Pri difuzijskem zgorevanju je čas kemijske stopnje procesa. Difuzijsko zgorevanje plinov. produkti zgorevanja. dim
Homogeno in heterogeno zgorevanje.
Na podlagi obravnavanih primerov je odvisno od agregatnega stanja mešanice goriva in oksidanta, tj. glede na število faz v zmesi ločijo:
1. homogeno zgorevanje plini in hlapi gorljivih snovi v okolju plinastega oksidanta. Tako reakcija zgorevanja poteka v sistemu, sestavljenem iz ene faze (agregatnega stanja).
2. heterogeno zgorevanje trdne gorljive snovi v plinastem okolju oksidanta. V tem primeru reakcija poteka na meji, medtem ko homogena reakcija poteka po celotnem volumnu.
To je izgorevanje kovin, grafita, tj. praktično nehlapnih materialov. Številne plinske reakcije so homogeno-heterogene narave, ko je možnost nastanka homogene reakcije posledica izvora istočasno heterogene reakcije.
V plinski fazi poteka zgorevanje vseh tekočih in številnih trdnih snovi, iz katerih se sproščajo hlapi ali plini (hlapne snovi). Trdna in tekoča faza igrata vlogo rezervoarja za produkte reakcije.
Na primer, heterogena reakcija spontanega zgorevanja premoga preide v homogeno fazo zgorevanja hlapnih snovi. Ostanki koksa gori heterogeno.
Glede na stopnjo pripravljenosti gorljiva mešanica razlikovati med difuzijskim in kinetičnim zgorevanjem.
Upoštevane vrste zgorevanja (razen za eksplozive) so difuzijsko zgorevanje. Plamen, tj. območje zgorevanja mešanice goriva z zrakom, da se zagotovi stabilnost, mora biti nenehno napajano z gorivom in kisikom v zraku. Pretok gorljivega plina je odvisen samo od hitrosti njegovega dovajanja v območje zgorevanja. Hitrost vstopa gorljive tekočine je odvisna od intenzivnosti njenega izhlapevanja, tj. na parni tlak nad površino tekočine in posledično na temperaturo tekočine. Temperatura vžiga imenovana najnižja temperatura tekočine, pri kateri plamen nad njeno površino ne ugasne.
Zgorevanje trdnih snovi se od zgorevanja plinov razlikuje po prisotnosti stopnje razgradnje in uplinjanja, ki ji sledi vžig hlapnih produktov pirolize.
Piroliza- to je segrevanje organskih snovi na visoke temperature brez dostopa zraka. V tem primeru pride do razgradnje ali cepitve kompleksnih spojin na enostavnejše (koksanje premoga, krekiranje nafte, suha destilacija lesa). Zato zgorevanje trdne gorljive snovi v produkt zgorevanja ni koncentrirano le v območju plamena, ampak ima večstopenjski značaj.
Segrevanje trdne faze povzroči razgradnjo in nastajanje plinov, ki se vnamejo in gorijo. Toplota iz bakle segreje trdno fazo, povzroči njeno uplinjanje in proces se ponavlja ter tako podpira gorenje.
Model zgorevanja trdne snovi predvideva prisotnost naslednjih faz (slika 17):
riž. 17. Model zgorevanja
trdna.
Segrevanje trdne faze. Pri talilnih snoveh pride do taljenja v tem območju. Debelina cone je odvisna od temperature prevodnosti snovi;
Piroliza ali reakcijsko območje v trdni fazi, v katerem nastajajo plinaste gorljive snovi;
Predplamen v plinski fazi, v katerem nastane zmes z oksidantom;
Plamen ali reakcijsko območje v plinski fazi, v katerem poteka pretvorba produktov pirolize v plinaste produkte zgorevanja;
produkti zgorevanja.
Hitrost dovoda kisika v območje zgorevanja je odvisna od njegove difuzije skozi produkt zgorevanja.
Na splošno, ker je hitrost kemijske reakcije v območju zgorevanja pri obravnavanih vrstah zgorevanja odvisna od hitrosti prihoda reagirajočih komponent in površine plamena z molekularno ali kinetično difuzijo, se ta vrsta zgorevanja imenuje difuzijo.
Struktura plamena difuzijskega zgorevanja je sestavljena iz treh con (slika 18):
Cona 1 vsebuje pline ali hlape. V tem območju ni izgorevanja. Temperatura ne preseže 500 0 C. Pride do razgradnje, pirolize hlapnih snovi in segrevanja do temperature samovžiga.
riž. 18. Zgradba plamena.
V coni 2 nastane mešanica hlapov (plinov) z atmosferskim kisikom in pride do nepopolnega zgorevanja do CO z delno redukcijo na ogljik (malo kisika):
C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;
V 3. zunanji coni so izdelki druge cone popolnoma zgoreli in opazimo najvišjo temperaturo plamena:
2CO+O 2 \u003d 2CO 2;
Višina plamena je sorazmerna z difuzijskim koeficientom in pretokom plinov ter obratno sorazmerna z gostoto plina.
Vse vrste difuzijskega zgorevanja so značilne za požare.
Kinetična zgorevanje je zgorevanje predhodno mešanih gorljivih plinov, hlapov ali prahu z oksidacijskim sredstvom. V tem primeru je hitrost gorenja odvisna samo od fizikalno-kemijskih lastnosti gorljive zmesi (toplotna prevodnost, toplotna kapaciteta, turbulenca, koncentracija snovi, tlak itd.). Zato se hitrost gorenja močno poveča. Ta vrsta zgorevanja je neločljivo povezana z eksplozijami.
