Что такое контролируемое горение

Лекция «Общие понятия о горении и пожаровзрывоопасных свойствах веществ и материалов, пожарной опасности зданий»

СОДЕРЖАНИЕ

ВНИМАНИЕ! При изучение данной темы следует учитывать, что деятельность по обеспечению пожарной безопасности детально регламентируется действующим законодательством, которое в рамках проводимых реформ активно изменяется, поэтому рекомендуется положения нормативных правовых актов и нормативных документов в области пожарной безопасности уточнять в актуальных редакциях.

1. ГОРЕНИЕ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ. ПОЖАР И ЕГО РАЗВИТИЕ

1.1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОЖАР – неконтролируемое горение, приводящее к ущербу.

ГОРЮЧЕСТЬ – способность веществ и материалов к развитию горения.

Все вещества и материалы обладают определенной горючестью, т.е. способностью к развитию горения.

ГОРЕНИЕ – экзотермическая реакция окисления вещества, сопровождающаяся по крайней мере одним из трех факторов: пламенем, свечением, выделением дыма.

Из данного определения вытекает, что горение – это любая реакция окисления вещества, приводящая к выделению тепла. При этом реакция должна сопровождаться пламенем, свечением или дымом.

ПЛАМЕННОЕ ГОРЕНИЕ – горение веществ и материалов, сопровождающееся пламенем.

ТЛЕНИЕ – беспламенное горение материала.

ДЫМ – аэрозоль, образуемый жидкими и (или) твердыми продуктами неполного сгорания материалов.

ВОЗГОРАЕМОСТЬ – способность веществ и материалов к возгоранию.

ВОЗГОРАНИЕ – начало горения под воздействием источника зажигания.

То есть, начало выделения тепла в результате реакции окисления, сопровож­дающееся свечением, пламенем или дымом.

САМОВОЗГОРАНИЕ – возгорание в результате самоинициируемых экзо­термических процессов.

Самовозгорание сопровождается пламенем, свечением или дымом.

ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТЬ – способность веществ и материалов к воспламенению.

ВОСПЛАМЕНЕНИЕ – начало пламенного горения под воздействием источника зажигания.

В отличие от возгорания, воспламенение сопровождается только пламенным горением.

САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ – самовозгорание, сопровождающееся пламенем.

Самовоспламенение сопровождается только пламенем, в отличие от само­возгорания.

ОПАСНЫЙ ФАКТОР ПОЖАРА – фактор пожара, воздействие которого на людей и (или) материальные ценности может привести к ущербу.

Опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ости, являются:

— повышенная температура окружающей среды;

— токсичные продукты горения и термического разложения;

— пониженная концентрация кислорода.

Предельные значения опасных факторов пожара:

Температура среды – 70 °С

Тепловое излучение – 500 Вт/м 2

Содержание оксида углерода – 0,1% (об.)

Содержание диоксида углерода – 6% (об.)

Снижение видимости менее 20 м

Содержание кислорода менее 17% (об.)

К вторичным проявлениям опасных факторов пожара, воздействуют на людей и материальные ценности, относятся:

— осколки, части разрушающихся аппаратов, агрегатов, установок, конструкций;

— радиоактивные и токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных: аппаратов и установок;

— электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов;

— опасные факторы взрыва по ГОСТ 12.1.010, происшедшего вследствие пожара.

1.2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОРЕНИИ

1.2.1 ДИФФУЗИОННОЕ И КИНЕТИЧЕСКОЕ ГОРЕНИЕ

Все горючие (сгораемые) вещества содержат углерод и водород, – основные компоненты газовоздушной смеси, участвующие в реакции горения. Температура воспламенения горючих веществ и материалов различна и не превышает для большинства 300°С.

Физико-химические основы горения заключаются в термическом разложении вещества или материала до углеводородных паров и газов, кото­рые под воздействием высоких температур вступают в химическое воздействие с окислителем (кислородом воздуха), превращаясь в процессе сгорания в углекислый газ (двуокись углерода), угарный газ (окись углерода), сажу (углерод) и воду, и при этом выделяется тепло и световое излучение.

Воспламенение представляет собой процесс распространение пламе­ни по газопаровоздушной смеси. При скорости истечения горючих паров и газов с поверхности вещества равной скорости распространения пламени по ним наблюдается устойчивое пламенное горение. Если же скорость пламени больше скорости истечения паров и газов, то происходит выгорание газопаровоздушной смеси и самозатухание пламени, т.е. вспышка.

