Pri difúznom spaľovaní čas chemického štádia procesu. Difúzne spaľovanie plynov. produkty spaľovania. Dym
Homogénne a heterogénne spaľovanie.
Na základe uvažovaných príkladov v závislosti od stavu agregácie zmesi paliva a okysličovadla, t.j. podľa počtu fáz v zmesi rozlišujú:
1. homogénne spaľovanie plyny a pary horľavých látok v prostredí plynného okysličovadla. Reakcia spaľovania teda prebieha v systéme pozostávajúcom z jednej fázy (agregátový stav).
2. heterogénne spaľovanie tuhé horľavé látky v prostredí plynného okysličovadla. V tomto prípade reakcia prebieha na rozhraní, zatiaľ čo homogénna reakcia prebieha v celom objeme.
Ide o spaľovanie kovov, grafitu, t.j. prakticky neprchavé materiály. Mnohé reakcie plynov sú homogénno-heterogénneho charakteru, keď možnosť vzniku homogénnej reakcie je spôsobená vznikom súčasne heterogénnej reakcie.
Spaľovanie všetkých kvapalných a mnohých pevných látok, z ktorých sa uvoľňujú pary alebo plyny (prchavé látky), prebieha v plynnej fáze. Tuhá a kvapalná fáza zohrávajú úlohu zásobníkov pre reagujúce produkty.
Napríklad heterogénna reakcia samovznietenia uhlia prechádza do homogénnej fázy horenia prchavých látok. Zvyšky koksu horia heterogénne.
Podľa stupňa prípravy horľavá zmes rozlišovať medzi difúznym a kinetickým spaľovaním.
Uvažované typy spaľovania (okrem výbušnín) sú difúzne spaľovanie. Plameň, t.j. spaľovacia zóna zmesi paliva so vzduchom, aby sa zabezpečila stabilita, musí byť neustále zásobovaná palivom a kyslíkom vo vzduchu. Prúd horľavého plynu závisí len od rýchlosti jeho prívodu do spaľovacej zóny. Rýchlosť vstupu horľavej kvapaliny závisí od intenzity jej vyparovania, t.j. na tlaku pár nad povrchom kvapaliny a následne na teplote kvapaliny. Teplota vznietenia nazývaná najnižšia teplota kvapaliny, pri ktorej plameň nad jej povrchom nezhasne.
Spaľovanie pevných látok sa líši od spaľovania plynov prítomnosťou štádia rozkladu a splyňovania, po ktorom nasleduje vznietenie prchavých produktov pyrolýzy.
Pyrolýza- ide o ohrev organických látok na vysoké teploty bez prístupu vzduchu. V tomto prípade dochádza k rozkladu alebo štiepeniu komplexných zlúčenín na jednoduchšie (koksovanie uhlia, krakovanie ropy, suchá destilácia dreva). Preto spaľovanie tuhej horľavej látky do splodiny horenia nie je sústredené len v zóne plameňa, ale má viacstupňový charakter.
Zahrievanie tuhej fázy spôsobuje rozklad a vývoj plynov, ktoré sa vznietia a horia. Teplo z horáka ohrieva pevnú fázu, čo spôsobuje jej splyňovanie a proces sa opakuje, čím sa podporuje horenie.
Model tuhého spaľovania predpokladá prítomnosť nasledujúcich fáz (obr. 17):
Ryža. 17. Model spaľovania
pevný.
Zahrievanie tuhej fázy. Pri topiacich sa látkach dochádza k topeniu v tejto zóne. Hrúbka zóny závisí od teploty vodivosti látky;
Pyrolýza alebo reakčná zóna v tuhej fáze, v ktorej vznikajú plynné horľavé látky;
Predpálenie v plynnej fáze, v ktorej sa vytvorí zmes s oxidačným činidlom;
Plameň alebo reakčná zóna v plynnej fáze, v ktorej dochádza k premene produktov pyrolýzy na plynné produkty horenia;
produkty spaľovania.
Rýchlosť prívodu kyslíka do spaľovacej zóny závisí od jeho difúzie cez produkt horenia.
Vo všeobecnosti, keďže rýchlosť chemickej reakcie v spaľovacej zóne pri uvažovaných typoch spaľovania závisí od rýchlosti príchodu reagujúcich zložiek a povrchu plameňa molekulárnou alebo kinetickou difúziou, tento typ spaľovania sa nazýva tzv. difúzia.
Štruktúra plameňa difúzneho spaľovania pozostáva z troch zón (obr. 18):
Zóna 1 obsahuje plyny alebo výpary. V tejto zóne nedochádza k horeniu. Teplota nepresahuje 500 0 C. Dochádza k rozkladu, pyrolýze prchavých látok a zahrievaniu na teplotu samovznietenia.
Ryža. 18. Štruktúra plameňa.
V zóne 2 sa tvorí zmes pár (plynov) so vzdušným kyslíkom a dochádza k nedokonalému spaľovaniu na CO s čiastočnou redukciou na uhlík (málo kyslíka):
CnHm + 02 -> CO + C02 + H20;
V 3. vonkajšej zóne sú produkty druhej zóny úplne spálené a je pozorovaná maximálna teplota plameňa:
2CO+02 \u003d 2CO2;
Výška plameňa je úmerná koeficientu difúzie a prietoku plynov a je nepriamo úmerná hustote plynu.
Všetky typy difúzneho spaľovania sú vlastné požiarom.
Kinetický spaľovanie je spaľovanie vopred zmiešaného horľavého plynu, pár alebo prachu s oxidačným činidlom. V tomto prípade rýchlosť horenia závisí len od fyzikálno-chemických vlastností horľavej zmesi (tepelná vodivosť, tepelná kapacita, turbulencia, koncentrácia látok, tlak a pod.). Preto sa rýchlosť horenia prudko zvyšuje. Tento typ spaľovania je vlastný výbuchom.
