Спонтанное самовозгорание — трагедия или наказание с небес? Самонагревание и самовозгорание Процессы самовозгорания.

Горение - химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и обычно свечением.

Для возникновения и продолжения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя (обычно кислорода воздуха, а также хлор, фтор, йод, бром, оксиды азота) и источника зажигания (воспламенения).

Кроме того, необходимо, чтобы горючее вещество было нагрето до определенной температуры и находилось в определенном количественном соотношении с окислителем, а источник зажигания имел бы достаточную энергию.

Обычно окислителем в процессе горения является газообразный кислород, находящийся в воздухе.

Горение прекращается, если нарушить какое-либо из условий, его вызвавших. Так, например, при тушении дерева водой происходит охлаждение его ниже температуры воспламенения, при тушении горящих жидкостей пенами прекращается поступление паров горючего в зону горения.

Горючими веществами являются горючие газы (гг), легковоспламеняющиеся жидкости (лвж), горючие жидкости (гж), горючие пыли (гп).

Источниками зажигания (воспламенения) могут служить открытое пламя, электрическая и механическая искра, накаленное тело(лучистая энергия) и др. Некоторые вещества могут самовозгораться. Это способность вещества самовоспламеняться при обычной, естественной температуре окружающей среды практически без внесения теплоты извне.

Возгорание может также произойти в отсутствие источника зажигания, если в процессе окисления скорость тепловыделения превысит скорость теплоотвода. Это явление называется самовозгоранием.

Самовозгорание – это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества в отсутствии источника зажигания.

Самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени, называется самовоспламенением .

Различают:

1. Тепловое самовозгорание (из-за самостоятельного нагревания материала, например, каменного угля при хранении его в штабелях)

2. химическое

3. микробиологическое (хлопок, увлажненног сено, торф, опилки – в результате жизнедеятельности организмов) сложенные в кучи или штабеля опилки, щепа древесины, свежеприготовленный древесный уголь, солома, хлопок-сырец, ископаемые угли, торф, промасленная ткань и т.д. Основной причиной самовозгорания этих веществ является их способность окисляться за счет биологических и химических процессов при низких температурах.

В случае химического возгорания выделяют три группы веществ:

1. Вещества, самовозгорающиеся от воздействия на них воздуха. К этой группе относятся: сложенные в кучи или штабеля опилки, щепа древесины, свежеприготовленный древесный уголь, солома, хлопок-сырец, ископаемые угли, торф, промасленная ткань и т.д. Основной причиной самовозгорания этих веществ является их способность окисляться за счет биологических и химических процессов при низких температурах.

2. Вещества, вызывающие горение при действии на них воды. К этой группе относятся: калий, натрий, карбид кальция, карбиды щелочных металлов, негашеная известь, гидросульфид натрия и др.

3. Вещества, самовозгорающиеся при смешении друг с другом. К этой группе относятся окислители. Так, сжатый кислород вызывает самовозгорание минеральных масел.

Несгораемые материалы - материалы, которые под действием огня или высоких температур не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются, но могут сильно деформироваться.

Трудносгораемые материалы - материалы, которые под действием огня тлеют и обугливаются, но после удаления источника огня эти процессы прекращаются.

Сгораемые материалы - материалы, которые под действием огня воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть и после удаления источника огня.

Огнестойкость - способность изделия, конструкции или элемента сооружения сохранять при пожаре несущую и огнепреграждающую способность.

Повышение огнестойкости конструкций до требуемого уровня осуществляется с помощью соответствующей огнезащиты:

а) бетонирование, оштукатуривание, обкладка кирпичом – конструктивный способ;
б) облицовка объекта огнезащиты штатными материалами или установка огнезащитных экранов на относе
в) нанесение непосредственно на поверхность объекта огнезащитных покрытий (окраска, обмазка, напыление);
г) пропитка подповерхностных слоев конструкций огнезащитным составом;
д) комбинированный (композиционный) способ, представляющий собой рациональное сочетание различных способов.

Химическое самовозгорание веществ. Причины и профилактика

Х имическое самовозгорание связано со способностью веществ и материалов вступать в химическую реакцию с воздухом или другими окислителями при нормальных условиях с выделением теплоты, достаточной для их возгорания. Наиболее характерными примерами являются случаи самовозгорания промасленной ветоши или фосфора на воздухе, легковоспламеняющихся жидкостей при контакте с марганцовкой, древесных опилок с кислотами. Д ругой вид химических реакций веществ связан с взаимодействием воды или влаги. При этом также выделяется достаточная для самовозгорания веществ и материалов температура. Примерами могут служить такие вещества, как калий, натрий, карбид кальция, негашеная известь. Особенностью щелочноземельных металлов является их способность гореть и без доступа кислорода. Необходимый для реакции кислород они добывают сами, расщепляя под действием высокой температуры влагу воздуха на водород и кислород. Вот почему тушение водой таких веществ приводит к взрыву образующегося водорода.

4. Пена как средство пожаротушения

Воздушно-механическая пена как средство пожаротушения состоит из пузырьков газа, оболочка которых содержит 3-5%й водный раствор пенообразователя. Пены применяют для тушения твердых и жидких горючих веществ, не вступающих во взаимодействие с водой, и в первую очередь для тушения нефтепродуктов. Пожаротушащий эффект пены основан на охлаждении очага пожара водой, а так же частичном изолировании зоны горения от доступа свежего воздуха.

К достоинствам пены как средства пожаротушения можно отнести длительность сохранения пеной своей структуры и объема, что позволяет производить как площадное так и объемное пожаротушение; возможность дистанционного воздействия на очаг пожара; способность пены перемещаться на значительные расстояния и проникать в труднодоступные места

Огнетушащие свойства пены в большой степени определяются её кратностью и стойкостью. Кратность - отношение объема пены к объему жидкой фазы. Стойкость - сопротивляемость пены процессу разрушения и оценивается продолжительностью выделения из пены 50% жидкой фазы. С повышением кратности пены стойкость снижается. Стойкость пены средней кратности составляет порядка 2х часов. Стойкость может быть повышена путем введения стабилизирующих добавок. Пена электропроводна, поэтому тушить ею установки под напряжением запрещается.

5. Пожарная опасность открытого пламени, газов, искр. Причины возникновения и профилактика.

Пожарная опасность промышленных или гражданских объектов – возможность возникновения и развития пожара, а также его последствия, определяемые опасными для людей факторами и нанесенным материальным ущербом. Пожарная опасность объектов определяется пожарной опасностью применяемых веществ и материалов, условиями их использования, параметрами и особенностями технологических процессов, пожарной нагрузкой, а также объемно-планировочными и конструктивными параметрами самих объектов. Пожарная опасность веществ и материалов характеризуется их способностью к распространению пламени концентрационными и температурными пределами воспламенения и другими показателями - вспышками температуры, температурами воспламенения, самовоспламенения и тления, склонностью к самовозгоранию. Самый опасный источник пожара – открытое пламя, вызывающее зажигание различных горючих систем практически во всех случаях. Поэтому при необходимости проведения ремонтных огневых работ предусмотрены особые меры предосторожности.

Наиболее распространенные источники зажигания – электрические разряды, поэтому требования к электрооборудованию строго регламентированы. Искры, образуемые при разрядах статического электричества, также могут быть источником зажигания. Накопление электрических зарядов происходит при трении материалов. Для защиты от статической электризации предусмотрены меры по предотвращению образования зарядов - ограничение скоростей перемещения диэлектриков по трубопроводам, очистка газовых потоков от твердых частиц, заземление технологического оборудования, применение антистатиков и их быстрой нейтрализации - увлажнение среды, ионизация воздуха. Искры, возникающие в результате трения и удара, представляют собой горящие частицы, отрываемые при механических воздействиях на твердые материалы. При этом искры от удара более опасны, чем искры от трения. Опасность механических искр определяется природой трущихся или соударяемых материалов. Наиболее опасны углеродосодержащие материалы и их сплавы. Для предупреждения образования механических искр во взрывоопасных цехах допускается применение лишь омедненного или луженого инструмента, а трущиеся части машин должны быть выполнены из разнородных материалов. В таких помещениях полы изготовляют из неискрящих материалов, а обслуживающий персонал может находиться только в специальной обуви, подбитой медными гвоздями.

6. Классификация производств по степени пожаро- и взрывоопасности

А взрыво- пожароопасная

Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28° С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или один с другим в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5кПа.

Б взрыво- пожароопасная

Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28° С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пыле- или паро-воздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.

В1 - В4 пожароопасная

Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или один с другим только гореть при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б

Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива

Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

7. Классификация пыли и горючих веществ

Вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания, называются горючими в отличие от веществ, которые на воздухе не горят и называются негорючими. Промежуточное положение занимают трудно горючие вещества, которые возгораются при действии источника зажигания, но прекращают горение после удаления последнего.

Все горючие вещества делятся на следующие основные группы.

1. ГОРЮЧИЕ ГАЗЫ (ГГ) - вещества, способные образовывать с воздухом воспламеняемые и взрывоопасные смеси при температурах не выше 50° С. К горючим газам относятся индивидуальные вещества: аммиак, ацетилен, бутадиен, бутан, бутилацетат, водород, винилхлорид, изобутан, изобутилен, метан, окись углерода, пропан, пропилен, сероводород, формальдегид, а также пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

2. ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИЕСЯ ЖИДКОСТИ (ЛВЖ) - вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки не выше 61° С (в закрытом тигле) или 66° (в открытом). К таким жидкостям относятся индивидуальные вещества: ацетон, бензол, гексан, гептан, диметилфорамид, дифтордихлорметан, изопентан, изопропилбензол, ксилол, метиловый спирт, сероуглерод, стирол, уксусная кислота, хлорбензол, циклогексан, этилацетат, этилбензол, этиловый спирт, а также смеси и технические продукты бензин, дизельное топливо, керосин, уайтспирт, растворители.

3. ГОРЮЧИЕ ЖИДКОСТИ (ГЖ) - вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки выше 61° (в закрытом тигле) или 66° С (в открытом). К горючим жидкостям относятся следующие индивидуальные вещества: анилин, гексадекан, гексиловый спирт, глицерин, этиленгликоль, а также смеси и технические продукты, например, масла: трансформаторное, вазелиновое, касторовое.

4. ГОРЮЧИЕ ПЫЛИ (ГП) - твердые вещества, находящиеся в мелкодисперсном состоянии. Горючая пыль, находящаяся в воздухе (аэрозоль), способна образовывать с ним взрывчатые смеси. Осевшая на стенах, потолке, поверхностях оборудования пыль (аэрогель) пожароопасна.

