Особенности горения лвж и гж. Горение жидкостей

Лекция 13

ГОРЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ

Потребление жидкого топлива в мировом хозяйстве достигает б настоящее время гигантских масштабов и продолжает неуклонно расти. Это приводит к постоянному развитию нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Жидкое топливо превратилось в настоящее время в важнейшее стратегическое сырье, и это обстоятельство приводит к необходимости создания громадных его запасов. Обеспечение пожарной безопасности при добыче, транспортировке, переработке и хранении жидкого топлива является важнейшей задачей органов пожарной охраны .

Воспламенение жидкости

Важнейшим свойством жидкости является ее способность к испарению. В результате теплового движения часть молекул, преодолевая силы поверхностного натяжения жидкости, переходит в газовую зону, образуя над поверхностью ЛВЖ, ГЖ паровоздушную смесь. За счет броуновского движения в газовой зоне имеет место и обратный процесс - конденсация. Если объем над жидкостью замкнутый, то при любой температуре жидкости устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации.

Таким образом, над поверхностью (зеркалом) жидкости всегда существует паровоздушная смесь, которая в состоянии равновесия характеризуется давлением насыщенных паров жидкости или их концентрацией. С ростом температуры давление насыщенных паров возрастает согласно уравнению Клайперона-Клазиуса:

где рнп - давление насыщенного пара, Па;

Qисп - теплота испарения - количество тепла, необходимое для перевода в парообразное состояние единицы массы жидкости, кДж/моль;

Т - температура жидкости, К.

Из (7.1) следует, что с увеличением температуры жидкости давление насыщенных паров (или их концентрация) возрастают экспоненциально (рис. 7.1). Таким образом, для любой жидкости всегда существует такой интервал температур, при котором кон­центрация насыщенных паров над зеркалом будет находиться в области воспламенения, т. е. HKJIB <ф п< ВКПВ

https://pandia.ru/text/80/195/images/image003_159.jpg" width="350" height="43 src=">

где Твс - температура вспышки (воспламенения), К;

Рвс - парциальное давление насыщенного пара жидкости при температуре вспышки (воспламенения), Па;

п - количество молекул кислорода, необходимое для полного окисления одной молекулы горючего;

В - константа метода определения.

Распространение пламени по поверхности жидкости.

Анализ влияния условий горения на скорость распространения пламени

Свойство пламени к самопроизвольному распространению имеет место не только в случае горения смесей горючих газов с окислителем, но и при горении жидкостей и твердых веществ. При локальном воздействии тепловым источником, например открытым пламенем, жидкость будет прогреваться, возрастет скорость испарения и при достижении поверхностью жидкости температуры воспламенения в месте воздействия источника произойдет зажигание паровоздушной смеси и установится устойчивое пламя, которое затем с определенной скоростью будет распространяться по поверхности холодной жидкости.

Что же является движущей силой распространения процесса горения и каков его механизм?

Распространение пламени по поверхности жидкости протекает в результате теплопередачи излучением, конвекцией и молекулярной теплопроводностью от зоны пламени к поверхности зеркала жидкости.

Основную роль в этом по современным представлениям играет теплоизлучение от пламени. Пламя, обладая высокой температурой (более 1000°С), способно, как известно, излучать тепловую энергию . Согласно закону Стефана-Больцмана, интенсивность лучистого теплового потока, отдаваемого нагретым телом, определяется соотношением:

где ε - степень черноты,

σ - постоянная Стефана - Больцмана, = 2079 ´ 10-7 кдж/(м2 ч К4)

T ф, T ж - t факела и поверхности жидкости, К

Это тепло расходуется на испарение (q1 ) и прогрев (q11 ) жидкости в глубину.

Qф = q1 +q11 = r ´ r ´ W + r ´ U ´ (Tж - T0) ´ c, где

r - теплота испарения, кдж/г

r - плотность, г/см3

W - линейная скорость выгорания, мм/ч

U - скорость прогрева в глубину, мм/ч

T0 - начальная т-ра жидкости, К

с - удельная теплоёмкость жидкости, дж/(г К)

Максимальная температура жидкости равна t её кипения.

В установившемся процессе горения наблюдается равновесие между скоростью испарения и скоростью выгорания.

Верхний слой жидкости нагревается до более высокой температуры, чем нижние. Температура у стенок выше, чем в середине резервуара.

Таким образом, скорость распространения пламени по жидкости, т. е. путь, пройденный пламенем в единицу времени, определяется скоростью прогрева поверхности жидкости, под воздействием лучистого теплового потока от пламени, т. е. скоростью образования горючей паровоздушной смеси над зеркалом жидкости.

Вода резко снижает температуру кипения нефти, мазута. При горении нефти, содержащей воду, происходит вскипание воды, что приводит к переливанию горящей жидкости через борт резервуара (т. наз. вскипание горящей жидкости.

Над поверхностью же открытого резервуара концентрация паров по высоте будет различной: у поверхности она будет максимальной и соответствовать кон­центрации насыщенного пара при данной температуре, а по мере подъема над поверхностью постепенно снижается вследствие конвективного и молекулярного уноса (рис, 7.3).

Таким образом, над поверхностью зеркала жидкости в открытом резервуаре при любой начальной температуре жидкости выше, чем Тст , будет находиться область, в которой концентрация паров в воздухе будет стехиометрической. При температуре жидкости Т2 эта концентрация будет находиться на высоте Ну от поверхности жидкости, а при температуре Т3, большей Т2, - на расстоянии Н ^Зст. При температуре, близкой к температуре вспышки жидкости ТВ распространение пламени по поверхности жидкости будет равной скорости его распространения по смеси паров в воздухе, на НКПВ, т. е. З-4см/с. При этом фронт пламени будет расположен у поверхности жидкости. При дальнейшем увеличении начальной температуры скорость распространения пламени по жидкости будет возрастать аналогично изменению нормальной скорости распространения пламени по паровоздушной смеси с увеличением ее концентрации.

