Тема 5. Горение веществ и материалов, общие сведения о горении, показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов

Виды горючих веществ

В первую группу горючих веществ входят твердые материалы, которые могут иметь искусственное или естественное происхождение. Чаще всего это органические вещества, в состав которых входят хлор, фтор, кремний. К твердым горючим материалам относятся и некоторые виды щелочных и щелочноземельных металлов. При расчете систем обеспечения пожарной безопасности и вентиляционных шахт необходимо учитывать, что часто твердые горючие вещества в измельченном виде становятся взрывоопасными.
В группу твердых горючих веществ входят:
1.
Различные сорта древесины в виде досок, бруса, опилок, дров, щепок.
2.
Твердые составы, изготовленные на основе целлюлозы. Это фанерные листы и ДСП, бумага, картон.
3.
Отходы переработки деревьев: сучки, щепки, кора.
4.
Сухая трава, сено, хвойные иголки, опавшие листья.
5.
Сырье для производства крупы.
6.
Текстиль и ткани из натуральных материалов, шерстяные и хлопковые изделия, вещи из льна.
7
. Синтетика и ткани с добавлением полимерных составов.
8.
Уголь и торф.
9.
Пластмассовые и пластиковые изделия, изготовленные на основе нефти.
10.
Растительные смолы и парафин.
11.
Резиновые и кожаные вещи.
12.
Металлы с высокой степенью активности – алюминий, калий, натрий и их сплавы.
13.
Соединения и сплавы серы, фосфора, кремния, селена.
14.
Пыль и опилки, полученные путем измельчения горючих веществ.

Пожары твердых горючих веществ и материалов классифицируются по способности материала к тлению. В первую группу входят древесина, бумага, ткань и другие материалы, способные поддерживать тление. Другая категория включает в себя такие материалы, как пластмасса и каучук.

Вторая группа представлена горючими веществами в жидком виде. Наиболее легковоспламеняющимися являются различные виды топлива.

К жидким горючим составам относятся:
1.
Нефть и ее составные части.

2.

Производные нефти, такие как бензин, керосин, мазут, смазочные масла для механизмов.

3.

Лаки и краски, изготовленные из растворителей органического происхождения.

4.

Этиловый, изопропиловый, метиловый и другие спирты.

5.

Обезжиривающие жидкости и растворители – толуол, ацетон, уайт-спирит и другие. Эти вещества опасны еще и тем, что способны испаряться. При этом в воздухе достигается концентрация вещества, способна спровоцировать взрыв или пожар.
Третью группу горючих веществ составляют газы, в том числе:1.
Газы, находящиеся в природных месторождениях – сланцевый, рудничный газы, соединения метана, водорода и сероводорода.

2.

Смесь газов, используемая для подачи в жилые дома.

3.

Пропан, изобутан, бутан и другие газы.

Как в случае с твердыми горючими составами, которые сохраняют способность самовоспламеняться даже в измельченном виде, жидкие и газообразные смеси представляют опасность в виде испарений. Многие жидкости и газы в сочетании с кислородом образуют опасную смесь. По этой причине те склады, в которых они хранятся, относят к категории «А». В случае создания опасной концентрации воспламеняющегося вещества, достаточно всего одной искры для начала возгорания.

Группы горючести

Все материалы можно разделить на три группы в соответствии с нормами ФЗ-123:
1.
Негорючие.
К этой группе относятся составы, которые не способны гореть в присутствии кислорода.

2.
Трудногорючие.
Материалы этой группы воспламеняются только при наличии вблизи открытого пламени или под действием сильного продолжительного нагрева.

3.
Горючие.
В свою очередь делятся на легковоспламеняющиеся и особо опасные. Легковоспламеняющиеся – это горючие вещества и материалы, загорающиеся при кратком и непродолжительном контакте с огнем.

Данная классификация относится ко всем веществам, за исключением тканей, кожаных и строительных материалов. Чтобы определить степень горючести, проводятся испытания, регламентированные нормами пожарной безопасности.

Статьей 13 Федерального Закона №123 предусмотрена классификация материалов из ткани и строительных составов по группам горючести:

1. Негорючие

(условное обозначение НГ).

2. Слабогорючие (Г1).

При возгорании таких веществ выделяются газы с температурой не более 135 °С. Повреждение самого материала в результате горения не превышает 65%, при этом масса уменьшается не более чем на 20 %. Если удалить источник огня, материал перестает гореть.

3. Умеренногорючие (Г2).