B зависимости от скорости истечения газов и скорости распространения пламени по ним можно наблюдать:

— горение на поверхности материала, когда скорость выделения горючей смеси с поверхности материала равна скорости распространения огня по ней;

— горение с отрывом от поверхности материала, когда скорость выделения горючей смеси больше скорости распространения пламени по ней.

Горение газопаровоздушной смеси подразделяется на диффузионное или кинетическое. Основным отличием является содержание или отсутствие окислителя (кислорода воздуха) непосредственно в горючей паровоздушной смеси.

Кинетическое горение представляет собой горение предварительно перемешанных горючих газов и окислителя (кислорода воздуха). На пожарах этот вид горения встречается крайне редко. Однако он часто встречается в технологических процессах: в газовой сварке, резке и т.п.

При диффузионном горении окислитель поступает в зону горения извне. Поступает он, как правило, снизу пламени вследствие разрежения, которое создается у его основания. В верхней части пламени, выделяющее в процессе горения тепло, создает давление. Основная реакция горения окисления происходит на границе пламени, поскольку истекающие с поверхности вещества газовые смеси препятствуют проникновению окислителя вглубь пламени (вытесняют воздух). Большая часть горючей смеси в центре пламени, не вступившая в реакцию окисления с кислородом, предает собой продукты неполного горения (СО, СН₄, углерод и пр.).

Диффузионное горение, в свою очередь, бывает ламинарным и турбулентным (неравномерным во времени и пространстве). Ламинарное горение характерно при равенстве скоростей истечения горючей смеси с поверхности материала и скорости распространения пламени по ней. Турбулентное горение наступает, когда скорость выхода горючей смеси значительно превышает скорость распространения пламени. В этом случае граница пламени становится неустойчивой вследствие большой диффузии воздуха в зону горения. Неустойчивость вначале возникает вершины пламени, а затем перемещается к основанию. Такое горение встречается на пожарах при объемном его развитии.

Горение веществ и материалов возможно только при определенном качестве кислорода в воздухе. Содержание кислорода, при котором исключается возможность горения различных веществ и материалов, устанавливается опытным путем. Так, для картона и хлопка самозатухание наступает при 14% (об.) кислорода, а полиэфирной ваты – при 16% (об.)

Исключение окислителя (кислорода воздуха) является одной из мер пожарной профилактики. Поэтому хранение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, карбида кальция, щелочных металлов, фосфора должно осуществляться в плотно закрытой таре.

1.2.2 ИСТОЧНИКИ ЗАЖИГАНИЯ

Необходимым условием воспламенения горючей смеси являются источники зажигания. Источники зажигания подразделяются на открытый огонь, тепло нагревательных элементов и приборов, электрическую энергию, энергию механических искр, разрядов статического электричества и молнии, энергию процессов саморазогревания веществ и материалов (самовозгорание) и т.п. Выявлению имеющихся на производстве источников зажигания должно быть уделено особое внимание.

Характерные параметры источников зажигания принимаются по:

Температура канала молнии – 30000°С при силе тока 200000 А и времени действия около 100 мкс. Энергия искрового разряда вторичного воздействия молнии превышает 250 мДж и достаточна для воспламенения горючих материалов с минимальной энергией зажигания до 0,25 Дж. Энергия искровых разрядов при заносе высокого потенциала в здание по металлическим коммуникациям достигает значений 100 Дж и более, что достаточно для воспламенения всех горючих материалов.

Поливинилхлоридная изоляция электрического кабеля (провода) воспла­меняется при кратности тока короткого замыкания более 2,5.

Температура сварочных частиц и никелевых частиц ламп накаливания достигает 2100°С. Температура капель при резке металла 1500°С. Температура дуга при сварке и резке достигает 4000°С.

Зона разлета частиц при коротком замыкании при высоте расположения провода 10 м колеблется от 5 (вероятность попадания 92%) до 9 (вероятность попадания 6%) м; при расположении провода на высоте 3 м – от 4 (96%) до 8 м (1%); при расположении на высоте 1 м – от 3 (99%) до 6 м (6%).

Искры статического электричества, образующегося при работе людей с движущимися диэлектрическими материалами, достигают величин от 2,5 до 7,5 мДж.

Температура пламени (тления) и время горения (тления), «С (мин), некоторых малокалорийных источников тепла: тлеющая папироса – 320-410 (2-2,5); тлеющая сигарета – 420-460 (26-30); горящая спичка – 620-640 (0,33).

Для искр печных труб, котельных, труб паровозов и тепловозов, а также других машин, костров установлено, что искра диаметром 2 мм пожароопасна, если имеет температуру около 1000°С, диаметром 3 мм – 800°С, диаметром 5 мм – 600°С.