Лекция 14

Скорость выгорания жидкостей, влияющие факторы.

При определённой температуре, выше tвс, раз подожжённая жидкость продолжает гореть после удаления источника зажигания. Такая минимальная температура называется температурой воспламенения (tвос). Для ЛВЖ она выше tвс на 1-5 оС, для ГЖ - на 30-35 оС.

Линейная скорость выгорания - высота столба жидкости, выгорающая в единицу времени:

Массовая скорость выгорания - масса жидкости, выгорающая в единицу времени с единицы площади поверхности:

Между линейной и массовой скоростями горения существует зависимость:

(следует следить за размерностями величин и при необходимости вводить поправочный коэффициент).

Прогрев жидкости по глубине. Нагрев поверхности жидкости лучистым потоком от пламени сопровождается передачей тепла вглубь ее. Этот теплоперенос осуществляется в основном тепло­проводностью и ламинарной конвекцией за счет движения нагре­тых и холодных слоев жидкости. Прогрев жидкости теплопровод­ностью осуществляется на небольшую глубину (2-5 см) и может быть описан уравнением вида

где Тх - температура слоя жидкости на глубине х, К;

Тк - температура поверхности (температура кипения), К; к - коэффициент пропорциональности, м-К

Этот тип температурного поля называется распределением тем­пературы первого рода.

Ламинарная конвекция возникает в результате различной тем­пературы жидкости у стенок резервуара и в его центре, а также вследствие фракционной разгонки в верхнем слое при горении смесей. Дополнительная передача тепла от нагретых стенок ре­зервуара к жидкости приводит к прогреву ее слоев у стенок до более высокой температуры, чем в центре. Более нагретая у стенок жидкость (или даже пузырьки пара в случае ее перегрева у сте­нок выше температуры кипения) поднимается вверх, что способ­ствует интенсивному перемешиванию и быстрому прогреву слоя жидкости на большую глубину. Образуется так называемый гомотермический слой, т. е. слой с практически постоянной темпе­ратурой, толщина которого растет во времени горения. Такое температурное поле называют распределением температуры второго рода (рис. 7.7). Образование гомотермического слоя воз­можно также и в результате фракционной перегонки приповерх­ностных слоев смесей жидкостей, имеющих различную температу­ру кипения. По мере выгорания таких жидкостей приповерхност­ный слой обогащается более плотными высококипящими фракциями, которые опускаются вниз, способствуя тем самым конвек­тивному прогреву жидкости.

Определяющее влияние перегрева жидкости у стенок резервуа­ра на формирование гомотермического слоя подтверждают сле­дующие экспериментальные данные. При горении бензина в ре­зервуаре диаметром 2,64 мм без охлаждения стенок приводило к достаточно быстрому образованию гомотермического слоя. При интенсивном охлаждении стенок прогрев жидкости на глубину осуществлялся главным образом теплопроводностью и в процес­се всего времени горения имело место распределение температу­ры первого рода. Установлено, что чем выше температура кипе­ния жидкости (дизельное топливо, трансформаторное масло), тем труднее образуется гомотермический слой. При их горении темпе­ратура стенок резервуара редко превышает температуру кипения. Однако при горении влажных высококипящих нефтепродуктов вероятность образования гомотермического слоя также высока. При прогреве стенок резервуара до 100°С и выше образуются пу­зырьки водяного пара, которые, устремляясь вверх, вызывают интенсивное перемешивание всей жидкости и быстрый прогрев вглубину. Возможность образования достаточно толстого гомотермического слоя при горении влажных нефтепродуктов чревата явле­ниями вскипания и выброса жидкости.

Исходя из рассмотренных выше представлений о механизме выгорания жидкости, проанализируем влияние некоторых факто­ров на массовую скорость.

Скорость выгорания зависит от: рода жидкости, температуры, диаметра резервуара, уровня жидкости, скорости ветра.

Для горелок малых диаметров скорость сгорания сравнительно велика. При увеличении диаметра скорость сначала снижается из-за нагрева от стенок, затем возрастает, т. к. ламинарное горение переходит в турбулентное и остаётся постоянным при диаметрах ³ 2 м.

При турбулентном горении ниже полнота горения (появляется копоть), увеличивается тепловой поток от пламени, быстрее отводятся пары, увеличивается скорость испарения.

При снижении уровня жидкости затрудняются процессы тепломассопереноса (отток продуктов горения, приток окислителя, пламя удаляется от поверхности жидкости), поэтому скорость горения падает и при определённом расстоянии жидкости от верхнего борта резервуара (критическая высота самотушения) горение становится невозможным. Критическая высота самотушения при Æ = 23 м равна 1 км (реальная высота резервуара= 12 м).

