реакцией окисления между горючей смесью и кислородом воздуха. Однако горение может происходить не только за счет кислорода воздуха, но и за счет кислорода, входящего в состав самого вещества (горючие пленки, взрывчатые вещества) или в окружении других окислителей. Например, раскаленная медная проволока будет гореть ярким пламенем, если ее поместить в емкость с хлором.
Для процесса горения необходимы топливо, окислители и источник воспламенения.
Горючие материалы — это вещества и материалы, которые способны самовоспламеняться или воспламеняться от источника зажигания и продолжать гореть самостоятельно после удаления источника зажигания. В основном это все органические вещества и некоторые неорганические вещества (древесина, уголь, нефть, сера, фосфор).
Окислители — это вещества, которые могут взаимодействовать с топливом, вызывая или поддерживая горение. Окислителями являются кислород, фтор, хлор и азотная кислота, содержащиеся в воздухе, а также соединения, которые выделяют кислород при реакции с органическими веществами или при нагревании с выделением атомарного кислорода. К ним относятся перманганат калия, нитраты, оксиды железа, хромовый ангидрид, хлораты и перхлораты.
Источник воспламенения определяется как горящий или излучающий объект или разряд с энергией и температурой, достаточной для воспламенения других веществ. Эти два условия являются необходимыми. Одного наличия температуры может быть недостаточно для воспламенения вещества. Например, электрическая искра от индукционной катушки не может воспламенить палку или дизельное топливо, несмотря на их высокую температуру. Это происходит потому, что теплоаккумулирующая способность электрической искры недостаточна для нагрева палки или дизельного топлива до температуры воспламенения. Однако та же искра может воспламенить пары бензина или других легковоспламеняющихся жидкостей. Это происходит потому, что температура воспламенения намного ниже рабочей температуры установки.
К возможным источникам воспламенения относятся пламя, электрические и механические искры, раскаленные или нагретые предметы, тепло химических реакций и лучистая энергия.
Пламя, искры, раскаленные предметы и световое излучение принято называть открытыми или видимыми источниками воспламенения. Тепло химических реакций, адиабатическое сжатие, трение и удар условно называются скрытыми источниками воспламенения.
Различают условия, необходимые для возникновения горения, и условия, необходимые для протекания горения. Изучение условий возникновения горения позволяет разработать меры по устранению возможности возникновения пожара, т.е. превентивные меры. Изучение условий, необходимых для процесса горения, помогает определить средства прекращения горения.
Горение — это процесс сгорания вещества, при котором, во-первых, для большинства видов топлива количество кислорода в воздухе, поступающем в зону горения, составляет не менее 14-18%; во-вторых, количество тепла, выделяемого из зоны горения при сгорании вещества, достаточно для подготовки его к сгоранию, т.е. для нагрева поверхностного слоя до температуры воспламенения; в-третьих, газы и пары (продукты разложения вещества) газы и пары (продукты разложения вещества) диффундируют в зону горения с несколько большей скоростью. чем скорость горения.
Если хотя бы одно из этих условий отсутствует, горения не произойдет. Поэтому методы прекращения горения направлены на устранение одного из этих условий.
Чтобы прекратить горение, необходимо выполнить хотя бы одно из следующих условий
— Изоляция очага горения от воздуха или снижение концентрации кислорода (путем разбавления воздуха несгоревшим газом) до значения, при котором горение не происходит.
— Охлаждение очага горения ниже определенной температуры (воспламенение и зажигание),
— интенсивное подавление (ингибирование) скорости химических реакций в пламени,
— механическое прерывание пламени воздействием мощной газовой или водяной струи.
Все существующие огнетушащие вещества, как правило, оказывают комбинированное воздействие на процесс горения вещества. Например, вода может охлаждать и изолировать (или разбавлять) источники горения, пена может действовать как изолятор и охладитель, наиболее эффективные газообразные вещества влияют на горение как подавитель и разбавитель, а порошки могут подавлять горение и создавать условия тушения по слоям. Стабильные облака пыли.
Однако каждый огнезащитный состав характеризуется несколькими ключевыми свойствами. Например, вода обладает первичным охлаждающим эффектом пламени, пена — изолирующим, а галогениды углерода и порошки — специфическим замедляющим действием.
Условия горения как основа пожарной безопасности
Условия горения должны быть изучены и понятны как самим пожарным, так и широкой общественности. Кроме того, знание основ возникновения и распространения пожара является большим преимуществом при тушении различных типов пожаров.
Огонь и люди
Огонь — важная часть человеческой жизни, он сопровождает человека на протяжении всего его развития. Способность человека использовать огонь и экспортировать его многократно увеличила потенциал человечества. Способность добывать огонь и управлять им позволила человеку обеспечить хранение пищи от деградации, обогрев жилищ и добычу металла.
Этот огонь позволил определенным людям поселиться в каждом уголке планеты Земля, запустить пароходы, железные дороги и отправить их в космос. Знание огня было необходимым фактором для появления и жизни семьи. Умение пользоваться огнем давало человеку ощущение независимости от круговых альтернатив тепла и холода, света и тьмы.
В то же время всем известны пагубные последствия естественного действия огня на человека и окружающую его среду, неконтролируемое горение может вызвать серьезные катастрофические и фатальные последствия, к которым приводят неопосредованные проявления огненных стихий, принадлежащих огню.
Что такое огонь?