V tem primeru, ko se gorljiva zmes na neki točki vžge, se fronta plamena premakne od produktov izgorevanja v svežo zmes. Tako je plamen pri kinetičnem gorenju največkrat nestalen (slika 19).
riž. 19. Shema širjenja plamena v gorljivi mešanici: - vir vžiga; - smer gibanja fronte plamena.
Čeprav se vnetljivi plin pomeša z zrakom in dovaja v gorilnik, potem med vžigom nastane stacionarni plamen, pod pogojem, da je hitrost dovajanja mešanice enaka hitrosti širjenja plamena.
Če se količina plina poveča, se plamen odtrga od gorilnika in lahko ugasne. In če se hitrost zmanjša, se bo plamen potegnil v notranjost gorilnika z možno eksplozijo.
Glede na stopnjo zgorevanja, tj. popolnost reakcije zgorevanja do končnih produktov, pride do zgorevanja popolne in nepopolne.
Torej je v coni 2 (slika 18) zgorevanje nepopolno, ker dovaja se premalo kisika, ki se delno porabi v coni 3 in nastajajo vmesni produkti. Slednji izgorevajo v coni 3, kjer je več kisika, do popolnega zgorevanja. Prisotnost saj v dimu kaže na nepopolno zgorevanje.
Drug primer: ob pomanjkanju kisika ogljik zgori v ogljikov monoksid:
Če dodate O, gre reakcija do konca:
2CO + O 2 \u003d 2CO 2.
Hitrost gorenja je odvisna od narave gibanja plinov. Zato ločimo laminarno in turbulentno zgorevanje.
Torej, primer laminarnega zgorevanja je plamen sveče v mirujočem zraku. pri laminarno zgorevanje plasti plinov tečejo vzporedno, vendar brez vrtinčenja.
Turbulentno zgorevanje- vrtinčno gibanje plinov, pri katerem se goreči plini intenzivno mešajo, fronta plamena pa se izpira. Meja med temi vrstami je Reynoldsov kriterij, ki označuje razmerje med silami vztrajnosti in silami trenja v toku:
kje: u- pretok plina;
n- kinetična viskoznost;
l- značilna linearna velikost.
Reynoldsovo število, pri katerem pride do prehoda laminarne mejne plasti v turbulentno, se imenuje kritično Re cr, Re cr ~ 2320.
Turbulenca poveča hitrost zgorevanja zaradi intenzivnejšega prenosa toplote iz produktov zgorevanja na svežo zmes.
Vse gorljive (gorljive) snovi vsebujejo ogljik in vodik, glavni sestavini mešanice plina in zraka, ki sodelujeta v reakciji gorenja. Temperatura vnetja gorljivih snovi in materialov je različna in pri večini ne presega 300°C.
Fizikalno-kemična osnova zgorevanja je toplotna razgradnja snovi ali materiala na ogljikovodične hlape in pline, ki pod vplivom visokih temperatur kemično delujejo z oksidantom (kisik v zraku) in se spremenijo v ogljikov dioksid ( ogljikov dioksid) med zgorevanjem, ogljikov monoksid(ogljikov monoksid), saje (ogljik) in vodo, pri čemer se sprošča toplota in svetlobno sevanje.
Vžig je proces širjenja plamena skozi mešanico plina, pare in zraka. Ko je hitrost odtekanja gorljivih hlapov in plinov s površine snovi enaka hitrosti širjenja plamena vzdolž njih, opazimo stabilno gorenje plamena. Če je hitrost plamena večja od hitrosti iztekanja hlapov in plinov, potem zmes plin-para-zrak izgori in plamen samougasne, tj. bliskavica.
Odvisno od hitrosti odtekanja plinov in hitrosti širjenja plamena skozi njih lahko opazimo:
- zgorevanje na površini materiala, ko je hitrost sproščanja gorljive mešanice s površine materiala enaka hitrosti širjenja ognja po njej;
- zgorevanje z ločitvijo od površine materiala, ko je hitrost sproščanja gorljive mešanice večja od hitrosti širjenja plamena po njej.
Zgorevanje mešanice plin-para-zrak delimo na difuzijsko ali kinetično. Glavna razlika je vsebnost ali odsotnost oksidanta (zračnega kisika) neposredno v vnetljivi zmesi pare in zraka.
Kinetično zgorevanje je zgorevanje predhodno mešanih gorljivih plinov in oksidanta (zračnega kisika). Pri požarih je tovrstno zgorevanje izjemno redko. Vendar ga pogosto najdemo v tehnološki procesi: pri plinskem varjenju, rezanju itd.
Pri difuzijskem zgorevanju vstopi oksidant v območje zgorevanja od zunaj . Praviloma prihaja iz dna plamena zaradi redčenja, ki nastane na njegovem dnu. V zgornjem delu plamena, ki med zgorevanjem sprošča toploto, ustvarja pritisk. Glavna oksidacijska zgorevalna reakcija) se pojavi na robu plamena, saj mešanice plinov, ki tečejo s površine snovi, preprečujejo, da bi oksidant prodrl globoko v plamen (izpodrivajo zrak). Večina gorljive zmesi v središču plamena, ki ni stopila v oksidacijsko reakcijo s kisikom, oddaja produkte nepopolnega zgorevanja (CO, CH 4, ogljik itd.).