Оценив доли тепла от общего тепловыделения при горении жидкости, которая затрачивается на ее подготовку следует, что менее 2% от общего тепловыделения при горении жидкости затрачивается на поставку ее паров в зону горения. В момент установления процесса выгора­ния температура поверхности жидкости резко возрастает от тем­пературы воспламенения до температуры кипения, которая в дальнейшем по мере выгорания остается неизменной. Однако это справедливо только для индивидуальных жидкостей. В процессе горения смеси жидкостей, имеющих разную температуру кипения (бензины, нефть и т. д.), происходит как бы их фракционная перегонка. Вначале происходит выход легкокипящих фракций, затем всех более высококипящих. Этот процесс сопровождается постепенным (квазистациоиарным) повышением температуры на поверхности жидкости. Влажное горючее может быть представлено как смесь двух жидкостей (горючее + вода), в процессе горения которых проис­ходит их фракционная разгонка. Если температура кипения горю­чей жидкости меньше температуры кипения воды (100°С), то происходит преимущественное выгорание горючего, смесь обога­щается водой, скорость выгорания снижается и, наконец, горение прекращается. Если температура кипения жидкости больше 100°С, напротив, вначале преимущественно испаряется влага, концентрация ее снижается: скорость выгорания жидкости возрастает, вплоть до скорости горения чистого продукта (рис. 7.11).

Влияние скорости ветра. Как правило, с повышением скорости ветра скорость выгорания жидкости увеличивается. Ветер интенси­фицирует процесс смешения горючего с окислителем, повышая температуру пламени и приближая пламя к поверхно­сти горения.

Все это повышает интенсивность теплового потока, поступаю­щего на нагрев и испарение жидкости, следовательно, приводит к росту скорости выгорания. При большей скорости ветра пламя может срываться, что приведет к прекращению горения. Так,- на­пример, при горении тракторного керосина в резервуаре диамет­ром З"М наступал срыв пламени при достижении скорости ветра 22 м-с-1.

Влияние концентрации кислорода в атмосфере. Большинство жидкостей не способны к горению в атмосфере с содержанием кислорода менее 15%. С повышением концентрации кислорода выше этого предела скорость выгорания возрастает (рис. 7.12). В атмосфере, обогащенной кислородом, горение жидкости проте­кает с выделением большого количества сажи в пламени и на­блюдается интенсивное кипение жидкой фазы. Для многокомпо­нентных жидкостей (бензин, керосин и т. п.) температура поверх­ности с увеличением содержания кислорода в окружающей среде возрастает (рис. 7.13).

Повышение скорости выгорания и температуры поверхности жидкости с ростом концентрации кислорода в атмосфере обусловлено увеличением излучающей способности пламени в результате роста температуры горения и высокого содержания сажи в нем.

Пожары класса В

• Материалы, загорание которых может привести к пожарам класса В, подразделяют на три группы:
• воспламеняющиеся и горючие жидкости,
• краски и лаки,
• воспламеняющиеся газы.
• Рассмотрим каждую группу отдельно.

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости

Легковоспла-меняющиеся жидкости — это жидкости с температурой вспышки до 60°С и ниже. Горючие жидкости - это жидкости, температура вспышки которых превышает 60°С. К горючим жидкостям относятся кислоты, растительные и смазочные масла, температура вспышки которых превышает 60°С.

Характеристики горючести:

Горят и взрываются при сме-шивании с воздухом и воспламенении не сами легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, а их пары. При соприкосновении с воздухом начинается испарение этих жидкостей, скорость которого увели-чивается при нагревании жидкостей. Для снижения опасности пожара их следует хранить в закрытых емкостях. При использовании жидкостей надо следить, чтобы воздействие воздуха на них было по возможности минимальным.

Взрывы воспламеняющихся паров наиболее часто происходят в отграниченном пространстве, таком, как контейнер, танк. Сила взрыва зависит от концентрации и природы пара, количества паровоздушной смеси и типа емкости, в которой находится смесь.

Температура вспышки - это общепринятый и наиболее важный, но не единственный фактор, определяющий опасность, которую представляет легковоспламеняющаяся или горючая жидкость. Степень опасности жидкости определяется также температурой воспламенения, диапазоном воспламеняемости, скоростью испарения, химической активностью при загрязнении или под воздействием теплоты, плотностью и скоростью диффузии паров. Однако при горении легковоспламеняющейся или горючей жидкости в течение небольшого промежутка времени эти факторы оказывают незначительное влияние на характеристики горючести.

Скорости горения и распространения пламени различных легковоспламеняющихся жидкостей несколько отличаются друг от друга. Скорость выгорания бензина составляет 15,2 - 30,5 см, керосина - 12,7 - 20,3 см толщины слоя в час. Например, слой бензина толщиной 1,27 см выгорит через 2,5 - 5 мин.

Продукты сгорания

При сгорании легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, кроме обычных продуктов сгорания, образуются некоторые специфические, свойственные именно этим жидкостям продукты сгорания. Жидкие углеводороды горят обычно оранжевым пламенем и выделяют густые облака черного дыма. Спирты горят чистым голубым пламенем, выделяя небольшое количество дыма. Горение некоторых терпенов и эфиров сопровождается бурным кипением на поверхности жидкости, тушение их представляет значительную трудность. При горении нефтепродуктов, жиров, масел и многих других веществ образуется акролеин - сильно раздражающий токсичный газ.

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости всех типов перевозятся танкерами в качестве наливного груза, а также в переносных емкостях, в том числе с размещением их в контейнерах.

На каждом судне имеется большое количество горючих жидкостей в виде мазута и дизельного топлива, которые используются для обеспечения движения судна и выработки электроэнергии. Мазут и дизельное топливо становятся особенно опасными, если перед подачей к форсункам производится их подогрев. При наличии в трубопроводах трещин эти жидкости вытекают и оказываются под воздействием источников воспламенения. Значительное растекание этих жидкостей приводит к очень сильному пожару.

К числу других мест, где имеются легковоспламеняющиеся жидкости, относятся камбузы, различные мастерские и помещения, в которых используются или хранятся смазочные масла. В машинном отделении мазут и дизельное топливо в виде остатков и пленок могут находиться на оборудовании и под ним.

