Тема 3. Техногенні небезпеки та їхні наслідки.

Лекція №8

Тема «Пожежі та вибухи»

План навчального заняття

1. Загальні поняття про основи теорії розвитку та припинення горіння. Небезпечні для

лдини фактори пожежі.

2. Вибух. Фактори техногенних вибухів, що призводять до ураження людей, руйнування

будівель, споруд, технічного устаткування і забруднення навколишнього середовища.

Ключові терміни і поняття

٭ горіння ٭ повне горіння ٭ неповне горіння ٭ дефлаграційне горіння ٭ гомогенне горіння ٭ гетерогенне горіння ٭ небезпечні фактори пожежі

٭ пожежа ٭ вогонь ٭ спалах ٭ займання ٭ спалахування ٭ самозаймання

٭ самозаймання; ٭ тління ٭ вибух ٭ хімічний вибух ٭ фізичний вибух ٭ електромагнітний вибух ٭ кінетичний вибух

1. Загальні поняття про основи теорії розвитку та припинення горіння. Небезпечні для людини фактори пожежі

Для кращого розуміння умов утворення горючого середовища, джерел запалювання, оцінки та попередження вибухопожежонебезпеки, а також вибору ефективних заходів і засобів систем пожежної безпеки, треба мати уявлення про природу процесу горіння, його форми та види.

Горіння - екзотермічна реакція окислення речовини, яка супроводжується виділенням диму та виникненням полум'я або світінням. Для виникнення горіння необхідна одночасна наявність трьох чинників: наявність джерела вогню (імпульсу); наявність горючих матеріалів (речей); наявність окислювача. При цьому горюча речовина та окисник повинні знаходитися в необхідному співвідношенні один до одного і утворювати таким чином горючу суміш, а джерело запалювання повинно мати певну енергію та температуру, достатню для початку реакції. За відсутності одного з чинників пожежа виникнути не може. Горючу суміш визначають терміном "горюче середовище". Це - середовище, здатне самостійно горіти після видалення джерела запалювання.

Розглянемо фізико-хімічні основи горіння. Прикладом таких екзотермічних реакцій (це реакції, які протікають з виділенням тепла) горіння може служити взаємодія вуглецю, водню і метану з киснем:

C + O₂ = CO₂ + 383,5 кДж/моль;

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O + 882 кДж/моль.

Розрізняють повне і неповне горіння.

Для повного згоряння необхідна присутність достатньої кількості кисню, щоб забезпечити повне перетворення речовини в його насичені оксиди. Найчастіше окислювачем є кисень повітря. Горіння більшості речовин припиняється, коли концентрація кисню зменшується з 21 до 14-18%. Деякі речовини, наприклад, водень, етилен, ацетилен, можуть горіти при вмісті кисню повітря до 10% і менше.

Неповне горіння відбувається при недостачі кисню, продуктами реакції у даному випадку є токсичні і горючі (тобто здатні до подальшого окислення) речовини. За недостатньої кількості повітря окислюється тільки частина горючої речовини. Залишок розкладається з виділенням великої кількості диму. Чадний газ (СО) — це газ без кольору і без запаху, який утворюється при неповному згорянні пального: кам'яного вугілля, газу (пропану, бутану, метану тощо), деревини, нафти, бензину, гасу. При концентрації у повітрі понад 1% чадний газ негативно впливає на здоров'я людини, а при концентраціях понад 4% — спричиняє смерть. Механізм ураження чадним газом полягає у тому, що, потрапивши у кров, він позбавляє еритроцити (червоні кров'яні тільця) здатності транспортувати кисень. Як наслідок — спостерігається кисневе голодування тканин, задуха, запаморочення і навіть смерть.

На пожежах, як правило, горіння відбувається за браком окисника, що серйозно ускладнює пожежогасіння внаслідок погіршення видимості або наявності токсичних речовин у повітряному середовищі.

Ні в якому разі не можна спалювати відходи, які виготовлені з полістиролу, поліуретану, вінілу, нейлону, поролону, так як при горінні в атмосферу виділяється велика кількість синильної, соляної, мурашиної кислот, а також метанол, формальдегід та інші високотоксичні речовини.

Горіння може бути гомогенним та гетерогенним. При гомогенному горінні речовини, що вступають у реакцію окислення, мають однаковий агрегатний стан - газо- чи пароподібний. Якщо початкові речовини знаходяться в різних агрегатних станах і наявна межа поділу фаз в горючій системі, то таке горіння називається гетерогенним. Пожежі, переважно, характеризуються гетерогенним горінням. У всіх випадках для горіння характерні три стадії:

• виникнення,

• поширення

• та згасання полум'я.

