какие виды самовозгорания выделяют

Какие виды самовозгорания выделяют

ОСНОВЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

6.1. Общие сведения о процессе горения

Горение – химический процесс соединения веществ с кислородом, сопровождающийся выделением тепла и света. Современная физико-химическая теория горения относит к горению все химические процессы, связанные с быстрым превращением и тепловым или диффузионным их ускорением. Это сложный химический процесс, в котором участвуют также и другие, нехимические процессы: диффузия, теплопередача.

Для возникновения горения необходим контакт горючего вещества с окислителем (кислород, фтор, хлор, озон) и с источником зажигания, способный передать горючей системе необходимый энергетический импульс. Наиболее бурно горят вещества в чистом кислороде. По мере уменьшения его концентрации горение замедляется. Большинство веществ прекращают горение при снижении концентрации кислорода в воздухе до 12-14%, а тление – при 7-8% (водород, сероуглерод, оксид этилена и некоторые другие вещества могут гореть в воздухе при 5% кислорода).

При длительном нагреве вещества, возможно, его самовоспламенение.

Вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов. Температура вспышки – самая низкая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Возгорание – возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температура воспламенения – температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура воспламенения зависит не только от природы вещества, но и от атмосферного давления, концентрации кислорода и других факторов. Например, температура воспламенения дерева колеблется в пределах от 250 до 350 °С, торфа – 250-280 «С, нефти – 120-480 °С и т.д. Чем ниже температура воспламенения материала, тем этот материал более огнеопасен.

Жидкости, способные гореть, делятся на горючие и легковоспламеняющиеся. Горючие жидкости (ГЖ) – жидкости, имеющие температуру вспышки выше 61 «С. Легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) – жидкости, имеющие температуру вспышки ниже 61 0 С.

Самовозгорание – процесс самонагрева и последующего горения некоторых веществ без воздействия открытого источника зажигания. Начальное самонагревание вещества, приводящее к резкому увеличению скорости экзотермических реакций, может быть вызвано химическими, микробиологическими и тепловыми процессами.

Микробиологическому самовозгоранию могут подвергаться многие продукты растениеводства – сырое зерно, сено и другие, в которых при определенной влажности и температуре интенсифицируется жизнедеятельность микроорганизмов и образуется паутинистый глей (гриб). Это вызывает повышение температуры веществ до критических величин, после которых происходит самоускорение экзотермических реакций.

Тепловое самовозгорание происходит при первоначальном внешнем нагреве вещества до определенной температуры. Полувысыхающие растительные масла (подсолнечное, хлопковое и др.), скипидарные лаки и краски могут самовозгораться при температуре 80-100.°С, древесные опилки, линолеум – 100 0 С. Чем ниже температура самовозгорания вещества, тем оно пожароопаснее.

Самовоспламенение – процесс горения, вызванный внешним источником тепла и нагреванием вещества без соприкосновения с открытым пламенем.

Взрыв – это процесс освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. Характерный признак взрыва – мгновенный рост высокой температуры и высокого давления газов в месте взрыва.

Различают взрывчатые химические соединения и взрывчатые смеси, взрывчатые горючие газы, пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

Источник зажигания – средство энергетического воздействия, вызывающее возникновение горения. Их подразделяют на открытые (светящиеся) – пламя, искры, раскаленные поверхности оборудования, предметов, световое излучение и др. и скрытые (несветящиеся) – теплота химических реакций, микробиологических процессов, сжатия, трения, ударов и т.п.

Температура источников зажигания различная, например, пламя спички имеет температуру 620-640°С, древесина горящая – 1000 о С, парафиновая свеча – 1427°С, природный и сжиженный газ – 1200°С и т.д. Этой температуры вполне достаточно для воспламенения большинства горючих веществ. Так, древесина сосны воспламеняется при температуре 255°С, резина – 270°С, хлопок – 260°С и т.д.

Пожароопасность искр зависит от их размеров и температуры. Искры диаметром 2 мм пожароопасны, если имеют температуру 1000°С, 3 мм – 800 °С, 5 мм – 600 °С. Температура искры, образующейся при ударе стальных деталей друг о друга, составляет 1630 °С.

Источник

Самовозгорание

Самовозгорание:

1) резкое увеличение скорости экзотермических процессов в веществе, приводящее к возникновению очага пожара;
2) загорание без внешнего источника зажигания, происходящее в результате самоинициируемых экзотермических процессов.