Горючие пыли по степени взрыво- и пожароопасности делятся на четыре класса.

1-й класс - наиболее взрывоопасные - аэрозоли, имеющие нижний концентрационный предел воспламенения (взрываемости) (НКПВ) до 15 г/м 3 (сера, нафталин, канифоль, пыль мельничная, торфяная, эбонитовая).

2-й класс - взрывоопасные - аэрозоли имеющие величину НКПВ от 15 до 65 г/м 3 (алюминиевый порошок, лигнин, пыль мучная, сенная, сланцевая).

3-й класс - наиболее пожароопасные - аэрогели, имеющие величину НКПВ, большую 65 г/м 3 и температуру самовоспламенения до 250° С (табачная, элеваторная пыль).

4-й класс - пожароопасные - аэрогели, имеющие величину НКПВ большую 65 г/м 3 и температуру самовоспламенения, большую 250° С (древесные опилки, цинковая пыль).

Пыль – физическое состояние вещества, характеризующее степень его раздробленности. Производственная деятельность сопровождается образованием пыли. Пыль классифицируется по следующим признакам:

· По способу образования – аэрозоль и аэрогель. С точки зрения гигиенического воздействия наиболее опасна аэрозоль, а с точки зрения пожароопасности – аэрогель.

· По происхождению – органическая, неорганическая, смешанная

· По дисперсности – видимая, микроскопическая, ультрамикроскопическая

Пыль способна электризоваться, что приводит к возникновению пожаров. Также пылевыделения имеют другие отрицательные стороны – наносят экологический, экономический ущерб, ухудшает санитарное состояние производственной среды, ухудшает производственное освещение. Контроль количества пыли осуществляется методом определения ее массы и размера частиц.

8. Углекислотные огнетушители

Углекислотный огнетушитель – аппарат, огнегасящие свойства которого – углекислота – представляет химическое соединение углерода и кислорода. Это газ является инертным, он не поддерживает горение. Выпущенной из баллона жидкой, углекислота мгновенно превращается в газ, увеличиваясь в объеме в 400-500 раз. В твердое, снегообразное состояние углекислота переходит при выпуске ее под большим давлением. Образованию снежных хлопьев способствует быстрое испарение и охлаждение паров углекислоты. Часть углекислоты выходит в виде снега, часть - в виде тумана.

Огнегасительные свойства углекислоты заключаются в том, что она, являясь газом, уменьшает процентное содержание кислорода в очаге горения и изолирует его от притока воздуха. Углекислотный снег уменьшает температуру горящих предметов и окружающего воздуха. Углекислота применяется для тушения твердых и горючих веществ. Не являясь электропроводной, она также используется в тушении проводок. Но углекислота нестойкое вещество, легко уносится от пожара восходящими потоками воздуха, не обладает смачивающими свойства и является токсичным веществом. Поэтому ее нельзя использовать в людских помещениях в больших количествах.

Углекислотный огнетушитель представляет собой стальной баллон, в горловину которого ввернут вентиль из латуни, имеющий сифонную трубку. Вентиль огнетушителя – запорно-пусковое устройство. Чтобы привести в действие огнетушитель, необходимо вращать маховик до отказа, направляя раструб в очаг горения. Время непрерывного действия – 30 сек., тушить с расстояния 1 - 2 метра.

9. Огнегасящие свойства воды, пены, инертных газов

Вода охлаждает горящий предмет до температуры, ниже чем температура его самовоспламенения. Водяной пар, смешиваясь с горючими газами, понижает их концентрацию, препятствую полному сгоранию газа и понижает температуру. В процессе тушения пожара вода попадает на неохваченные огнем части, затрудняя их возгорание. Сильная струя воды сбивает горящие частицы, проникая внутрь раскаленной массы, охлаждает ее. Водой тушат большинство твердых горючих веществ. В виде распыленной струи водой тушат твердые тела, жидкости и газы. В некоторые вещества вода не проникает. Электроустановки и проводку водой тушить нельзя, т.к. она является проводником. Нельзя тушить водой такие химические вещества, как карбид кальция, калий и натрий, вступающие с водой в реакцию окисления.

Химическая пена также является средством пожаротушения, обладая огнегасящими свойствами. Принцип получения химической пены – реакция смешения кислотной и щелочной частей в заряде огнетушителя. Кислота и щелочь, вступая в реакцию, выделяют много углекислого газа. Пена очень легка, что позволяет ей удерживаться на поверхности горящих веществ, в том числе и жидкостей. Пена на поверхности горящего вещества не только снижает его температуру, но и препятствует доступу кислорода. При тушении жидкостей слой пены тормозит выделение паров и горение прекращается. Струю пены следует направлять не в центр горящей жидкости, а по поверхности, начиная с краев.

Инертный газ – химическое соединение, не поддерживающее горение. Одним из примеров инертного газа является углекислота, образованная при соединении углерода и кислорода.

10. Пожарная профилактика при проектировании и строительстве промышленных предприятий

По­жа­ры и взры­вы на объ­е­к­тах эко­но­ми­ки и в жи­лых до­мах пред­ста­в­ля­ют большую опа­с­ность для пер­со­на­ла этих объ­е­к­тов и на­се­ле­ния и мо­гут при­чи­нить ог­ром­ный ма­те­ри­аль­ный ущерб. Во­п­ро­сы обес­пе­че­ния по­жар­ной бе­з­о­па­с­но­сти про­из­вод­ст­вен­ных и жи­лых зда­ний и со­ору­же­ний име­ют боль­шое зна­че­ние и регла­мен­ти­ру­ют­ся спе­ци­аль­ны­ми го­су­дар­ст­вен­ны­ми ре­ше­ни­я­ми и по­ста­но­в­ле­ни­ями. По­жар­ная бе­з­о­па­с­ность мо­жет быть обес­пе­че­на ме­ра­ми по­жар­ной про­фи­ла­кти­ки и ак­тив­ной по­жар­ной за­щи­ты.

По­ня­тие по­жар­ной про­фи­ла­к­ти­ки вклю­ча­ет в се­бя ком­п­лекс ме­ро­при­я­тий, направлен­ных на пре­ду­п­ре­ж­де­ние воз­ни­к­но­ве­ния по­жа­ра и со­з­да­ние ус­ло­вий для пре­дот­вра­ще­ния ущер­ба от них. Под ак­тив­ной по­жар­ной за­щи­той по­ни­ма­ют­ся меры, обес­пе­чи­ва­ю­щие ус­пеш­ную борь­бу с воз­ни­ка­ю­щи­ми по­жа­ра­ми или взры­воо­па­с­ной си­ту­а­ци­ей.

Ана­лиз имев­ших ме­с­то на объ­е­к­тах эко­но­ми­ки круп­ных по­жа­рах по­ка­зал что при по­жа­ре на этих пред­при­яти­ях со­з­да­ёт­ся сло­ж­ная об­ста­нов­ка для по­жа­ро­ту­ше­ния, по­э­то­му тре­бу­ет­ся раз­ра­бот­ка ком­п­ле­к­са ме­ро­при­я­тий но про­ти­во­по­жар­ной защите. Этот ком­п­лекс вклю­ча­ет ме­ро­при­я­тия про­фи­ла­к­ти­че­с­ко­го ха­ра­к­те­ра и устрой­ст­во си­с­тем по­жа­ро­ту­ше­ния. По­жар­ная про­фи­ла­к­ти­ка яв­ля­ет­ся со­став­ной ча­стью тех­но­ло­ги­че­с­ких про­цес­сов про­из­вод­ст­ва, гра­до­стро­и­тель­ст­ва, пла­ни­ров­ки и за­строй­ки на­се­лен­ных пун­к­тов. Её ме­ро­при­я­тия учи­ты­ва­ют­ся при про­ек­ти­ро­ва­нии, стро­и­тель­ст­ве, ре­кон­ст­рук­ции, экс­плу­а­та­ции объ­е­к­тов, зда­ний, со­ору­же­ний, тран­с­порт­ных средств и в бы­ту. Ор­га­ни­за­ци­ей по­жар­ной про­фи­ла­к­ти­ки за­ни­ма­ют­ся ор­га­ны Го­су­дар­ст­вен­но­го по­жар­но­го над­зо­ра.

По­жар­ная про­фи­ла­к­ти­ка до­с­ти­га­ет­ся:

Раз­ра­бот­кой, вне­дре­ни­ем по­жар­ных норм и пра­вил на объ­е­к­тах и кон­т­ро­лем за их со­блю­де­ни­ем;

Ве­де­ни­ем кон­ст­ру­и­ро­ва­ния и про­ек­ти­ро­ва­ния со­з­да­ва­е­мых объ­е­к­тов с учё­том их по­жар­ной бе­з­о­па­с­но­сти;

Со­вер­шен­ст­во­ва­ни­ем и со­дер­жа­ни­ем в го­тов­но­сти про­ти­во­по­жар­ных средств;
- ре­гу­ляр­ным про­ве­де­ни­ем по­жар­но-тех­ни­че­с­ких об­сле­до­ва­ний объ­е­к­тов, жи­лых и об­ще­ст­вен­ных зда­ний;

Про­па­ган­дой по­жар­но-тех­ни­че­с­ких зна­ний сре­ди на­се­ле­ния.

Ме­ро­при­я­тия по по­жар­ной про­фи­ла­к­ти­ке раз­де­ля­ют­ся на ор­га­ни­за­ци­он­ные, техниче­с­кие, ре­жим­ные и экс­плу­а­та­ци­он­ные.

Ор­га­ни­за­ци­он­ные ме­ро­при­я­тия пре­д­у­сма­т­ри­ва­ют:

Пра­виль­ную экс­плу­а­та­цию обо­ру­до­ва­ния и тран­с­пор­та;

Пра­виль­ное со­дер­жа­ние зда­ний и со­ору­же­ний, тер­ри­то­рии;

Про­ти­во­по­жар­ный ин­ст­ру­к­таж ра­бо­чих и слу­жа­щих объ­е­к­та;

Ор­га­ни­за­цию до­б­ро­воль­ных по­жар­ных фор­ми­ро­ва­ний, по­жар­но-тех­ни­че­с­ких ко­мис­сий;

Из­да­ние при­ка­зов по во­п­ро­сам уси­ле­ния по­жар­ных фор­ми­ро­ва­ний и т.д.