Difuzijsko zgorevanje pa je lahko laminarno (kontroverzno) in turbulentno (neenakomerno v času in prostoru). Laminarno zgorevanje je značilno, ko sta hitrosti odtekanja gorljive mešanice s površine materiala in hitrost širjenja toka vzdolž nje enaki. Turbulentno zgorevanje nastane, ko hitrost izstopa gorljive zmesi bistveno presega hitrost širjenja plamena. V tem primeru postane meja plamena nestabilna zaradi velike difuzije zraka v območje zgorevanja. Nestabilnost se najprej pojavi na vrhu plamena, nato pa se premakne na dno. Do takega izgorevanja pride pri požarih med njegovim volumetričnim razvojem (glej spodaj).
Zgorevanje snovi in materialov je možno le z določeno kakovostjo kisika v zraku. Vsebnost kisika, ki izključuje možnost gorenja različnih snovi in materialov, se ugotavlja empirično. Torej, pri kartonu in bombažu pride do samougasljivosti Ori 14% (vol.) kisika in poliestrske volne - pri 16% (vol.).
Izključitev oksidanta (kisik iz zraka) je eden od ukrepov za preprečevanje požara. Zato je treba vnetljive in gorljive tekočine, kalcijev karbid, alkalijske kovine, fosfor skladiščiti v tesno zaprtih posodah.
1.2.2. Viri vžiga.
Nujen pogoj vžig gorljive zmesi so viri vžiga. Vire vžiga delimo na odprti ogenj, toploto grelnih teles in naprav, električno energijo, energijo mehanskih isker, statično elektriko in razelektritev strele, energijo samosegrevalnih procesov snovi in materialov (samovžig) itd. Posebno pozornost je treba nameniti identifikaciji virov vžiga, ki so na voljo na delovnem mestu.
Značilni parametri virov vžiga se vzamejo glede na:
Temperatura kanala strele je 30.000°C pri jakosti toka 200.000 A in akcijskem času okoli 100 μs. Energija iskre sekundarnega udarca strele presega 250 mJ in zadostuje za vžig gorljivih materialov z minimalno energijo vžiga do 0,25 J. Energija iskre pri razelektritvi visokega potenciala se v zgradbo vnese preko kovinskih komunikacij. doseže vrednosti 100 J ali več, kar zadošča za vžig vseh gorljivih materialov.
Polivinilkloridna izolacija električnega kabla (žice) se vname, ko je razmerje toka kratkega stika večje od 2,5.
Temperatura varilnih delcev in delcev niklja žarnic z žarilno nitko doseže 2100°C. Temperatura kapljic pri rezanju kovine je 1500°C. Temperatura obloka pri varjenju in rezanju doseže 4000°C.
Območje raztezanja delcev med kratkim stikom na višini žice 10 m se giblje od 5 (verjetnost udarca 92%) do 9 (verjetnost udarca 6%) m; ko se žica nahaja na višini 3 m - od 4 (96%) do 8 m (1%); če se nahaja na višini 1 m - od 3 (99%) do 6 m (6%).
Najvišja temperatura, ° C, na bučki električne žarnice z žarilno nitko je odvisna od moči, W: 25 W - 100 ° C; 40 W - 150°С; 75 W - 250°С; 100 W - 300°С; 150 W - 340°С; 200 W - 320°С; 750 W - 370°C.
Iskre statične elektrike, ki nastanejo pri delu z gibljivimi dielektričnimi materiali, dosežejo vrednosti od 2,5 do 7,5 mJ.
Temperatura plamena (tlenja) in čas gorenja (tlenja), "C (min), nekaterih nizkokaloričnih virov toplote: tleča cigareta - 320-410 (2-2,5); tleča cigareta - 420-460 (26-30); goreča vžigalica - 620-640 (0,33).
Za iskrice dimniki, kotlovnice, cevi parnih lokomotiv in dizelskih lokomotiv ter drugih strojev, požarov, je bilo ugotovljeno, da je iskra s premerom 2 mm požarno nevarna, če ima temperaturo okoli 1000 °C, premer 3 mm - 800 ° C, premer 5 mm - 600 ° C.
1.2.3. Spontano izgorevanje
Samovžig je značilen za številne gorljive snovi in materiale. to značilnost to skupino materialov.
Spontano zgorevanje je naslednjih vrst: termično, kemično, mikrobiološko.
Toplotno spontano zgorevanje se izraža v akumulaciji toplote materiala, pri čemer se material samosegreva. Temperatura samosegrevanja snovi ali materiala je pokazatelj njegove požarne nevarnosti. Za večino gorljivih materialov je ta indikator v območju od 80 do 150 ° C: papir - 100 ° C; gradbeni filc - 80°С; usnje - 40°C; les: bor - 80, hrast - 100, smreka - 120°С; surov bombaž - 60°C.
Dolgotrajno tlenje pred začetkom ognjenega gorenja je znak toplotni procesi spontanega zgorevanja. Te procese zaznamo po dolgotrajnem in obstojnem vonju po tlečem materialu.
Kemično spontano zgorevanje se takoj pokaže v ognjenem zgorevanju. Pri organskih snoveh pride do te vrste samovžiga ob stiku s kislinami (dušikova, žveplova), rastlinskimi in industrijskimi olji. Olja in maščobe pa so sposobne spontanega vžiga v okolju s kisikom. Anorganske snovi so sposobne spontanega vžiga ob stiku z vodo (na primer natrijev hidrosulfit). Alkohol se v stiku s kalijevim permanganatom spontano vname. Amonijev nitrat se spontano vname ob stiku s superfosfatom itd.