1.2.3 САМОВОЗГОРАНИЕ

Самовозгорание присуще многим горючим веществам и материалам. Это отличительная особенность данной группы материалов.

Самовозгорание бывает следующих видов: тепловое, химическое, микробиологическое.

Тепловое самовозгорание выражается в аккумуляции материалом тепла, в процессе которого происходит самонагревание материала. Температура самонагревания вещества или материала является показателем его пожарной опасности. Для большинства горючих материалов этот показатель лежит в пределах от 80 до 150°С: бумага – 100°С; войлок строительный – 80°С; дерматин – 40°С; древесина: сосновая – 80, дубовая – 100, еловая – 120°С; хлопок-сырец — 60°С.

Продолжительное тление до начала пламенного горения является отличительной характеристикой процессов теплового самовозгорания. Данные процессы обнаруживаются по длительному и устойчивому запаху тлеющего материала.

Микробиологическое самовозгорание связано с выделением тепловой энергии микроорганизмами в процессе жизнедеятельности в питательной для них среде (сено, торф, древесные опилки и т.п.).

На практике чаще всего проявляются комбинированные процессы самовозгорания: тепловые и химические.

2. ПОКАЗАТЕЛИ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ

Изучение пожаровзрывоопасных свойств веществ и материалов, обращающихся в процессе производства, является одной из основных задач пожарной профилактики, направленной на исключение горючей среды из системы пожара.

В соответствии с ГОСТ 12.1.044 по агрегатному состоянию вещества и материалы подразделяются на:

ГАЗЫ – вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25°С и давлении 101,3 кПа (1 атм) превышает 101,3 кПа (1 атм).

ЖИДКОСТИ – то же, но давлении меньше 101,3 кПа (1 атм). К жидкос­тям относят также твердые плавящиеся вещества, температура плавления или ка-плепадения которых меньше 50°С.

ТВЕРДЫЕ – индивидуальные вещества и их смеси с температурой плавления или каплепадения выше 50°С (например, вазилин — 54°С), а также вещества, не имеющие температуру плавления (например, древесина, ткани и т.п.).

ПЫЛИ – диспергированные (измельченные) твердые вещества и материалы с размером частиц менее 850 мкм (0,85 мм).

Номенклатура показателей и их применяемость для характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов приведены в табл.1.

Значения данных показателей должны включаться в стандарты и технические условия на вещества, а также указываться в паспортах изделий.

Источник

Горение

Что такое горение

Горение – это совокупность одновременно протекающих физических процессов (плавление, испарение, ионизация) и химических реакций окисления горючего вещества и материала, сопровождающееся, как правило, световым и тепловым излучением и выделением дыма. В основе горения лежит взаимодействие горючего вещества с окислителем, преимущественно с кислородом воздуха.

Однако горения может осуществляться без доступа воздуха (кислорода), если в состав горючей массы (среды) входит окислитель в виде примеси или составной части молекулы. В производственных условиях или ракетной технике горения может осуществляться в атмосфере таких окисляющих газов, как фтор, хлор, окислы азота и другие.

Некоторые вещества (порошкообразные титан и цирконий) способны гореть в атмосфере азота, двуокиси углерода, не относящимся к традиционным окислителям.

Виды горения

В зависимости от способа подвода окислителя различают:

При пожаре отмечается смешанный тип горения. В зависимости от скорости горение может быть медленным (тление), нормальным (дефлаграция) и взрывообразным (взрыв), переходящим в детонационное (детонация).

По внешнему проявлению горение может быть пламенным или беспламенным.

Беспламенное горение может возникнуть в результате дефицита окислителя (тление) или при низком давлении насыщенных паров горючего вещества (горение тугоплавких металлов и кокса).

По механизму развития горение может быть тепловым, при котором причиной самоускорения реакций окисления является повышение температуры, и автокаталитическим (цепным), когда ускорение процесса достигается накоплением промежуточных катализирующих продуктов (активных центров). Автокаталитическое горение осуществляется при сравнительно низких температурах. При достижении определенных концентраций промежуточных каталитических продуктов автокаталитическое горение может переходить в тепловое. При этом температура горения резко возрастает.

Горение может возникать и развиваться спонтанно, стихийно (пожар), но может быть специально организованным, целесообразным: энергетическое горение (в целях получения тепловой или электрической энергии) и технологическое горение (доменный процесс, металлотермия, синтез тугоплавких неорганических соединений и т.д.).

Характеристики горения

Горение характеризуется такими величинами, как: температура, скорость, полнота, состав продуктов. Располагая данными о механизме горения и его характерных особенностях, можно увеличивать скорость и температуру горения (промотирование горения) или снижать их вплоть до прекращения горения (ингибирование горения).