К тех­ни­че­с­ким ме­ро­при­я­ти­ям от­но­сят­ся:

Со­блю­де­ние про­ти­во­по­жар­ных пра­вил и норм при про­ек­ти­ро­ва­нии зда­ний, ус­т­рой­ст­ве элек­т­ро­про­во­дов и обо­ру­до­ва­ния, ото­пле­ния, вен­ти­ля­ции, ос­ве­ще­ния;

Пра­виль­ное раз­ме­ще­ние обо­ру­до­ва­ния.

Ме­ро­при­я­тия ре­жим­но­го ха­ра­к­те­ра - это за­пре­ще­ние ку­ре­ния в не­ус­та­но­в­лен­ных ме­с­тах про­из­вод­ст­ва сва­ро­ч­ных и дру­гих ог­не­вых ра­бот в по­жа­ро­о­па­с­ных по­ме­ще­ни­ях.

Экс­плу­а­та­ци­он­ны­ми ме­ро­при­я­ти­я­ми яв­ля­ют­ся свое­вре­мен­ные про­фи­ла­к­ти­че­с­кие ос­мо­т­ры, ре­мон­ты и ис­пы­та­ния тех­но­ло­ги­че­с­ко­го обо­ру­до­ва­ния.

По­жар­ная про­фи­ла­к­ти­ка на про­мыш­лен­ных объ­е­к­тах ор­га­ни­зу­ет­ся на ос­но­ве общих тре­бо­ва­ний ко всем объ­е­к­там, а так­же в со­от­вет­ст­вии с ка­те­го­ри­ей пожарной опа­с­но­сти тех­но­ло­ги­че­с­ких про­цес­сов на ка­ж­дом из них.

По­вы­сить ог­не­стой­кость зда­ний и со­ору­же­ний мо­ж­но об­ли­цов­кой или ош­ту­ка­ту­ри­ва­ни­ем ме­тал­ли­че­с­ких кон­ст­рук­ций, за­щи­той де­ре­вян­ных кон­ст­рук­ций ош­ту­ка­ту­ри­ва­ни­ем (из­ве­ст­ко­во-це­мент­ное, ас­бо­це­мент­ное, гип­со­вое по­кры­тие или про­пи­ты­ва­ние их ан­ти­пи­ре­на­ми (фо­с­фор­но-ки­с­лый ам­мо­ний, сер­но­ки­с­лый ам­мо­ний) или ог­не­за­щит­ны­ми кра­с­ка­ми;

Ус­т­рой­ст­во про­ти­во­по­жар­ных раз­ры­вов ме­ж­ду зда­ни­я­ми. Ве­ли­чи­ны про­ти­во­по­жар­ных раз­ры­вов ме­ж­ду ос­нов­ны­ми и вспо­мо­га­тель­ны­ми зда­ни­я­ми оп­ре­де­ля­ют с уче­том их ог­не­стой­ко­сти они мо­гут на­хо­дить­ся в пре­де­лах от 9 до 18 ме­т­ров;

Зо­ни­ро­ва­ние тер­ри­то­рии. Это ме­ро­при­я­тие за­клю­ча­ет­ся в груп­пи­ро­ва­нии при ге­не­раль­ной пла­ни­ров­ке пред­при­ятий в от­дель­ные ком­п­ле­к­сы объ­е­к­тов, род­ст­вен­ных по функ­ци­о­наль­но­му на­зна­че­нию и при­зна­ку по­жар­ной опа­с­но­сти.

Для та­ких ком­п­ле­к­сов на про­мыш­лен­ной пло­щад­ке от­во­дят оп­ре­де­лен­ные уча­ст­ки. Со­ору­же­ния с по­вы­шен­ной по­жар­ной опа­с­но­стью рас­по­ла­га­ют с под­ве­т­рен­ной сто­ро­ны, скла­ды ЛВЖ и ре­зер­ву­а­ры с го­рю­чи­ми ве­ще­ст­ва­ми рас­по­ла­га­ют на гра­ни­цах объ­е­к­та или за их пре­де­ла­ми в бо­лее ни­з­ких ме­с­тах;

Ус­т­рой­ст­во вну­т­ри­за­вод­ских до­рог, ко­то­рые дол­ж­ны обес­пе­чи­вать бес­пре­пят­ст­вен­ный удоб­ный про­езд по­жар­ных ав­то­мо­би­лей к лю­бо­му зда­нию объ­е­к­та; вы­бор мест рас­по­ло­же­ния по­жар­ных де­по. Од­на из сто­рон пред­при­ятия дол­ж­на при­мы­кать к до­ро­ге об­ще­го поль­зо­ва­ния или со­об­щать­сяс ней про­ез­да­ми;

Ус­т­рой­ст­во вну­т­рен­не­го про­ти­во­по­жар­но­го во­до­про­во­да, сприн­к­лер­ных и дре­нер­ных ус­та­но­вок по­жа­ро­ту­ше­ния, по­жар­ной сиг­на­ли­за­ции;

За­ме­на сго­ра­е­мых пе­ре­кры­тий на не­сго­ра­е­мые;

Ус­та­нов­ка элек­т­ро­обо­ру­до­ва­ния в пы­ле­в­ла­го­не­про­ни­ца­е­мом ис­по­л­не­нии;

Си­с­те­ма­ти­за­ция хра­не­ния го­рю­чих ма­те­ри­а­лов, со­з­да­ние бу­фер­ных скла­дов, ис­к­лю­ча­ю­щих на­ко­п­ле­ние го­рю­чих ма­те­ри­а­лов на ра­бо­чих ме­с­тах;

От­де­ле­ние осо­бо опа­с­ных тех­но­ло­ги­че­с­ких уча­ст­ков про­из­вод­ст­ва про­ти­во­по­жар­ны­ми пре­гра­да­ми (про­ти­во­по­жар­ные сте­ны, пе­ре­кры­тия, лю­ки, две­ри, во­ро­та, там­бур-шлю­зы и ок­на).

Про­ти­во­по­жар­ные сте­ны вы­пол­ня­ют­ся из не­сго­ра­е­мых ма­те­ри­а­лов и дол­ж­ны иметь пре­дел ог­не­стой­ко­сти не ме­нее 2,5 час. и опи­рать­ся на фун­да­мен­ты Про­ти­во­по­жар­ные две­ри, ок­на и во­ро­та в про­ти­во­по­жар­ных сте­нах дол­ж­ны иметь пре­дел ог­не­стой­ко­сти не ме­нее 1 ча­са, а про­ти­во­по­жар­ные пе­ре­кры­тия - не ме­нее I ча­са. Пе­ре­кры­тия не дол­ж­ны иметь про­емов и от­вер­стий, че­рез ко­то­рые мо­гут про­ни­кать в по­ме­ще­ние про­ду­к­ты го­ре­ния при по­жа­ре;

В чи­с­то­те и ис­прав­но­сти под­дер­жи­ва­ют­ся пу­ти эва­ку­а­ции лю­дей при по­жа­ре. При воз­ни­к­но­ве­нии по­жа­ра лю­ди дол­ж­ны по­ки­нуть зда­ние в ми­ни­маль­ное вре­мя, ко­то­рое оп­ре­де­ля­ет­ся крат­чай­шим рас­сто­я­ни­ем от их ме­с­то на­хо­ж­де­ния в зда­нии до на­ру­ж­но­го вы­хо­да. Чи­с­ло эва­ку­а­ци­он­ных вы­хо­дов из зда­ний, по­ме­ще­ний и ка­ж­до­го эта­жа зда­ния оп­ре­де­ля­ет­ся рас­че­том, но дол­ж­но со­ста­в­лять не ме­нее двух. Вы­хо­ды дол­ж­ны рас­по­ла­гать­ся рас­сре­до­то­че­но.

Ус­та­но­в­ле­ние стро­го­го про­ти­во­по­жар­но­го ре­жи­ма на объ­е­к­те.

11. Пожарная опасность электроустановок, электрооборудования.

Классификация электрооборудования по пожаровзрывоопасности и пожарной опасности

1. В зависимости от степени пожаровзрывоопасности и пожарной опасности электрооборудование подразделяется на следующие виды:

1) электрооборудование без средств пожаровзрывозащиты;

2) пожарозащищенное электрооборудование (для пожароопасных зон);

3) взрывозащищенное электрооборудование (для взрывоопасных зон).

2. Под степенью пожаровзрывоопасности и пожарной опасности электрооборудования понимается опасность возникновения источника зажигания внутри электрооборудования и (или) опасность контакта источника зажигания с окружающей электрооборудование горючей средой. Электрооборудование без средств пожаровзрывозащиты по уровням пожарной защиты и взрывозащиты не классифицируется.

Классификация электрооборудования по пожаровзрывоопасности и пожарной опасности применяется для определения области его безопасного применения и соответствующей этой области маркировки электрооборудования, а также для определения требований пожарной безопасности при эксплуатации электрооборудования.

12. Горение Жидкостей

Предприятия, на которых перерабатываются или используются горючие жидкости, представляют собой большую пожарную опасность. Это объясняется тем, что горючие жидкости легко воспламеняются, интенсивнее горят, образуют взрывоопасные паровоздушные смеси и плохо поддаются тушению водой.

Горение жидкостей происходит только в паровой фазе. Скорость испарения и количество паров жидкости зависят от ее природы и температуры. Количество насыщенных паров над поверхностью жидкости зависит от ее температуры и атмосферного давления. В состоянии насыщения число испаряющихся молекул равно числу конденсирующихся, и концентрация пара остается постоянной. Горение паровоздушных смесей возможно только в определенном диапазоне концентраций, т.е. они характеризуются концентрационными пределами распространения пламени (НКПРП и ВКПРП).

Нижние (верхние) концентрационные пределы распространения пламени – минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Концентрационные пределы могут быть выражены через температуру (при атмосферном давлении). Значения температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрационным пределам распространения пламени, называются температурными пределами распространения пламени (воспламенения) (нижним и верхним соответственно – НТПРП и ВТПРП).

Таким образом, процесс воспламенения и горения жидкостей можно представить следующим образом. Для воспламенения необходимо, чтобы жидкость была нагрета до определенной температуры (не меньше нижнего температурного предела распространения пламени). После воспламенения скорость испарения должна быть достаточной для поддержания постоянного горения. Эти особенности горения жидкостей характеризуются температурами вспышки и воспламенения.

В соответствии с ГОСТ 12.1.044 "Пожаровзрывоопасность веществ и материалов", температурой вспышки называется наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает. Температура вспышки соответствует нижнему температурному пределу воспламенения.

Температуру вспышки используют для оценки воспламеняемости жидкости, а также при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности ведения технологических процессов.

Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, при котором интенсивность испарения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение.

В зависимости от численного значения температуры вспышки жидкости подразделяются на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ).

К легковоспламеняющимся жидкостям относятся жидкости с температурой вспышки не более 61оС в закрытом тигле или 66оС в открытом тигле.

Для ЛВЖ температура воспламенения обычно на 1-5оС выше температуры вспышки, а для горючих жидкостей эта разница может достигать 30-35?С.

В соответствии с ГОСТ 12.1.017-80, в зависимости от температуры вспышки ЛВЖ подразделяются на три разряда.

Особо опасные ЛВЖ – с температурой вспышки от -18оС и ниже в закрытом тигле или от -13оС и ниже в открытом тигле. К особо опасным ЛВЖ относятся ацетон, диэтиловый спирт, изопентан и др.

Постоянно опасные ЛВЖ – это горючие жидкости с темпе-ратурой вспышки от -18оС до +23оС в закрытом тигле или от -13оС до +27оС в открытом тигле. К ним относятся бензил, толуол, этило-вый спирт, этилацетат и др.

Опасные при повышенной температуре ЛВЖ – это горючие жидкости с температурой вспышки от 23оС до 61оС в закрытом тигле. К ним относятся хлорбензол, скипидар, уайт-спирит и др.

Температура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному классу (жидкие углеводороды, спирты и др.), закономерно изменяется в гомологическом ряду, повышаясь с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности. Температуру вспышки определяют экспериментальным и расчетным путем.

Экспериментально температуру вспышки определяют в при-борах закрытого и открытого типа:

– в закрытом тигле на приборе Мартенса-Пенского по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.044-89, – для нефтепродуктов;

– в открытом тигле на приборе ТВ ВНИИПО по методике, приведенной в ГОСТ 12.1.044-89, – для химических органических продуктов и на приборе Бренкена по методике, изложенной в том же ГОСТе, – для нефтепродуктов и масел.

13. Образования статического электричества и пожарная опасность искр от его разрядов

1. Электростатические заряды на производстве и их опасность.

В некоторых отраслях промышленного производства, связанных с обработкой диэлектрических материалов, нефтеперерабатывающей, текстильной, бумажной, и т.д. наблюдаются явления электризации тел – статическое электричество.

По определению ГОСТ 17.1.018-79 «Статическое электричество. Искробезопастность.» термин «статическое электричество» означает совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектриков и полупроводников, изделий на изолированных (в том числе диспергированных (лат. dispergo – рассеивать; порошки, эмульсии) в диэлектрической среде) проводниках.

Электризация материалов часто препятствует нормальному ходу технологических процессов производства, а также создает дополнительную пожарную опасность вследствие искрообразования при разрядах при наличии в помещениях, резервуарах и ангарах горючих паро- и газо-воздушных смесей.

Этот же ГОСТ дает определение понятий электростатической искробезопастности (ЭСиБ) как состояние объекта, при котором исключена возможность взрыва и пожара от статического электричества. Электростатическая искробезопастность должна обеспечиваться путем устранения разрядов статического электричества, способных стать источником зажигания огнеопасных веществ (материалов, смесей, изделий, продукции и т.д.)

В ряде случаев статическая электризация тела человека и затем последующий разряд с человека на землю или заземленное производственное оборудование, а также электрический разряд с незаземленного оборудования через тело человека могут вызвать болевые и нервные ощущения и быть причиной непроизвольного резкого движения в результате которого человек может получить травму (падения, ушибы и т.д.).

Согласно гипотезе о статической электризации тел при соприкосновении двух разноразрядных веществ из-за неравновестности атомных и молекулярных сил на их поверхности происходит перераспределение электронов (в жидкостях и газах еще и ионов) с образованием двойного электрического слоя с противоположными знаками электрических зарядов. Таким образом, между соприкасающимися телами, особенно при их трении, возникает контактная разность потенциалов, значение которой зависит от ряда факторов – диэлектрических свойств материалов, значения их взаимного давления при соприкосновении, влажности и температуры поверхностей этих тел, климатических условий.

При последующем разделении этих тел каждое из них сохраняет свой электрический заряд, а с увеличением расстояния между ними (при уменьшении электрической емкости системы) за счет совершаемой работы по разделению зарядов, разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт.

При одинаковых значениях диэлектрической постоянной e соприкасающихся материалов электростатические заряды не возникают.

При статической электризации во время технологических процессов, сопровождающихся трением, размельчением твердых частиц, пересыпанием сыпучих материалов, переливанием диэлектрических жидкостей (нефтепродуктов и т.п.) на изолированных от земли металлических частях оборудования возникают, относительно земли, напряжения порядка десятков киловольт. Так, например, при движении резиновой ленты транспортера и в устройствах ременной передачи на ленте (ремне) и на роликах транспортера (шкивах) из-за некоторой пробуксовки возникают заряды противоположных знаков и большого значения, а разность и потенциалов достигает 45 кВ. Аналогично происходит электризация при сматывании (наматывании) тканей, бумаги, полиэтиленовой пленки и др.

При относительной влажности воздуха 85% и более разрядов статического электричества практически не возникает. В аэрозолях электрические заряды возникают от трения частиц вещества друг о дуга и о воздух во время движения.

Применяемое в электроустановках минеральное масло, в процессе его переливания, например, слив трансформаторного масла в бак, также подвергается электризации.

Электрические заряды, образующиеся на частях производственного оборудования и изделиях, могут взаимно нейтрализовываться вследствие некоторой электропроводности влажного воздуха, а также стекать в землю по поверхности оборудования, но в некоторых случаях, когда заряды велики и разность потенциалов также велика, то (при малой влажности воздуха) может произойти быстрый искровой разряд между наэлектризованными частями оборудования или на землю. Энергия такой искры может оказаться достаточной для воспламенения горючей ил взрывоопасной смеси. Например для многих паро- и газо-воздушных взрывоопасных смесей требуется небольшая энергия (0.1*10-3Втс). Практически при напряжении 3 кВ искровой разряд вызывает воспламенение паро- и газо-воздушных взрывоопасных смесей, а при 5 кВ – большей части горючих пылей и волокон.

2. Меры подавления статической электризации.

Устранение образования значительных статического электричества достигается при помощи следующих мер:

· Заземление металлических частей производственного оборудования;

· Увеличение поверхностной и объемной проводимости диэлектриков;

· Предотвращение накопления значительных статических зарядов путем установки в зоне электрозащиты специальных неитрализаторов.

Все проводящее оборудование и электропроводящие неметаллические предметы должны быть заземлены независимо от применения других мер защиты от статического электричества.

Неметаллическое оборудование считается заземленным, если сопротивление стекания тока на землю с любых точек его внешней и внутренней поверхностей не превышает 107 Ом при относительной влажности воздуха 60%. Такое сопротивление обеспечивает достаточно малое значение постоянной времени релаксации зарядов.

Заземление устройства для защиты от статического электричества, как правило, соединяется с защитными заземляющими устройствами электроустановок. Практически, считают достаточным сопротивление заземляющего устройства для защиты от статического электричества около 100 Ом. К заземляющему устройству присоединяют отдельными ответвлениями от магистрали аппараты и машины, являющиеся источниками статической электризации (смесители, вальцы, каландры, дробилки, сливно-наливные устройства нефтепродуктов и др.). Автоцистерны во время слива или налива горючих жидкостей заземляют переносным заземлением в виде гибкого многопроволочного провода.

Эффективным способом подавления электризации нефтепродуктов является введение в основной продукт специальных присадок, например, элеата хрома, элеата кобальта и др. Кроме того с целью уменьшения статической электризации при сливе нефтепродуктов и других горючих жидкостей необходимо избегать падения и разбрызгивания струи с высоты; сливной шланг (рукав) следует опускать до самого дна цистерны или другой емкости. Неметаллические наконечники этих сливных шлангов во избежание протекания на землю или незаземленные части оборудования необходимо заземлять гибким медным проводником.

Для повышения электропроводности резинотехнических изделий в их состав вводят такие антистатические вещества, как графит и сажа. Такие присадки вводят в резиновые шланги для налива и перекачки ЛВЖ, что в значительной мере снижает опасность воспламенения этих жидкостей при переливании их в передвижные емкости (автоцистерны, железнодорожные цистерны).

14. Источники воспламенения и методы борьбы с ними

Источники возгорания

Явления, обеспечивающие тепловую энергию, могут быть сгруппированы в четыре основные категории по их происхождению (Сакс, 1979 г.):

1. Тепловая энергия, генерируемая при химических реакциях (тепло окисления, тепло горения, тепло растворения, спонтанное нагревание, тепло разложения и т.п.).

2. Электротепловая энергия (тепло сопротивления, тепло индукции, тепло от дуговых разрядов, электрических искр, электростатических разрядов, тепло, образуемое ударом молнии, и т.п.).

3. Механическая тепловая энергия (тепло трения, искры от трения).

4. Тепло, образуемое ядерным распадом.

15. Самовозгорание веществ. Виды самовозгорания.

Самовозгорание присуще всем твердым горючим веществам и материалам. Сущность этого процесса заключается в том, что при продолжительном воздействии на материал тепла происходит аккумуляция (накопление) его в материале, и, при достижении температуры самонагревания, происходит тление или воспламенение последнего. При этом продолжительно; аккумуляции тепла в материале может продолжаться от нескольких дней до нескольких месяцев. Наиболее распространенными источниками тепла являются:

Тепло, выделяемое различными нагревательными приборами;

Тепло химических реакций;

Тепло микробиологических реакций.

Самовозгорание, происходящее в процессе самонагревания материалов под действием постороннего источника нагревания, называется тепловым самовозгоранием.

Тепло обыкновенного трубопровода горячей воды или пара может явиться тем источником тепла, которого достаточно для самовозгорания изделий из ткани, бумаги или древесины. Напомним, что температура горячей воды в системе отопления достигает +150°С, а пара - +130°С. Поэтому в правилах пожарной безопасности записано, что трубопроводы горячей воды или пара необходимо ограждать только экранами из негорючих материалов. В общественных зданиях допускаются декоративные решетки, но и в первом и во втором случаях расстояние от трубопроводов до экранов, а равно и до любого сгораемого материала (занавески, например) должно быть не менее 100 мм.