Mikrobiološko spontano zgorevanje je povezano s sproščanjem toplotne energije mikroorganizmov v procesu življenja v hranilnem mediju zanje (seno, šota, žagovina itd.).
V praksi največkrat kombinirani procesi samovžig: termični in kemični.
2. Indikatorji nevarnosti požara in eksplozije.
Preučevanje požarno nevarnih lastnosti snovi in materialov, ki krožijo v proizvodnem procesu, je ena glavnih nalog požarne zaščite, katere cilj je odstraniti vnetljivo okolje iz požarnega sistema.
V skladu z GOST 12.1.044 Glede na agregatno stanje delimo snovi in materiale na:
PLINI - snovi, katerih nasičeni parni tlak pri temperaturi 25 ° C in tlaku 101,3 kPa (1 atm) presega 101,3 kPa (1 atm).
TEKOČINE - enako, vendar je tlak manjši od 101,3 kPa (1 atm). Med tekočine sodijo tudi trdne talilne snovi, katerih tališče ali kapljišče je nižje od 50 °C.
TRDNO - posamezne snovi in njihove mešanice s tališčem ali kapljanjem nad 50 ° C (na primer vazelin - 54 ° C), pa tudi snovi, ki nimajo tališča (na primer les, tkanine itd.) .
PRAH - razpršene (zdrobljene) trdne snovi in materiali z velikostjo delcev manj kot 850 mikronov (0,85 mm).
Nomenklatura indikatorjev in njihova uporabnost za karakterizacijo požarne in eksplozijske nevarnosti snovi in materialov je podana v tabeli 1.
Vrednosti teh kazalnikov je treba vključiti v standarde in specifikacije na snovi, kot tudi navedeno v potnih listih izdelkov.
Tabela 1
| Kazalo | plini | Tekočine | Trdna | Prah |
| Skupina vnetljivosti | + | + | + | + |
| Plamenišče | - | + | - | - |
| Plamenišče | - | + | + | + |
| Temperatura samovžiga | + | + | + | + |
| Mejne koncentracije vnetljivosti | + | + | . - | + |
| Pogoji za toplotno samovžig | - | - | + | + |
| Indeks kisika | - | - | + | - |
| Koeficient nastajanja dima | - | - | + | - |
| Sposobnost eksplozije in gorenja pri interakciji z vodo, atmosferskim kisikom in drugimi snovmi | + | + | + | + |
| Indeks toksičnosti produktov zgorevanja polimernih materialov In drugi | + |
(Znak “+” označuje uporabnost, znak “-” neuporabnost indikatorja)
FLASH point (Tvsp,) - samo za tekočine - najnižja temperatura kondenzirane snovi, pri kateri se v posebnih preskusnih pogojih nad njeno površino tvorijo hlapi, ki lahko bliskajo v zraku iz vira vžiga; v tem primeru ne pride do stabilnega zgorevanja.
PLAMENIŠČE (Тв,) - razen za pline - najnižja temperatura snovi, pri kateri snov oddaja vnetljive hlape in pline s takšno hitrostjo, da pride do vžiga, ko je izpostavljena viru vžiga.
Temperatura SAMOVŽIGA (T St) - najnižja temperatura okolju, pri katerem opazimo samovžig snovi.
POGOJI TOPLOTNEGA SAMOVŽIGA - samo za trdne snovi in prah - eksperimentalno ugotovljena povezava med temperaturo okolice, količino snovi (materiala) in časom do njenega samovžiga.
Temperatura SAMOGREVANJA je največ nizka temperatura snov, pri kateri spontani proces njenega segrevanja ne povzroči tlenja ali ognjenega gorenja.
Varna temperatura za daljše segrevanje snovi se šteje za temperaturo, ki ne presega 90% temperature samosegrevanja.
SPOSOBNOST EKSPLOZIJE IN GORENJA PRI INTERAKCIJI Z VODO, ZRAKOM KISIKA IN DRUGIMI SNOVI (medsebojni stik snovi) je kvalitativni kazalnik, ki označuje posebno požarna nevarnost nekatere snovi.
KOEFICIENT DIMLJENJA - samo za trdne snovi - indikator, ki označuje optično gostoto dima, ki nastane pri gorenju s plamenom ali toplotno-oksidativnim uničenjem (tlenjem) določene količine trdne snovi (materiala) pod posebnimi preskusnimi pogoji.
Obstajajo 3 skupine materialov:
Materiali z zmerno sposobnostjo tvorjenja dima imajo manjšo količino dima, ko oseba izgubi sposobnost navigacije.
ali enaka količini produktov zgorevanja, pri kateri je možna smrtna zastrupitev. Zato je verjetnost izgube vidnosti v dimu večja od verjetnosti zastrupitve.
Primeri zmogljivosti za ustvarjanje dima gradbeni materiali med tlenjem (gorenjem), m 3 / kg,:
Lesna vlakna (breza, trepetlika) - 62 (20)
Dekorativni laminat - 75 (6)
Vezan les znamke FSF - 140 (30)
Vlaknene plošče obložene s plastiko - 170 (25)
KAZALEC STRUPENOSTI PRODUKTOV GORENJA POLIMERNIH MATERIALOV - razmerje med količino materiala in enoto prostornine zaprtega prostora, v katerem plinasti produkti, ki nastanejo pri gorenju materiala, povzročijo pogin 50% poskusnih živali.
