при какой концентрации кислорода пламенное горение становится невозможным
Способы прекращения процесса горения
Одним из основных условий успешной борьбы с возникающими пожарами является их своевременное обнаружение и немедленное уведомление пожарной команды о месте их возникновения. Осуществить это можно средствами пожарной связи и сигнализации. Автоматической системой оповещения о пожаре на предприятиях является электрическая пожарная сигнализация.
Пожар может возникнуть при наличии горючего вещества, источника воспламенения определенной мощности и достаточного количества кислорода в воздухе.
Так как горение — это процесс окисления вещества (обычно кислородом воздуха), сопровождающийся выделением большого количества тепла, то для прекращения процесса горения могут быть применены следующие способы тушения:
охлаждение горящих материалов, то есть снижение температуры ниже температуры воспламенения;
изоляция горящих материалов от атмосферного воздуха;
применение специальных химических веществ» снижающих скорость реакции окисления.
Основными огнегасительными веществами, применяемыми при Тушении пожаров, являются: песок, вода, воздушно-механическая пена, химическая пена, негорючие газы» галоидированные углеводороды, порошки. Выбор огнегасительных веществ и средств пожаротушения производится с учетом того, чтобы исключить взрывы, усиление пожара, а также исключить поражение человека, который тушит пожар, электрическим током.
Водой можно тушить материалы из дерева, тканей, различных пластмасс и пр. Воду нельзя применять для тушения веществ, вступающих с ней в реакцию (карбид кальция, калий, натрий и др.), а также для тушения электроустановок, находящихся под напряжением (вода электропроводка и может быть поражение человека током).
Воздушно-механическая пена нашла широкое применение для тушения твердых веществ, и, особенно, легковоспламеняющихся жидкостей. Плотность пены небольшая, поэтому, попадая на поверхность жидкости, пена находится сверху.
Основным огнегасительным свойством пены является изоляция зоны горения от кислорода воздуха. Кроме этого, вследствие низкой теплопроводности, пена препятствует передаче тепла от зоны горения к другим предметам.
Получается пена в воздушно-пенных стволах, генераторах пены и огнетушителях ОВП механическим способом — путем смешивания воды, содержащей небольшое количество пенообразователя, с воздухом.
Химическая пена получается путем химической реакции между щелочным и кислотным составами в присутствии пенообразующего вещества. Пену получают в стационарных устройствах и в ручных огнетушителях ОХП. Стойкость химической пени 20. 40 мин.
Негорючие газы (углекислый газ, азот и другие) применяются для тушения пожара там, где использование воды и пены недопустимо (музеи, архивы, книгохранилища, помещения с электрооборудованием, находящимся под напряжением, и др.). Деиствие газов основано на уменьшении концентрации кислорода в воздухе помещений. Это опасно для людей. После заполнения газом помещения входить в него без изолирующих противогазов запрещается. Подача негорючих газов к очагу пожара производится стационарными установками или с помощью ручных огнетушителей.
Галоидированные углеводороды (С2H5Br и др.) применяются для тушения всех видов горючих материалов, а также электроустановок, находящихся под напряжением. Действие галоидированных углеводородов основано на химическом торможении реакций горения, то есть составы оказывают ингибирующее действие.
Предельная концентрация кислорода, при которой прекращается горение
 |
| Горючее вещество | Предельная концентрация кислорода в зоне горения, % при разбавлении | |
| углекислым газом | азотом | |
| Большинство веществ | 12. 16 | 12. 16 |
| Ацетилен | 9,0 | 6,6 |
| Бутан | 16,0 | 13,0 |
| Водород | 7,0 | 5,0 |
| Калий, натрий | — | 5,0 |
| Метан | 16,0 | 13,0 |
| Пропилен | 14,0 | 12,0 |
Галоидоуглеводороды и составы на их основе (огнетушащие средства химического торможения реакции горения) эффективно подавляют горение газообразных, жидких, твердых горючих веществ и материалов при любых видах пожаров. По эффективности они превышают инертные газы в 10 и более раз.