V tomto prípade, keď sa horľavá zmes v určitom bode zapáli, čelo plameňa sa presunie zo spaľovacích produktov do čerstvej zmesi. Plameň pri kinetickom spaľovaní je teda najčastejšie nestabilný (obr. 19).
Ryža. 19. Schéma šírenia plameňa v horľavej zmesi: - zdroj vznietenia; - smer pohybu čela plameňa.
Hoci, ak sa horľavý plyn zmieša so vzduchom a privedie sa do horáka, potom sa počas zapaľovania vytvorí stacionárny plameň za predpokladu, že rýchlosť prívodu zmesi sa rovná rýchlosti šírenia plameňa.
Ak sa zvýši rýchlosť prívodu plynu, plameň sa odtrhne od horáka a môže zhasnúť. A ak sa rýchlosť zníži, plameň sa vtiahne do vnútra horáka s možným výbuchom.
Podľa stupňa spaľovania, t.j. úplnosť reakcie spaľovania na konečné produkty, dochádza k spaľovaniu úplné a neúplné.
Takže v zóne 2 (obr. 18) je spaľovanie neúplné, pretože nedostáva sa dostatok kyslíka, ktorý sa čiastočne spotrebúva v zóne 3 a vznikajú medziprodukty. Ten vyhorí v zóne 3, kde je viac kyslíka, až do úplného spálenia. Prítomnosť sadzí v dyme naznačuje nedokonalé spaľovanie.
Ďalší príklad: pri nedostatku kyslíka sa uhlík spaľuje na oxid uhoľnatý:
Ak pridáte O, reakcia skončí:
2CO + O2 \u003d 2CO2.
Rýchlosť horenia závisí od charakteru pohybu plynov. Preto sa rozlišuje laminárne a turbulentné spaľovanie.
Príkladom laminárneho spaľovania je teda plameň sviečky v nehybnom vzduchu. o laminárne spaľovanie vrstvy plynov prúdia paralelne, ale bez vírenia.
Turbulentné spaľovanie- vírivý pohyb plynov, pri ktorom sa horiace plyny intenzívne miešajú a čelo plameňa sa vymýva. Hranicou medzi týmito typmi je Reynoldsovo kritérium, ktoré charakterizuje vzťah medzi silami zotrvačnosti a silami trenia v prúde:
kde: u- prietok plynu;
n- kinetická viskozita;
l- charakteristická lineárna veľkosť.
Reynoldsovo číslo, pri ktorom dochádza k prechodu laminárnej hraničnej vrstvy na turbulentnú, sa nazýva kritické Re cr, Re cr ~ 2320.
Turbulencia zvyšuje rýchlosť horenia v dôsledku intenzívnejšieho prenosu tepla zo splodín horenia do čerstvej zmesi.
Všetky horľavé (horľavé) látky obsahujú uhlík a vodík, hlavné zložky zmesi plynu a vzduchu, ktoré sa podieľajú na spaľovacej reakcii. Teplota vznietenia horľavých látok a materiálov je rôzna a u väčšiny nepresahuje 300°C.
Fyzikálno-chemický základ spaľovania spočíva v tepelnom rozklade látky alebo materiálu na uhľovodíkové pary a plyny, ktoré vplyvom vysokých teplôt vstupujú do chemického pôsobenia s oxidačným činidlom (vzdušný kyslík) a menia sa na oxid uhličitý ( oxid uhličitý) počas spaľovania, oxid uhoľnatý(oxid uhoľnatý), sadze (uhlík) a voda a tým sa uvoľňuje tepelné a svetelné žiarenie.
Zapálenie je proces šírenia plameňa cez zmes plynu, pary a vzduchu. Keď sa rýchlosť odtoku horľavých pár a plynov z povrchu látky rovná rýchlosti šírenia plameňa pozdĺž nich, pozoruje sa stabilné horenie plameňa. Ak je rýchlosť plameňa väčšia ako rýchlosť výstupu pár a plynov, tak zmes plyn-para-vzduch dohorí a plameň samo zhasne, t.j. blesk.
V závislosti od rýchlosti odtoku plynov a rýchlosti šírenia plameňa cez ne možno pozorovať:
- horenie na povrchu materiálu, keď sa rýchlosť uvoľňovania horľavej zmesi z povrchu materiálu rovná rýchlosti šírenia požiaru pozdĺž neho;
- spaľovanie s oddelením od povrchu materiálu, keď rýchlosť uvoľňovania horľavej zmesi je väčšia ako rýchlosť šírenia plameňa pozdĺž nej.
Spaľovanie zmesi plyn-para-vzduch sa delí na difúzne alebo kinetické. Hlavným rozdielom je obsah alebo neprítomnosť oxidačného činidla (vzdušného kyslíka) priamo v horľavej zmesi para-vzduch.
Kinetické spaľovanie je spaľovanie vopred zmiešaných horľavých plynov a okysličovadla (vzdušného kyslíka). Pri požiaroch je tento typ horenia extrémne zriedkavý. Často sa však nachádza v technologických procesov: pri zváraní plynom, rezaní atď.
Pri difúznom spaľovaní vstupuje okysličovadlo do spaľovacej zóny zvonku . Pochádza spravidla zo spodnej časti plameňa v dôsledku riedenia, ktoré sa vytvára na jeho základni. V hornej časti plameňa, ktorý pri spaľovaní uvoľňuje teplo, sa vytvára tlak. Hlavná oxidačná spaľovacia reakcia) sa vyskytuje na okraji plameňa, pretože plynné zmesi prúdiace z povrchu látky zabraňujú prenikaniu okysličovadla hlboko do plameňa (vytláčajú vzduch). Väčšina horľavej zmesi v strede plameňa, ktorá nevstúpila do oxidačnej reakcie s kyslíkom, prezrádza produkty nedokonalého spaľovania (CO, CH 4, uhlík atď.).