Bistvo metode je sežiganje preskusnega materiala v zgorevalni komori in razkrivanje odvisnosti smrtonosnega učinka plinastih produktov zgorevanja od mase materiala (v gramih) na enoto prostornine (1 m3) izpostavljene komore.
Razvrstitev materialov je podana v tabeli:
* Pri strupenih izredno nevarnih snoveh masa ne presega 25 gramov, da se ustvari smrtna koncentracija 1 m 3 v času 5 minut. V skladu s tem za čas 15 minut - do 17; 30 min - do 13; 60 min - do 10 gramov.
Na primer: duglazija - 21; vinilna tkanina - 19; polivinilklorid - 16; elastična poliuretanska pena - 18 (trda - 14) g / m 3 s časom izpostavljenosti 15 minut.
KONCENTRACIJSKE MEJE ŠIRJENJA PLAMENA (VŽIG) - razen za trdne snovi.
Spodnje (zgornje) koncentracijske meje širjenja plamena (vžiga) - najmanjša (največja) vsebnost gorljive snovi v homogeni mešanici z oksidacijskim okoljem, pri kateri je širjenje plamena skozi mešanico možno na kateri koli razdalji od vira vžiga.
Primeri spodnjih-zgornjih mejnih koncentracij, %: acetilen - 2,2-81; vodik - 3,3-81,5; zemeljski plin- 3,8-24,6; metan - 4,8-16,7; propan - 2-9,5; butan - 1,5-8,5; bencinski hlapi - 0,7-6; pare kerozina - 1-1,3.
Temperatura tlenja - za trdne snovi in prah - temperatura snovi, pri kateri se močno poveča hitrost eksotermnih oksidacijskih reakcij, ki se končajo s pojavom tlenja.
SKUPINA VNETLJIVOSTI - klasifikacijska značilnost zmožnosti gorenja katere koli snovi in materiala.
Po gorljivosti delimo snovi in materiale v tri skupine: negorljive, počasi goreče in gorljive.
Negorljive (negorljive) - snovi in materiali, ki ne morejo goriti na zraku. Negorljive snovi so lahko požarno in eksplozivno nevarne (na primer oksidanti ali snovi, ki sproščajo produkte pri interakciji z vodo, atmosferskim kisikom ali med seboj).
OGNJEODPORNA (vnetljiva) - snovi in materiali, ki lahko gorijo v zraku, če so izpostavljeni viru vžiga, vendar ne morejo goriti sami po njegovi odstranitvi.
VNETLJIVO (gorljivo) - snovi in materiali, ki se lahko spontano vžgejo, pa tudi vžgejo, ko so izpostavljeni viru vžiga, in gorijo neodvisno po njegovi odstranitvi.
Gorljive tekočine (GZH) s Tvsp<61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле относят к легковоспламеняющимся (ЛВЖ).
Posebno nevarna HZH se imenuje vnetljiva tekočina s TVSP< 28°С.
PLINI veljajo za vnetljive v prisotnosti mejnih vrednosti koncentracije vnetljivosti (KLV); počasno gorenje - v odsotnosti CPV in prisotnosti Tsv; negorljiv - v odsotnosti CPV in Tsv.
TEKOČINE se štejejo za vnetljive v prisotnosti TV; počasno gorenje - v odsotnosti TV in prisotnosti Tsv; negorljiv - v odsotnosti TV, Tsv, Tvsp, temperaturnih in koncentracijskih meja širjenja plamena (vžiga).
3. Kategorije prostorov za eksplozijsko in požarno nevarnost.
Po določilih standardov požarne varnosti NPB 105-03 so kategorije prostorov in zgradb (ali delov stavb med požarnimi stenami – požarni oddelki) določene glede na eksplozijsko in požarno ogroženost glede na količino in požarno in eksplozivno nevarne lastnosti. snovi in materialov, ki se nahajajo (krožijo) v njih, ob upoštevanju značilnosti tehnoloških procesov proizvodov, ki se nahajajo v njih.
Prostori, oddelki, deli stavbe, stavbe razredov so predmet kategorizacije glede na njihovo pripadnost določenemu razredu glede na funkcionalno požarno nevarnost. Stavbe in deli stavb - prostori ali skupine prostorov, ki so med seboj funkcionalno povezani, se glede na funkcionalno požarno ogroženost delijo v razrede glede na način njihove uporabe in glede na to, v kolikšni meri je zagotovljena varnost ljudi v njih ob požaru. požarno ogrožen, ob upoštevanju njihove starosti, fizičnega stanja, možnosti spanja, vrste glavnega funkcionalnega kontingenta in njegove količine.
Prostori, deli stavb, stavbe razredov F3.5., F4.3., F5.1., F5.2., F5.3., ter delavnice v stavbah razredov F1, F2, F3 in F4 po določbe klavzule 5.21* SNiP 21-01-97* spadajo v razred F5.
Pri razvoju oddelčnih standardov tehnološkega oblikovanja, ki se nanašajo na kategorizacijo prostorov in zgradb, je treba uporabiti metodologijo, navedeno v NPB 105-03.
NPB 105-03 ne velja za prostore in zgradbe za proizvodnjo in skladiščenje eksplozivov (HE), sredstva za sprožitev eksplozivov, zgradbe in konstrukcije, zasnovane v skladu s posebnimi normami in pravili, odobrenimi na predpisan način.
