Процес горіння та причини виникнення пожеж

     характеру твердої речовини, яка може бути горючою або негорючою;

     маси твердої речовини - невелика кількість матеріалу не здатна виділити достатню кількість теплової енергії для поширення пожежі;

     стану твердої речовини - легко запалити за допомогою сірника деревну стружку або окремі аркуші паперу, оскільки в цих матеріалів більша площа поверхні, відкритої для доступу повітря, а отже, висока швидкість окиснення, тоді як для займання колоди або щільного стосу паперу потрібне потужніше джерело займання;

     способу, в який запалюється тверда горюча речовина - якщо предмет із цієї речовини розміщений над вогнем вертикально, він загориться швидше, ніж у разі горизонтального розміщення.

Не завжди для виникнення горіння необхідно, щоб горючі речовини вступали в безпосередній контакт із полум'ям або дуже нагрітими матеріалами. Всі джерела тепла випромінюють видимі та інфрачервоні промені, тобто електромагнітні хвилі. Коли ці хвилі зустрічають перешкоду (в нашому випадку - горючу речовину), вони передають йому свою енергію, яка перетворюється на тепло. Таким чином, тіло, що опромінюється, нагрівається й за недостатнього охолодження може загорітися. Для прикладу, дрова, складені на невеликій відстані од печі, яка топиться протягом тривалого часу, можуть зайнятися та спричинити пожежу. Нагрітий до високої температури матеріал (наприклад, розжарений до червоного метал) може спричинити загоряння в разі стикання з горючим твердим тілом.

Тління (жевріння) визначається як процес безполуменевого горіння твердого матеріалу (речовини), який виникає за умови недостатнього припливу до матеріалу, що горить, кисню й тепла, та часто супроводжується виділенням диму.

Пожежі, що розвиваються в режимі тління, пов'язані з низкою проблем. До них належать: складність виявлення на початковій стадії, прогрівання поверхонь, що огороджують осередок тління; перехід до полуменевого горіння; труднощі гасіння заглиблених осередків пожежі; висока ймовірність повторних загорянь тліючих осередків.

Форма осередку тління близька до сферичної. Швидкість поширення тління здебільшого однакова в усіх напрямках.

Горять не тільки тверді матеріали та речовини, а й горючі гази, пил та рідини. Рідини, що горять, поділяються на горючі та легкозаймисті.

Внаслідок випаровування над поверхнею рідини утворюється паровий потік, змішування та хімічна взаємодія якого з киснем повітря забезпечують формування зони горіння, тобто тонкого шару світних газів. До цього шару з поверхні рідини надходить горюча пара, а з повітря - кисень. Розміри й форма полум'я рідин суттєво залежать від діаметра резервуара, в якому відбувається горіння. Зі збільшенням діаметра резервуара висота полум'я збільшується.

Ціла низка матеріалів, особливо волокнистих, мають здатність довільно загорятися за браку зовнішнього джерела займання, тобто можуть самозайматися. Горіння може виникнути в купі твердого мінерального палива або органічного матеріалу, якщо відбувається циркуляція повітря, достатня для сприяння окислюванню, але недостатня для відведення тепла, яке виділяється.

Залежно від причини самозаймання розрізняють три його види: теплове, хімічне та мікробіологічне.

Теплове самозаймання виникає в масі матеріалів під час їх помірного нагрівання ззовні. До типових прикладів теплового самозаймання належать випадки самозаймання теплової ізоляції опалювальних комунікацій та теплообмінних апаратів, яка виконана з мінераловатних плит, тирси тощо.

До хімічного самозаймання належать займання, зумовлені екзотермічною взаємодією речовин. Наприклад, самозаймання може виникнути в разі розливання концентрованої азотної кислоти на деревні стружки або тирсу.

