Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 5.1. Фізико-хімічні основи горіння. Загальні відомості про горіння
Рівень технічного оснащення підприємств, який зростає, ускладнення виробничих процесів супроводжуються підвищенням енергоємності виробництв, високою концентрацією потужностей і матеріалів, застосуванням полімерних синтетичних матеріалів, зростанням площ та поверховості виробничих будівель. За таких умов недодержання вимог пожежної безпеки призводить до значних економічних збитків та людських жертв.
Щорічно на Землі відбувається до 5 млн пожеж, в Україні - близько 18 тис, у Харкові та області - понад 1 тис. пожеж на рік.
Пожежі на промислових підприємствах виникають у більшості випадків від несправностей технологічного обладнання, електроустаткування, контрольно-вимірювальних та захисних приладів, необережного поводження з вогнем та порушення правил пожежної безпеки обслуговуючим персоналом.
Згідно з ГОСТом 12.1.004-91 "Пожарная безопасность" і ГОСТом 12.1.010-76 "Взрывобезопасность" імовірність виникнення пожежі або вибуху протягом року не повинна перевищувати 10 у -6 ступені. Для запобігання та успішної боротьби з пожежами необхідно знати фізико-хімічні та пожежонебезпечні властивості вживаних речовин і матеріалів, уміти оцінювати пожежну небезпечність речовин, і процесів, правильно вибирати ефективні засоби запобігання та захисту від пожеж та вибухів.
5.1. Фізико-хімічні основи горіння. Загальні відомості про горіння
Наука про горіння у своєму розвитку подолала довгий шлях: флогістонну теорію горіння замінила гіпотеза М. В. Ломоносова про те, що горіння - це взаємодія горючої речовини з повітрям; нарешті, Лавуазьє винайшов, що горіння - взаємодія горючої речовини з киснем повітря, тобто реакція окислення.
А. Бах та К. Енглер у 1898 р. незалежно один від одного запропонували перекисну теорію окислення, відповідно до якої під час нагрівання горючої системи відбувається активізація кисню шляхом розриву одного зв'язку між його атомами, причому активна молекула вступає у сполучення з горючою речовиною, не розпадаючись на атоми, а утворюючи перекисні сполуки типу R1-О-О-R2, або R-О-О-ОН, які є нестійкими і розкладаються з утворенням атомарного кисню та (або) радикалів, що мають надлишок енергії для проведення окислення.
Однак перекисна теорія не може пояснити деякі характерні особливості процесу окислення, наприклад, різку дію іноді незначних слідів сторонніх домішок та ін. Пояснення цих фактів виявилося можливим у результаті розвитку ланцюгової теорії окислення, розробленої академіком М. М. Семеновим.
За теорією ланцюгових реакцій, процес окислення починається з активації горючої речовини, внаслідок чого речовини розкладаються на молекули та радикали, які стають центрами ланцюгових реакцій.
Таким чином, горінням називається складний фізико-хімічний процес взаємодії горючої речовини та окислювача, який супроводжується виділенням тепла та випромінюванням світла.
Умовами для виникнення і перебігу горіння є наявність горючої речовини, окислювача і джерела запалювання.
Горючі речовини - це тверді, рідкі, газо - або пилоподібні речовини, що здатні горіти, тобто окислюватися з виділенням тепла і світла.
Окислювачами у процесі горіння можуть бути кисень, хлор, бром та деякі інші речовини, у тому числі складні: азотна кислота, бертолетова сіль, калійна і натрієва селітри й інші речовини, які при нагріванні або ударі можуть розкладатися з виділенням кисню. Однак звичайно окислювачем у процесах горіння є кисень, що міститься у повітрі.
Джерела запалювання бувають відкриті - полум'я, іскри, розжарені об'єкти, світлове випромінювання тощо - та приховані - тепло хімічних реакцій, адсорбції, мікробіологічних процесів, адіабатичного стиснення, удару, тертя та ін.
Горюча речовина та кисень є реагуючими речовинами і разом складають горючу систему, а джерело запалювання викликає у ній реакцію горіння. При сталому горінні джерелом запалювання є зона реакції.
Горючі системи можуть бути гомогенними (однорідними) та гетерогенними (неоднорідними). До гомогенних (однорідних) належать системи, в яких горюча речовина і повітря рівномірно перемішані одне з одним (наприклад, суміші горючих газів, парів або пилу з повітрям).
До гетерогенних (неоднорідних) належать системи, в яких горюча речовина і повітря не перемішані одне з одним і мають поверхню розділу (наприклад, тверді горючі матеріали або рідини, що містяться в повітрі, струмені горючих газів і парів, що надходять у повітря тощо). Схему горіння гетерогенних горючих систем показано на рис. 5.1.