Источники: Основные характеристики горения. Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. —М., 1977; Процессы горения в химической технологии и металлургии. Мержанов А.Г. —Черноголовка, 1975; Физика горения и взрыва. Хитрин Л.Н. —М., 1957.

Источник

Контролируемый ожог

В промышленно развитых странах контролируемое сжигание обычно контролируется органами пожарного надзора за соблюдением правил и разрешений.

Пожары, как естественные, так и обусловленные, когда-то были частью природных ландшафтов во многих областях. В США эта практика прекратилась в начале 20 века, когда была принята федеральная противопожарная политика с целью тушения всех пожаров. [7] С 1995 года Лесная служба США постепенно включала методы сжигания в свою политику управления лесами. [8]

Этот процесс обычно используется для уменьшения опасности ожогов и подготовки огневых перерывов, чтобы обеспечить контролируемые ожоги или ожоги, снижающие опасность. Обратное горение предполагает разжигание небольших пожаров вдоль искусственного или естественного противопожарного барьера перед основным огнем. [9] Обратное горение уменьшает количество топлива, доступного для основного огня к тому времени, когда оно достигает области горения.

Обратное сжигание используется при контролируемом сжигании и во время лесных пожаров. В то время как контролируемые ожоги используют обратное горение во время запланированных пожаров для создания «черной линии», обратное горение или обратное горение также выполняется, чтобы остановить уже начавшийся лесной пожар. Противопожарные барьеры также часто используются в качестве якорных точек, чтобы начать линию огня вдоль природных или искусственных объектов, таких как река, дорога или бульдозерная поляна. [10] Это называется обратным горением, потому что небольшие костры предназначены для «обратного горения» по направлению к главному фронту пожара и обычно горят и распространяются против ветра с земли.

Выражение « бороться с огнем с помощью огня» происходит от концепции обратного горения.

В дикой природе многие деревья полагаются на огонь как на успешный способ избавиться от конкуренции и высвободить семена. В частности, для размножения гигантской секвойи необходим огонь: шишки дерева раскрываются после того, как огонь высвобождает свои семена, огонь уничтожил всю конкурирующую растительность. Из-за усилий по тушению пожаров в начале и середине 20 века пожары низкой интенсивности больше не возникали естественным образом во многих рощах и до сих пор не возникают в некоторых рощах. Тушение пожаров также привело к скоплению топлива на земле и плотному росту, что создавало риск катастрофических лесных пожаров. В 1970-е годы Служба национальных парков начала систематические пожары для выращивания новых семян. [ необходима цитата ] [ где? ] Eucalyptus regnans или рябина в Австралии также зависит от огня, но по-другому. Они несут свои семена в капсулах, которые можно откладывать в любое время года. Будучи легковоспламеняющимися, во время пожара из капсул выпадают почти все семена, и огонь поглощает взрослые особи эвкалипта, но большинство семян выживают, используя золу в качестве источника питательных веществ; при их скорости роста они быстро доминируют над землей, и вырастает новый эвкалиптовый лес. [19]

В Соединенных Штатах сжигание на местах является законодательной и нормативной проблемой как на федеральном уровне, так и на уровне правительства штата. [ необходима цитата ]

На севере Великобритании большие площади глухих вересковых пустошей обрабатываются путем сжигания. Это убивает деревья и травы, предотвращая естественную сукцессию, и создает мозаику линга (вереска) разного возраста, что позволяет выращивать очень большие популяции тетерева для стрельбы. [20]

В Европейском Союзе сжигание стерни сельскохозяйственных культур после уборки урожая используется фермерами по соображениям здоровья растений в соответствии с несколькими ограничениями в правилах взаимного соответствия. [26]

Вересковые пустоши британского тетерева не только препятствуют появлению хищных птиц, но также препятствуют дикости, естественным ландшафтам и экотуризму. [27] : 167