Difúzne spaľovanie môže byť zasa laminárne (kontroverzné) a turbulentné (nerovnomerné v čase a priestore). Laminárne spaľovanie je typické, keď sú rýchlosti výstupu horľavej zmesi z povrchu materiálu a rýchlosť šírenia toku pozdĺž neho rovnaké. Turbulentné spaľovanie nastáva, keď rýchlosť výstupu horľavej zmesi výrazne prevyšuje rýchlosť šírenia plameňa. V tomto prípade sa hranica plameňa stáva nestabilnou v dôsledku veľkej difúzie vzduchu do spaľovacej zóny. Nestabilita sa najprv objaví v hornej časti plameňa a potom sa presunie nadol. K takémuto horeniu dochádza pri požiaroch počas jeho objemového vývoja (pozri nižšie).
Spaľovanie látok a materiálov je možné len pri určitej kvalite kyslíka vo vzduchu. Obsah kyslíka, ktorý vylučuje možnosť horenia rôznych látok a materiálov, je stanovený empiricky. Takže v prípade kartónu a bavlny dochádza k samozhášaniu Ori 14% (obj.) kyslíka a polyesterovej vlny - 16% (obj.).
Vylúčenie oxidačného činidla (vzdušný kyslík) je jedným z protipožiarnych opatrení. Preto by sa skladovanie horľavých a horľavých kvapalín, karbidu vápnika, alkalických kovov, fosforu malo vykonávať v tesne uzavretých nádobách.
1.2.2. Zdroje vznietenia.
Nevyhnutná podmienka zapálenie horľavej zmesi sú zdrojmi vznietenia. Zdroje vznietenia sa delia na otvorený oheň, teplo vykurovacích telies a zariadení, elektrickú energiu, energiu mechanických iskier, statickú elektrinu a výboje blesku, energiu samozahrievacích procesov látok a materiálov (samovoľné horenie) atď. Osobitná pozornosť by sa mala venovať identifikácii zdrojov vznietenia dostupných na pracovisku.
Charakteristické parametre zdrojov vznietenia sa berú podľa:
Teplota bleskového kanála je 30 000 °C pri sile prúdu 200 000 A a dobe pôsobenia asi 100 μs. Energia iskrového výboja sekundárneho úderu blesku presahuje 250 mJ a postačuje na zapálenie horľavých materiálov s minimálnou energiou vznietenia do 0,25 J. Energia iskrových výbojov pri privedení vysokého potenciálu do budovy cez kovové komunikácie dosahuje hodnoty 100 J a viac, čo je dostatočné na zapálenie všetkých horľavých materiálov.
Polyvinylchloridová izolácia elektrického kábla (drôtu) sa zapáli, keď je pomer skratového prúdu väčší ako 2,5.
Teplota zváracích častíc a niklových častíc žiaroviek dosahuje 2100°C. Teplota kvapiek pri rezaní kovu je 1500°C. Teplota oblúka pri zváraní a rezaní dosahuje 4000°C.
Zóna expanzie častíc pri skrate vo výške drôtu 10 m sa pohybuje od 5 (pravdepodobnosť zasiahnutia 92 %) do 9 (pravdepodobnosť zasiahnutia 6 %) m; keď je drôt umiestnený vo výške 3 m - od 4 (96%) do 8 m (1%); pri umiestnení vo výške 1 m - od 3 (99%) do 6 m (6%).
Maximálna teplota, °С, na banke elektrickej žiarovky závisí od výkonu, W: 25 W - 100 °С; 40 W - 150 ° С; 75 W - 250 ° С; 100 W - 300 ° С; 150 W - 340 °С; 200 W - 320 ° С; 750 W - 370 °C.
Iskry statickej elektriny vznikajúce pri práci ľudí s pohyblivými dielektrickými materiálmi dosahujú hodnoty od 2,5 do 7,5 mJ.
Teplota plameňa (tlenia) a doba horenia (tlmenia), "C (min), niektorých nízkokalorických zdrojov tepla: tlejúca cigareta - 320-410 (2-2,5); tlejúca cigareta - 420-460 (26-30); horiaca zápalka - 620-640 (0,33).
Pre iskry komíny, kotolne, potrubia parných lokomotív a dieselových lokomotív, ako aj iné stroje, požiare, bolo zistené, že iskra s priemerom 2 mm predstavuje nebezpečenstvo požiaru, ak má teplotu okolo 1000 °C, priemer 3 mm - 800 ° C, priemer 5 mm - 600 ° C.
1.2.3. Spontánne spaľovanie
Spontánne horenie je vlastné mnohým horľavým látkam a materiálom. to rozlišovacia črta túto skupinu materiálov.
Spontánne spaľovanie je týchto typov: tepelné, chemické, mikrobiologické.
Tepelné samovznietenie sa prejavuje akumuláciou tepla materiálom, pri ktorom sa materiál samovoľne zahrieva. Teplota samozahrievania látky alebo materiálu je indikátorom nebezpečenstva požiaru. Pre väčšinu horľavých materiálov leží tento indikátor v rozmedzí od 80 do 150 ° C: papier - 100 ° C; stavebná plsť - 80 ° С; koženka - 40°C; drevo: borovica - 80, dub - 100, smrek - 120 ° С; surová bavlna - 60°C.
Predĺžené tlenie pred začiatkom ohnivého horenia je punc tepelné procesy samovznietenia. Tieto procesy sa prejavia podľa dlhotrvajúceho a pretrvávajúceho zápachu tlejúceho materiálu.
Chemické samovznietenie sa okamžite prejaví ohnivým horením. U organických látok k tomuto typu samovznietenia dochádza pri kontakte s kyselinami (dusičnanová, sírová), rastlinnými a priemyselnými olejmi. Oleje a tuky sú zase schopné samovznietenia v kyslíkovom prostredí. Anorganické látky sú schopné samovznietenia pri kontakte s vodou (napríklad hydrosiričitan sodný). Alkoholy sa pri kontakte s manganistanom draselným spontánne vznietia. Dusičnan amónny sa spontánne vznieti pri kontakte so superfosfátom atď.