При горении температура газов составляет до 235 °С, повреждения затрагивают 85 % исходного объема. В результате испытаний масса образца становится меньше на 50%. После удаления источника пламени умеренногорючее вещество способно поддерживать горение в течение до 30 секунд.

4. Нормальногорючие (Г3).

Температура дымовых газов составляет до 450 °С, степень повреждения и уменьшение массы аналогичны группе Г2. При этом вещество в отсутствии источника огня может поддерживать горение до 300 секунд.

5. Сильногорючие (Г4).

Такие составы выделяют при горении газы с температурой свыше 450 °С. Степень повреждения превышает 85 % площади материала, масса сокращается более чем на 50 %. Продолжительность горения после удаления пламени составляет более 300 секунд.

Помимо степени горючести в характеристике вещества указывается еще и состояние. Например, в самостоятельные группы выделяют горючесмазочные материалы, легковоспламеняющиеся жидкости и твердые составы, горючие и взрывоопасные газы.

Охрана Труда

По агрегатному состоянию все вещества и материалы под­разделяются на твердые, жидкие и газообразные.

Твердые вещества в зависимости от состава и строе­ния ведут себя при нагревании различно. Некоторые из них (сера, каучук и стеарин) при этом плавятся и испаряются.

Дру­гие же, как древесина, торф, каменный уголь и бумага, разла­гаются с образованием газообразных продуктов и твердого ос­татка (угля). Встречаются вещества, которые при нагревании не плавятся и не разлагаются (кокс, антрацит и древесный уголь).

Как известно, горят не сами твердые вещества, а газообраз­ные и парообразные продукты, выделяющиеся при разложении и испарении в процессе нагревания.

Таким образом, большинство горючих веществ, независимо от их начального агрегатного состояния, при нагревании пере­ходят в газообразные продукты. Соприкасаясь с воздухом, они образуют горючие смеси, представляющие соответствующую пожарную опасность. Для воспламенения таких смесей не требуется мощного и длительно действующего источника воспламе­нения. Они воспламеняются даже от искры.

Жидкие горючие и легковоспламеняющиеся вещества (нефтепродукты, растительные масла, ароматические углеводороды, спирты, эфиры, альдегиды, кетоны, орга­нические кислоты и др.) при нагревании испаряются, и соответственно их температуре повышается давление.

•Легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ) жидкости но степени пожарной опасности делятся на четыре класса (раз­ряда). К тому или иному классу ЛВЖ и ГЖ относятся в за­висимости от температуры вспышки их паров:

1-й класс — нефтепродукты и сырая нефть; температура вспышки паров 28° С и ниже;

2-й класс — нефтепродукты и сырая нефть; температура вспышки паров выше 28 до 45° С включительно;

3-й класс — нефтепродукты и сырая нефть; температура вспышки паров выше 45 до 120° С включительно;

4-й класс — нефтепродукты и сырая нефть; температура вспышки паров выше 120° С.

Горючие газы (водород, ацетилен, аммиак, коксовый, 1 енераторный, водяной, естественный и другие газы) обладают большей текучестью и диффузионной способностью, чем горючие жидкости. Поэтому образование горючей среды вне емкости, в которой находится газ, возможно в случаях выхода его через неплотности и повреждения емкости. Если выходящая при этом через неплотности струя газа сразу же будет воспламенена, взрывоопасные концентрации не возникнут, газ будет гореть, образуя факел пламени. Создание горючей среды внутри ем­кости с газом возможно только при достаточном количестве в пей воздуха.

Группа горючести. ВНИИПО подразделяет вещества и мате­риалы по горючести на: негорючие, трудногорючие и горючие.. последние в свою очередь делятся на легковоспламеняющиеся и трудновоспламеняющиеся.

Негорючими называются вещества и материалы, не i пособные к горению на воздухе.

Трудногорючими называются вещества и материалы, которые возгораются при действии источника зажигания, но не- i пособны к самостоятельному горению после его удаления.

Горючими называются вещества и материалы, способные — лмовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и продолжать самостоятельно гореть после его удаления.

К трудновоспламеняющимся относятся горючие ве- щества и материалы с пониженной пожарной опасностью, кото­рые при хранении на открытом воздухе или в помещении не пособны возгораться даже при длительном воздействии мало­калорийного источника зажигания (пламени спички, искры, накаленного электропровода и т. п.). Такие вещества и материа­лы загораются от сравнительно мощного источника при нагре­вании их значительной части до температуры /воспламенения.

К легковоспламеняющимся относятся горючие ве­щества и материалы с повышенной пожарной опасностью, кото­рые при хранении на открытом воздухе или в помещении способ­ны без предварительного подогревания возгораться от кратко­временного воздействия малокалорийного источника зажигания.