Галоидоуглеводороды и составы на их основе являются летучими соединениями, представляют собой газы или легкоиспаряю-щиеся жидкости, которые плохо растворяются в воде, но хорошо смешиваются со многими органическими веществами. Они обладают хорошей смачивающей способностью, неэлектропроводны, имеют высокую плотность в жидком и газообразном состоянии, что обеспечивает возможность образования струи, проникновения в пламя, а также удержания паров около очага горения.
Эти огнетушащие вещества можно применять для поверхностного объемного и локального тушения пожаров. С большим эф-
 |
фектом их можно использовать при ликвидации горения волокнистых материалов, электроустановок и оборудования, находящихся под напряжением; для защиты от пожаров транспортных средств, машинных отделений судов, вычислительных центров, особо опасных цехов химических предприятий, окрасочных камер, сушилок, складов с горючими жидкостями, архивов, музейных залов, других объектов особой ценности, повышенной пожа-ро- и взрывоопасное™. Галоидоуглеводороды и составы на их основе практически можно использовать при любых отрицательных температурах.
Недостатками этих огнетушащих средств являются: коррозионная активность, токсичность; их нельзя применять для тушения материалов, содержащих в своем составе кислород, а также металлов, некоторых гидридов металлов и многих метаплооргани-ческих соединений. Хладоны не ингибируют горение и в тех случаях, когда в качестве окислителя участвует не кислород, а другие вещества (например, оксиды азота). Кроме того, некоторые галоидоуглеводороды неприменимы в чистом виде. Например, бромистый этил при концентрации 6,5. 11,3% может воспламениться от мощного источника теплоты. Однако вследствие высоких качеств он является основным компонентом в огнетушащих составах.
Несмотря на большую эффективность, область применения галоидоуглеводородов и составов на их основе ограничена из-за высокой стоимости. В основном их используют в стационарных установках и огнетушителях, предназначенных для защиты объектов, представляющих особую важность.
Основные физико-химические свойства применяемых для пожаротушения галоидоуглеводородов и составов на их основе приведены в табл. 7.7 /21/.
КИСЛОРОД
КИСЛОРОД — газообразное вещество, содержащееся в воздухе в количестве 21 % объема и обладающее окислительными свойствами. Является одним из обязательных компонентов горючей среды при пожаре (см. ПОЖАР ) и образовании взрывоопасных паро-, газо- и пылевоздушных смесей [3] [4]. С увеличением концентрации кислорода в горючей среде (см. ГОРЮЧАЯ СРЕДА) скорость горения (см. ГОРЕНИЕ) веществ и материалов увеличивается. Пожаротушение (см. ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ) в таких средах затрудняется.
Предельную концентрацию кислорода в горючей среде, при которой прекращается распространение пламени (см. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ПОЖАРА), называют минимальной взрывоопасной концентрацией (МВСК). Если концентрация кислорода в горючей смеси ниже значения МВСК, то в таком случае воспламенение и горение смеси становится невозможным при любой концентрации горючего в смеси.
Для большинства веществ и материалов МВСК составляет 12–15 % объема, а для водорода, ацетилена, металлов и некоторых других веществ — до 4–5% объема. В обогащенных кислородом средах (свыше 21 % объема) флегматизирующая концентрация ингибиторов существенно повышается, диапазон концентраций между нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПР) и верхним концентрационным пределом воспламенения (ВКВР) расширяется, температура самовоспламенения и минимальная энергия зажигания материала снижаются.
Кислород хранят и транспортируют в сжатом состоянии в стальных баллонах или в сжиженном состоянии в изотермических емкостях отдельно от других веществ и материалов. Недопустимо попадание масла на арматуру баллона с кислородом из-за опасности взрыва. Жидкий кислород, смачивая пористые горючие материалы (хлопок, целлюлоз ткани), образует пожаро- или взрывоопасные смеси [3] [4].