Mikrobiologické samovznietenie je spojené s uvoľňovaním tepelnej energie mikroorganizmami v procese života v živnom médiu pre ne (seno, rašelina, piliny atď.).
V praxi najčastejšie kombinované procesy samovznietenie: tepelné a chemické.
2. Indikátory nebezpečenstva požiaru a výbuchu.
Štúdium požiarnych a výbuchových nebezpečných vlastností látok a materiálov cirkulujúcich vo výrobnom procese je jednou z hlavných úloh požiarnej prevencie zameranej na elimináciu horľavého prostredia z požiarneho systému.
V súlade s GOST 12.1.044 Podľa stavu agregácie sa látky a materiály delia na:
PLYNY - látky, ktorých tlak nasýtených pár pri teplote 25 °C a tlaku 101,3 kPa (1 atm) presahuje 101,3 kPa (1 atm).
KVAPALINY - to isté, ale tlak je menší ako 101,3 kPa (1 atm). Medzi kvapaliny patria aj tuhé látky topenia, ktorých bod topenia alebo kvapkania je nižší ako 50 °C.
PEVNÉ - jednotlivé látky a ich zmesi s bodom topenia alebo kvapkania nad 50 ° C (napríklad vazelína - 54 ° C), ako aj látky, ktoré nemajú bod topenia (napríklad drevo, tkaniny atď.) .
PRACH - dispergované (drvené) pevné látky a materiály s veľkosťou častíc menšou ako 850 mikrónov (0,85 mm).
Názvoslovie indikátorov a ich použiteľnosť na charakterizáciu nebezpečenstva požiaru a výbuchu látok a materiálov je uvedená v tabuľke 1.
Hodnoty týchto ukazovateľov by mali byť zahrnuté v normách a technické údaje o látkach, ako aj uvedené v pasoch výrobkov.
stôl 1
| Index | plynov | Kvapaliny | Pevné | Prach |
| Skupina horľavosti | + | + | + | + |
| Bod vzplanutia | - | + | - | - |
| Bod vzplanutia | - | + | + | + |
| Teplota automatického zapaľovania | + | + | + | + |
| Horľavé koncentračné limity | + | + | . - | + |
| Podmienky pre tepelné samovznietenie | - | - | + | + |
| Index kyslíka | - | - | + | - |
| Koeficient tvorby dymu | - | - | + | - |
| Schopnosť explodovať a horieť pri interakcii s vodou, vzdušným kyslíkom a inými látkami | + | + | + | + |
| Index toxicity produktov spaľovania polymérnych materiálov A iné | + |
(Znak „+“ označuje použiteľnosť, znak „-“ nepoužiteľnosť indikátora)
Bod vzplanutia (Tvsp,) - len pre kvapaliny - najnižšia teplota kondenzovanej látky, pri ktorej sa za špeciálnych skúšobných podmienok nad jej povrchom vytvárajú pary, ktoré môžu vzplanúť vo vzduchu zo zdroja vznietenia; v tomto prípade nedochádza k stabilnému spaľovaniu.
BOD VZPLANUTIA (Тв,) - okrem plynov - najnižšia teplota látky, pri ktorej látka uvoľňuje horľavé výpary a plyny takou rýchlosťou, že sa pozoruje vznietenie pri vystavení zdroju vznietenia.
Teplota SAMOZAPAĽANIA (T St) - najnižšia teplota životné prostredie, pri ktorom sa pozoruje samovznietenie látky.
PODMIENKY TEPELNÉHO SAMOVZNÍCENIA - len pre tuhé látky a prachy - experimentálne zistený vzťah medzi teplotou okolia, množstvom látky (materiálu) a časom do jeho samovznietenia.
Teplota SAMOOHRIEVANIA je najviac nízka teplota látka, pri ktorej samovoľný proces jej zahrievania nevedie k tleniu alebo ohnivému horeniu.
Za bezpečnú teplotu pre dlhodobé zahrievanie látky sa považuje teplota nepresahujúca 90 % teploty samoohrevu.
Schopnosť explodovať a horieť PRI INTERAKCII S VODOU, VZDUCHOVÝM KYSLÍKOM A INÝMI LÁTKAMI (vzájomný kontakt látok) je kvalitatívnym ukazovateľom, ktorý charakterizuje špeciálny nebezpečenstvo ohňa niektoré látky.
KOEFICIENT VZNIKU DYMU - len pre tuhé látky - indikátor, ktorý charakterizuje optickú hustotu dymu vznikajúceho počas horenia plameňom alebo tepelno-oxidačnej deštrukcie (t. ú.) určitého množstva tuhej látky (materiálu) za špeciálnych testovacích podmienok.
Existujú 3 skupiny materiálov:
Materiály so strednou schopnosťou vytvárať dym majú menšie množstvo dymu, keď osoba stratí schopnosť navigácie.
alebo rovné množstvu produktov spaľovania, pri ktorom je možná smrteľná otrava. Preto je pravdepodobnosť straty viditeľnosti v dyme vyššia ako pravdepodobnosť otravy.
Príklady kapacity tvorby dymu stavebné materiály počas tlenia (horenia), m 3 / kg,:
Drevené vlákno (breza, osika) - 62 (20)
Dekoračný laminát - 75 (6)
Preglejka značky FSF - 140 (30)
Drevovláknitá doska podšitá plastom - 170 (25)
UKAZOVATEĽ TOXICITY PRODUKTOV SPAĽOVANIA POLYMÉRNYCH MATERIÁLOV - pomer množstva materiálu k jednotkovému objemu uzavretého priestoru, v ktorom plynné produkty vznikajúce pri horení materiálu spôsobujú smrť 50 % pokusných zvierat.