Группу горючести веществ и материалов учитывают при раз­работке противопожарных норм и противопожарного режима.

На речном транспорте группу горючести используют при классификации опасных грузов, которые перевозят на судах.

Степень возгораемости строительных материалов и конструк­ции определяется в соответствии со «Строительными нормами и правилами» (СНиП) II-A.5-62 «Противопожарные требования. Основные положения проектирования».

Зона воспламенения газов и паров в воздухе. Зоной воспла­менения газов (паров) в воздухе называется область концент­рации данного газа в воздухе при атмосферном давлении 760 мм рт. ст., внутри которой смесь его с воздухом способна воспламеняться от внешнего источника зажигания с последую­щим распространением горения на весь объем смеси.

Наименьшее или наибольшее содержание газа (или пара) в воздухе (или кислороде), при котором возникшее от посторон­него источника зажигания пламя может распространиться неог­раниченно по всему объему смеси, называется концентра­ционным пределом воспламенения газов и паров Жидкостей.

Граничные концентрации зоны воспламенения называются соответственно верхним и нижним пределами вос­пламенения газов (паров) в воздухе. Величину ниж- -него предела воспламенения газов в воздухе учитывают при классификации производств по пожарной опасности в соответст­вии со СНиП II-M.2-62 «Производственные здания промышлен­ных предприятий. Нормы проектирования».

Величинами пределов воспламенения пользуются при расчете допустимых концентраций газов внутри взрывоопасных техноло­гических аппаратов, систем рекуперации, вентиляции, а также при установлении предельно допустимой взрывоопасной кон­центрации газов (паров) во время работы с огнем и искрящим инструментом.

Температурные пределы воспламенения паров в воздухе.

Температурными пределами воспламенения паров в воздухе называются такие температуры вещества, при которых его насыщенные пары, находясь в равновесии с жидкой или твердой фазой образуют в воздухе концентрации, равные соответственно нижнему или верхнему пределам воспламенения.

Значения температурных пределов воспламенения применяют мри расчете безопасных температурных режимов закрытых < апологических аппаратов с жидкостями и летучими твердыми п»ществами, работающих при атмосферном давлении.

Безопасной средой при образовании взрывоопасных паровоздушных смесей ВНИИПО считает температуру индивидуаль­ною вещества на 10° ниже нижнего или на 10° выше верхнего м-мпературных пределов воспламенения.

Если температурный режим аппарата находится в области «поеных температур или хотя бы на непродолжительное время совпадаетт с ней, ВНИИПО рекомендует предусматривать меры по флегматизации взрывоопасных паровоздушных смесей инерт­ными газами, специальными флегматизирующими веществами и in другими средствами.

Температура вспышки. Горючие газы и твердые измельченные вещества (пыль горючих веществ) образуют горючие смеси при иобой температуре, твердые вещества, а также жидкости — только при определенных температурах в границах минималь­ного (нижнего) и максимального (верхнего) концентрационных пределов.

При внесении искры, открытого огня в среду концентрации паров или газов, равной нижнему концентрационному пределу воспламенения, они вспыхивают, сам же продукт (горючее ве­щество) не воспламеняется.

Температура вспышки — самая низкая температу­ра горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от постороннего источника зажигания; устойчивого горения веще­ства не возникает. При температуре вспышки мгновенно сгора­ет только образовавшаяся смесь паров или газов с воздухом.

Температура вспышки является основным показателем сте­пени огнеопасности горючих жидкостей и принята за основу их классификации по степени пожарной опасности. Ее учиты­вают при классификации производств, помещений и электроус- мновок по степени пожарной опасности в соответствии со

СНиП и Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), при p i (работке противопожарных мероприятий в целях обеспечения пожарной безопасности и техники безопасности во время по­грузки, выгрузки, транспортировки, а также при зачистке, дегазации и и ремонте нефтеналивных судов.

Самонагревание. Все горючие вещества на воздухе при оп­ределенных температурах окисляются, выделяя при этом тепло, п н зависимости от их структуры и свойства, от скорости про­цесса выделения и отвода тепла способны самонагреваться.

Самонагревание некоторых веществ может происходить не только в результате окисления, а также и вследствие ряда фи­зических и биологических явлений. Температурой само­нагревания называется самая низкая температура, при которой в веществе или материале возникают практически различные экзотермические процессы окисления, разложения и т. п.