Особенностью самовозгорания является то, что оно возникает в результате окисления при относительно низких температурах (см. Температура самовозгорания) в средах, представляющих собой мелкодисперсные вещества и материалы. Важнейшими условиями самовозгорания являются способность веществ к указанным процессам и аккумуляция выделяемой энергии, что наиболее свойственно сыпучим материалам при скопления в больших объёмах (см. Склонность к самовозгоранию). Процессу возникновения горения при самовозгорании предшествует медленная стадия самонагревания. Самовозгорание происходит там, где процесс самонагревания обеспечивает повышение температуры до определенной критической величины. Существенная разница в процессе загорания и самовозгорания заключается в различных периодах индукции: при загорании этот период исчисляется секундами и минутами, а при самовозгорании – часами и даже днями и месяцами.
В зависимости от источника самонагревания процессы самовозгорания подразделяются на микробиологические, тепловые и химические.

Микробиологическое самовозгорание характерно для органических дисперсных и волокнистых материалов, внутри которых возможна жизнедеятельность бактерий и микроорганизмов, сопровождающаяся экзотермическими проявлениями. Самовозгоранию способствуют: повышенная влажность материалов; масличность; засорённость посторонними включениями; пористость, обеспечивающая диффузию кислорода к скоплениям дисперсных веществ и материалов и большую сорбционную способность продуктов термического и термоокислительного распада, катализирующих процесс самонагревания и самовозгорания.
При изменении температуры в объёме материала обычно фиксируют 2 температурных максимума, отстоящих друг от друга промежутком времени. Первый максимум наступает в промежутке от одного дня до недели с момента зарождения очага и достигает температуры 40-45°С. В данном диапазоне температур выделение тепла происходит за счёт жизнедеятельности микрофлоры, неспособной существовать при температуре свыше 45°С. Второй максимум, достигающий 75-85°С, возникает за счёт развития термофильных бактерий. На процесс тепловыделения основное влияние оказывают 2 фактора – размер популяции микроорганизмов (размер очага самонагревания) и предельная температура, при которой они могут существовать. Дополнительным источником выделения тепла в материалах растительного происхождения является их дыхание (например, быстрый рост температуры в небольших кучах свежескошенной травы или при формировании стогов сена).
Дисперсные материалы имеют чёткую границу соприкосновения с окружающей средой. По этой границе воздух проникает между частицами внутрь массы материала, адсорбируется в порах частиц или волокон. Наличие развитой поверхности твёрдого материала с адсорбированным на ней кислородом воздуха – одно из условий теплового самовозгорания, к которому наиболее склонны материалы, обладающие большой пористостью и структурой, обеспечивающей проникновение кислорода в зону реакции. Склонность к самовозгоранию увеличивается при повышении адсорбционной способности материала.

Поскольку промежуточным продуктом при самовозгорании большинства органических материалов является уголь, закономерности его самовозгорания оказывают существенное влияние на процесс в целом. При этом значительную роль в самовозгорании угля играет его способность сорбировать пар и влагу на начальной стадии процесса, протекающего с экзотермическим эффектом. Чем больше объём дисперсного материала, тем лучше условия аккумуляции тепла в нём и выше вероятность его воспламенения. С увеличением пористости частиц и пористости слоя (начальной плотности) улучшается перенос кислорода к межфазной поверхности в зону реакции окисления. Это способствует более интенсивному самонагреванию материала, т.к. уменьшается теплопроводность смеси частиц с воздухом и увеличивается скорость нагрева за счет снижения теплоёмкости единицы объёма материала. Наоборот, уплотнение слоя частиц способствует отводу тепла из зоны реакции вследствие увеличения его теплопроводности. Важную роль в процессе самонагревания и самовозгорания веществ и материалов играет влага.

Тепловое самовозгорание характеризуется тем, что оно начинается при предварительном умеренном нагреве. Примером такого вида с. является самовозгорание древесноволокнистых плит и изоляционного материала из стекловолокна при складировании больших масс продукции после производственного процесса, связанного с повышенной температурой.
В основе химического самовозгорания лежат процессы химического взаимодействия веществ и материалов или их окисления, которые сопровождаются выделением большого количества тепла. Примерами химических реакций, вызывающих горение при самовозгорании, являются: действие на органические материалы концентрированных серной и азотной кислот; самопроизвольное загорание промасленной ветоши; возникновение горения пирофорных материалов: некоторых металлов, гидридов металлов, металлоорганических соединений и др. (см. Пирофорность).