В зависимости от контекста и целей предписанного пожара может потребоваться дополнительное планирование. Хотя наиболее распространенной движущей силой обращения с топливом является предотвращение человеческих жизней, некоторые параметры также могут быть изменены, чтобы способствовать сохранению биоразнообразия и соответствующим образом изменить возраст насаждений. Риск смертельных пожаров можно также упреждающе снизить, сократив количество горючего, прежде чем они смогут создать топливную лестницу и начать активный верховой пожар. Прогнозы показывают, что прореживание леса приводит к снижению интенсивности и длины пламени по сравнению с нетронутыми или противопожарными участками. [32] Кроме того, огневые обработки низкой интенсивности могут применяться в местах, недоступных для механизированных обработок, таких как дисковое боронование. [33] В интересах сохранения, выбор смешанной мозаики несгоревших островов в пределах целевой области поддерживает биоразнообразие и обеспечивает укрытие для дикой природы. Из-за этого некоторые предлагают сокращение расхода топлива примерно на 75%, чтобы быть достаточным, хотя каждый план сжигания должен иметь свою собственную цель, установленную экологическими и управленческими целями. [34] В некоторых районах, где процветают травы и травянистые растения, разнообразие видов и покров могут резко увеличиться через несколько лет после обработки топливом. [35]

Источник

В промышленно развитых странах контролируемое сжигание обычно контролируется органами пожарного надзора за соблюдением правил и разрешений.

СОДЕРЖАНИЕ

История

Пожары, вызванные как естественным, так и обусловленным происхождением, когда-то были частью природных ландшафтов во многих областях. В США эта практика прекратилась в начале 20 века, когда была принята федеральная противопожарная политика с целью тушения всех пожаров. С 1995 года Лесная служба США постепенно включала методы сжигания в свою политику управления лесами.

Обратное горение

Этот процесс обычно используется для уменьшения опасности ожогов и подготовки огневых перерывов, чтобы обеспечить контролируемые ожоги или ожоги, снижающие опасность. Обратное горение предполагает разжигание небольших пожаров вдоль искусственного или естественного противопожарного барьера перед основным огнем. Обратное горение уменьшает количество топлива, доступного для основного огня к тому времени, когда оно достигает сгоревшей области.

Обратное сжигание используется при контролируемом сжигании и во время лесных пожаров. В то время как контролируемые ожоги используют обратное горение во время запланированных пожаров для создания «черной линии», обратное горение или обратное горение также выполняется, чтобы остановить уже начавшийся лесной пожар. Противопожарные сооружения также часто используются в качестве якорных точек, чтобы начать линию огня вдоль природных или искусственных объектов, таких как река, дорога или бульдозерная поляна. Это называется обратным горением, потому что небольшие костры предназначены для «обратного горения» в направлении основного фронта пожара и обычно горят и распространяются против ветра с уровня земли.

Выражение « бороться с огнем с помощью огня» происходит от концепции обратного горения.

Использование леса

В дикой природе многие деревья полагаются на огонь как на успешный способ избавиться от конкуренции и высвободить семена. В частности, для размножения гигантской секвойи нужен огонь: шишки дерева раскрываются после того, как огонь высвобождает свои семена, огонь уничтожил всю конкурирующую растительность. Из-за усилий по тушению пожаров в начале и середине 20 века пожары низкой интенсивности больше не возникали естественным образом во многих рощах и до сих пор не возникают в некоторых рощах. Тушение пожаров также привело к скоплению топлива на земле и плотному росту, что создавало риск катастрофических лесных пожаров. В 1970-е годы Служба национальных парков начала систематические пожары для выращивания новых семян. Eucalyptus regnans или рябина в Австралии также зависит от огня, но по-другому. Они несут свои семена в капсулах, которые можно откладывать в любое время года. Будучи легковоспламеняющимися, во время пожара из капсул выпадают почти все семена, и огонь поглощает взрослые особи эвкалипта, но большинство семян выживают, используя золу в качестве источника питательных веществ; при их скорости роста они быстро доминируют над землей, и вырастает новый эвкалиптовый лес.

Использование в сельском хозяйстве

В Соединенных Штатах сжигание на местах является законодательной и нормативной проблемой как на федеральном уровне, так и на уровне правительства штата.

В Северной Индии, особенно в Пенджабе и Харьяне, сжигание остатков сельскохозяйственных культур является серьезной проблемой. CRB ведет к ухудшению качества окружающей среды в этих и соседних штатах, включая столицу Индии Нью-Дели.

Глухарь

На севере Великобритании большие площади глухих вересковых пустошей обрабатываются путем сжигания в практике, известной как muirburn. Это убивает деревья и травы, предотвращая естественную сукцессию, и создает мозаику линга (вереска) разного возраста, что позволяет выращивать очень большие популяции тетерева для стрельбы.

Споры

В Европейском Союзе сжигание стерни сельскохозяйственных культур после уборки урожая используется фермерами по соображениям здоровья растений в соответствии с некоторыми ограничениями в правилах перекрестного соответствия.

Вересковые пустоши британского тетерева не только препятствуют появлению хищных птиц, но также препятствуют дикости, естественным ландшафтам и экотуризму.

Политическая история

Источник