Температура самонагревания потенциально может представ­лять пожарную опасность. Величину ее используют при опреде­лении условий безопасного длительного (или постоянного) на­гревания вещества. Безопасной температурой постоянного на­гревания данного вещества или материала ВНИИПО считает температуру, не превышающую 90% величины температуры самонагревания. Процесс самонагревания при определенных ус­ловиях может перейти в горение. Эти условия создаются при температуре самовоспламенения вещества.

Самовоспламенение. Самовоспламенение — такое явление, когда при самой низкой температуре нагревания вещества без внешнего воздействия пламени или раскаленного тела про­исходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции, приводящее к возникновению пламенного горения.

Температуру самовоспламенения газов и паров легковос­пламеняющихся жидкостей учитывают при их классификации на группы взрывоопасности во время выбора типа электрообо­рудования, температурных условий безопасного применения ве­щества при усиленном нагревании его; при вычислении мак­симально допустимой температуры нагревания неизолированных поверхностей технологического, электрического и другого обо­рудования; при расследовании причин пожаров, когда необходи­мо определить, могло ли самовоспламениться вещество от на­гретой поверхности.

Предельно допустимая температура безопасного нагревания неизолированных поверхностей технологического, электрическо­го и иного оборудования, по данным ВНИИПО, составляет 80% величины температуры самовоспламенения газов или паров, оп­ределяемой в градусах Цельсия.

Температуру самовоспламенения твердых веществ учитыва­ют при установлении причин пожаров, при выборе оптимальных режимов кратковременного нагревания веществ. Использовать ее для определения предельно допустимой температуры безопас­ного нагревания неизолированных поверхностей технологическо­го, электрического и другого оборудования нельзя.

Самовозгорание. Одни вещества загораются только при на­гревании до температуры самовоспламенения, а другие без нагревания, так как окружающая среда уже нагрела их до тем­пературы самовоспламенения.

Способность веществ загораться без нагревания в результа­те самонагревания их до возникновения горенйя называется самовозгораннем, а загорание веществ вследствие нагревания п\ г определенной температуры самовоспламенения — самовоспламенением.

Самовозгорание возможно в тех случаях, когда горючие материалы, пропитанные растительными маслами, в результате окисления жиров и масла выделяют значительное количество тепла вызывающего воспламенение как жиров, так и материалов.

Волокнистые материалы, пропитанные маслом (по степенипоглощения кислорода), имеют разную степень пожарной опас­ными Наиболее опасны: льняная олифа, ворвань, льняное, конопляное, ореховое и маковое масла; опасны — подсолнечное, тиковое, сурепное и касторовое масла; менее опасны — оливковое и костяное масла, гусиный жир, говяжье и баранье сало; малоопасны — коровье масло, пчелиный воск и кокосовое масло.

К числу самовозгорающихся веществ относятся: масла и жи­ры, сульфиды железа; растительные продукты; каменный уголь, и и>рф; химические вещества. По температуре самовозгорания испивают степень пожарной опасности теплового режима обра­ти ки веществ и материалов, условия их хранения.

Воспламенение. Температурой воспламенения на­сыпается самая низкая температура горючего вещества, при­ми орой последнее выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их под воздействием внеш­него источника зажигания возникает устойчивое горение.

Среди газов воспламеняться могут только их горючие смеси,, например, смесь метана с воздухом, паров бензина и других, горючих жидкостей с воздухом или кислородом.

Воспламенение жидкостей при соприкосновении с воздухом протекает в две стадии: сначала жидкость испаряется, образуя горючую смесь паров с воздухом; затем при соприкосновении с пламенем эта смесь загорается.
{module 43}

Нормативные требования к горючим веществам

Учитывая, что спектр использования горючих веществ достаточно широк, а неправильное обращение с ними может привести к серьезным последствиям, разработан ряд законов и нормативных положений, регулирующих правила обращения с опасными составами:
1.

Федеральный закон №116-ФЗ, который регулирует правила соблюдения требований безопасности на производственных объектах.

2.

Своды правил 231.1311500.2015 и 156.13130.2014, устанавливающие правила соблюдения пожарной безопасности при проектировке и устройстве нефтегазовых месторождений, складов ГСМ и АЗС.

3.

Лесной кодекс РФ также содержит правила соблюдения пожарной безопасности при нахождении в лесу. Методика и способы защиты лесных массивов от возгорания описаны в ГОСТ Р 57972-2017.

4.

Правила хранения дерева и бревен на складе регулирует Свод правил 114.13330.2016. Он также устанавливает требования, которые должны выполняться при обработке дерева и заготовке пиломатериалов.

5.

Порядок применения горючих веществ, используемых в строительстве, включая составы, предназначенные для отделки зданий 1-3 степени огнестойкости, изложен в СНиП 21-01-97.