Литература: ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения;

Кольцов К.С., Попов Б.Г. Самовозгорание твёрдых веществ и материалов и его профилактика. М., 1978;

Горшков В.И. Самовозгорание веществ и материалов. М., 2003.

Савельев Пётр Степанович (1916-2012), полковник внутр. службы (1965), Заслуженный работник МВД, видный историк пожарного дела в России. Окончив с отличием Ленинградский пожарный техникум (1941), трудовой путь начал с должности инспектора отдела пожарной охраны (ОПО) в г. Вильнюс (Литва). В период Великой Отечественной Войны руководил тушением пожаров в Вильнюсе, а также участвовал в их тушении в Минске, Смоленске. С 1942 по 1944 учился в Челябинском институте электрификации и механизации сельского хозяйства. В 1949 был переведён в распоряжение Главного управления пожарной охраны (ГУПО) МВД СССР, где с 1955 возглавлял отдел Государственного пожарного надзора до выхода на пенсию в 1982.Участвовал в разработке нормативных правовых актов в области пожарной безопасности, в т.ч. постановлений Совета Министров СССР, правил пожарной безопасности для различных объектов. При его непосредственном участии впервые в стране были разработаны основные принципы обеспечения пожарной безопасности объектов с массовым пребыванием людей (театры, кинотеатры, предприятия торговли, дома инвалидов, больницы). С. возглавлял комиссии ГУПО по инспекторским проверкам деятельности пожарной охраны в более чем 30 областях, а также краях и республиках бывшего СССР. Свою литературную деятельность начал в 1955, активно сотрудничая в журнале «Пожарное дело». Опубликованная им в 1957 и выдержавшая три издания книга «Организация работы Госпожнадзора» стала настольной для большой армии инспекторов, а также признанным учебником для пожарно-технических училищ. Им опубликованы высокохудожественные произведения профессиональной направленности: «Пожары – катастрофы» (1983), «Противопожарный щит Москвы» (1987), «Пожарные добровольцы России» (1992, к 100-летию ВДПО). Особое место занимают литературоведческие очерки о пожарах в творчестве Ф.М. Достоевского, И.В. Гете, Ф.И. Тютчева, А.А. Фета, Н.С. Гумилёва, в которых автор проявил незаурядное мастерство исследователя. Награждён орденами Красной Звезды, Трудового Красного Знамени, медалью «За боевые заслуги», знаком «Заслуженный работник МВД», 18 медалями и знаками отличия и трудовой доблести. Литература: Савельев П.С., Груздь С.И., Малков В.И. Пожарные добровольцы России в фотографиях, документах и воспоминаниях. М., 2010.

Самовоспламенение – резкое увеличение скорости экзотермических объемных реакций в смеси вещества с воздухом, сопровождающееся пламенным горением и (или) взрывом. Самовоспламенение возникает при сравнительно умеренном нагревании всей или части массы горючего вещества при отсутствии высокотемпературного внешнего источника зажигания. Процесс самовоспламенения описан теорией теплового взрыва газовых смесей и общей количественной теорией цепных реакций, разработанными одним из основоположников химической физики Н.Н. Семёновым (1896-1986). Согласно тепловой теории возникновение процесса самовоспламенения происходит при условии, когда тепловыделение в результате экзотермической реакции превышает теплопотери из зоны реакции. Согласно цепной теории самовоспламенения обусловливается накоплением активных центров реакции – радикалов и атомарных частиц, обладающих высокой реакционной способностью. Возникновение самовоспламенения характеризуется одним показателем – температурой самовоспламенения. Для её определения предусмотрены стандартные приборы. Температура, при которой наблюдается самовоспламенение, зависит от состава смеси и с повышением давления снижается. Особую группу наиболее пожароопасных веществ, самовоспламенение которых происходит при контакте с воздухом без нагрева, составляют пирофоры. К ним относятся: из газообразных веществ – моносилан (SiН4), диборан (В2Н6); из жидких – металлоорганические (алюминийорганические – триметилалюминий Аl(СН3) и др.); гидриды бора (пентаборан); из твёрдых – некоторые металлы (эвтектика К и Na), гидриды металлов (АlН3 и др.), белый фосфор, сульфид железа и ряд др. веществ.Литература: ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

Источник

Какие виды самовозгорания выделяют

ВИДЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ГОРЕНИЯ

Возникновение горения — это быстрый переход от медленной реакции окисления к прогрессирующей самоускоряющейся, «взрывоподобной» реакции, сопровождающейся выделением света или звуковым эффектом.