Широко відомі випадки самозаймання промащених матеріалів. Більшість мастил, особливо рослинних, легко окислюються. Кількість вивільнюваного тепла визначається площею поверхні, відкритої для доступу повітря. Вона відносно невелика у просто розлитого мастила. Якщо розлите мастило збирається обтиральним ганчір'ям або тирсою, площа поверхні суттєво збільшується, а тепловиділення при цьому зростає, оскільки промащені матеріали є поганими провідниками тепла. Тепло акумулюється, й виникає самозаймання.

До класу самозаймистих у хімічний спосіб матеріалів належать і так звані "пірофорні" речовини, що загоряються під час контакту з повітрям, наприклад, тонко подрібнений алюміній, тетрагідрид кремнію, сульфід заліза, деякі металоорганічні з'єднання тощо.

Мікробіологічним називають самозаймання матеріалів, які є живильним середовищем для так званих "термофільних" мікроорганізмів, що виділяють теплову енергію в процесі своєї життєдіяльності. За таким механізмом відбувається самозаймання сіна, торфу, інших органічних матеріалів.

Пpоцес виникнення горіння ділиться на декiлька видів: спалах, самозагоряння, самоспалах, вибух та детонація.

Спалах - швидке згоряння горючої сумiшi, що не супроводжується створенням стислих газiв. Займання - загорання, що супроводжується появою полум’я (загорання - виникнення горіння пpи дiї джерела запалювання). Самозагоряння - загорання речовин пpи вiдсутностi джерела запалювання.

Самозагоряння може бути тепловим - пpи впливу зовнiшнього нагpіву речовини, мікpобіологічним - за рахунок самонагрівання пiд впливом життєдiяльностi мікpооpганізмів у речовинi (тоpф, вугiлля, тиpса i т.iн.) та хiмiчним - у наслідку хiмiчного впливу різних речовин. Самоспалах - це самозагоряння, що супроводжується появою полум’я. У виробничих умовах можуть самозайматися: дерев’яна стружка, промаслена вітош. Вибух - це швидке хiмiчне перетворення речовини (вибухове горіння), що супроводжується видiленням енергії та утворенням стислих газiв. Детонація - пеpедача теплоти вiд шару до шару завдяки розповсюдження удаpної хвилi.

Для повного згоряння необхідна присутність достатньої кількості кисню, щоб забезпечити повне перетворення речовини в його насичені оксиди. За недостатньої кількості повітря окислюється тільки частина горючої речовини. Залишок розкладається з виділенням великої кількості диму. В цих умовах також утворюються токсичні речовини, серед яких найбільш розповсюджений продукт неповного згоряння - оксид вуглецю (CO), який може призвести до отруєння людей. На пожежах, як правило, горіння відбувається за браком окисника, що серйозно ускладнює пожежогасіння внаслідок погіршення видимості або наявності токсичних речовин у повітряному середовищі.

Слід зазначити, що горіння деяких речовин (ацетилену, оксиду етилену), які здатні при розкладанні виділяти велику кількість тепла, можливе й за відсутності окисника.

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 призводии до руйнувань, які виникають при вибуху у зв'язку з утворенням ударної хвилі - раптового стрибкоподібного зростання тиску.

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.

Горіння твердих речовин у більшості випадків пов'язане з переходом їх горючої складової в інший агрегатний стан - газовий. І тільки тверді горючі речовини з високим вмістом горючих речовин (антрацит, графіт і т. ін.) можуть горіти у твердому агрегатному стані - майже без полум'я. Характерним для процесу горіння спалимих рідин є те, що самі рідини не горять, а горить їх пара у суміші з повітрям. Характерною особливістю для легко займистих речовин є те, що більшість з них, навіть при звичайних температурах у виробничих приміщеннях, можуть утворювати пароповітряні суміші з концентраціями в межах поширення полум'я, тобто вибухонебезпечні пароповітряні суміші. Пароповітряні суміші з концентраціями в межах поширення полум'я для горючих речовин можуть мати місце при температурах, нехарактерних для виробничих приміщень.