Podstatou metódy je spálenie testovaného materiálu v spaľovacej komore a odhalenie závislosti smrteľného účinku plynných splodín horenia od hmotnosti materiálu (v gramoch) na jednotku objemu (1 m3) expozičnej komory.
Klasifikácia materiálov je uvedená v tabuľke:
* Pri materiáloch mimoriadne nebezpečných z hľadiska toxicity nepresahuje hmotnosť 25 gramov, aby sa v čase 5 minút vytvorila smrteľná koncentrácia 1 m 3 . V súlade s tým po dobu 15 minút - až 17; 30 minút - až 13; 60 minút - do 10 gramov.
Napríklad: Douglasova borovica - 21; vinylová tkanina - 19; polyvinylchlorid - 16; elastická polyuretánová pena - 18 (tuhá - 14) g/m 3 s dobou pôsobenia 15 minút.
HRANICE KONCENTRÁCIE ŠÍRENIA PLAMEŇA (ZAPALENIA) - okrem tuhých látok.
Dolné (horné) koncentračné limity šírenia plameňa (vznietenia) - minimálny (maximálny) obsah horľavej látky v homogénnej zmesi s oxidačným prostredím, pri ktorej je možné šírenie plameňa zmesou v ľubovoľnej vzdialenosti od zdroja vznietenia.
Príklady dolných-horných koncentračných limitov, %: acetylén - 2,2-81; vodík - 3,3-81,5; zemný plyn- 3,8-24,6; metán - 4,8-16,7; propán - 2-9,5; bután - 1,5-8,5; benzínové výpary - 0,7-6; petrolejové pary - 1-1,3.
Teplota tlenia - pre tuhé látky a prachy - teplota látky, pri ktorej dochádza k prudkému zvýšeniu rýchlosti exotermických oxidačných reakcií, ktoré končia výskytom tlenia.
SKUPINA HORĽAVOSTI - klasifikačná charakteristika schopnosti akýchkoľvek látok a materiálov horieť.
Podľa horľavosti sa látky a materiály delia do troch skupín: nehorľavé, pomaly horiace a horľavé.
Nehorľavé (nehorľavé) - látky a materiály, ktoré nie sú schopné horenia na vzduchu. Nehorľavé látky môžu byť nebezpečné pre požiar a výbuch (napríklad oxidačné činidlá alebo látky, ktoré uvoľňujú produkty pri interakcii s vodou, vzdušným kyslíkom alebo medzi sebou navzájom).
OHŇAVÉ (horľavé) - látky a materiály, ktoré môžu horieť na vzduchu, keď sú vystavené zdroju vznietenia, ale po jeho odstránení nie sú schopné samy horieť.
HORĽAVÉ (horľavé) - látky a materiály schopné samovznietenia, ako aj vznietenie pri vystavení zdroju vznietenia a po jeho odstránení samostatne horia.
Horľavé kvapaliny (GZH) s Tvsp<61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле относят к легковоспламеняющимся (ЛВЖ).
Zvlášť nebezpečná HZH sa nazýva horľavá kvapalina s TVSP< 28°С.
PLYNY sa považujú za horľavé v prítomnosti koncentračných limitov horľavosti (KLV); pomalé horenie - v neprítomnosti CPV a prítomnosti Tsv; nehorľavé - pri absencii CPV a Tsv.
KVAPALINY sa považujú za horľavé v prítomnosti TV; pomalé spaľovanie - pri absencii TV a prítomnosti Tsv; nehorľavé - pri absencii TV, Tsv, Tvsp, teplotných a koncentračných limitov šírenia plameňa (vznietenia).
3. Kategórie priestorov pre nebezpečenstvo výbuchu a požiaru.
Podľa ustanovení noriem požiarnej bezpečnosti NPB 105-03 sa podľa nebezpečenstva výbuchu a požiaru ustanovujú kategórie priestorov a budov (alebo častí budov medzi požiarnymi stenami - požiarne úseky) v závislosti od množstva a nebezpečných vlastností požiaru a výbuchu. látok a materiálov, ktoré sa v nich nachádzajú (obiehajú), berúc do úvahy charakteristické technologické postupy výrob, ktoré sa v nich nachádzajú.
Priestory, oddelenia, časti budovy, budovy tried podliehajú kategorizácii v závislosti od ich príslušnosti k určitej triede podľa funkčného požiarneho nebezpečenstva. Budovy a časti stavieb - priestory alebo skupiny priestorov, ktoré sú funkčne prepojené podľa funkčného požiarneho nebezpečenstva, sa členia do tried v závislosti od spôsobu ich užívania a od toho, do akej miery je zaistená bezpečnosť osôb v nich v prípade sú ohrozené požiarom s prihliadnutím na ich vek, fyzický stav, možnosť byť v stave spánku, typ hlavného funkčného kontingentu a jeho množstvo.
Priestory, časti budov, budovy tried F3.5., F4.3., F5.1., F5.2., F5.3 a dielne v budovách tried F1, F2, F3 a F4, podľa ustanovenia článku 5.21* SNiP 21-01-97* patria do triedy F5.
Metodika uvedená v NPB 105-03 by mala byť použitá pri tvorbe rezortných technologických noriem projektovania týkajúcich sa kategorizácie priestorov a budov.
NPB 105-03 sa nevzťahuje na priestory a budovy na výrobu a skladovanie výbušnín (HE), prostriedky na iniciáciu výbušnín, budovy a stavby navrhnuté podľa osobitných noriem a pravidiel schválených predpísaným spôsobom.
Kategórie priestorov a budov, definované v súlade s PNB 105-03, by mali slúžiť na stanovenie regulačných požiadaviek na zabezpečenie výbuchu a požiarnej bezpečnosti týchto priestorov a budov vo vzťahu k plánovaniu a rozvoju, počtu podlaží, plôch, umiestnenia priestory, konštrukčné riešenia, inžinierske vybavenie. Opatrenia na zaistenie bezpečnosti ľudí by mali byť priradené v závislosti od vlastností nebezpečenstva požiaru a množstva látok a materiálov v súlade s GOST 12.1.004-91 a GOST 12.3.047-98.