Kategorije prostorov in zgradb, opredeljene v skladu s PNB 105-03, je treba uporabiti za določitev regulativnih zahtev za zagotavljanje eksplozijske in požarne varnosti teh prostorov in zgradb v zvezi z načrtovanjem in razvojem, številom nadstropij, površinami, postavitvijo prostori, oblikovalske rešitve, inženirska oprema. Ukrepe za zagotavljanje varnosti ljudi je treba določiti glede na lastnosti požarne nevarnosti in količine snovi in materialov v skladu z GOST 12.1.004-91 in GOST 12.3.047-98.
Kategorije prostorov in zgradb podjetij in ustanov se določijo v fazi projektiranja stavb in objektov v skladu s temi standardi, oddelčnimi standardi za tehnološko zasnovo ali posebnimi seznami, odobrenimi na predpisan način.
Glede na eksplozijsko in požarno ogroženost so prostori in zgradbe razdeljeni v kategorije A, B, C1-C4, D in E. Kategorije eksplozijske in požarne ogroženosti prostorov in zgradb so določene za najbolj neugodno obdobje glede na požar oz. eksplozija glede na vrsto naprav in prostorov, ki se nahajajo, vnetljive snovi in materiali, njihovo količino in požarno nevarne lastnosti, značilnosti tehnoloških procesov.
Ugotavljanje požarno nevarnih lastnosti snovi in materialov se izvaja na podlagi rezultatov preskusov ali izračunov po standardnih metodah ob upoštevanju parametrov stanja (tlak, temperatura itd.).
Dovoljeno je uporabljati referenčne podatke, ki so jih objavile vodilne raziskovalne organizacije na področju požarne varnosti, ali standardne referenčne podatke, ki jih izda državna služba. Indikatorje požarne ogroženosti je dovoljeno uporabljati za zmesi snovi in materialov glede na najnevarnejšo sestavino.
| K-I | Značilnosti snovi in materialov, prostorov, ki se nahajajo (krožijo) v prostorih |
| AMPAK | Gorljivi plini (GH), vnetljive eksplozivne tekočine (vnetljive tekočine) s plameniščem največ 28 ° C v takšni količini, da lahko tvorijo eksplozivne hlape, mešanice plina in zraka, pri vžigu katerih je ocenjen nadtlak eksplozije. v prostoru se razvije, ki presega 5 kPa. Snovi in materiali, ki lahko eksplodirajo in gorijo pri interakciji z vodo, atmosferskim kisikom ali med seboj v takšni količini, da izračunani nadtlak eksplozije v prostoru presega 5 kPa. |
| B | Gorljivi prah ali vlakna, vnetljive tekočine s plameniščem nad 28 o C, vnetljive tekočine (FL) v taki količini, da lahko tvorijo eksplozivne mešanice prah-zrak ali pare-zrak, pri vžigu katerih je ocenjen nadtlak eksplozije. v prostoru se razvije nad 5 kPa |
| B1-B4 | GZH in počasi goreče tekočine, trdne vnetljive gorljive in počasi goreče snovi in materiali (vključno s prahom in vlakni), snovi in materiali, ki lahko gorijo le pri interakciji z vodo, atmosferskim kisikom ali med seboj, pod pogojem, da so prostori, v katerih na voljo ali v obtoku, ni razvrščen kot A ali B |
| G | Negorljive snovi in materiali v vročem, žarečem ali staljenem stanju, katerih obdelavo spremlja sproščanje sevalne toplote, isker in plamenov; GG, GL in trdne snovi, ki se sežgejo ali odložijo kot gorivo |
| D | Nevnetljive snovi in materiali v hladnem stanju |
| 2 | | |
Kinetično zgorevanje je zgorevanje predhodno mešane mešanice goriva in oksidanta.
V tem primeru se bo plamen skozi gorljivo zmes razširil v vse smeri. Prostornina, zajeta z ognjem, se bo povečala. Plamen se vedno širi proti nezgoreli mešanici.
riž. 7.1. Shema širjenja plamena skozi predhodno mešano homogeno mešanico: 1 - začetna gorljiva mešanica; 2 - plamenska sprednja stran; 3 - produkti zgorevanja; d f.p. je debelina fronte plamena
Ozek trak med začetno mešanico (1) in produkti zgorevanja (PG) (3) je plamen (2). Za večino mešanic ogljikovodikov z zrakom je debelina tega traku 0,1-1,0 mm. To je območje zgorevanja ali fronta plamena. V njem poteka kemična reakcija in sprosti se vsa toplota. Luminescenca je posledica prisotnosti radikalov CH, HCO, C 2 itd.
Tako je fronta plamena ozka svetleča cona, ki ločuje SG in začetno gorljivo mešanico.
Na sprednji strani plamena se zaradi kemične reakcije zgorevanja koncentracija začetnih komponent močno zmanjša na nič, temperatura pa doseže najvišjo vrednost. Zaradi molekularne toplotne prevodnosti se temperatura pred reakcijskim območjem monotono dvigne od začetne temperature gorljive zmesi do temperature blizu temperature zgorevanja in tvori območje fizičnega segrevanja.
Ker debelina območja plamena praviloma ne presega frakcij mm, se fronta plamena običajno šteje za ravnino.
Če se fronta plamena premika, se imenuje plamen nestacionarni, če se ne premika - stacionarni.