Тушение

При возникновении пожара следует быстро перекрыть источник легковоспламеняю-щейся или горючей жидкости. Тем самым будет приостановлено поступление горючего вещества к огню, а люди, занятые борьбой с огнем, смогут воспользоваться одним из нижеперечисленных способов тушения пожара. Для этой цели используют слой пены, закрывающий горящую жидкость и препятствующий поступлению кислорода к огню. Кроме того, к районам, где происходит горение, может подаваться пар или углекислый газ. Посредством отключения вентиляции можно уменьшить поступление кислорода к пожару.

Охлаждение. Необходимо охлаждать емкости и районы, находящиеся под воздействием пожара, с помощью распыленной или компактной струи воды из водопожарной магистрали.

Замедление распространения пламени. Для этого на поверхность горения нужно подавать огнетушащий порошок.

В связи с тем, что одинаковых пожаров не бывает, трудно установить единую методику их тушения. Однако при тушении пожаров, связанных с горением легковоспламеняющихся жидкостей, необходимо руководствоваться следующим.

1. При небольшом растекании горящей жидкости следует ис-пользовать порошковые или пенные огнетушители либо распыленную струю воды.

2. При значительном растекании горящей жидкости надо применять порошковые огнетушители при поддержке пожарных рукавов для подачи пены или распыленной струи. Защиту оборудования, находящегося под воздействием огня, следует осуществлять с помощью струи воды

3. При растекании горящей жидкости по поверхности воды необходимо прежде всего ограничить растекание. Если это сделать удалось, нужно создать слой пены, покрывающий огонь. Кроме того, можно пользоваться распыленной струей воды большого объема.

4. Для предотвращения выхода продуктов сгорания из смотровых и мерительных лючков необходимо использовать пену, порошок, высокоскоростную или низкоскоростную распыленную струю воды, подаваемую горизонтально поперек отверстия, пока его нельзя будет закрыть.

5. Для борьбы с пожарами в грузовых танках следует применять палубную систему пенотушения и (или) систему углекислотного тушения или систему паротушения, если они имеются. Для тяжелых масел можно использовать водяной туман.

6. Для тушения пожара на камбузе надо употреблять углекислотные или порошковые огнетушители.

7. Если горит оборудование, работающее на жидком топливе, необходимо применять пену или распыленную воду.

Краски и лаки

Хранение и использование большинства красок, лаков и эмалей, кроме тех, которые имеют водяную основу, связано с высокой пожарной опасностью. Масла, содержащиеся в масляных красках, сами по себе не являются легковоспламеняющимися жидкостями (льняное масло, например, имеет температуру вспышки выше 204°С). Но в состав красок обычно входят воспламеняющиеся растворители, температура вспышки которых может составлять всего 32°С. Все остальные компоненты многих красок также являются горючими. То же относится к эмалям и масляным лакам.

Даже после высыхания большинство красок и лаков продолжают оставаться горючими, хотя воспламеняемость их значительно снижа-ется при испарении растворителей. Воспламеняемость сухой краски фактически зависит от воспламеняемости ее основы.

Характеристики горючести и продукты сгорания

Жидкая краска горит очень интенсивно, при этом выделяется много густого черного дыма. Горящая краска может растекаться, так что пожар, связанный с горением красок, напоминает горение масел. В связи с образованием плотного дыма и выделением токсичных паров при тушении горящей краски в закрытом помещении следует пользоваться дыхательными аппаратами.

Пожары красок часто сопровождаются взрывами. Поскольку краски обычно хранятся в плотно закрытых банках или барабанах вместимостью до 150 - 190 л, пожар в районе их хранения может легко вызвать нагревание барабанов, в результате чего эти емкости способны разорваться. Краски, содержащиеся в барабанах, мгновенно воспла-меняются и при воздействии воздуха взрываются.

Обычное местонахождение на судне

Краски, лаки и эмали хранятся в малярных, расположенных в носовой или кормовой части судна под главной палубой. Малярные должны быть изготовлены из стали или полностью обшиты металлом. Эти помещения могут обслуживаться стационарной системой углекислого тушения или другой одобренной системой.

Тушение

Поскольку жидкие краски содержат растворители с низкой температурой вспышки, для тушения горящих красок вода непригодна. Для тушения пожара, связанного с горением большого количества краски, необходимо применять пену. Воду можно исполь-зовать, чтобы охладить окружающие поверхности. При возгорании небольших количеств краски или лака можно употреблять углекислотные или порошковые огнетушители. Для тушения сухой краски можно пользоваться водой.

Воспламеняющиеся газы. В газах молекулы не связаны друг с другом, а находятся в свободном движении. Вследствие этого газообразное вещество не имеет собственной формы, а принимает форму той емкости, в которую оно заключено. Большинстве- твердых веществ и жидкостей, если температура их достаточно повысится, может быть превращено в газ. Этот термин «газ» означает газообразное состояние вещества в условиях так называемых нормальных температур (21°С) и давления (101,4 кПа).

Любой газ, который горит при нормальном содержании кислорода в воздухе; называется воспламеняющимся газом. Как и другие газы и пары, воспламеняющиеся газы горят только тогда, когда их концентрация в воздухе находится в пределах диапазона горючести и смесь подогревается до температуры воспламенения. Как правило, воспламеняющиеся газы хранят и перевозят на судах в одном из следующих трех состояний: сжатом, сжиженном и криогенном. Сжатый газ - это газ, который при нормальной температуре полностью находится в газообразном состоянии в емкости под давлением. Сжиженный газ - это газ, который при нормальных температурах частично находится в жидком, а частично в газообразном состоянии в емкости под давлением. Криогенный газ - это газ, который сжижен в емкости при температуре значительно ниже нормальной при низких и средних давлениях.