Kategórie priestorov a budov podnikov a inštitúcií sa určujú v štádiu projektovania budov a stavieb v súlade s týmito normami, rezortnými normami pre technologické projektovanie alebo osobitnými zoznamami schválenými predpísaným spôsobom.
Podľa nebezpečenstva výbuchu a požiaru sú priestory a budovy rozdelené do kategórií A, B, C1-C4, D a E. Kategórie nebezpečenstva výbuchu a požiaru priestorov a budov sú určené na najnepriaznivejšie obdobie vo vzťahu k požiaru resp. výbuch, na základe typu zariadenia a priestorov umiestnených horľavých látok a materiálov, ich množstva a požiarne nebezpečných vlastností, vlastností technologických procesov.
Stanovenie požiarne nebezpečných vlastností látok a materiálov sa vykonáva na základe výsledkov skúšok alebo výpočtov podľa štandardných metód s prihliadnutím na stavové parametre (tlak, teplota a pod.).
Je povolené používať referenčné údaje publikované poprednými výskumnými organizáciami v oblasti požiarnej bezpečnosti alebo štandardné referenčné údaje vydané štátnou službou. Je povolené používať indikátory nebezpečenstva požiaru pre zmesi látok a materiálov podľa najnebezpečnejšej zložky.
| K-I | Charakteristika látok a materiálov, priestory nachádzajúce sa (obiehajúce) v priestoroch |
| ALE | Horľavé plyny (GH), horľavé výbušné kvapaliny (horľavé kvapaliny) s bodom vzplanutia najviac 28 °C v takom množstve, že môžu vytvárať výbušné pary, zmesi plynu so vzduchom, pri ktorých vznietení je odhadovaný pretlak výbuchu v miestnosti sa vyvíja nad 5 kPa . Látky a materiály schopné výbuchu a horenia pri interakcii s vodou, vzdušným kyslíkom alebo navzájom v takom množstve, že vypočítaný pretlak výbuchu v miestnosti presahuje 5 kPa |
| B | Horľavé prachy alebo vlákna, horľavé kvapaliny s bodom vzplanutia nad 28 o C, horľavé kvapaliny (FL) v takom množstve, že môžu vytvárať výbušné zmesi prachu so vzduchom alebo pary so vzduchom, pri vznietení ktorých je odhadnutý pretlak výbuchu v miestnosti vyvinie viac ako 5 kPa |
| B1-B4 | GZH a pomaly horiace kvapaliny, tuhé horľavé horľavé a pomaly horiace látky a materiály (vrátane prachu a vlákien), látky a materiály, ktoré môžu horieť len pri interakcii s vodou, vzdušným kyslíkom alebo medzi sebou, za predpokladu, že priestory, v ktorých sú dostupné alebo v obehu, neklasifikované ako A alebo B |
| G | Nehorľavé látky a materiály v horúcom, žeravom alebo roztavenom stave, ktorých spracovanie je sprevádzané uvoľňovaním sálavého tepla, iskier a plameňov; GG, GL a pevné látky, ktoré sa spaľujú alebo likvidujú ako palivo |
| D | Nehorľavé látky a materiály v studenom stave |
| 2 | | |
Kinetické spaľovanie je spaľovanie vopred zmiešanej zmesi paliva a okysličovadla.
V tomto prípade sa plameň cez horľavú zmes rozšíri všetkými smermi. Objem zachvátený plameňmi sa zvýši. Plameň sa vždy šíri smerom k nespálenej zmesi.
Ryža. 7.1. Schéma šírenia plameňa cez vopred namiešanú homogénnu zmes: 1 - počiatočná horľavá zmes; 2 - čelo plameňa; 3 - produkty spaľovania; d f.p. je hrúbka čela plameňa
Úzky pás medzi počiatočnou zmesou (1) a produktmi horenia (PG) (3) je plameň (2). Pre väčšinu zmesí uhľovodíkov so vzduchom je hrúbka tohto pásu 0,1-1,0 mm. Toto je zóna horenia alebo čelo plameňa. Prebehne v ňom chemická reakcia a uvoľní sa všetko teplo. Luminiscencia je výsledkom prítomnosti radikálov CH, HCO, C2 atď.
Čelo plameňa je teda úzka svetelná zóna oddeľujúca SG a počiatočnú horľavú zmes.
V čele plameňa v dôsledku chemickej spaľovacej reakcie koncentrácia počiatočných zložiek prudko klesá na nulu a teplota dosahuje maximálnu hodnotu. V dôsledku vedenia molekulárneho tepla teplota pred reakčnou zónou monotónne stúpa z počiatočnej teploty horľavej zmesi na teplotu blízku teplote spaľovania, čím vzniká zóna fyzického ohrevu.
Pretože hrúbka zóny plameňa spravidla nepresahuje zlomky mm, čelo plameňa sa bežne považuje za rovinu.
Ak sa čelo plameňa pohybuje, potom sa volá plameň nestacionárne, ak sa nehýbe - stacionárne.
Hlavné charakteristiky sú:
Normálna rýchlosť šírenia plameňa je rýchlosť pohybu čela plameňa vzhľadom na nespálený plyn v smere kolmom na jeho povrch. Normálna rýchlosť je funkciou množstva fyzikálno-chemických vlastností zmesi a rýchlosti chemickej reakcie pri teplote spaľovania.
Toto je jedna z charakteristík nebezpečenstva požiaru plynných látok. Keďže je určená fyzikálno-chemickými vlastnosťami horľavej zmesi, nazýva sa aj základná.