Часто мы становимся свидетелями тления и горения угля в кучах, торфа и хлопка, неоднократно отмечены случаи самовозгорания толи в рулонах, целофана и целлулоида, бумаги, а также материалов, содержащих нитроцеллюлозную основу, при хранении в больших кипах и пакетах. Температура самонагревания торфа и бурого угля составляет 50-60°С, хлопка - 120°С, бумаги - 100°С, поливинилхлоридного линолеума -80°С и т.д.

Как видите, для большинства самовозгорающихся веществ температура самонагревания не превышает 150°С.

Общее требование пожарной безопасности для случаев теплового самовозгорания формулируется довольно просто: безопасной температурой длительного нагрева вещества считается температура, не превышающая 90% температуры самонагревания.

Химическое самовозгорание связано со способностью веществ и материалов вступать в химическую реакцию с воздухом или другими окислителями при нормальных условиях с выделением теплоты, достаточной для их возгорания. Наиболее характерными примерами являются случаи самовозгорания промасленной ветоши или фосфора на воздухе, легковоспламеняющихся жидкостей при контакте с марганцовкой, древесных опилок с кислотами и пр. Поэтому мы говорим: "Окислителям - бой!" - и подразумеваем, что хранение веществ и материалов должно отвечать требованиям их совместимости.

Другой вид химических реакций веществ связан с взаимодействием воды или влаги. При этом также выделяется достаточная для самовозгорания веществ и материалов температура. Примерами могут служить такие вещества, как калий, натрий, карбид кальция, негашеная известь и др. Особенностью щелочноземельных металлов является их способность гореть и без доступа кислорода. Необходимый для реакции кислород они добывают сами, расщепляя под действием высокой температуры влагу воздуха на водород и кислород. Вот почему тушение водой таких веществ приводит к взрыву образующегося водорода.

И, наконец, микробиологическое самовозгорание связано с деятельностью мельчайших насекомых. Они в невиданных количествах размножаются в спрессованных материалах, поедают все органическое и там же умирают, вместе со своим разложением выделяя определенную температуру, которая накапливается внутри материала. Наиболее характерным примером является самовозгорание прошлогодних скирд сена.

16. Пожары, компоненты системы пожара

Пожар - неуправляемое, несанкционированное горение веществ, материалов и газовоздушных смесей вне специального очага, и приносящие значительный материальный ущерб, поражение людей на объектах и подвижном составе, которое подразделяется на наружные и внутренние, открытые и скрытые.

Причинами возникновения пожаров чаще всего являются: неосторожное обращение с огнем, несоблюдение правил эксплуатации производственного оборудования, самовозгорание веществ и материалов, разряды статического электричества, грозовые разряды, поджоги. В зависимости от места возникновения различают: пожары на транспортных средствах; степные и полевые пожары; подземные пожары в шахтах и рудниках; торфяные и лесные пожары; пожары в зданиях и сооружениях. Последние, в свою очередь, подразделяются на наружные (открытые), при которых хорошо просматриваются пламя и дым, и внутренние (закрытые), характеризующиеся скрытыми путями распространения пламени.

Пространство, охваченное пожарами, условно разделяют на 3 зоны - активного горения (очаг пожара), теплового воздействия и задымления. Внешними признаками зоны активного горения является наличие пламени, а также тлеющих или раскалённых материалов. Основной характеристикой разрушительного действия пожара является температура, развивающаяся при горении. Для жилых домов и общественных зданий температуры внутри помещения достигают 800-900 °С. Как правило, наиболее высокие температуры возникают при наружных пожарах и в среднем составляют для горючих газов 1200-1350 °C, для жидкостей 1100-1300 °C, для твёрдых веществ 1000-1250 °C. При горении термита, электрона, магния максимальная температура достигает 2000-3000 °C.

Пространство вокруг зоны горения, в котором температура в результате теплообмена достигает значений, вызывающих разрушающее воздействие на окружающие предметы и опасных для человека, называют зоной теплового воздействия. Принято считать, что в зону теплового воздействия, окружающую зону горения, входит территория, на которой температура смеси воздуха и газообразных продуктов сгорания не меньше 60-80 °С. Во время пожара происходят значительные перемещения воздуха и продуктов сгорания. Нагретые газообразные продукты сгорания устремляются вверх, вызывая приток более плотного холодного воздуха к зоне горения. При пожарах внутри зданий интенсивность газового обмена зависит от размеров и расположения проёмов в стенах и перекрытиях, высоты помещений, а также от количества и свойств горящих материалов. Направление движения нагретых продуктов обычно определяет и вероятные пути распространения пожара, так как мощные восходящие тепловые потоки могут переносить искры, горящие угли и головни на значительное расстояние, создавая новые очаги горения. Выделяющиеся при пожаре продукты сгорания (дым) образуют зону задымления. В состав дыма обычно входят азот, кислород, оксид углерода, углекислый газ, пары воды, а также пепел и др. вещества. Многие продукты полного и неполного сгорания, входящие в состав дыма, обладают повышенной токсичностью, особенно токсичны продукты, образующиеся при горении полимеров. В некоторых случаях продукты неполного сгорания, например, оксид углерода, могут образовывать с кислородом горючие и взрывоопасные смеси.

Для того, чтобы произошло возгорание необходимо наличие трёх условий:

• Горючие вещества и материалы
• Источник зажигания - открытый огонь, химическая реакция, электроток.
• Наличие окислителя, например кислорода воздуха.

Для того, чтобы произошёл пожар необходимо выполнение ещё одного условия: наличие путей распространения пожара - горючих веществ, которые способствуют распространению огня.

Сущность горения заключается в следующем - нагревание источников зажигания горючего материала до начала его теплового разложения. В процессе теплового разложения образуется угарный газ, вода и большое количество тепла. Выделяется также углекислый газ и сажа, которая оседает на окружающем рельефе местности. Время от начала зажигания горючего материала до его воспламенения - называет временем воспламенения.

Похожая информация.

Вопрос № 2. Виды самовозгорания

Практический интерес к процессам самовозгорания связан с вопросами техники безопасности и пожаро- и взрывобезопасности при переработке и хранении веществ и материалов, способных к быстрому экзотермическому превращению при относительно низких температурах окружающей среды.

Самопроизвольный разогрев веществ в результате реакции окисления часто является причиной разрушительных аварий на промышленных объектах и эта проблема давно интересует ученых и практиков.

Самовозгорание - процесс резкого увеличения скорости экзотермических процессов в веществе, приводящее к возникновению очага горения. (Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателœей и методы их определœения. ССБТ ГОСТ 12.1.044-89 М: Издательство стандартов 1990. 144с.).

Самовозгорание как начальная стадия процесса горения принципиально не отличается от самовоспламенения. Особенностями его можно назвать большой период индукции и воспламенение не всœего объёма горючей смеси, а его части, и низкая температура самонагревания. К самовозгоранию приводит процесс самонагревания горючего вещества, который характеризуется температурой самонагревания.

Температурой самонагревания принято называть самая низкая температура вещества (материала, смеси), при которой возникает его самонагревание, обусловленное происходящими в них химическими и физическими экзотермическими процессами (окисления, разложения, замещения, адсорбции и др.).

Температура самонагревания многих горючих веществ и материалов равна или ниже обычной температуры в помещениях, т. е. ниже 17 - 25 0 С. Так, алюминиевая пудра при соприкосновении с воздухом способна окисляться и самонагреваться до возникновения горения даже при температуре окружающего воздуха 10 0 С. Следовательно, температура самовоспламенения ее должна быть ниже температуры воздуха складских и производственных помещений.

Из жидкостей в качестве примера должна быть приведен скипидар.
Размещено на реф.рф
Распределœенный тонким слоем на поверхности волокнистых веществ, он способен самовозгораться при обычной температуре помещений. Пример самовозгорающихся газов – силан SiH 4 .

Вещества, имеющие температуру самонагревания ниже 50 0 С, условно выделили в группу пирофорных веществ . Такие вещества представляют большую пожарную опасность при их хранении и переработке.

Учитывая зависимость отпричины выделœения тепла в начальной фазе самонагревания веществ и материалов различают: тепловое, микробиологическое и химическое самовозгорание.

Тепловым называют самовозгорание, вызванное самонагреванием, возникшим под воздействием внешнего нагрева вещества (материала, смеси) выше температуры самонагревания.

Так как тепловое самовозгорание происходит при нагреве веществ в атмосфере воздуха, оно не имеет резкого отличия от химического самовозгорания веществ при контакте их с кислородом воздуха. К тепловому самовозгоранию имеют склонность многие вещества и материалы, но к пирофорным веществам (в особом состоянии) можно отнести масла и жиры, каменные угли и некоторые химические вещества. Масла и жиры будут рассмотрены на лаб. работе.

Каменные угли- ископаемые угли (бурый и каменный угли), хранящиеся в кучах или штабелях, способны к тепловому самовозгоранию. Основными причинами самовозгорания являются способность углей окисляться и адсорбировать пары и газы при низких температурах. По этой причине возникновение очага самовозгорания в штабелœе всœегда связано с двумя условиями:

а) притоком воздуха,

б) небольшим отводом тепла в окружающее пространство.

Скорость самонагревания угля резко увеличивается при температуре60 о С , в связи с этим эту температуру угля называют критической.

Микробиологическое самовозгорание - это самовозгорание в результате самонагревания, возникшего под воздействием жизнедеятельности микроорганизмов в массе вещества (материала, смеси).

Растительные материалы- сено, клевер, силосная масса, солод, хлопок, торф и подобные им материалы способны при определœенных условиях самовозгораться.

Считают, что особенно подвержены самовозгоранию недосушенные материалы. Влага и тепло способствуют размножению микроорганизмов. Вследствие плохой теплопроводности растительных материалов выделяющееся при гниении теплота идет в основном на разогрев этого материала, температура его повышается и может достичь 70 0 С . При этом микроорганизмы погибают, но процесс повышения температуры в растительных материалах не заканчивается. Некоторые органические материалы уже обугливаются уже при 70 0 С.

Образующийся при этом пористый уголь имеет свойство поглощать (адсорбировать) пары и газы.

Поглощение сопровождается выделœением тепла, в случае малой теплоотдачи уголь нагревается до начала процесса окисления. В результате этого температура растительных материалов повышается и достигает 200 0 С. При этой температуре начинает разлагаться клетчатка, входящая в состав растительных материалов, что ведет к дальнейшему обугливанию и дальнейшей интенсификации окисления. В результате этого температура материала поднимается и возникает процесс горения.

Химическое самовозгорание - самовозгорание, возникающее в результате химического взаимодействия.

а) Самовозгорание химических веществ при контакте с кислородом воздуха:

сульфиды желœеза способны реагировать с кислородом воздуха при обычной температуре с выделœением большого количества тепла.

