Особливості горіння матеріалів і речовин

Конспект з безпеки життєдіяльності

Різні за хімічним складом тверді матеріали і речовини горять неоднаково. Прості (сажа, деревне вугілля, кокс, антрацит), що представляють собою хімічно чистий вуглець, розпалюються або тліють без освіти іскор, полум'я і диму. Це пояснюється тим, що вони не потребують розкладанні перед тим, як вступити в з'єднання з киснем повітря. Таке (безполуменеве) горіння зазвичай протікає повільно і називається гетерогенним (або поверхневим) горінням. Горіння складних за хімічним складом твердих горючих матеріалів (деревина, бавовна, каучук, гума, пластмаса та ін.) Протікає в дві стадії: 1) розкладання, процеси якого не супроводжуються полум'ям і випромінюванням світла; 2) власне горіння, що характеризується наявністю полум'я або тління. Таким чином, складні речовини самі не горять, а горять продукти їх розкладання. Якщо вони згорають в газоподібній фазі, то таке горіння називають гомогенним.

Характерною особливістю горіння хімічно складних матеріалів і речовин є утворення полум'я і диму. Полум'я утворюють світяться гази, пари і тверді речовини, в яких протікають обидві стадії горіння.

Дим являє собою складну суміш продуктів горіння, що містять в собі тверді частинки. Залежно від складу горючих речовин, їх повного або неповного згоряння дим має певний колір і запах.

Більшість пластмас і штучних волокон спаленність. Вони горять з утворенням розріджених смол, в значній кількості виділяють окис вуглецю, хлористий водень, аміак, синильну кислоту і інші токсичні речовини.

Спаленні рідини більш пожежонебезпечні, ніж тверді горючі речовини, так як вони легше спалахують, інтенсивніше горять, утворюють вибухонебезпечну суміш пару. Спаленні рідини самі по собі не горять. Горять їх пари, що знаходяться над поверхнею рідини. Кількість парів і швидкість їх утворення залежать від складу і температури рідини. Горіння ж парів в повітрі можливо тільки при певних їх концентраціях, що залежать від температури рідини.

Для характеристики ступеня пожежної небезпеки горючих рідин прийнято використовувати температуру спалаху. Чим нижче температура спалаху, тим небезпечніше рідина в пожежному відношенні. Температура спалаху визначається за спеціальною методикою і використовується для класифікації горючих рідин за ступенем їх пожежної небезпеки.

Горюча рідина (ГР) - це рідина, здатна самостійно горіти після видалення джерела запалювання і має температуру спалаху більше 61 ° С. Легкозаймиста рідина (ЛЗР) - це рідина, що має температуру спалаху до 61 ° С. Найнижчу температуру спалаху (-50? С) має сірковуглець, найвищу - лляне масло (300 ° С). Ацетон має температуру спалаху мінус 18, етиловий спирт - плюс 13? С.

Для ЛЗР температура займання більше температури спалаху зазвичай на кілька градусів, а для ГР на - 30 ... 35 ° С.

Температура самозаймання значно вище температури займання. Наприклад, ацетон може самозайматися при температурі понад 500 ° С, бензин - близько 300 ° С.

До інших важливих властивостей (в пожежному відношенні) горючих рідин слід віднести високу щільність парів (важчий за повітря); малу щільність рідин (легше води) і нерозчинність більшості з них в воді, що не дозволяє застосовувати для гасіння воду; здатність при русі накопичувати статичну електрику; велику теплоту і швидкість згоряння.

Горючі гази (ГГ) становлять велику небезпеку не тільки тому, що горять, але і тому, що здатні утворювати вибухові суміші з повітрям або іншими газами. Таким чином, всі горючі гази є вибухонебезпечними. Однак горючий газ здатний утворювати вибухові суміші з повітрям тільки при певній концентрації. Найменша концентрація горючого газу в повітрі, при якій вже можливо займання (вибух), називається нижнім концентраційним межею займання (НКМЗ). Найбільша концентрація горючого газу в повітрі, при якій ще можливе займання, називається верхнім межею займання (ВКМЗ). Область концентрацій, що лежить всередині цих кордонів, називається областю займання. НКМЗ і ВКМЗ вимірюються в% до обсягу горючої суміші. При концентрації горючого газу менше, ніж НКМЗ і більше, ніж ВКМЗ суміш горючого газу з повітрям не запалюється. Горючий газ тим небезпечніше у вибухопожежної відношенні, чим більше область займання і нижче НКМЗ. Наприклад, область займання аміаку 16 ... 27%, водню 4 ... 76%, метану 5 ... 16%, ацетилену 2,8 ... 9З%, окису вуглецю 12,8 ... 75%. Таким чином, найбільшою вибухонебезпечність володіє ацетилен, який має найбільшу область займання і найнижчий НКМЗ. До іншим небезпечним властивостям горючих газів відносяться велика руйнівна сила вибуху і здатність до утворення статичної електрики при русі по трубах.