Hromadná miera vyhorenia. Toto je hmotnosť látky, ktorá horí za jednotku času na jednotku plochy povrchu čela plameňa.
Existujú dve teórie vysvetľujúce povahu šírenia plameňa cez horľavú zmes.
Podľa difúznej teórie k pohybu čela plameňa dochádza v dôsledku difúzie aktívnych častíc - radikálov - vytvorených v zóne horenia do čerstvej zmesi, kde iniciujú chemickú reakciu.
Podľa tepelnej teórie sa pohyb čela plameňa uskutočňuje v dôsledku prenosu tepla vedením tepla do čerstvej zmesi, vďaka čomu sa táto zahreje na teplotu samovznietenia, po ktorej nasleduje chemická reakcia.
V skutočnosti existujú prvky oboch teórií, pretože proces je veľmi zložitý.
Faktory ovplyvňujúce normálnu rýchlosť:
Koncentrácia a zloženie horľavej zmesi.
Teoreticky by u n malo byť maximum pri j st. Takmer maximum pripadá na zmes obsahujúcu viac paliva, ako je stechiometrický pomer (a in< 1 – богатая смесь). u н для различных газов составляет ~ 0,3 – 1,6 м/с. Она редко превышает значение 2,5 м/с, а для углеводородно-воздушных смесей находится в пределах 0,4 – 0,8 м/с. Смеси, имеющие u н < 0,04 м/с, не способны к распространению пламени.
Prítomnosť flegmatizérov (N 2, CO 2, H 2 O (para), Ar atď.).
Pozoruje sa efekt riedenia, ktorý má za následok zníženie rýchlosti reakcie, uvoľňovania tepla a u n. Účinnosť flegmatizačných plynov je daná ich termofyzikálnymi vlastnosťami.
Teplota (počiatočná) horľavej zmesi. S nárastom T o sa teplota horľavej zmesi zvyšuje: Tg \u003d To + Q n / (ås p i V PG i)
Horľavé systémy môžu byť chemicky homogénne a heterogénne. Chemicky homogénne systémy zahŕňajú systémy, v ktorých sú horľavá látka a vzduch rovnomerne zmiešané: zmesi horľavých plynov, pár alebo prachu so vzduchom. K chemicky
heterogénne sú systémy, v ktorých sa horľavá látka a vzduch nezmiešajú a majú rozhrania: pevné horľavé materiály a kvapaliny vo vzduchu, prúdy horľavých plynov a pár vstupujúce do vzduchu atď.
Príkladom spaľovania plynov a pár (homogénne spaľovanie) je spaľovanie pár stúpajúcich z voľného povrchu kvapaliny (obr. 1.1) alebo spaľovanie plynu vychádzajúceho z potrubia. Keďže parciálny tlak kyslíka vo vzduchu je 21,2 kPa a v spaľovacej zóne je tlak nulový, kyslík zo vzduchu difunduje cez vrstvu splodín horenia do spaľovacej zóny. Preto rýchlosť spaľovacej reakcie závisí od rýchlosti difúzie kyslíka.
Príkladom horenia na povrchu pevnej látky (heterogénne horenie) je spaľovanie antracitu, koksu, dreveného uhlia. V tomto prípade bránia difúzii kyslíka do spaľovacej zóny aj produkty spaľovania, ako je zrejmé zo schémy znázornenej na obr. 1.2. Koncentrácia kyslíka v objeme vzduchu (C 1) je oveľa vyššia ako jeho koncentrácia v blízkosti spaľovacej zóny (C 0). Pri absencii dostatočného množstva kyslíka v spaľovacej zóne je chemická reakcia inhibovaná.
Ryža. 1.2. Schéma difúzie kyslíka do spaľovacej zóny pevnej látky
(heterogénne spaľovanie)
Celkový čas horenia chemicky nehomogénneho horľavého systému je teda súčtom času potrebného na výskyt fyzického kontaktu.
medzi horľavou látkou a vzdušným kyslíkom a časom stráveným na priebehu samotnej chemickej reakcie:
V prípade homogénneho spaľovania sa hodnota nazýva čas tvorby zmesi a v prípade heterogénneho spaľovania čas transportu kyslíka zo vzduchu na pevný spaľovací povrch.
V závislosti od pomeru a spaľovania sa nazýva difúzia alebo kinetická. Pri spaľovaní chemicky nehomogénnych horľavých systémov je čas difúzie kyslíka do horľavej látky neúmerne dlhší ako čas potrebný na priebeh chemickej reakcie, t.j. >> a prakticky.
To znamená, že rýchlosť horenia je určená rýchlosťou difúzie kyslíka do horľavej látky. V tomto prípade sa hovorí, že proces prebieha v oblasti difúzie. Takéto spaľovanie sa nazýva difúzia. Všetky požiare sú difúzne horenie.
Ak je čas fyzikálneho štádia procesu neúmerne kratší ako čas potrebný na priebeh chemickej reakcie, t.j.<< , то можно принять . Скорость процесса практически определяется только скоростью химической реакции. Такое горение называется кинетическим. Так горят химически однородные горючие системы, в которых молекулы кислорода хорошо перемешаны с молекулами горючего вещества, и не затрачивается время на смесеприготовление. Так как скорость химической реакции при высокой температуре велика, горение таких смесей происходит мгновенно и носит характер взрыва. Если продолжительность химической реакции и физическая стадия процесса горения соизмеримы, то горение протекает в так называемой промежуточной области, в которой на скорость горения влияют как химические, так и физические факторы.
Na obr. 1.3 je znázornená závislosť rýchlosti reakcie spaľovania od teploty v rôznych oblastiach. Krivka 1 ukazuje zmenu rýchlosti reakcie počas kinetického spaľovania. Pri nízkych teplotách rýchlosť oxidačnej reakcie v zmesi slabo závisí od zmeny teploty a krivky 1 v tejto oblasti pomaly stúpa. Pri vyšších teplotách sa rýchlosť oxidačnej reakcie začína silne zrýchľovať so zvyšujúcou sa teplotou a krivkou 1 stúpa strmo. Rýchlosť reakcie v kinetickej oblasti teda závisí len od teploty reaktantov.