Основные опасности

Опасности, которые представляет газ, находящийся в емкости, отличаются от тех, которые возникают при выходе его из емкости. Рассмотрим каждую из них в отдельности, хотя они могут существовать одновременно.

Опасности ограниченного объема. При нагревании газа в ограниченном объеме его давление возрастает. При наличии большого количества теплоты давление может повыситься настолько, что станет причиной утечки газа или разрыва емкости. Кроме того, при соприкосновении с огнем может произойти уменьшение прочности материала емкости, что также способствует ее разрыву.

Для предотвращения взрывов сжатых газов на танках и баллонах устанавливают предохранительные клапаны и плавкие вставки. При расширении в емкости газ вызывает открывание предохранительного клапана, в результате чего снижается внутреннее давление. Нагруженное пружиной устройство вновь закроет клапан, когда давление снизится до безопасного уровня. Может использоваться также вставка из плавящегося металла, которая при определенной температуре будет расплавляться. Вставка заглушает отверстие, обычно находящееся в верхней части корпуса емкости. Теплота, образующаяся при пожаре, угрожает емкости, содержащей сжатый газ, вызывает расплавление вставки и дает возможность газу выходить через отверстие, тем самым предупреждая образование в ней давления, которое приводит к взрыву. Но поскольку такое отверстие нельзя закрыть, газ будет выходить до тех пор, пока емкость не окажется пустой.

Взрыв может произойти при отсутствии предохранительных устройств или в случае, если они не сработают. Причиной взрыва также может быть быстрое повышение давления в емкости, когда предохранительный клапан не в состоянии обеспечить снижение давления с такой скоростью, которая предотвратила бы создание давления, способного вызвать взрыв. Танки и баллоны могут, кроме того, взрываться при снижении их прочности в результате соприкосновения пламени с их поверхностью. Воздействие пламени на стенки емкости, находящиеся выше уровня жидкости, опаснее, чем соприкосновение с той поверхностью, которая контактирует с жидкостью. В первом случае теплота, излучаемая пламенем, поглощается самим металлом. Во втором случае большая часть теплоты поглощается жидкостью, но при этом также создается опасное положение, так как поглощение теплоты жидкостью может вызвать опасное, хотя и не столь быстрое повышение давления. Орошение поверхности емкости водой позволяет предупредить бурный рост давления, но не гарантирует предотвращения взрыва, особенно если пламя воздействует и на стенки емкости.

Разрыв емкости. Сжатый или сжиженный газ обладает большим запасом энергии, сдерживаемой емкостью, в которой он находится. При разрыве емкости эта энергия освобождается обычно очень быстро и бурно. Газ выходит, а емкость или ее элементы разлетаются.

Разрывы емкостей, содержащих сжиженные воспламеняющиеся газы, под воздействием пожаров нередки. Этот тип разрушения называется взрывом расширяющихся паров кипящей жидкости. При этом, как правило, разрушается верхняя часть емкости, в том месте где она соприкасается с газом. Металл растягивается, истончается и рвется по длине.

Сила взрыва зависит главным образом от количества испаряющейся жидкости при разрушении емкости и массы ее элементов. Большинство взрывов происходит, когда емкость заполнена жидкостью от 1/2 до примерно 3/4 ее высоты. Небольшая емкость, не имеющая изоляции, может взорваться через несколько минут, а очень большая емкость, даже если она не охлаждается водой, - лишь через несколько часов. Неизолированные емкости, в которых находится сжиженный газ, можно защитить от взрыва, подавая на них воду. В верхней части емкости, где находятся пары, должна поддерживаться водяная пленка.

Опасности, связанные с выходом газа из ограниченного объема. Эти опасности зависят от свойств газа и места их выхода из емкости. Все газы, кроме кислорода и воздуха, представляют опасность, если они вытесняют требуемый для дыхания воздух. Особенно это касается газов, не имеющих запаха и цвета, таких как азот и гелий, поскольку нет никаких признаков их появления.

Токсичные или ядовитые газы опасны для жизни. Если они выходят наружу вблизи пожара, то преграждают доступ к огню людям, которые ведут с ним борьбу, или вынуждают их пользоваться дыхательными аппаратами.

Кислород и другие газы-окислители являются невоспламеняющимися, но они могут вызывать воспламенение горючих веществ при температуре ниже обычной.

Попадание газа на кожу вызывает обморожение, которое может иметь серьезные последствия при длительном воздействии. Кроме того, при воздействии низких температур многие материалы, такие как углеродистая сталь и пластмассы, становятся хрупкими и разрушаются.

Выходящие из емкости воспламеняющиеся газы представляют опасность взрыва и пожара или того и другого одновременно. Выходящий газ при скоплении и смешивании с воздухом в ограниченном пространстве взрывается. Газ будет гореть, не взрываясь при скоплении газовоздушной смеси в количестве, недостаточном для взрыва, или при очень быстром воспламенении, или если он находится в неограниченном пространстве и может рассеиваться. Таким образом, при вытекании воспламеняющегося газа на открытую палубу, как правило, возникает пожар. Но при вытекании очень большого количества газа окружающий воздух или судовая надстройка могут настолько ограничить его рассеивание, что произойдет взрыв, называемый взрывом на открытом воздухе. Так взрываются сжиженные некриогенные газы, водород и этилен.

Свойства некоторых газов.

Далее рассмотрены наиболее важные свойства некоторых воспламеняющихся газов. Этими свойствами объясняется различная степень тех опасностей, которые возникают в случае скопления газов в ограниченном объеме или при их растекании.