Пожар — это неконтролируемое горение, которое наносит материальный ущерб, приводит к гибели людей и нанесению вреда здоровью граждан на благо общества и государства.
Дополнительная информация по материалам:
Деятельность человека всегда сопровождается неконтролируемым горением, то есть пожарами. Развитие пожаров может затрагивать как национальные, так и международные интересы.
Примеры таких пожаров на планете в результате чрезвычайной ситуации в мире, разрушения Чернобыльской АЭС, масштабных пожаров в Ираке, а также войн в Греции, Персидском заливе США, Греческом заливе и т.д.
Ежегодно на нашей планете происходит около 7 миллионов пожаров!
Условия возникновения пожара
Основной задачей обеспечения пожарной безопасности является устранение условий возникновения пожара и минимизация его последствий. Пожар возникает при одновременном возникновении трех основных условий
Рисунок 1: Необходимые условия возникновения пожара.
Горючие материалы вместе с окисляющей средой образуют горючую смесь. Для ее воспламенения не хватает только источника зажигания, что приводит к появлению небольших искр и нормального пламени.
Стоит вспомнить о вышеупомянутом «пожарном треугольнике», ведь именно на нем основаны основные направления законодательства в области пожарной безопасности и пожаротушения. Исходя из рисунка 1, удаление одного из элементов приводит к последующему горению, что в свою очередь приводит к пожару.
Профилактика пожаров
Профилактика пожаров осуществляется путем предотвращения создания пожароопасной среды в технологических процессах и в целом в хозяйственной деятельности человека.
Основными причинами возникновения пожара являются.
В результате вышеперечисленных причин ежегодно возникает около 92 % от общего числа пожаров в государстве. Давно известно, что пожары легче предотвратить, чем потушить, но каждый раз они своевременны.
Исходя из этого, пожарная безопасность является неотъемлемой частью деловой и производственной деятельности бизнесменов, руководителей образовательных учреждений, государственных организаций и частных предпринимателей.
Ненадлежащее прогнозирование пожарной безопасности, то есть обеспечение ее на низком уровне, повышает вероятность возникновения пожара и вызывает соответствующие действия со стороны государственных органов пожарного надзора.
Могут быть предприняты следующие юридические действия Выдача лицензий или аренда помещений, штрафы за нарушение правил пожарной безопасности, приостановка эксплуатации помещений, строительства, оборудования, монтажа и т. д.
Поэтому необходимо знать основные требования, организационные, механические и технические мероприятия по обеспечению пожарной безопасности в помещениях, особенно тех, от которых напрямую зависит безопасность людей, имущества и личных вещей.
Возвращаясь к основному документу каждого инспектора по пожарной безопасности, то есть к правилам пожарной безопасности, основными организационными мерами по обеспечению пожарной безопасности являются
Условия, при которых происходит процесс горения.
Для того чтобы произошло горение, три элемента — топливо, окислитель и источник зажигания — должны находиться в одном и том же месте в одно и то же время. Кроме того, топливо должно быть нагрето до нужной температуры и находиться в правильном количественном соотношении с окислителем, а источник зажигания должен обладать определенной энергией для первоначального импульса (воспламенения). Бумага может воспламениться, а деревянные игральные карты — нет. Необходимость одновременного сгорания трех элементов, так называемого треугольника огня, была открыта еще в XVIII веке французским ученым Лавуа-Вуазом. После воспламенения горение протекает тем интенсивнее, чем больше удельная площадь контакта топлива и окислителя (макулатура горит интенсивнее, чем бумажные свертки), а также чем выше концентрация, температура и давление окислителя. При пожарах температура может достигать 1000-1300°C, например, 3000°C при горении магниевых сплавов.
Горючие материалы — это те, которые могут воспламеняться и гореть, выделяя тепло и излучая свет при воздействии высоких температур, открытого пламени или других источников зажигания. К горючим веществам относятся дерево, бумага, текстиль, большинство пластмасс, природный газ, бензин, парафин и другие вещества в твердом, жидком или газообразном состоянии. Как правило, наиболее опасными с точки зрения пожара являются газообразные горючие вещества.
Легковоспламеняющиеся вещества в основном состоят из углерода (углерод) и водорода (водород), которые являются основными горючими компонентами этих веществ. Поэтому основными продуктами полного сгорания топлива (при достаточном количестве кислорода) являются CO2 и H20. Некоторые виды топлива также состоят из простых элементов, таких как сера, фосфор и углерод. Горючие вещества имеют разную теплотворную способность, поэтому температура пожара зависит не только от количества горящего вещества, но и от его качества (химического состава).
Окислителем при горении веществ обычно является кислород — O в воздухе, но по мере уменьшения содержания кислорода в воздухе скорость горения замедляется, а при содержании кислорода ниже 14 % (норма 21 %) большинство веществ не может гореть при %). Помимо кислорода, окислителями являются кислородсодержащие соединения, такие как плутоний (KNO3), азотная кислота (HNO3), перманганат калия (KMn2O4) и некоторые химические элементы (фтор, хлор, бром). Некоторые вещества содержат в своем составе такое количество кислорода, что его достаточно для горения без контакта с воздухом (пыль, взрывчатые вещества). Источниками воспламенения, то есть пожара, могут быть открытое пламя, раскаленные предметы, электрические заряды, тепловые процессы химического, электрического или механического происхождения, искры от удара или трения, солнечная радиация, электромагнитное излучение и другие излучения.