Найбільш загальними властивостями горіння є здатність осередку полум'я пересуватися по всій горючій суміші шляхом передачі тепла або дифузії активних частинок із зони горіння в свіжу суміш. Звідси виникає й механізм поширення полум'я, відповідно тепловий та дифузійний. Горіння, як правило, проходить за комбінованим теплодифузійним механізмом. За швидкістю поширення полум'я горіння поділяється на:

- дефлаграційне горіння - швидкість полум'я в межах декількох метрів за секунду; - вибухове - надзвичайно швидке хімічне перетворення, що супроводжується виділенням

енергії і утворенням стиснутих газів, здатних виконувати механічну роботу. Ця робота

може призводити до руйнувань, які виникають при вибуху у зв'язку з утворенням ударної

хвилі - раптового стрибкоподібного зростання тиску. При цьому швидкість полум'я

досягає сотень метрів за секунду. - детонаційне - це горіння, яке поширюється із надзвуковою швидкістю, що сягає кількох

тисяч метрів за секунду. Виникнення детонацій пояснюється стисненням, нагріванням та

переміщенням незгорілої суміші перед фронтом полум'я, що призводить до прискорення

поширення полум'я і виникнення в суміші ударної хвилі, завдяки якій і здійснюється

передача теплоти в суміші

Для пожежі характерне дефлаграційне горіння. Основні небезпечні фактори пожежі: токсичні продукти згорання; вогонь; підвищена температура середовища; дим, недостатність кисню.

За походженням та деякими зовнішніми особливостями розрізняють такі форми горіння:

• спалах - швидке згоряння горючої суміші без утворення стиснених газів, яке не переходить у стійке горіння;

• займання - горіння, яке виникає під впливом джерела запалювання;

• спалахування - займання, що супроводжується появою полум'я;

• самозаймання - горіння, яке починається без впливу джерела запалювання;

• самоспалахування - самозаймання, що супроводжується появою полум'я;

• тління - горіння без випромінювання світла, що, як правило, розпізнається за появою диму.

Самозаймання - явище різкого збільшення швидкості екзотермічних реакцій, які призводять до виникнення горіння речовини при відсутності підпалення. Деякі речовини за певних умов мають здатність до самозаймання - без нагріву їх зовнішнім джерелом до температури займання.

Виділяють три види самозаймання: - теплове; - хімічне; - мікробіологічне.

Суть теплового самозаймання полягає у тому, що схильні до такого самозаймання речо-вини при їх нагріві до порівняно незначних температур (60 - 80°С), за рахунок інтенсифікації про-цесів окислення і недостатнього тепловідводу, саморозігріваються, що, в свою чергу, призводить до підвищення інтенсивності окислення і, врешті, до самозаймання. До хімічного самозаймання схильні речовини, до складу яких входять неорганічні (ненасичені) вуглеводні, які включають тільки вуглець і водень, за наявності подвійних і потрійних зв'язків між атомами вуглецю. Для таких вуглеводнів характерним є приєднання по лінії цих зв'язків окисників, у тому числі і галогенів, що супроводжується підвищенням температури речовини і інтенсивності її подальшого окиснення. Хімічному самозайманню сприяє наяв-ність у речовині сполук сірки. Вугільний пил, з підвищеним вмістом сполук сірки, і тканини, просочені нафтопро-дуктами, до складу яких входять сполуки сірки, особливо небезпечні для самозаймання. До мікробіологічного самозаймання схильні продукти рослинного походження - трава, подрібнена дере-вина, зерно тощо. За певних умов вологості і температури в рослинних продуктах виникає павутинний глет – специ-фічний ниткопавутиноподібний білий грибок. Його життєдіяльність пов'язана із підвищенням температури. При температурі 80 - 90 °С павутинний глет переворюється в тонкопористий, схильний до подальшого самоокислення з підвищенням температури самозаймання.

Залежно від агрегатного стану й особливостей горіння різних горючих речовин і матеріалів пожежі, за ГОСТ 27331-87, поділяються на відповідні класи та підкласи: - клас А - горіння твердих речовин, що супроводжується (підклас А1) або не супроводжується (підклас А2) тлінням;

• клас В - горіння рідких речовин, що не розчиняються (підклас В2) у воді;

• клас С - горіння газів;

• клас Д - горіння металів легких, за винятком лужних (підклас Д1), лужних (підклас Д2),а також металовмісних сполук (підклас ДЗ);

• клас Е - горіння електроустановок під напругою.

Класифікація пожеж. Пожежі класифікуються на:

• лісові (низові, верхові, торф’яні);

• пожежі степових та хлібних масивів;

• виробничі;

• побутові.