Окислитель — вещества и материалы, обладающие способностью вступать в реакцию с горючими веществами, вызывая их горение или увеличивая интенсивность горения [1].
В роли окислителей могут выступать многие химические реагенты, если они соприкасаются с горючими веществами или выделяют кислород при разложении.
Охрана Труда
Способы прекращения горения
Прекращение горения достигается определенными способами его тушения, направленными на создание условий, при которых процесс горения невозможен.
К таким способам относятся: понижение в зоне горения концентрации кислорода ниже 14% по «(обьему; изоляция горящего вещества от зоны горения; снижение » температуры в зоне горения ниже температуры самовоспламенении горючего вещества; охлаждение горящего вещества ниже температуры вспышки или воспламенения.
1. Понижение в зоне горения концентрации кислорода ниже 14% по объему обеспечивается плотным закрытием.всех проемов в горящем помещении (трюме) и введением в нее негорючих паров и газов (углекислого газа, дымовых газов, азота, водяного пара и др.).
Прекращение горения путем введения в зону горения негорючих паров и газов дает хорошие результаты при тушении горящих жидкостей и некоторых твердых веществ. Неэффективен тот способ во время тушения волокнистых веществ, так как при концентрации кислорода ниже 14—18% по объему прекращается юлько пламенное их горение, но возможно тление.
Если твердые горючие вещества не способны при нагревании пыделять газообразные продукты, воспламенение таких веществ, особенно содержащих целлюлозу, происходит тлением. Поэтому при прекращении горения твердых веществ необходимо еще длительное время поддерживать огнегасительные концентрации в помещении (трюме), где возник пожар, прежде чем открыть его и обеспечить доступ воздуха в зону горения.
2. Прекращение горения путем изоляции горящего вещества от зоны горения осуществляется покрытием его несгораемыми материалами, (листовой сталью, войлоком, асбестом, асбестовыми покрывалами или негорючими сыпучими материалами — песком, различными флюсами, жидкостями — водой, пеной и др.).
Способы изоляции могут применяться при тушении как твердых, жидких, так и газообразных веществ.
Эффективность тушения пожара данным способом зависит от скорости разрушения изолирующего слоя на нагретой поверхности горящего вещества.
3. Снижение температуры в зоне горения ниже температуры самовоспламенения горючего вещества достигается введением п нее огнегасительных средств, которые замедляют химическую реакцию горения, в результате чего резко уменьшается выделение тепла. К таким средствам относятся галоидуглеводо- роды: бромистый этил, бромистый метилен, тетрафтордиб- ромэтан, входящие в состав огнегасительных смесей «3,5», СЖБ п одиокомпонентного фреона-114В2 и другие.
Если при тушении толуола углекислым газом горение его прекращается в результате снижения концентрации кислорода в зоне горения до 14—18%, то при тушении бромистым этилом’ горение прекращается при концентрации состава 1,7%, т. е. когда в воздухе находится 20,6% кислорода.
4. Прекращение горения охлаждением горящего вещества достигается при снижении температуры реакции горения ниже температуры вспышки или воспламенения вещества. При этом резко уменьшается выделение тепла, необходимого на нагревание и испарение огнегасительиого состава, и образование горючих паров для продолжения горения.
Если количество тепловой энергии, образуемой в процессе горения, будет равно или несколько больше количества энергии, отнимаемой огнегасительным составом, горение не прекратится.
Способом охлаждения тушат легковоспламеняющиеся и горючие жидкости в емкостях, а также мелкораздробленные твердые вещества. При перемещении верхних нагретых слоев веществ и нижних, более холодных, обеспечивается охлаждение поверхностного слоя горящего вещества. Горение в данном случае прекращается в тот момент, когда температура поверхностного слоя жидкости будет ниже температуры воспламенения.
Способ перемешивания применяется только при тушении пожаров жидких горючих веществ с температурой вспышки выше температуры холодного топлива (минимум на 5° С), т. е. температуры, при которой жидкость хранится в резервуаре, например, при температуре воздуха 20° С; таким способом можно тушить жидкости, имеющие температуру вспышки 25° С и выше.