FeS 2 + O 2 ® FeS + SO 2 + 222,3 кДж

2FeS 2 + 7,5O 2 + Н 2 О ® Fe 2 (SО 4) 3 +Н 2 SO 4 + 2771 кДж

Отмечены случаи самовозгорания пирита или серного колчедана, содержащих FeS 2 на складах сернокислотных заводов, а также в рудниках.

Фосфор белый, фтористый водород, силаны, цинковая пыль, алюминиевая пудра, карбиды щелочных металлов, сульфиды металлов - рубидия и цезия, арсины, стибины, фосфины, и т. п. также способны окисляться на воздухе с выделœением тепла, за счёт которого реакция ускоряется до горения.

К самовозгоранию на воздухе способны некоторые органические соединœения: диэтиловый эфир и скипидар.
Размещено на реф.рф
Диэтиловый эфир при длительном соприкосновении с воздухом на свету способен образовывать перекись диэтила, которая при ударе или нагревании до 75 0 С разлагается со взрывом и воспламеняет эфир.

б) Самовозгорание веществ при контакте с водой.

К этой группе материалов относятся калий, натрий, рубидий, цезий, карбид кальция и карбиды щелочных металлов, гидриды щелочных и щелочноземельных металлов, фосфиды кальция и натрия, силаны, негашеная известь, гидросульфид натрия и т.п.

Щелочные металлы и их гидриды взаимодействуют с водой с выделœением водорода и значительного количества тепла.

2К + 2Н 2 О = 2КОН + Н 2

КН + Н 2 О = КОН + Н 2

Выделяющейся водород самовоспламеняется и горит совместно с металлом только в том случае, в случае если кусок металла по объёму больше горошины.

При взаимодействии карбида кальция с небольшим количеством воды выделяется столько тепла, что в присутствии воздуха образующийся ацетилен самовозгорается. При большом количестве воды этого не происходит. Карбиды щелочных металлов при соприкосновении с водой взрываются, причем металлы сгорают, а углерод выделяется в свободном состоянии

2Na 2 C 2 + 2H 2 O + O 2 = 4NaOH + 4C

Фосфид кальция Са 3 Р 2 при взаимодействии с водой образует фосфин

Са 3 Р 2 + 6Н 2 О = 3 Са(ОН) 2 + 2РН 3

Фосфин РН 3 является горючим газом, но самовозгораться не способен. Совместно с РН 3 выделяется неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ количество жидкого Р 2 Н 4 , который способен самовозгораться на воздухе и должна быть причиной воспламенения РН 3 .

Силаны, соединœения кремния с различными металлами (MgSi, Fe 2 Si) при действии воды выделяют кремний водород, самовозгорающийся на воздухе

MgSi + 4Н 2 О = 2 Mg(ОН) 2 +SiН 4

SiН 4 + 2О 2 = SiO 2 + 2H 2 O

в) Вещества, самовозгорающиеся при контакте с окислителями.

Многие вещества, в основном органические, при смешении или соприкосновении с окислителями способны самовозгораться. К окислителям, вызывающим самовозгорание таких веществ, относятся сжатый кислород, галогены, азотная кислота͵ перекись натрия и бария, перманганат калия, хромовый ангидрид, двуокись свинца, селитры, хлораты, перхлораты, хлорная известь и т.п. Некоторые из смесей окислителœей с горючими веществами способны самовозгораться только при взаимодействии на них серной или азотной кислот или при ударе и слабом нагревании.

Сжатый кислород вызывает самовозгорание веществ (минœерального масла), которые не самовозгораются в кислороде при нормальном давлении. Хлор, бром, фтор и йод чрезвычайно активно соединяются с некоторыми горючими веществами, причем реакция сопровождается выделœением большого количества тепла и вещества самовозгораются. Так, ацетилен, водород, метан, этилен в смеси с хлором самовозгораются на свету или от света горящего магния.

В случае если указанные газы присутствуют в момент выделœения хлора из любого вещества, самовозгорание их происходит даже в темноте

С 2 Н 2 + С1 2 = 2НС1 + 2С

СН 4 + 2С1 2 = 4НС1 + С

Нельзя хранить галогены вместе с легковоспламеняющимися жидкостями. Так пары диэтилового эфира могут самовозгораться в атмосфере хлора.

Красный фосфор моментально самовозгорается при соприкосновении с хлором или бромом.

Не только галогены в свободном состоянии, но и их соединœения энергично вступают в реакцию с некоторыми металлами. Так, взаимодействие четыреххлористого этана с металлическим калием происходит со взрывом.

С 2 Н 2 С1 4 + 2К = 2КС1 + 2НС1 +2С

Азотная кислота͵ разлагаясь, выделяет кислород, в связи с этим является сильным окислителœем, способным вызывать самовозгорание ряда веществ.

4HNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O

При соприкосновении с азотной кислотой самовозгораются скипидар и этиловый спирт.

Растительные материалы самовозгораются (солома, лен, хлопок, стружки), в случае если на них попадет концентрированная азотная кислота.

При соприкосновении с перекисью натрия способны самовозгораться следующие горючие и легковоспламеняющиеся жидкости: метиловый, этиловый, пропиловый, бутиловый, изоамиловый и бензиловый спирты, этиленгликоль, диэтиловый эфир, анилин, скипидар и уксусная кислота. Некоторые жидкости самовозгорались с перекисью.

Общие и отличительные особенности процессов самовоспламенения и зажигания

Принципиально, по своей физической сущности, зажигание не отличается от процесса самовоспламенения, так как и в данном случае самоускорение реакции взаимодействия горючего и окислителя наступает после повышения температуры системы выше определœенного значения.

Разница в условиях возникновения и в механизмах протекания этих процессов сводится к следующему. Первое, при самовоспламенении вся смесь разогревалась равномерно и доводилась постепенно до температуры самовоспламенения. В результате этого реакции окисления возникали и ускорялись во всœем объёме газовой смеси и процесс горения мог возникнуть равновероятно в любой точке рассматриваемого пространства или во всœем объёме одновременно. А в случае зажигания вся масса реакционноспособной горючей смеси может оставаться относительно холодной, до температуры воспламенения достаточно быстро нагревается только незначительная ее часть. Второе отличие состоит в том, что при самовоспламенении процесс самоускорения реакций горения нарастал сравнительно медленно, т. е. был велик период индукции, а при зажигании процесс воспламенения происходит значительно быстрее, так как разогрев смеси от внешнего источника тепла производится локально, но значительно быстрее и до более высокой температуры. По этой причине индукционный период зажигания почти отсутствует или очень мал, а возникшее пламя распространяется из зоны его возникновения на всю остальную реакционноспособную смесь с определённой скоростью.

Вывод по вопросу : процесс самовозгорания, приводящий к пожару, возникает в результате действия в качестве источника загорания теплового, микробиологического или химического импульсов на склонные к этому процессу вещества и материалы.

Вывод по основной части занятия:

Вывод по лекции :

1) Причиной пожара могут являться процессы самовоспламенения и самовозгорания. Локально возникающий процесс самовозгорания может явиться источником дальнейшего зажигания любых других горючих веществ и материалов, находящихся в опасной близости от него.

2) Температура самовоспламенения и температура самонагревания характеризуют минимально опасные температуры окружающей среды, при которых сравнительно быстро загораются горючие вещества и материалы любой массы.

3) Процессы самовоспламенения и самовозгорания протекают только в случае возникновения определœенных (критических) условий.

Заключительная часть

В заключительной части занятия преподаватель проводит фронтальный опрос по изученному материалу:

1. Что принято называть самовоспламенением?

2. Какие факторы влияют на температуру самовоспламенения?

3. Для чего крайне важно знать условия самовоспламенения веществ и материалов?

4. В чем сходство, а в чем различие между процессами самовоспламенения и самовозгорания?

5. Какие виды самовозгорания различают?

Затем преподаватель выдает задание на СП:

Вопрос № 2. Виды самовозгорания - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Вопрос № 2. Виды самовозгорания" 2017, 2018.

Тепловым называется самовозгорание, вызванное самонагреванием, возникшим под воздействием внешнего нагрева вещества (материала, смеси) выше температуры самонагревания. Так как тепловое самовозгорание происходит при нагреве веществ в атмосфере воздуха, оно не имеет резкого отличия от химического самовозгорания веществ при контакте их с кислородом воздуха.

К тепловому самовозгоранию имеют склонность многие вещества и материалы, но к пирофорным (в особом состоянии) можно отнести масла и жиры, каменные угли и некоторые химические вещества.

Масла и жиры. Самовозгорание масел и жиров часто является причиной пожаров. Существует три вида масел: минеральные, растительные и животные. Минеральные масла – машинное, трансформаторное, соляровое – получают при переработке нефти. Они представляют собой смесь углеводородов, главным образом предельных. Эти масла окисляются на воздухе только при высоких температурах, поэтому к самовозгоранию не способны. Отработанные минеральные масла, подвергавшиеся нагреву до высокой температуры, могут содержать непредельные соединения, которые способны к самовозгоранию. Следовательно, такие масла могут самовозгораться.

Растительные масла (льняное, конопляное, хлопковое и др.) и животные (например, сливочное) по своему составу отличны от минеральных. Они представляют собой смесь глицеридов жирных кислот: пальмитиновой С 15 Н 31 СООН, стеариновой

С 17 Н 35 СООН, олеиновой С 17 Н 33 СООН, линолевой С 17 Н 31 СООН, линоленовой С 17 Н 29 СООН и др. Пальмитиновая и стеариновая кислоты являются предельными, олеиновая, линолевая и линоленовая – непредельными. Глицериды предельных кислот, а следовательно и масла, содержащие их в большом количестве (табл. 3.1), окисляются при температурах выше 150 0 С и не способны самовозгораться. Масла, содержащие большое количество глицеридов непредельных кислот, способны самовозгораться.

Таблица 3.1

Состав жиров и масел

Масла и жиры могут самовозгораться только при определенных условиях:

б) при большой поверхности окисления масел и жиров и малой теплоотдаче;

в) если жирами и маслами пропитаны какие-либо горючие материалы;

г) при определенной уплотненности промасленного материала.

Рассмотрим эти условия.

Различная способность растительных масел и животных жиров к самовозгоранию объясняется тем, что они содержат глицериды различного состава и строения и не в одинаковом количестве.