Горючі пилу утворюються в процесі виробництва при обробці деяких твердих і волокнистих матеріалів і представляють значну пожежну небезпеку. Тверді речовини в сильно роздробленому і зваженому стані в газоподібному середовищі створюють дисперсних систем. Коли дисперсної середовищем є повітря, така система називається аерозоль. Осів з повітря пил називають аерогелем. Аерозолі здатні утворювати вибухові суміші, а аерогелі можуть тліти і горіти.

Пилу за пожежною небезпекою у багато разів перевершують продукт, з якого вони отримані, так як пил має велику питому поверхню. Чим дрібніше частинки пилу, тим більше розвинена у неї поверхню і тим пил небезпечніше щодо займання і вибуху, так як хімічна реакція між газом і твердою речовиною, як правило, протікає на поверхні останнього і швидкість реакції збільшується в міру збільшення поверхні. Наприклад, 1 кг кам'яновугільної пилу може згоріти за частки секунди. Алюміній, магній, цинк в монолітному стані зазвичай не здатні горіти, але у вигляді пилу вони здатні вибухати в повітрі. Алюмінієва пудра може самозайматися в стані аерогеля.

Наявність великої поверхні у пилу обумовлює її високі адсорбційні здатності. Крім того, пил має здатність набувати заряди статичної електрики в процесі її руху, через тертя і ударів частинок одна об одну. При транспортуванні пилу по трубопроводах накопичений нею заряд може зростати і залежить від речовини, концентрації, розмірів частинок, швидкості руху, вологості середовища та інших факторів. Наявність електростатичних зарядів може привести до утворення іскор, займання пилоповітряних сумішей.

Однак пожежо- та вибухонебезпечні властивості пилу визначаються головним чином по температурі її самозаймання та нижнього концентраційного межі вибуховості.

Залежно від стану будь-який пил має дві температури самозаймання: для аерогеля і для аерозолю. Температура самозаймання аерогелю значно нижче, ніж аерозолю, тому що висока концентрація горючої речовини у аерогеля сприяє акумуляції тепла, а наявність відстані між порошинами у аерозолю збільшує втрати тепла в процесі окислення при самозаймання. Температура самозаймання залежить також від ступеня измельченности речовини.

Нижній концентраційний межа вибуховості (НКМЗ) - це найменша кількість пилу (г / м3) в повітрі, при якому відбувається вибух при наявності джерела запалювання. Все пилу ділять на дві групи. До групи А відносяться вибухонебезпечні пилу з НКМЗ до 65 г / м3. До групи Б входять пожежонебезпечні пилу, мають НКМЗ вище 65 г / м3.

У виробничих приміщеннях концентрація пилу зазвичай значно нижче нижніх меж вибуховості. Верхні межі вибуховості пилу настільки великі, що практично недосяжні. Так, концентрація верхньої межі вибуху цукрового пилу 13500, а торф'яної - 2200 г / м3.

Запалав дрібнодисперсний пил в стані аерозолю може згоряти зі швидкістю горіння газоповітряної суміші. При цьому може підвищуватися тиск у зв'язку з утворенням газоподібних продуктів горіння, обсяг яких в більшості випадків перевищує обсяг суміші, і внаслідок їх нагрівання до високої температури, що теж викликає збільшення їх обсягу. Здатність пилу вибухати і величина тиску при вибуху в чому залежать від температури джерела займання, вологості пилу і повітря, зольності, дисперсності пилу, складу повітря і температури пилоповітряної суміші. Чим вище температура джерела займання, тим при більш низькій концентрації пил може вибухнути. Збільшення вмісту вологи повітря і пилу зменшує інтенсивність вибуху.

Про пожежонебезпечні властивості газів, рідин і твердих речовин можна судити за коефіцієнтом горючості К. який визначають за формулою (якщо речовина має хімічну формулу або її можна вивести з елементарного складу)

де С, Н, S, O, Cl, F, Br - кількість атомів відповідно вуглецю, водню, сірки, кисню, хлору, фтору і брому в хімічній формулі речовини.

При К. 0 речовина негорючее, при К> 0 - пальне. Наприклад, коефіцієнт горючості речовини, що має формулу С5НО4, буде дорівнює: К = 4 · 5 + 1 · 1-2 · 4 = 13.

Використовуючи коефіцієнт горючості, можна досить точно визначати нижні концентраційні межі запалення горючих газів ряду вуглеводнів за формулою НКМЗ = 44 / К.

Конспект з безпеки життєдіяльності