Способы прекращения горения
Прекращение горения достигается определенными способами его тушения, направленными на создание условий, при которых процесс горения невозможен.
К таким способам относятся: понижение в зоне горения концентрации кислорода ниже 14% по «(обьему; изоляция горящего вещества от зоны горения; снижение » температуры в зоне горения ниже температуры самовоспламенении горючего вещества; охлаждение горящего вещества ниже температуры вспышки или воспламенения.
1. Понижение в зоне горения концентрации кислорода ниже 14% по объему обеспечивается плотным закрытием.всех проемов в горящем помещении (трюме) и введением в нее негорючих паров и газов (углекислого газа, дымовых газов, азота, водяного пара и др.).
Прекращение горения путем введения в зону горения негорючих паров и газов дает хорошие результаты при тушении горящих жидкостей и некоторых твердых веществ. Неэффективен тот способ во время тушения волокнистых веществ, так как при концентрации кислорода ниже 14—18% по объему прекращается юлько пламенное их горение, но возможно тление.
Если твердые горючие вещества не способны при нагревании пыделять газообразные продукты, воспламенение таких веществ, особенно содержащих целлюлозу, происходит тлением. Поэтому при прекращении горения твердых веществ необходимо еще длительное время поддерживать огнегасительные концентрации в помещении (трюме), где возник пожар, прежде чем открыть его и обеспечить доступ воздуха в зону горения.
2. Прекращение горения путем изоляции горящего вещества от зоны горения осуществляется покрытием его несгораемыми материалами, (листовой сталью, войлоком, асбестом, асбестовыми покрывалами или негорючими сыпучими материалами — песком, различными флюсами, жидкостями — водой, пеной и др.).
Способы изоляции могут применяться при тушении как твердых, жидких, так и газообразных веществ.
Эффективность тушения пожара данным способом зависит от скорости разрушения изолирующего слоя на нагретой поверхности горящего вещества.
3. Снижение температуры в зоне горения ниже температуры самовоспламенения горючего вещества достигается введением п нее огнегасительных средств, которые замедляют химическую реакцию горения, в результате чего резко уменьшается выделение тепла. К таким средствам относятся галоидуглеводо- роды: бромистый этил, бромистый метилен, тетрафтордиб- ромэтан, входящие в состав огнегасительных смесей «3,5», СЖБ п одиокомпонентного фреона-114В2 и другие.
Если при тушении толуола углекислым газом горение его прекращается в результате снижения концентрации кислорода в зоне горения до 14—18%, то при тушении бромистым этилом’ горение прекращается при концентрации состава 1,7%, т. е. когда в воздухе находится 20,6% кислорода.
4. Прекращение горения охлаждением горящего вещества достигается при снижении температуры реакции горения ниже температуры вспышки или воспламенения вещества. При этом резко уменьшается выделение тепла, необходимого на нагревание и испарение огнегасительиого состава, и образование горючих паров для продолжения горения.
Если количество тепловой энергии, образуемой в процессе горения, будет равно или несколько больше количества энергии, отнимаемой огнегасительным составом, горение не прекратится.
Способом охлаждения тушат легковоспламеняющиеся и горючие жидкости в емкостях, а также мелкораздробленные твердые вещества. При перемещении верхних нагретых слоев веществ и нижних, более холодных, обеспечивается охлаждение поверхностного слоя горящего вещества. Горение в данном случае прекращается в тот момент, когда температура поверхностного слоя жидкости будет ниже температуры воспламенения.
Способ перемешивания применяется только при тушении пожаров жидких горючих веществ с температурой вспышки выше температуры холодного топлива (минимум на 5° С), т. е. температуры, при которой жидкость хранится в резервуаре, например, при температуре воздуха 20° С; таким способом можно тушить жидкости, имеющие температуру вспышки 25° С и выше.