Як правило, усі речовини горять у паровій або газовій фазі. Місцем виділення тепла у процесі горіння є зона горіння - тонкий світний шар газів, у який, з одного боку, надходить пальне (горюча речовина), а з іншого - з повітря крізь продукти горіння дифундує кисень. Стехіометрична суміш (тобто суміш у відповідному кількісному співвідношенні між реагуючими речовинами), яка утворюється в зоні горіння, згорає за частку секунди. Тому концентрація кисню і пального в зоні горіння дорівнює нулю, а концентрація продуктів згорання є максимальною. Через те, що весь кисень у зоні горіння вступає в реакцію, в зоні парів та газів горіння відсутнє. У цій зоні пари і гази, рухаючись угору, поступово нагріваються за рахунок дифундуючих нагрітих продуктів згорання і біля зони горіння розпадаються з утворенням атомів, радикалів та нових, меншого розміру молекул. У такому вигляді пальне у суміші з продуктами згорання надходить до зони горіння.
Якщо час горіння якої-небудь речовини позначити тг, час, потрібний для виникнення фізичного контакту між горючою речовиною та киснем повітря (при газоподібному стані горючої речовини - час утворення суміші), - ф і час, витрачений на перебіг самої хімічної реакції горіння, - х, тоді
Для гетерогенної горючої системи ф є значно більшим за х і практично г ≈ ф. Таке горіння називається дифузійним, оскільки його швидкість зумовлюється головним чином процесом дифузії, що повільно протікає, і не перевищує значення 10... 12 м/с.
При горінні гомогенних горючих систем ф<< х. При цьому можна вважати, що г = х. Таке горіння називають кінетичним. Швидкість його визначається швидкістю хімічної реакції, яка є значною при високій температурі. Через це горіння таких горючих систем відбувається як вибух або детонація.
Вибух - надзвичайно швидке екзотермічне хімічне перетворення вибухонебезпечного середовища, яке супроводжується виділенням енергії та утворенням стиснених газів, що здатні виконувати роботу (ГОСТ 12.1.010-76). Час вибуху становить 10 у -5 ступені...10 у -6 ступені с, а швидкість його поширення досягає сотень - тисяч метрів на секунду.
Детонація виникає при згоранні вибухової суміші у закритій трубі. При цьому швидкість поширення полум'я по вибуховій суміші досягає значення 2000...3000 м/с. Поява детонації пояснюється утворенням ударної хвилі і стисненої, нагрітої, швидко реагуючої суміші, що рухається перед нею. Вони разом утворюють детонаційну хвилю, що призводить до прискорення поширення полум'я і виникнення детонації.
Горіння може бути відкритим полум'яним (температура полум'я у зоні горіння сягає 1200...3000°С), а також відбуватися без полум'я у вигляді жевріння.
Жевріння - безполум'яне горіння твердої речовини (матеріалу) при порівняно низьких температурах (400...600°С), яке часто супроводжується виділенням диму.
У результаті сполучення горючої речовини з киснем утворюються продукти згорання, склад і агрегатний стан яких залежать від складу речовини, що горить, та умов її горіння. Дим, що утворюється при горінні, - це дисперсна система, яка складається з най дрібніших твердих часточок (діаметром 10 у -4 ступені... 10 у -6 ступені см), завислих у суміші продуктів згорання з повітрям. При горінні органічних речовин найчастіше дим - це вуглець (сажа), який утворюється внаслідок неповного згорання. У диму можуть також бути продукти розкладу речовин, що горять, та їх часткового окислення (продукти неповного згорання). До них, крім сажі, належать оксид вуглецю, сірководень, хлористий водень, окисли азоту, спирти, альдегіди, кетони, кислоти (у тому числі синильна) й інші речовини.
Продукти повного та неповного згорання в певних концентраціях є небезпечними для життя людини. Так, концентрація в повітрі С02 на рівні 3-4,5% стає небезпечною при вдиханні такого повітря протягом півгодини, а концентрація 8-10% викликає швидку втрату свідомості і смерть. Оксид вуглецю СО є отруйним газом. Вдихання повітря, що містить 0,4% СО - смертельне.
Окрім токсичних продуктів згорання, небезпечними факторами пожежі є відкрите полум'я та іскри, підвищена температура повітря й оточуючих предметів, знижена концентрація кисню, обвали конструкцій, вибух.
Схожі статті
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 5. ПОЖЕЖНА БЕЗПЕКА
Рівень технічного оснащення підприємств, який зростає, ускладнення виробничих процесів супроводжуються підвищенням енергоємності виробництв, високою...
-
Оздоровчі заходи на підприємствах, виробнича діяльність яких пов'язана зі шкідливими речовинами, мають включати заходи організаційно-технологічного,...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 4.6. Безпека при використанні хімічних речовин
Із розвитком техніки умови праці людини не тільки не стають безпечними, а навпаки, з'являються нові, раніше не відомі небезпечні та шкідливі фактори....
-
Створення оптимальних метеорологічних умов і безпеки життєдіяльності працівників у виробничих приміщеннях є складним завданням, вирішення якого проходить...