6.

Способы и порядок определения характеристик, касающихся взрывопожарной опасности веществ, указаны в ГОСТ 12.1.044-89.

7.

О порядке проведения испытаний по определению огнестойкости различных строительных элементов, включая горючие вещества, используемые при укладке крыши, перекрытий, ограждающих и опорных конструкций, информирует ГОСТ 30247.1-94.

8.

Правила и методику проведения испытаний веществ для установления группы горючести определяет ГОСТ 30244-94, а способы проведения тех же действий по группам распространения огня изложены в ГОСТ Р 51032-97.

9.

Правила пожарной безопасности на судах регламентируют вопросы выполнения противопожарных норм при различных работах и транспортировке огнеопасных грузов.

10.

Для предприятий энергетического сектора издан РД 34.03.307-87. В этом акте изложены требования безопасности при проведении работ с огнем и использовании в качестве топлива воспламеняющихся составов, находящихся в различных состояниях.

Основным документом, регламентирующим нормы пожарной безопасности на охраняемых объектах, являются Правила ППР в РФ.

Классификация материалов

Основным документом, определяющим методики классификации материалов по классам горючести, является ГОСТ 30244-94. В этом нормативном акте изложены методики испытания материалов и выделены две группы:

• негорючие «НГ»;
• горючие «Г».

В группу негорючих входят составы, выдерживающие испытания, заключающиеся в следующем:

• сокращение массы проверяемого вещества – не более чем на 50 %;
• температура должна подняться не более чем на 50 %;
• время стабильного горения открытым огнем – до 10 секунд.

Все виды материалов, участвовавших в испытаниях и не прошедших даже по одному из критериев, относят к группе горючих. Различаются по огнестойкости и строительные объекты. Среди этой категории можно выделить два типа застройки:
1.

Все детали конструкции созданы из негорючих составов. Основные несущие элементы имеют предельную степень огнестойкости, позволяющую выдерживать до 2 часов воздействия открытого пламени.
2.
Отличие второй категории заключается в использовании металлических конструкций, не обработанных огнезащитой. Металлические элементы должны применяться при создании ажурных элементов ферм, балок и других образцов в области крыши здания. В этом случае предел огнестойкости составит 1,5 часа.

Объекты, соответствующие вышеуказанным требованиям огнестойкости в наибольшей степени, отвечают нормам противопожарной безопасности. В качестве дополнительной классификации негорючих составов, применяемых при строительстве, реконструкции и ремонте сооружений, используется несколько видов деления.

В зависимости от вида выпускаемой продукции вещества делятся на:

• выпускаемые в форме рулона, плитки, технологического листа;
• в виде сыпучего вещества;
• в форме жестких элементов, например, металлических ферм или железобетонных плит.

В зависимости от назначения изделия:

• отделочные декоративные материалы, например, плитка различного назначения или стеновые панели;
• строительные конструкции, выпускаемые в готовом виде, например, плиты, кирпич, перекрытия;
• сыпучие материалы различного назначения, теплоизоляционные и звукоизоляционные формовые изделия.

Порядок хранения горючих веществ

Для каждого предприятия и вида используемых и хранящихся на нем веществ и материалов применяется свой нормативный акт, учитывающий специфику организации. Существует заметная разница между складом готовой продукции деревообработки и нефтебазой, между предприятием химической промышленности и танкером. Характер используемого материала, особенности применяемых технологий и порядок хранения веществ обуславливает разницу подхода к обеспечению норм ПБ.
Вместе с тем можно выделить группу требований пожарной безопасности, которые в одинаковой степени применимы во всех областях хозяйственной деятельности:

1.

Оснащение системы пожарной безопасности объекта различными техническими средствами ликвидации пожаров и системами оповещения для раннего обнаружения очага возгорания.

2.

Организация хранения, переработки и использования взрывопожароопасных веществ за пределами специально предназначенных для этого объектов. Вне зависимости от состояния все материалы, представляющие опасность, должны располагаться на специальных площадках или складах.

3.

Объемы хранящихся веществ должны быть ограничены. В каком бы состоянии ни находился материал, он должен быть распределен по объектам хранения партиями, не превышающими предельно допустимые нормы.

4.

Выполнение норм по обеспечению охраняемых объектов пожарной инфраструктурой, включая водоемы, системы водоводов, гидранты, краны. Для бесперебойного снабжения водой предприятие должно оснащаться как внутренним, так и наружным контуром противопожарного водоснабжения. Между отдельными объектами организации должны располагаться противопожарные разрывы.

Добавлено: 21.05.2020