Ацетилен. Этот газ перевозится и хранится, как правило, в баллонах. В целях безопасности внутри баллонов с ацетиленом помещают пористый заполнитель - обычно диатомовую землю, имеющую очень небольшие поры или ячейки. Кроме того, заполнитель пропитывается ацетоном - воспламеняющимся материалом, который легко растворяет ацетилен. Таким образом, баллоны с ацетиленом содержат значительно меньше газа, чем это кажется. В верхней и нижней частях баллонов установлено по несколько плавких вставок, через которые газ выходит в атмосферу в случае, если в баллоне температура или давление повышаются до опасного уровня.

Выход ацетилена из баллона может сопровождаться взрывом или пожаром. Ацетилен возгорается легче, чем большинство воспламе-няющихся газов, и горит более быстро. Это способствует усилению взрывов и создает трудности для вентиляции, позволяющей предотвратить взрыв. Ацетилен лишь немного легче воздуха, поэтому при выходе из баллона он легко перемешивается с воздухом.

Безводный аммиак. Состоит из азота и водорода и используется в основном для производства удобрений, в качестве холодильного агента и источника водорода, необходимого при термической обработке металлов. Это довольно токсичный газ, но присущие ему резкий запах и раздражающее действие служат хорошим предупреждением о его появлении. Сильные утечки этого газа стали причиной быстрой гибели многих людей до того, как они смогли покинуть район его появления.

Безводный аммиак перевозится в грузовых автомобилях, желез-нодорожных вагонах-цистернах и баржах. Он хранится в баллонах, цистернах и в криогенном состоянии в изолированных емкостях. Взрывы расширяющихся паров кипящей жидкости в неизолированных баллонах, содержащих безводный аммиак, редки, что объясняется ограниченной воспламеняемостью газа. Если такие взрывы все же происходят, то обычно они бывают связаны с пожарами других горючих веществ.

При выходе из баллона безводный аммиак может взрываться и гореть, но его высокий нижний предел взрываемости и низкая теплота сгорания значительно снижают эту опасность. Выход большого количества газа при использовании его в системах охлаждения, а также хранение при необычайно высоком давлении могут привести к взрыву.

Этилен. Представляет собой газ, состоящий из углерода и водорода. Обычно он применяется в химической промышленности, например, при изготовлении полиэтилена; в меньших количествах используется для дозревания фруктов. Этилен имеет широкий диапазон воспламеняемости и быстро горит. Будучи нетоксичным, он является анестезирующим и удушающим средством.

Этилен перевозится в сжатом виде в баллонах и в криогенном состоянии в теплоизолированных грузовых автомобилях и желе-знодорожных вагонах-цистернах. Большинство баллонов с этиленом защищено от избыточного давления разрывными диафрагмами. Баллоны с этиленом, применяемые в медицине, могут иметь плавкие вставки или комбинированные предохранительные устройства. Для защиты цистерн применяют предохранительные клапаны. Баллоны могут разрушаться под воздействием пожара, но не расширяющихся паров кипящей жидкости, поскольку жидкости в них нет.

При выходе этилена из баллона возможны взрыв и пожар. Этому способствуют широкий диапазон воспламеняемости и высокая скорость горения этилена. В раде случаев, связанных с выходом в атмосферу большого количества газа, происходят взрывы.

Сжиженный природный газ. Представляет собой смесь веществ, состоящих из углерода и водорода, основным компонентом которых является метан. Кроме того, в нем содержатся этан, пропан и бутан. Сжиженный природный газ, используемый в качестве топлива, нетоксичен, но является удушающим веществом.

Сжиженный природный газ перевозится в криогенном состоянии на судах-газовозах. Хранится в изолированных емкостях, защищенных от избыточного давления предохранительными клапанами.

Выход сжиженного природного газа из баллона в закрытое помещение может сопровождаться взрывом и пожаром. Данные испытаний и опыт показывают, что взрывов сжиженного природного газа на открытом воздухе не происходит.

Сжиженный нефтяной газ

Данный газ является смесью веществ, состоящих из углерода и водорода. Промышленный сжиженный нефтяной газ - это, как правило, пропан или нормальный бутан либо их смесь с небольшими количествами других газов. Он нетоксичен, но является удушающим веществом. Используется в основном в качестве топлива в баллонах для бытовых нужд.

Сжиженный нефтяной газ перевозится в виде сжиженного газа в неизолированных баллонах и цистернах на грузовых автомобилях, в железнодорожных вагонах-цистернах и на судах-газовозах. Кроме того, он может перевозиться морем в криогенном состоянии в теплоизолированных емкостях. Хранится в баллонах и теплоизо-лированных цистернах. Для защиты емкостей сжиженного нефтяного газа от избыточного давления обычно используют предохранительные клапаны. В некоторых баллонах устанавливают плавкие вставки, а иногда предохранительные клапаны и плавкие вставки вместе. Большая часть емкостей может разрушаться при взрывах расширяющихся паров кипящей жидкости.

Выход сжиженного нефтяного газа из емкости может сопро-вождаться взрывом и пожаром. Поскольку этот газ используется в основном в помещениях, взрывы происходят чаще, чем пожары. Опасность взрыва усиливается в связи с тем, что из 3,8 л жидкого пропана или бутана получается 75 - 84 м 3 газа. При выходе большого количества сжиженного нефтяного газа в атмосферу может произойти взрыв.

Обычное местонахождение на судне

Сжиженные воспламеняю-щиеся газы, такие как сжиженные нефтяной и природный газы, перевозят наливом на танкерах. На грузовых судах баллоны с воспламеняющимся газом перевозят только на палубе.