Горение возникает только при определенных условиях: тепловой импульс достаточной мощности воздействует на горючую систему, состоящую из горючего вещества и окислителя, взятых в определенном соотношении.

В зависимости от начальных условий, в которых находится горючая система, и природы первоначального теплового импульса различают три вида возникновения горения: самовоспламенение, самовозгорание, вынужденное зажигание.

Самовоспламенение состоит в том, что вся горючая смесь нагревается из вне до такой температуры, выше которой она загорается самостоятельно, без дополнительного внешнего влияния.

Самовозгорание происходит вследствие накопления тепла протекания разнообразных внутренних экзотермических физико-химических или биологических процессов, которое тоже заканчивается возникновением горения.

Вынужденное зажигание — это возникновение горения горючей смеси в одной точке в результате действия источника зажигания (искры, нагретого тела, открытого пламени) с дальнейшим воспламенением всей системы.

Общим для всех этих процессов является следующее:

За период индукции в горючей системе протекают подготовительные процессы к горению. Если горючее вещество находится в конденсированном состоянии (твердое или жидкое), то за этот период времени происходят:

Существует такое значение температуры системы, при которой количество тепла, выделяющееся в процессе окисления, становится больше количества тепла, отводящегося от системы. При таком соотношении тепловыделения и теплоотдачи возникает самонагревание системы, что может привести к возникновению горения.

Графически изменение температуры (t) системы во времени (τ) отображено кривыми, приведенными на рисунке.

Резкое увеличение температуры окружающей среды способствует более интенсивному росту температуры горючей системы (кривая 4). Если температура системы достигает t з происходит ее возгорание. Это возможно при действии источника зажигание, имеющего достаточную мощность и температуру.

Основным параметром, характеризующим степень пожарной опасности вещества при самовоспламенении является:

температура самовоспламенения — наименьшая температура системы, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции, приводящее к появлению пламенного горения.

На температуру самовоспламенения влияют три основные группы факторов:

Все факторы, увеличивающие интенсивность тепловыделения горючей системы приводят к снижению температуры самовоспламенения.

Все факторы увеличивающие теплоотдачу горючей системы приводят к увеличению температуры самовоспламенения.

По температуре самовоспламенения определяют группу взрывоопасных смесей паров и газов с воздухом в соответствии с ДНАОП 0.00–1.32–01 „Правила устройства электроустановок. Электрооборудование специальных установок“ для выбора взрывозащищенности электрооборудования.

Значение температуры самовоспламенения используют при разработке мероприятий по обеспечению пожаро- и взрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004–91 для определения допустимой температуры нагрева рабочих поверхностей технологического оборудования.

Для обеспечения безопасности технологических процессов, в которых возможен контакт горючих веществ с нагретыми поверхностями, необходимо поддерживать безопасные температуры рабочих аппаратов для предотвращения самовоспламенения веществ.

Самовозгорание — возникновение горения в результате превышения скорости тепловыделения за счет протекания внутренних экзотермических процессов над скоростью теплоотдачи в окружающую среду.

В зависимости от причины, вызывающей процесс первоначального саморазогрева вещества, различают четыре вида самовозгорания: микробиологическое, химическое, физическое, тепловое.

Не следует рассматривать перечисленные виды самовозгорания изолированно друг от друга, в чистом виде. В большинстве случаев процесс самовозгорания — это комбинация различных процессов, имеющих определенную первопричину.

Химическое самовозгорание возникает в месте контакта взаимодействующих веществ, реагирующих с выделением тепла. В зависимости от характера окислителя, вступающего в реакцию с горючим материалом, этот вид самовозгорания можно подразделить на самовозгорание при контакте с кислородом воздуха, при контакте с водой и при контакте с химическим окислителем.

Физическое самовозгорание является следствием тепловыделения физических процессов. К таким относятся: адсорбция — поглощение газов на поверхности твердых веществ, абсорбция — растворение паров и газов в жидкостях, тепловыделение при трении.

Микробиологическое самовозгорание характерно для материалов, в которых возможна жизнедеятельность микроорганизмов. В основном — это растительные материалы. Самовозгорание происходит, как правило, в глубине материала при длительном хранении и определенной влажности хранимого материала. В процессе протекания данного вида самовозгорания на разных его этапах могут проходить и другие процессы, характерные для ранее перечисленных видов самовозгорания.