-
3.2.1. Характеристика основних показників метеорологічних умов Життєдіяльність людини завжди протікає у певних метеорологічних умовах, що визначаються...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.5.5. Методи захисту від БМП
Якщо характеристики ЕМВ перевищують вимоги нормативних актів, застосовують різні засоби і способи захисту персоналу. Вибір того чи іншого способу захисту...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.5.2. Характеристики електромагнітних полів
Змінне електромагнітне поле є сукупністю двох взаємозалежних змінних полів - електричного і магнітного, які характеризуються векторами напруженості...
-
Вентиляційні системи (чи системи кондиціювання повітря) у процесі експлуатації можуть бути джерелами шкідливих і небезпечних факторів для людини. Якщо...
-
3.2.1. Характеристика основних показників метеорологічних умов Життєдіяльність людини завжди протікає у певних метеорологічних умовах, що визначаються...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.9.1. Металургійні підприємства
Усе більша "технологічна орієнтація" науки приводить до зростання обсягу завдань щодо токсикологічної та гігієнічної оцінки сучасних технологічних...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.9. Токсикологічна оцінка технологічних процесів
Усе більша "технологічна орієнтація" науки приводить до зростання обсягу завдань щодо токсикологічної та гігієнічної оцінки сучасних технологічних...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.8. Токсикологічна оцінка матеріалів
У виробничих умовах важливим чинником негативного впливу на працівників є продукти Виділення із синтетичних матеріалів (СМ) та виробів із них. Асортимент...
-
Усі роботи з радіоактивними речовинами (РР) та іншими джерелами РВ мають бути організовані таким чином, щоб забезпечувалася радіаційна безпека персоналу...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.2. Повітря робочої зони
3.2.1. Характеристика основних показників метеорологічних умов Життєдіяльність людини завжди протікає у певних метеорологічних умовах, що визначаються...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 2.9.6. Методи аналізу виробничого травматизму
Аналіз виробничого травматизму проводиться з метою встановлення закономірностей виникнення травм на виробництві та розробки ефективних профілактичних...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.10.2. Види вентиляції
3.10.1. Загальні відомості про вентиляцію Вентиляція є одним із найважливіших санітарно-гігієнічних заходів, що забезпечують нормалізацію повітряного...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.10.1. Загальні відомості про вентиляцію
3.10.1. Загальні відомості про вентиляцію Вентиляція є одним із найважливіших санітарно-гігієнічних заходів, що забезпечують нормалізацію повітряного...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.10. Вентиляція та кондиціювання повітря
3.10.1. Загальні відомості про вентиляцію Вентиляція є одним із найважливіших санітарно-гігієнічних заходів, що забезпечують нормалізацію повітряного...
-
При проектуванні виробничих будівель, технологічних процесів, устаткування необхідно ставити вимоги до санітарного обмеження вмісту шкідливих речовин у...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.9.5. Нормування вмісту шкідливих речовин у повітрі
При проектуванні виробничих будівель, технологічних процесів, устаткування необхідно ставити вимоги до санітарного обмеження вмісту шкідливих речовин у...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.5.1. Джерела електромагнітних полів
3.5.1. Джерела електромагнітних полів Із курсу фізики відомо, що навколо кожного електричного заряду існує електричне поле, а кожний електричний заряд,...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.9.3. Хімічні підприємства
Розрізняють наступні основні виробництва хімічної промисловості: - виробництва основної хімії з випуску неорганічних кислот, лугів, солей, хлору й інших...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.9.2. Машинобудівні підприємства
Основними цехами машинобудівних підприємств є підготовчі, або "гарячі", цехи (ливарні, ковальсько-штампувальні, термічні) та "холодні" (механічні,...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.5. Електромагнітні випромінювання
3.5.1. Джерела електромагнітних полів Із курсу фізики відомо, що навколо кожного електричного заряду існує електричне поле, а кожний електричний заряд,...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.4.2. Захист від шуму
Засоби захисту від шуму, що застосовуються на машинобудівних підприємствах, поділяються на засоби колективного захисту (ЗКЗ) та індивідуального захисту...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 2.9.5. Причини виробничого травматизму
Відповідно до Закону України "Про загальнообов'язкове державне страхування від нещасних випадків на виробництві і профзахворювань, що призвели до втрати...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 3.2.4. Нормування метеорологічних умов
При нормуванні умов для різних галузей промисловості виходять із загальних міжгалузевих норм ("Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей...
-
Нормальне теплове самопочуття (комфортні умови), що відповідають конкретному виду роботи, забезпечуються при дотриманні теплового балансу, внаслідок чого...
-
Експлуатація транспорту, як правило, супроводжується вантажно-розвантажувальними роботами (ВРР). На вантажно-розвантажувальних роботах типовими...
-
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 4.3. Безпека вантажно-розвантажувальних робіт
Експлуатація транспорту, як правило, супроводжується вантажно-розвантажувальними роботами (ВРР). На вантажно-розвантажувальних роботах типовими...
Основи охорони праці - Березуцький В. В. - 5.1. Фізико-хімічні основи горіння. Загальні відомості про горіння