Тушение

Пожары, связанные с возгоранием воспламеняющихся газов, можно тушить с помощью огнетушащих порошков. Для некоторых видов газов следует применять углекислый газ и хладоны. При пожарах, вызванных возгоранием воспламеняющихся газов, большую опасность для людей, ведущих борьбу с огнем, представляет высокая температура, а также то обстоятельство, что газ будет продолжать выходить и после тушения пожара, а это может вызвать возобновление пожара и взрыв. Порошок и распыленная струя воды создают надежный тепловой экран, в то время как углекислый газ и хладоны не могут создать барьера для теплового излучения, образующегося при горении газа.

Рекомендуется дать газу возможность гореть до тех пор, пока его поток нельзя будет перекрыть у источника. Не следует делать попыток потушить пожар, если это не приведет к прекращению потока газа. До тех пор, пока поток газа к пожару нельзя остановить, усилия людей, ведущих борьбу с пожаром, следует направить на защиту окружающих горючих материалов от: воспламенения под воздействием пламени или высокой температуры, возникающей во время пожара. В этих целях обычно используют компактные или распыленные струи воды. Как только прекратится поступление газа из емкости, пламя должно погаснуть. Но если пожар был потушен до окончания истечения газа, необходимо следить за предупреждением возгорания выходящего газа.

Пожар, связанный с горением сжиженных воспламеняющихся газов, таких как сжиженные нефтяной и природный газы, может быть взят под контроль и потушен посредством создания плотного слоя пены на поверхности растекшегося горючего вещества.

Горением называют химическую реакцию окисления вещества, сопровождающуюся выделением большого количества тепла и обычно ярким свечением (пламенем). Процесс горения возможен при наличии трех факторов: горючего вещества, окислителя и источника загорания (импульса). Окислителями могут быть кислород, хлор, фтор, бром, йод, окислы азота.

Горение может возникнуть в результате вспышки, возгорания, воспламенения, самовозгорания, самовоспламенения или взрыва горючего вещества.

Вспышка представляет собой быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов при внесении в нее источника зажигания. При этом для продолжения горения оказывается недостаточным то количество тепла, которое образуется при кратковременном процессе вспышки.

Возгорание – явление возникновения горения под действием источника зажигания. Источниками зажигания могут быть пламя, лучистая энергия, искра, накаленная поверхность и т.п.

Воспламенение – это возгорание, сопровождающееся появлением пламени. В отличие от вспышки количество тепла при воспламенении, переданное горючему веществу от источника зажигания, достаточно для продолжения горения, т.е. для своевременного образования паров и газов над поверхностью вещества, способных гореть.

При этом вся остальная масса горючего вещества остается относительно холодной.

Самовозгорание – явление резкого увеличения скорости окисления вещества, приводящее к возникновению горения в отсутствие источника зажигания. Окисление проходит вследствие адсорбции кислорода воздуха и постоянного нагрева вещества за счет тепла химической реакции окисления. Самовозгораться могут обтирочные материалы, пропитанные техническим маслом, торф, каменный уголь и др.

Самовоспламенение – это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

Взрыв (взрывное горение) – это горение вещества, сопровождающееся крайне быстрым выделением большого количества энергии, вызывающего нагрев продуктов сгорания до высоких температур и резкое повышение давление.

Пожаром называют неконтролируемое горение вне специального очага.

Ингибирование – интенсивное замедление скорости химических реакций окисления в пламени.

Все горючие вещества могут находиться в жидком, газообразном и твердом состоянии.

Горючие жидкости. Основными параметрами горючих свойств жидкости являются температуры вспышки, воспламенения и самовоспламенения, а также концентрационные и температурные пределы воспламенения смеси паров жидкости с воздухом.

Температура вспышки – один из основных признаков, определяющих пожароопасность жидкостей.

Жидкости в зависимости от температуры вспышки паров подразделяются на два класса:

1. легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) с температурой вспышки не выше 61*С (в закрытом тигле) или 66*С (в открытом тигле). Такими жидкостями являются, например, бензин, ацетон и др.;

2. горючие жидкости (ГЖ) с температурой вспышки выше 61*С (в закрытом тигле), например, масло, мазут и др.

Температурой воспламенения называют температуру горючего вещества, при которой оно выделяет горючие газы и пары с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура самовоспламенения имеет большое значение для оценки взрывоопасности процессов, протекающих под давлением в закрытых сосудах. Она характеризует возможность начала пламенного горения вещества при контакте его с кислородом воздуха.

Наиболее опасными являются жидкости с температурой самовоспламенения менее 15*С

Смесь горючих веществ с окислителем способна гореть только при определенном содержании в ней горючего. Нижним (верхним) концентрационнымпределомвоспламенения называют минимальное (максимальное) возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Температурные пределы воспламенения – это такие температуры горючего вещества, при которых его насыщенные пары образуют в конкретной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему и верхнему концентрационным пределам воспламенения.

Горючие газы. Основными параметрами взрывоопасности горючих газов являются нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения, характеризуемые объемной долей горючих газов в смеси (%).Промежуток между нижним и верхним концентрационными пределами называют областью воспламенения. Только в этой области смесь способна воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением пламени. Например, нижний и верхний пределы воспламенения в смеси с воздухом составляют (в %): для аммиака – 15 и 288, для водорода – 4 и 75, для метана – 5 и 15. При концентрациях меньше нижнего предела смесь бедна горючим и выделившегося при вспышке тепла недостаточно для воспламенения других частиц. При концентрациях больше верхнего предела смесь слишком богата горючим и воспламенения не происходит из-за недостатка окислителя.

