14.2. Параметры, определяющие пожароопасные свойства веществ

Вещества или материалы, свойства которых благоприятствуют воз­никновению или развитию пожара, относят к пожароопасным.

К показателям пожарной опасности вещества (газа, пара или взвеси) относятся концентрационные пределы воспламенения. Наибольшая скорость горения будет на­блюдаться в смесях стехиометрического состава. Уменьшение содер­жания горючего в смеси (обеднение состава) или увеличение его со­держания (обогащение смеси) по сравнению со стехиометрическим при­водит к уменьшению скорости реакции вплоть до ее прекращения» Ми­нимальная концентрация горючего в смеси, при которой она сохраняет способность загораться и распространять пламя называется нижним концентрациониым, пределом, а соответственно, максимальная концентрация горючего - верхним концентрационным npeделом. В качестве примера в табл. 14.2 приведены значения концентрационных пределов некоторых газов и паров в смеси с воздухом.

Таблица 14.2. Концентрационные пределы воспламенения [5]

Продолжение табл. 14.2

Концентрационные пределы воспламенения горючих смесей опреде­ляются экспериментально по стандартизованным методикам, а также могут быть рассчитаны с точностью, достаточной для практических нужд.

Для воспламенения наиболее горючего стехиометрического соста­ва требуется минимальная энергия (температура) источника зажигания, а чем ближе состав горючей смеси к предельному, тем менее горючим он становится и тем выше требуется температура для его воспламене­ния (рис.14.5).

Введение в горючую смесь различных не горючих паров и газов, на­зываемых флегматизирующими добавками (азот, пары воды, инертные га­зы и др.), приводит к сближению концентрационных пределов вплоть до их слияния (рис.14.6). Содержание разбавителя в смеси, при ко­тором концентрационные пределы сливаются, называется минимальной флегматизирующей концентрацией.

Показателем пожарной опасности горючих жидкостей является темпе­ратура вспышки. Teмnepатурой вспышки называет­ся минимальная температура жидкости, при которой над ее поверхнос­тью концентрация паров этой жидкости в смеси с воздухом достигает нижнего концентрационного предела. (Значение температуры вспышки определяется в стандартных условиях в открытом или закрытом тигле, а также могут быть рассчитаны аналитически). Образующаяся при этом паровоздушная смесь способна воспламеняться от источника зажи­гания, но дальнейшего устойчивого горения жидкости не происходит, так как скорость образования новых порций горючей смеси еще недо­статочна для поддержания процесса горения.

Жидкости с температурами вспышки меньше 61°С в закрытом тиг­ле или 66 °С в открытом тигле называются легковоспламеняющимися (ЛВХ), а при более высоких значениях температуры вспышки - горючими жидкостями (ПК). В табл.14.3 приведены значения температуры вспышки не­которых жидкостей, а в табл.14.4 - классификация степеней пожарной опасности ЛВЖ.

Температура вспышки для индивидуальной жидкости является ве­личиной постоянной, а для сложных жидкостей, состоящих из двух или нескольких компонентов, зависит от состава и свойств составля­ющих смесь жидкостей. Пожарную опасность сложной жидкости следу­ет оценивать по температуре вспышки ее наиболее горючей составля­ющей.

Таблица 14.3. Температура вспышки горючих жидкостей Г5]

Бензин (разные сорта)

Таблица I4.4. Классификация легковоспламеняющихся жидкостей [1]

Степень пожароопасности JIBЖ

температура вспышки, С

в закрытом тигле

в открытом тигле

Опасные при повышен­ной температуре

Температура воспламенения - такая на­именьшая температура горючего вещества, при которой в условиях спе­циальных испытаний это вещество выделяет горючие пары и газы со скоростью, достаточной для поддержания непрерывного пламенного го­рения. При этой температуре горение, начавшееся от источника зажи­гания, может продолжаться до полного выгорания горючего вещества.

Температура воспламенения жидкостей всегда выше температуры вспышки: для JIBЖ эта разность составляет всего 1-2 градуса; для веществ с высоким значением температуры вспышки - может достигать нескольких десятков градусов.

Температура самовоспламенения - минимальная температура горючей смеси, при которой создаются усло­вия для прогрессирующего увеличения скорости экзотермических реак­ций, приводящее к возникновению пламенного горения. Следует иметь в виду, что температура воспламенения зависит от условий, определя­ющих теплоотдачу от реагирующей смеси, и поэтому не является физико-химической константой данного горючего (рис. 14.3).

Температурными пределами воспламенения паров в воздухе называются такие температуры веществ, при которых концентрация его паров в воздухе, находящихся в равновесии с жидкой или твердой фазой, равны соответственно нижнему или верхнему кон­центрационным пределам воспламенения.

Температурные пределы воспламенения обычно используются для выбора температурных условий хранения жидкостей, при которых кон­центрация насыщенных паров будет безопасной» Они также используют­ся при оценке аварийных ситуаций, связанных с разливом горючих жидкостей, и расчетом концентрационных пределов воспламенения.

Совместимость веществ характеризует их спо­собность к экзотермическим реакциям при взаимодействии друг с дру­гом. По этому показателю все химические вещества подразделяют на совместимые и несовместимые. Вещества, вступающие между собой в экзотермические реакции, считаются несовместимыми, а не вступаю­щие - совместимыми.

Для веществ порошкообразных или образующих пыль показателем пожарной опасности служит нижний предел воспламенения аэровзвеси (НКПВ), характеризующий мини­мальное содержание пыли в воздухе, способное воспламеняться от действия источника зажигания. Взвешенные в воздухе частицы пыли назы­ваются аэрозолями, а скопление осевшей пыли - аэрогелями. Пожарная опасность аэрозолей определяется насыщением объема пылевзвеси летучи­ми горючими фракциями, выделяющимися из частиц пыли при их нагрева­нии (табл.14.5), а классификация взрыво-пожароопасности аэрозолей приведена на рис. 14.7.

Значения верхних концентрационных пределов воспламенения на­столько велики, что в большинстве случаев практически недостижимы.

Пожарная опасность скоплений осевшей пыли (аэрогеля) определя­ется температурой самовоспламенения. Необходимо учитывать, что осевшая пыль способна адсорбировать кислород воздуха, вследствие че­го обогащается кислородом и становится постепенно особо пожаро- и взрывоопасной.

Таблица 14.5. Нижний предел воспламенения аэрозолей ряда веществ [7]