Ryža. 1.3. Závislosť rýchlosti kinetiky (1) a difúzie (2)
teplota horenia
Krivka 2 ukazuje zmenu rýchlosti reakcie pri difúznom spaľovaní. Pri nízkych teplotách priebeh krivky 2 to isté s krivkou 1 , takže rýchlosť oxidačnej reakcie je menšia ako rýchlosť difúzie kyslíka do spaľovacej zóny, a preto reakcia prebieha v kinetickej oblasti. So zvýšením teploty reaktantov sa rýchlosť reakcie rovná rýchlosti difúzie kyslíka do spaľovacej zóny a potom ju výrazne prekročí. Za týchto podmienok je rýchlosť celého procesu určená rýchlosťou difúzie kyslíka. Krivka 2 v bode A mení svoj smer a odkláňa sa doprava od krivky 1 . Ďalší priebeh zákruty 2 ukazuje, že rýchlosť spaľovacieho procesu v oblasti difúzie, určená rýchlosťou difúzie, veľmi málo závisí od teploty.
Proces spaľovania závisí od mnohých podmienok, z ktorých najdôležitejšie sú:
zloženie horľavej zmesi;
tlak v spaľovacej zóne;
Reakčná teplota
geometrické rozmery systému;
Súhrnný stav paliva a okysličovadla atď.
V závislosti od stavu agregácie paliva a okysličovadla sa rozlišujú tieto typy spaľovania:
· homogénny;
· heterogénne;
spaľovanie výbušnín.
K homogénnemu spaľovaniu dochádza v plynných alebo parných horľavých systémoch (obr. 1.1) (palivo a okysličovadlo sú navzájom rovnomerne zmiešané).
Keďže parciálny tlak kyslíka v spaľovacej zóne je (rovnako) blízky nule, kyslík pomerne voľne preniká do spaľovacej zóny (prakticky v nej je), takže rýchlosť horenia je daná najmä rýchlosťou chemickej reakcie, ktorá sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. Takéto spaľovanie (alebo spaľovanie takýchto systémov) sa nazýva kinetické.
Obr.1.1. Schéma procesu spaľovania pár alebo plynov
Celková doba horenia je spravidla určená vzorcom
t p \u003d t Ф + t X,
kde t Ф je čas fyzického štádia procesu (difúzia О 2 do zdroja cez vrstvu); t X je čas chemického štádia (reakcie).
Pri spaľovaní homogénnych systémov (zmesi pár, plynov so vzduchom) je čas fyzikálneho štádia procesu neúmerne menší ako rýchlosť chemických reakcií, preto t P » t X - rýchlosť je určená kinetikou chemickej látky reakcia a spaľovanie sa nazýva kinetická.
Pri horení chemicky nehomogénnych systémov je doba prieniku O 2 do horľavej látky cez splodiny horenia (difúzia) neúmerne dlhšia ako doba chemickej reakcie, a tak určuje celkovú rýchlosť procesu, t.j. t R » t F. Takéto spaľovanie sa nazýva difúzia.
Príklady difúzneho spaľovania (obr. 1.2) sú spaľovanie uhlia, koksu (splodiny horenia zabraňujú difúzii kyslíka do spaľovacej zóny)
Obr.1.2. Schéma difúzie kyslíka do spaľovacej zóny pevnej látky
(heterogénne spaľovanie)
Koncentrácia kyslíka v objeme vzduchu C 1 je oveľa vyššia ako jeho koncentrácia v blízkosti spaľovacej zóny C 0 . V neprítomnosti dostatočného množstva O 2 v spaľovacej zóne je chemická reakcia inhibovaná (a je určená rýchlosťou difúzie).
Ak sú trvanie chemickej reakcie a fyzikálny stupeň procesu porovnateľné, potom horenie prebieha v medzioblasti (rýchlosť horenia ovplyvňujú fyzikálne aj chemické faktory).
Pri nízkych teplotách rýchlosť reakcie slabo závisí od teploty (krivka pomaly stúpa). Pri vysokých teplotách sa rýchlosť reakcie výrazne zvyšuje (t. j. rýchlosť reakcie v kinetickej oblasti závisí hlavne od teploty reaktantov).
Rýchlosť oxidačnej (spaľovacej) reakcie v oblasti difúzie je určená rýchlosťou difúzie a veľmi málo závisí od teploty. Bod A je prechod z kinetickej do difúznej oblasti (obr. 1.3).
Proces spaľovania všetkých látok a materiálov, bez ohľadu na ich stav agregácie, prebieha spravidla v plynnej fáze (kvapalina sa vyparuje, tuhé horľavé látky emitujú prchavé produkty). Ale spaľovanie tuhých látok má viacstupňový charakter. Vplyvom tepla - zahrievanie tuhej fázy - rozklad a uvoľňovanie plynných produktov (deštrukcia, prchavé látky) - horenie - teplo ohrieva povrch tuhej látky - vstup novej časti horľavých plynov (splodiny deštrukcie) - horenie .
Ryža. 1.3. Rýchlosť V závislosť kinetiky (1)
a difúzia (2) na teplote. Bod A – prechod
z kinetickej oblasti do oblasti difúzie
Mnoho pevných horľavých látok (drevo, bavlna, slama, polyméry) má vo svojom zložení kyslík. Preto si ich spaľovanie vyžaduje menší objem kyslíka vo vzduchu. A spaľovanie výbušnej látky (HE) prakticky vôbec nepotrebuje externý okysličovadlo.
Horenie výbušniny je teda samošírenie exotermickej reakčnej zóny jej rozkladu alebo interakcia jej zložiek prenosom tepla z vrstvy na vrstvu.