Так, глицериды непредельных кислот способны окисляться на воздухе при обычной температуре помещений, так как их молекулы имеют двойные связи:

R – CH = CH – R + O 2 R – CH – CH – R

Глицерид

Пероксид глицерида

Пероксиды легко разлагаются с образованием атомного кислорода, который весьма реакционноспособен

R – CH – CH – RR – CH – CH – R+ –О –

Атомарный кислород взаимодействует даже с трудно окисляющимися компонентами масел (например, глицеридами предельных кислот). Одновременно с окислением протекает и полимеризация непредельных соединений

R – CH – CH – R

R – CH = CH – R + R– CH – CH – R О

О ОR – CH – CH – R

Полимеризация глицеридов, так же как и окисление, протекает при низкой температуре и с выделением тепла.

Если глицерид олеиновой кислоты имеет одну двойную связь и может присоединить одну молекулу кислорода, то глицерид линолевой кислоты содержит две двойные связи и, следовательно, может присоединить две молекулы кислорода. Чем больше кислорода присоединяется к молекуле глицерида, тем больше тепла выделяется при окислении и, следовательно, тем больше способность глицеридов к самовозгоранию. О количестве глицеридов непредельных кислот в масле и жире судят по иодному числу масла, т.е. по количеству иода, поглощенному 100 г масла.

Чем выше иодное число масла, тем больше способно масло к самовозгоранию. Ниже приведены иодные числа некоторых растительных масел и животных жиров:

Самое большое иодное число имеет льняное масло. Волокнистые материалы, пропитанные льняным маслом, при всех прочих равных условиях самовозгораются быстрее, чем материалы, пропитанные другими маслами. Олифа, приготовленная из льняного масла, способна самовозгораться, хотя ее иодное число меньше, чем льняного масла. Объясняется это тем, что в олифу добавляют сиккатив, ускоряющий ее высыхание, т.е. окисление и полимеризацию. Полунатуральные олифы, представляющие собой смеси окисленного льняного масла с растворителями, имеют небольшие иодные числа и мало способны к самовозгоранию. Искусственные олифы совершенно не способны самовозгораться.

Жиры рыб и морских животных имеют высокое иодное число, но обладают незначительной способностью к самовозгоранию, что обусловлено присутствием в них продуктов, замедляющих окисление.

Масла, жиры или олифы, хранящиеся в бочке, бутыли или резервуаре, самовозгораться не могут, так как поверхность соприкосновения их с воздухом (поверхность окисления) очень мала. Чтобы создать условия самовозгорания, необходимо увеличить поверхность окисления, например смочить маслом, жиром или олифой волокнистые или мелко раздробленные и пористые вещества (вату, обтирочные концы, тряпки, паклю, стружки, опилки и т.п.). Однако для самовозгорания необходимо также, чтобы поверхность окисления была значительно больше поверхности теплоотдачи. Такие условия создаются в том случае, когда промасленные материалы сложены в кучи, штабеля, пакеты и прилегают близко один к другому. Однако если в промасленной вате или ткани содержится большое количество масла, оно не способно к самовозгоранию, так как масло закрывает поры ткани и склеивает волокна, в результате чего поверхность окис

ления уменьшается. Соотношение материалов при самовозгорании определяется как свойствами пропитанного материала, так и свойствами масел и жиров. Например, самовозгорание хлопковой ваты, смоченной олифой, наиболее вероятно при соотношении 2:1, т.е. 2 части олифы (по массе) на 1 часть ваты.

Способность масел и жиров к самовозгоранию тем больше, чем больше уплотнен промасленный материал.

Способность промасленных материалов к самовозгоранию увеличивается в присутствии в них катализаторов, ускоряющих окисление и полимеризацию масел, а также при повышении температуры воздуха. Катализаторами для самовозгорания масел являются соли различных металлов – марганца, свинца, кобальта, так называемых сиккативов. Наиболее низкая температура, при которой на практике наблюдали самовозгорание масел и жиров, составляла 10 — 15 0 С.

Индукционный период самовозгорания промасленных материалов может составлять от нескольких часов до нескольких дней. Это зависит от объема промасленного материала, вида масла или жира, их количества, температуры воздуха и других факторов.

Каменный уголь. Ископаемые угли (бурый и каменный угли), хранящиеся в кучах или штабелях, способны самовозгораться. Основными причинами самовозгорания являются способность углей окисляться и адсорбировать пары и газы при низких температурах. Несмотря на то, что при низких температурах окисление углей идет медленно и тепла выделяется мало (12,5 Дж на 1 мл присоединенного кислорода), в больших скоплениях угля, где теплоотдача в окружающую среду затруднена, самовозгорание все же происходит.

Возникающее в штабелях самонагревание угля первоначально бывает общим, т.е. по всему объему штабеля, исключая поверхностный слой толщиной 0,3 — 0,5 м, но по мере повышения температуры оно приобретает гнездовой характер. Рост температуры в очаге самовозгорания до 60 0 С происходит очень медленно и может быть приостановлен проветриванием штабеля. Начиная с 60 0 С, скорость самонагревания резко увеличивается, поэтому эту температуру угля называют критической .

Возникновение очага самовозгорания в штабеле всегда связано с двумя условиями: притоком воздуха и небольшим отводом тепла в окружающее пространство. Поэтому они зарождаются на откосах штабеля преимущественно на высоте 0,5 – 1,0 м от основания и на глубине 0,5 м от поверхности. Если штабель неоднороден по плотности и размерам кусков, то очаги самовозгорания могут зарождаться и в других местах, главным образом более рыхлых. Отвод тепла от очагов самовозгорания обусловлен в основном размерами штабеля и выносом тепла потоками воздуха. Основное значение для возникновения очагов имеют потоки воздуха внутри штабеля. Возникновение этих потоков обусловлено разностью температур в штабеле и окружающем воздухе, а также под воздействием ветра. Влияние ветра проявляется в том, что очаги самовозгорания зарождаются преимущественно с наветренной стороны, где создается напор воздуха.

Склонность углей к самовозгоранию в штабелях различна. Она тем выше, чем больше выход летучих веществ дают угли. самовозгоранию углей способствует измельченность и присутствие в них пирита и влаги. Согласно нормам хранения углей, все ископаемые угли по их подверженности к самовозгоранию делятся на две категории: категория А – опасные, категория Б – устойчивые. К категории А относят бурые и ка

менные угли, за исключением марки Т, а также смеси разных категорий. К категории Б относят антрацит и каменные угли марки Т.

Для предотвращения самовозгорания углей при хранении нормами установлено: 1) ограничение высоты штабелей угля; 2) уплотнение угля в штабелях с тем, чтобы предотвратить проникновение воздуха. Первое не препятствует протеканию в штабеле угля процессов окисления, но предотвращает повышение в нем температуры, поскольку обеспечивается усиленная теплоотдача, так как увеличивается отношение S / V штабеля. Площадка под штабель должна иметь мягкий грунт, так как на твердом грунте (асфальтированном, дощатом настиле и т.д.) воздух легко проникает в штабель, в связи с чем увеличивается скорость выделения тепла при окислении.

При уплотнении штабеля значительно уменьшается количество пустот и затрудняется проникновение в него воздуха. Это сводит к минимуму скорость процессов окисления и адсорбции в угле, что исключает возможность повышения температуры в штабеле. При сильном уплотнении штабеля воздух проникает к углю в количествах, при которых рост температуры в штабелях становится невозможным. Кроме того, уплотнение угля препятствует проникновению в штабель атмосферных осадков, которые способствуют самовозгоранию угля. Наиболее эффективно во время закладки штабеля уголь послойно уплотнять трамбованием или укаткой катками и гусеницами тракторов после того, как будет насыпан слой угля высотой 1 – 2 м.

Другие неорганические и органические вещества. Сульфиды железа FeS, FeS 2 , Fe 2 S 3 способны самовозгораться, что неоднократно приводило к пожару. Основной причиной самовозгорания сульфидов является их способность реагировать с кислородом воздуха при обычной температуре с выделением большого количества тепла.

FeS 2 + О 2 FeS + SО 2 + 222,3 кДж.

Отмечены случаи самовозгорания пирита или серного колчедана (FeS 2) на складах сернокислотных заводов, а также в рудниках.

самовозгоранию пирита способствует влага. Предполагается, что реакция в этом случае протекает по следующему уравнению:

2FeS 2 + 7,5О 2 + Н 2 О Fe 2 (SО 4) 3 + Н 2 SО 4 + 2771 кДж.

При образовании железного купороса объем увеличивается и происходит растрескивание пирита и его измельчение, что благоприятствует процессу самовозгорания.

Сульфиды FeS и Fe 2 S 3 образуются в емкостях для хранения нефтепродуктов, горючих газов и в аппаратуре различных производств, где имеются примеси сероводорода. В зависимости от температуры образование сульфидов железа протекает различно. Если температура выше температуры диссоциации сероводорода, т.е. выше 310 0 С, сульфиды железа образуются при взаимодействии железа с элементарной серой, получившейся в результате разложения сероводорода или других сернистых соединений. Элементарная сера может также получиться в результате окисления сероводорода, и тогда образование сернистого железа происходит по следующим реакциям:

2Н 2 S + О 2 2Н 2 О + 2 S

При температурах ниже 310 0 С сульфиды железа в производственной аппаратуре образуются при воздействии сероводорода не на железо, а на продукты его коррозии

2Fe(ОН) 3 + 3Н 2 S Fe 2 S 3 + 6Н 2 О.

Все пожары в производственной аппаратуре, возникшие в результате самовозгорания сульфидов железа, происходили после освобождения аппаратуры от хранимого или обрабатываемого в ней продукта.

На нефтеперегонном заводе, перерабатывающем сернистую нефть, была поставлена на ремонт бензиновая ректификационная колонна. При вскрытии люка на стенках колонны и тарелках был обнаружен слой сульфида железа. Быстрая подача пара в колонну позволила предотвратить окисление и самовозгорание сульфида железа. Как видно, сульфид железа в колонне образовался уже давно, но из-за отсутствия воздуха окисление не протекало.

самовозгорание сульфидов железа в производственной аппаратуре предотвращают следующими методами: очисткой от сероводорода обрабатываемого или хранимого продукта, антикоррозионным покрытием внутренней поверхности аппаратуры, продуванием аппаратуры паром или продуктами сгорания для удаления горючих паров или газов, заполнением аппаратуры водой и медленным спуском её, что ведет к окислению сульфида без ускорения реакции.