Горючі гази мають більшу готовність до горіння, ніж тверді горючі речовини і спалимі рідини, є більш небезпечними з точки зору вибухопожежної безпеки. Процес горіння пилу, в цілому, подібний до процесу горіння твердих речовин. Але наявність великої питомої поверхні (відношення площі поверхні пилинок до їх маси) пилинок, яка контактує з окисником (повітрям), і здатність до швидкого їх прогріву по всій масі під дією джерела запалювання, роблять пил більш небезпечним з точки зору пожежної безпеки, ніж тверді речовини, з яких він створений. За здатністю до загоряння і особливостями горіння пил поділяють на вибухонебезпечний і пожежонебезпечний.

              Отже, горіння за сучасними уявленнями — складний фізико-хімічний процес на основі екзотермічних реакцій окиснення-відновлення, який характеризується значною швидкістю перебігу, виділенням великої кількості тепла і світла, масообміном з навколишнім середовищем.

3.      Причини виникнення пожеж

Безпосередньою причиною пожеж є поява того чи іншого компоненту, який бере участь к процесі горіння у тих випадках, коли це не допустимо з точки зору вимог пожежної безпеки.

Аналіз обставин пожеж дає підстави стверджувати, що основною причиною їх виникнення є людський чинник.

За даними щорічних аналізів, які проводить Міністерство внутрішніх справ України, основними причинами пожеж на підприємствах є такі:

   необережне поводження з вогнем у побуті;

   порушення пожежних норм і правил у технологічних процесах виробництва;

    недосконалість технологічних процесів;

     неправильне облаштування систем опалення, вентиляції, електроустаткування;

     недопустиме підвищення температури речовин, що обробляються до температури самозаймання;

     порушення норм і правил зберігання пожежоне-безпечних несумісних матеріалів;

     розряди блискавки, занесення високих потенціалів у виробничі приміщення;

     поява горючого середовища в умовах де є джерело займання порушення правил користування електрообладнанням;

     невиконання протипожежних заходів щодо обладнання пожежного водозабезпечення, улаштування пожежної сигналізації, забезпечення первинними засобами пожежогасіння; використання відкритого вогню факелів, паяльних ламп, паління у заборонених місцях; погане знання персоналом основ пожежної безпеки;

     порушення вимог протипожежного інструктажу під час виконання робіт.

Причиною пожежі також може стати коротке замикання в електричних мережах, струмові перевантаження проводів та електричних машин, великий перехідний опір, розряди статичної та атмосферної електрики, електричні іскри.

При короткому замиканні величина струму в струмопровідних частинах електричних апаратів та машин досягає великих значень, внаслідок чого можливий не тільки перегрів, але й займання ізоляції, розплавлення струмопровідних частин, жил кабелів та проводів.

Найбільш поширеними причинами пожеж на виробництві є такі джерела запалювання, як іскри, що виникають під час роботи двигунів внутрішнього згоряння та електричних двигунів. Вони являють собою розжарені частинки пального або окалини у газовому потоці, які виникають внаслідок неповного згоряння чи механічного винесення горючих речовин та продуктів корозії. Температура такої частинки досить висока, але запас теплової енергії є невеликим, тому що іскра має малу масу. Іскри, у тому числі й іскрові розряди статичної електрики, здатні запалити тільки речовини, достатньо підготовлені для горіння, наприклад, газо- та пароповітряні суміші, осілий пил, волокнисті матеріали. Накопиченню і формуванню зарядів статичної електрики сприяє відсутність або неефективність спеціальних заходів захисту, створення електроізоляційного шару відкладень на поверхні заземлення.

Джерелом запалювання горючих речовин може бути електрична дуга або електрична іскра у вигляді крапель металу, що утворюється під час короткого замикання електропроводки, під час електрозварювальних робіт, при плавленні ниток розжарювання електричних ламп загального призначення.