Glavne značilnosti so:
Normalna hitrost širjenja plamena je hitrost gibanja fronte plamena glede na nezgorel plin v smeri, ki je pravokotna na njegovo površino. Normalna hitrost je funkcija številnih fizikalno-kemijskih lastnosti zmesi in hitrosti kemične reakcije pri temperaturi zgorevanja.
To je ena od značilnosti požarne nevarnosti plinastih snovi. Ker je določen s fizikalno-kemijskimi lastnostmi gorljive mešanice, se imenuje tudi temeljni.
Stopnja množične izgorelosti. To je masa snovi, ki gori na enoto časa na enoto površine površine plamena.
Obstajata dve teoriji, ki pojasnjujeta naravo širjenja plamena skozi gorljivo mešanico.
Po difuzijski teoriji do premikanja fronte plamena pride zaradi difuzije aktivnih delcev – radikalov, ki nastanejo v območju zgorevanja, v svežo mešanico, kjer sprožijo kemično reakcijo.
Gibanje fronte plamena po toplotni teoriji poteka zaradi prenosa toplote s toplotno prevodnostjo na svežo mešanico, zaradi česar se le-ta segreje na temperaturo samovžiga, čemur sledi kemična reakcija.
V resnici obstajajo elementi obeh teorij, saj postopek je zelo zapleten.
Dejavniki, ki vplivajo na normalno hitrost:
Koncentracija in sestava gorljive mešanice.
Teoretično bi moral biti u n največji pri j st. Skoraj največ pade na mešanico, ki vsebuje več goriva od stehiometričnega razmerja (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.
Prisotnost flegmatizatorjev (N 2, CO 2, H 2 O (para), Ar itd.).
Opazen je učinek redčenja, kar povzroči zmanjšanje hitrosti reakcije, sproščanja toplote in u n. Učinkovitost flegmatizirajočih plinov je določena z njihovimi termofizikalnimi lastnostmi.
Temperatura (začetna) gorljive mešanice. S povečanjem T o se temperatura gorljive mešanice poveča: T g \u003d To + Q n / (ås p i V PG i)
Gorljivi sistemi so lahko kemično homogeni in heterogeni. Med kemijsko homogene sisteme štejemo sisteme, v katerih sta gorljiva snov in zrak enakomerno pomešana: zmesi gorljivih plinov, hlapov ali prahu z zrakom. K kemično
heterogeni so sistemi, v katerih se gorljiva snov in zrak ne mešata in imata vmesnike: trdne gorljive snovi in tekočine v zraku, curki gorljivih plinov in hlapov, ki vstopajo v zrak itd.
Primer zgorevanja plinov in hlapov (homogeno zgorevanje) je zgorevanje hlapov, ki se dvigajo s proste površine tekočine (slika 1.1), ali zgorevanje plina, ki izhaja iz cevi. Ker je parcialni tlak kisika v zraku 21,2 kPa, v območju zgorevanja pa je tlak enak nič, kisik iz zraka difundira skozi plast produktov zgorevanja v območje zgorevanja. Zato je hitrost reakcije zgorevanja odvisna od hitrosti difuzije kisika.
Primer zgorevanja na površini trdne snovi (heterogeno zgorevanje) je zgorevanje antracita, koksa, oglja. V tem primeru difuzijo kisika v območje zgorevanja ovirajo tudi produkti zgorevanja, kot je razvidno iz sheme, prikazane na sl. 1.2. Koncentracija kisika v prostornini zraka (C 1) je veliko višja od njegove koncentracije v bližini območja zgorevanja (C 0). Če v območju zgorevanja ni dovolj kisika, je kemična reakcija zavrta.
riž. 1.2. Shema difuzije kisika v območje zgorevanja trdne snovi
(heterogeno zgorevanje)
Tako je skupni čas zgorevanja kemično nehomogenega gorljivega sistema vsota časa, potrebnega za pojav fizičnega stika
med gorljivo snovjo in atmosferskim kisikom ter čas, porabljen za potek same kemične reakcije:
Pri homogenem zgorevanju vrednost imenujemo čas tvorbe zmesi, pri heterogenem zgorevanju pa čas transporta kisika iz zraka na trdno zgorevalno površino.
Glede na razmerje in zgorevanje imenujemo difuzijsko ali kinetično. Pri gorenju kemično nehomogenih gorljivih sistemov je difuzijski čas kisika v gorljivo snov nesorazmerno daljši od časa, ki je potreben za potek kemične reakcije, tj. >> in praktično.
To pomeni, da je hitrost gorenja določena s hitrostjo difuzije kisika v gorljivo snov. V tem primeru naj bi proces potekal v območju difuzije. Takšno zgorevanje imenujemo difuzija. Vsi požari so difuzijsko zgorevanje.