Тепловое самовозгорание возникает при нагревании вещества до температуры, обеспечивающей его термическое разложение и дальнейшее самоускоряющееся самонагревание за счет теплоты экзотермической реакции окисления продуктов термического разложения в объеме горючего материала. Сам процесс протекает в глубине материала в форме тления, которое затем может переходить в пламенное горение на поверхности.

Основными параметрами, характеризующими степень пожарной опасности вещества при самовозгорании являются:

температура самонагревания вещества τ сн — минимальная температура среды, выше которой при благоприятных условиях возможно развитие экзотермического процесса самонагревания, связанного с термическим разложением и окислением определенного объема (массы) горючего вещества.

период индукции τ _инд — время от момента достижения температуры самонагревания в очаге самовозгорания до момента возникновения горения.

Обычно процесс самовозгорания протекает при температуре окружающей среды не менее 10°С (при более низких температурах увеличивается интенсивность теплоотдачи так, что тепловыделение может быть недостаточным для возникновения горения). Однако, чем меньше рассеивается тепло (в случае большого скопления горючего материала), тем при более низкой температуре окружающей среды возможно самонагревание вещества.

Как правило, самовозгорание возникает в том случае, когда отношение внешней поверхности материала (площади теплоотдачи) к объему небольшое, а площадь поверхности реагирования много больше внешней поверхности материала. В противном случае за счет большого теплоотвода саморазогрев и самовозгорание будут невозможны.

Способность склонных к самовозгоранию материалов распространять тление внутри своей массы и поглощать продукты горения создает особую опасность возникновения пожара от самовозгорания. Опасность заключается в том, что не всегда можно своевременно обнаружить пожар.

Вынужденное зажигание — процесс возникновения горения, в результате воздействия на холодную горючую систему источника зажигания.

Источником зажигания называется нагретое или горящее тело, электрический разряд, продукты горения, обладающие энергией и температурой, достаточной для возникновения горения.

Рассмотрим наиболее распространенные виды источников зажигания.

Не всякий электрический разряд способен вызвать горение. Зажигание происходит только в том случае, если энергия разряда Е больше некоторого критического значения. В противном случае не образуется необходимый объем газовой среды, способный к самостоятельному поддержанию горения.

Под минимальной энергией зажигания Е_min газа, пара или аэрозоля в воздухе понимают наименьшую энергию конденсатора (Е конд. = 0,5 CU², где С — емкость конденсатора, Ф; U — напряжение, В), при разряде которого через воздушный промежуток возникает искра, которая зажигает стехиометрическую смесь данного вещества и воздуха с вероятностью 0,01.

При ударе по металлу или его трении возможно образование искр. Такие искры называют фрикционными.

Фрикционные искры — кусочки металла, размером 0,1—0,5 мм, оторванные и нагретые в результате механического воздействия и частично окисленные. Температура фрикционных искр во время образования значительно выше температуры зажигания многих веществ, поэтому искры являются потенциальным источником пожара. Зажигающая способность искр зависит от химического состава взаимодействующих материалов и от режима их взаимодействия. Так, например, начальная температура искр, образующихся при электросварочных работах, принимается 4000 о С, при коротком замыкании — 2500 о С, а для фрикционных искр — температура плавления более легкоплавкого металла. Кроме начальной температуры способность фрикционной искры к зажиганию определяется также ее массой и временем полета.

Если энергия искры в момент воздействия на горючее вещество будет превышать минимальную энергию зажигания для данного горючего вещества, то искра может быть источником зажигания.

Зажигание горючих систем открытым пламенем определяется его температурой и временем воздействия на горючее вещество.

Температура пламени при горении древесины, горючих жидкостей, природного газа находится в пределах от 880 до 1200°С, что значительно выше температуры самовоспламенения большинства горючих веществ, поэтому при непосредственном контакте открытого пламени с горючей средой возникнет горение.

Кроме прямого воздействия открытого пламени, следует учитывать и его излучение. Лучистый тепловой поток влияет на горючие вещества, которые находятся рядом с открытым огнем и если его мощности хватает для нагревания горючей системы до температуры самовоспламенения, то возникает горение. Численные значения критического теплового потока зависят от вида вещества, которое зажигается, и времени теплового влияния.

Если источником открытого огня выступает горящая спичка, то температура пламени может достичь 650°C время воздействия составляет около 20с, у тлеющей сигареты — температура в пределах 420—460°С, время воздействия 2—2,5 минуты.

Определение пожароопасных параметров при вынужденном зажигании изложено в ГОСТ 12.1.004–91.

Источник