Фосфор белый (желтый), фосфористый водород (фосфин), водородистый кремний (силан), цинковая пыль, алюминиевая пудра, карбиды щелочных металлов, сульфиды металлов – рубидия и цезия, арсины, стибины, сульфоуголь и другие вещества также способны окисляться на воздухе с выделением тепла, за счет которого реакция ускоряется до горения. Некоторые из перечисленных веществ способны самовозгораться очень быстро после соприкосновения с воздухом, другие же – через длительный промежуток времени.

Рассмотрим свойства и причины самовозгорания перечисленных веществ.

Фосфор белый (желтый) интенсивно окисляется при температуре помещений, поэтому быстро самонагревается и загорается с образованием белого дыма

4Р + 5О 2 = 2Р 2 О 5 + 3100,6 кДж.

При смачивании раствором фосфора в сероуглероде горючих веществ происходит испарение сероуглерода; остающийся на поверхности тонкий слой фосфора быстро окисляется и самовозгорается. В зависимости от концентрации раствора смоченные им вещества самовозгораются через различные промежутки времени.

Хранить и резать фосфор следует под водой, так как на воздухе он может воспламениться от теплоты трения. (Белый фосфор очень ядовит!).

Некоторые металлы, металлические порошки, пудры способны самовозгораться на воздухе за счет тепла, выделяющегося при реакции окисления. Из металлов в компактном состоянии этой способностью обладают рубидий и цезий, из металлических пудр – алюминиевая пудра и др. Для предотвращения самовозгорания алюминиевой пудры ее приготовляют в среде инертного газа и затем перетирают с жирами, пленка которых предохраняет пудры от окисления. Известны случаи, когда алюминиевая пудра под действием растворителя или нагревания обезжиривалась и самовозгоралась.

Карбиды щелочных металлов К 2 С 2 , Na 2 C 2 , Li 2 C 2 самовозгораются не только на воздухе, но даже и в атмосфере СО 2 и SО 2 .

К самовозгоранию на воздухе способны также диэтиловый эфир и скипидар. диэтиловый эфир при длительном соприкосновении с воздухом на свету способен образовывать перекись диэтила (С 2 Н 5)О 2 , которая при ударе или нагревании до 75 0 С разлагается со взрывом и воспламеняет эфир. Скипидар также может самовозгораться, если им смочены волокнистые материалы. Причина самовозгорания – способность скипидара окисляться на воздухе при низких температурах. Известен случай самовозгорания ваты, смоченной скипидаром. Такой ватой смывали масляную краску с декорации. Ночью

вата, собранная в одном месте, самовозгорелась. Известны также случаи самовозгорания мха, смоченного скипидаром.

Сульфоуголь, находясь в бумажных мешках, уложенных в штабель, способен самовозгораться. Были случаи его самовозгорания в первые 2 – 3 дня после укладки мешков в штабель.

Химическим называется самовозгорание, возникающее в результате химического взаимодействия веществ.

Вещества, самовозгорающиеся при контакте с водой. К этой группе материалов относятся калий, натрий, рубидий, цезий, карбид кальция и карбиды щелочных металлов, гидриды щелочных и щелочноземельных металлов, фосфиды кальция и натрия, силаны, негашеная известь, гидросульфид натрия и др.

Щелочные металлы — калий, натрий, рубидий и цезий – взаимодействуют с водой с выделением водорода и значительного количества тепла:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2 .

Выделяющийся водород самовоспламеняется и горит совместно с металлом только в том случае, если кусок металла по объему больше горошины. Взаимодействие указанных металлов с водой иногда сопровождается взрывом с разбрызгиванием расплавленного металла. Так же ведут себя гидриды щелочных и щелочноземельных металлов (КН, NaН, СаН 2) при взаимодействии с небольшим количеством воды:

NaН + Н 2 О = NaOH + H 2 .

При взаимодействии карбида кальция с небольшим количеством воды выделяется столько тепла, что в присутствии воздуха образующийся ацетилен самовозгорается. При большом количестве воды этого не происходит. Карбиды щелочных металлов (например, Na 2 С 2 , К 2 С 2) при соприкосновении с водой взрываются, причем металлы сгорают, а углерод выделяется в свободном состоянии:

2Na 2 С 2 + 2Н 2 О + О 2 = 4 NaOH + 4С.

Фосфид кальция Са 3 Р 2 при взаимодействии с водой образует фосфористый водород (фосфин):

Са 3 Р 2 + 6Н 2 О = 3Са(ОН) 2 + 2РН 3 .

Фосфин РН 3 является горючим газом, но самовозгораться не способен. Совместно с РН 3 выделяется некоторое количество жидкого Р 2 Н 4 , который способен самовозгораться на воздухе и может быть причиной воспламенения РН 3 .

Силаны, т.е. соединения кремния с различными металлами, например Mg 2 Si, Fe 2 Si, при действии воды выделяют водородистый кремний, самовозгорающийся на воздухе:

Mg 2 Si + 4Н 2 О = 2 Mg(ОН) 2 + SiН 4

SiН 4 + 2О 2 = SiО 2 + 4Н 2 О.

Перекись бария и перекись натрия хотя и взаимодействуют с водой, но горючих газов при этом не образуется. Горение может возникнуть, если перекиси смешаны или соприкасаются с горючими веществами.

Оксид кальция (негашеная известь), реагируя с небольшим количеством воды, разогревается до свечения и может поджечь соприкасающиеся с ней горючие материалы.

Гидросульфит натрия, являясь влажным, энергично окисляется с выделением тепла. В результате этого происходит самовозгорание серы, образующейся при распаде гидросульфита.

Вещества, самовозгорающиеся при контакте с окислителями. Многие вещества, в основном органические, при смешении или соприкосновении с окислителями способны самовозгораться. К окислителям, вызывающим самовозгорание таких веществ, относятся сжатый кислород, галогены, азотная кислота, перекись натрия и бария, перманганат калия, хромовый ангидрид, двуокись свинца, селитры, хлораты, перхлора

ты, хлорная известь и др. Некоторые из смесей окислителей с горючими веществами способны самовозгораться только при воздействии на них серной или азотной кислот или при ударе и слабом нагревании.

Сжатый кислород вызывает самовозгорание веществ (минерального масла), которые не самовозгораются в кислороде при нормальном давлении.

Хлор, бром, фтор и иод чрезвычайно активно соединяются с некоторыми горючими веществами, причем реакция сопровождается выделением большого количества тепла, и вещества самовозгораются. Так, ацетилен, водород, метан и этилен в смеси с хлором самовозгораются на свету или от света горящего магния. Если указанные газы присутствуют в момент выделения хлора из любого вещества, самовозгорание их происходит даже в темноте:

С 2 Н 2 + Сl 2 + 2HCl + 2C

CH 4 + 2Сl 2 = 4HCl + C и т.д.

Нельзя хранить галогены вместе с легковоспламеняющимися жидкостями.

С 2 Н 5 ОС 2 Н 5 + 4Сl 2 = Н 2 О + 8НCl + 4C.

Красный фосфор моментально самовозгорается при соприкосновении с хлором или бромом.

Не только галогены в свободном состоянии, но и их соединения энергично вступают в реакцию с некоторыми металлами. Так, взаимодействие четыреххлористого этана С 2 Н 2 Сl 4 с металлическим калием происходит со взрывом

С 2 Н 2 Сl 4 + 2К = 2КСl + 2НСl + 2С.

Смесь четыреххлористого углерода ССl 4 или четырехбромистого углерода со щелочными металлами при нагревании до 70 0 С взрывается.

Азотная кислота, разлагаясь, выделяет кислород, поэтому является сильным окислителем, способным вызвать самовозгорание ряда веществ.

4НNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O.

При соприкосновении с азотной кислотой самовозгораются скипидар и этиловый спирт.

Растительные материалы (солома, лен, хлопок, древесные опилки и стружки) самовозгораются, если на них попадет концентрированная азотная кислота.

При соприкосновении с перекисью натрия способны самовозгораться следующие горючие и легковоспламеняющиеся жидкости: метиловый, этиловый, пропиловый, бутиловый, изоамиловый и бензиловый спирты, этиленгликоль, диэтиловый эфир, анилин, скипидар и уксусная кислота. Некоторые жидкости самовозгорались с перекисью натрия после введения в них небольшого количества воды. Так ведут себя уксусно-этиловый эфир (этилацетат), ацетон, глицерин и изобутиловый спирт. Началом реакции служит взаимодействие воды с перекисью натрия и выделение при этом атомарного кислорода и тепла:

2Na 2 О 2 + Н 2 О = 2NaОН + О.

Атомарный кислород в момент выделения окисляет горючую жидкость, и она самовозгорается. Порошок алюминия, опилки, уголь, сера и другие вещества в смеси с перекисью натрия моментально самовозгораются от попадания в них капли воды.

Сильным окислителем является перманганат калия КMnO 4 . Его смеси с твердыми горючими веществами крайне опасны. Они самовозгораются от действия концентрированных серной и азотной кислот, а также от удара и трения. Глицерин С 3 Н 5 (ОН) 3 и этиленгликоль С 2 Н 4 (ОН) 2 самовозгораются в смеси с перманганатом калия через несколько секунд после смешения.

Сильным окислителем является также хромовый ангидрид. При попадании на хромовый ангидрид самовозгораются следующие жидкости: метиловый, этиловый, бутиловый, изобутиловый и изоамиловый спирты; уксусный, масляный, бензойный, пропионовый альдегиды и паральдегид; диэтиловый эфир, этилацетат, амилацетат, метилдиоксан; уксусная, пеларгоновая, нитрилакриловая кислоты; ацетон.

Смеси селитр, хлоратов, перхлоратов способны самовозгораться при действии на них серной, а иногда азотной кислоты. Причиной самовозгорания является выделение кислорода под действием кислот. При действии серной кислоты на бертолетову соль происходит следующая реакция:

H 2 SO 4 + 2KClO 3 = K 2 SO 4 + 2HClO 3 .

Хлорноватая кислота малоустойчива и при образовании распадается с выделением кислорода:

2HClO 3 = 2HCl + 3O 2 .

Вопросы для самоконтроля

1. Какую температуру называют температурой самонагревания?

2. Запишите формулу для вычисления температуры самонагревания.

3. Какие вещества называют пирофорными?

4. Какое самовозгорание называют тепловым?

5. Какие вещества способны к тепловому самовозгоранию?

6. Какое самовозгорание называют микробиологическим?

7. Какие вещества способны к химическому самовозгоранию?

4. горение смесей газов и паров с воздухом

Главная » База знаний » Спонтанное самовозгорание — трагедия или наказание с небес? Самонагревание и самовозгорание Процессы самовозгорания.