Če je čas fizikalne stopnje procesa nesorazmerno krajši od časa, ki je potreben za potek kemične reakcije, tj.<< , 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 sl. 1.3 prikazuje odvisnost hitrosti reakcije zgorevanja od temperature v različnih območjih. Krivulja 1 prikazuje spremembo hitrosti reakcije med kinetičnim gorenjem. Pri nizkih temperaturah je hitrost oksidacijske reakcije v zmesi šibko odvisna od spremembe temperature in krivulja 1 na tem področju počasi narašča. Pri višjih temperaturah začne hitrost oksidacijske reakcije močno pospeševati z naraščanjem temperature in krivulja 1 strmo dvigne. Tako je hitrost reakcije v kinetični regiji odvisna samo od temperature reaktantov.
riž. 1.3. Odvisnost hitrosti kinetične (1) in difuzijske (2)
temperatura gorenja
Krivulja 2 prikazuje spremembo hitrosti reakcije med difuznim gorenjem. Pri nizkih temperaturah potek krivulje 2 enako s krivuljo 1 , zato je hitrost oksidacijske reakcije manjša od hitrosti difuzije kisika v območje zgorevanja in zato reakcija poteka v kinetičnem območju. S povečanjem temperature reaktantov postane hitrost reakcije enaka hitrosti difuzije kisika v območje zgorevanja in jo nato znatno preseže. V teh pogojih je hitrost celotnega procesa določena s hitrostjo difuzije kisika. Krivulja 2 v točki A spremeni svojo smer in zavije v desno od krivulje 1 . Nadaljnji potek krivulje 2 kaže, da je hitrost zgorevalnega procesa v difuzijskem območju, določena s hitrostjo difuzije, zelo malo odvisna od temperature.
Proces zgorevanja je odvisen od številnih pogojev, med katerimi so najpomembnejši:
sestava gorljive mešanice;
tlak v območju zgorevanja;
Reakcijska temperatura
geometrijske dimenzije sistema;
Agregatno stanje goriva in oksidanta itd.
Glede na agregatno stanje goriva in oksidanta ločimo naslednje vrste zgorevanja:
· homogena;
· heterogena;
izgorevanje eksplozivov.
Homogeno zgorevanje se pojavi v plinskih ali parnih gorljivih sistemih (slika 1.1) (gorivo in oksidant sta med seboj enakomerno pomešana).
Ker je parcialni tlak kisika v območju zgorevanja (enako) blizu nič, kisik dokaj prosto prodira v območje zgorevanja (praktično je v njem), zato je hitrost zgorevanja določena predvsem s hitrostjo kemijske reakcije, ki narašča z naraščajočo temperaturo. Tako zgorevanje (oz. zgorevanje takih sistemov) imenujemo kinetično.
Slika 1.1. Shema procesa zgorevanja hlapov ali plinov
Skupni čas zgorevanja se običajno določi po formuli
t p \u003d t Ф + t X,
kjer je t Ф čas fizične stopnje procesa (difuzija О 2 do vira skozi plast); t X je čas kemijske stopnje (reakcije).
Pri gorenju homogenih sistemov (mešanice hlapov, plinov z zrakom) je čas fizikalne stopnje procesa nesorazmerno manjši od hitrosti kemičnih reakcij, zato t P » t X - hitrost določa kinetika kemikalije reakcija in zgorevanje imenujemo kinetično.
Pri zgorevanju kemijsko nehomogenih sistemov je čas prodiranja O 2 v gorljivo snov skozi produkte zgorevanja (difuzija) nesorazmerno daljši od časa kemijske reakcije, kar določa celotno hitrost procesa, tj. t R » t F. Tako zgorevanje imenujemo difuzijo.
Primeri difuzijskega zgorevanja (slika 1.2) so zgorevanje premoga, koksa (produkti zgorevanja preprečujejo difuzijo kisika v območje zgorevanja)
Slika 1.2. Shema difuzije kisika v območje zgorevanja trdne snovi
(heterogeno zgorevanje)
Koncentracija kisika v prostornini zraka C 1 je veliko višja od njegove koncentracije v bližini območja zgorevanja C 0 . Če v območju zgorevanja ni zadostne količine O 2, je kemična reakcija zavrta (in je določena s hitrostjo difuzije).
Če sta trajanje kemijske reakcije in fizikalna stopnja procesa sorazmerna, potem zgorevanje poteka v vmesnem območju (tako fizikalni kot kemijski dejavniki vplivajo na hitrost zgorevanja).
Pri nizkih temperaturah je hitrost reakcije rahlo odvisna od temperature (krivulja počasi narašča). Pri visokih temperaturah se hitrost reakcije močno poveča (tj. hitrost reakcije v kinetičnem območju je odvisna predvsem od temperature reaktantov).
Hitrost reakcije oksidacije (zgorevanja) v območju difuzije je določena s hitrostjo difuzije in je zelo malo odvisna od temperature. Točka A je prehod iz kinetičnega v difuzijsko območje (slika 1.3).
Proces zgorevanja vseh snovi in materialov, ne glede na njihovo agregatno stanje, poteka praviloma v plinski fazi (tekočina izhlapi, trdne gorljive snovi sproščajo hlapne produkte). Toda zgorevanje trdnih snovi ima večstopenjski značaj. Pod vplivom toplote - segrevanje trdne faze - razgradnja in sproščanje plinastih produktov (razgradnja, hlapne snovi) - zgorevanje - toplota segreje površino trdne snovi - vstop novega dela gorljivih plinov (produkti razgradnje) - izgorevanje. .
riž. 1.3. Odvisnost kinetike od hitrosti V (1)
in difuzijo (2) na temperaturo. Točka A - prehod
iz kinetičnega v difuzijsko območje
Številne trdne gorljive snovi (les, bombaž, slama, polimeri) imajo v svoji sestavi kisik. Zato je za njihovo zgorevanje potrebna manjša količina kisika v zraku. In zgorevanje eksplozivne snovi (HE) praktično sploh ne potrebuje zunanjega oksidanta.
Tako je zgorevanje eksploziva samo-širjenje eksotermne reakcijske cone njegovega razpada ali interakcija njegovih komponent s prenosom toplote iz plasti v plast.