Все вещества, способные к воспламенению и загоранию , подразделяют на 8 групп:

1 - Взрывчатые вещества – нитроглицерин, тетрил, тротил, аммониты. динамит; 2– Взрывоопасные вещества – динитрохлор, бензол, эфиры азотной кислоты, аммиачная селитра;

3 - Вещества, способные образовывать взрывчатые смеси с органическими продуктами , - перхлорат калия, перекиси натрия, калия и бария, азотнокислые калий, барий, кальций, натрий;

4 – Сжатые и сжиженные газы :

а) горючие и взрывоопасные газы - водород, метан, пропан, аммиак, сероводород;

б) инертные и негорючие газы - аргон, гелий, неон, углекислый газ, сернистый ангидрид;

в) газы, поддерживающие горение, - сжатый и жидкий кислород и воздух.

5 – Вещества, самовозгорающиеся при контакте с воздухом или водой, - металлический калий, натрий и кальций, карбид кальция, фосфористые кальций и натрий, цинковая пыль, алюминиевая пудра, пирофорные мессалические порошки и соединения.

6 – Легковоспламеняющиеся и горючие вещества :

а) жидкости – бензин, бензол, сероуглерод, ацетон, ксилол, скипидар, керосин, толуол, органические масла, амилацетат, этиловый и метиловый спирты;

б) твердые вещества – красный фосфор, нафталин;

7 – Вещества, способные вызывать воспламенение , - бром, азотная, серная и хлорсульфонная кислоты, марганцовокислый калий.

8 – Легкогорючие вещества – хлопок, сера, сажа.

Возникновение пожаров в зданиях и сооружениях, особенности распространения огня зависят от того, из каких материалов выполнены эти здания и сооружения, каковы их размеры.

Способность строительных материалов и конструкций воспламеняться, гореть или тлеть под воздействием огня или высокой температуры называют возгораемостью.

По степени возгораемости строительные материалы и конструкции подразделяют на три группы:

несгораемые – под действием источника возгорания (огня, высокой температуры), не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются (например, бетон, железобетон, кирпич и др;)

трудносгораемые – под действием источника возгорания трудно воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть лишь при наличии источника возгорания. После удаления источника огня горение и тление прекращается. К трудносгораемым относятся гипсовые и бетонные изделия с органическими заполнителями, древесина, пропитанная огнестойкими составами, и др.;

сгораемые – под воздействием источника возгорания воспламеняется и продолжает гореть или тлеть после его удаления. Сгораемыми являются лесоматериалы, битум, рубероид, многие пластические материалы.

Возгораемость строительных конструкций определяется, как правило, возгораемостью материалов. Однако в ряде случаев возгораемость конструкций оказывается меньшей, чем возгораемость входящих в ее состав материалов.

Способность конструкций сопротивляться воздействию пожара во времени при сохранении своих эксплуатационных свойств называют огнестойкостью.

Огнестойкость конструкций характеризуется пределом огнестойкости, представляющим собой время, по истечении которого конструкция теряет несущую или ограждающую способность при пожаре.

По огнестойкости здания делят на 5 степеней, при этом с возрастанием степени уменьшается предел огнестойкости. Например, в зданиях 1 и 2 степеней огнестойкости все конструкции (стены, перекрытия, покрытия, перегородки) выполняют из несгораемых материалов с пределами огнестойкости от 0,25 до 4 ч.

В зданиях 3 степени стены выполняют из несгораемых материалов, перекрытия и перегородки – из трудносгораемых, а совмещенные покрытия – из сгораемых материалов. Здания 4 степени огнестойкости имеют стены и перекрытия из трудносгораемых, а совмещенные покрытия и перегородки из сгораемых материалов. В зданиях 5 степени все конструкции выполняют из сгораемых материалов.

Оценка пожарной, взрывной и взрывопожарной опасности производства .

Условия, способствующие возникновению и развитию пожара в производственных помещениях и определяющие возможные его масштабы и последствия, зависят от того, какие вещества используют, перерабатывают или хранят в данном здании или сооружении, а также от особенностей его конструктивно-планировочного решения.

В соответствии со строительными нормами и правилами производственные здания и складыпо взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности подразделяют на 6 категорий: А,Б,В,Г,Д,Е.

Категория А – взрывоопасные производства, связанные с применением горючих газов, нижний предел взрываемости которых 10% и менее объема воздуха; жидкостей стемпературой вспышки паров до 28*С включительно при условии, что указанные газы и жидкости могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения; веществ, способных взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом.

К категории А относятся производства, связанные с применением металлического натрия и калия, ацетона, сероуглерода, эфиров и спиртов (метилового и этилового и др.), а также окрасочные цехи, участки с наличием сжиженных газов. На ж.д. транспорте – это пункты и депо промывки и дегазации цистерн из-под легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), к которым относятся бензин, бензол, сырая нефть и т.п., склады для опасных грузов, малярные цехи, в которых применяют нитрокраски, лаки и растворители из ЛВЖ с температурой вспышки паров 28*С и ниже, и др.

Категория Б – взрывопожароопасные производства, связанные с применением горючих газов, нижний предел взрываемости которых более 10% объема воздуха; жидкостей с температурой вспышки паров от 28 до 61 *С включительно; жидкостей, нагретых в условиях производства до температуры вспышки и выше; горючих пылей и волокон, нижний предел взрываемости которых 65 г/м кубический и менее к объему воздуха при условии, что указанные газы, жидкости и пыли могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме, превышающем 5% объема помещения. К этой категории относят цехи, участки, отделения вагонных, локомотивных, моторвагонных депо и цехи заводов с производством малярных работ и применением спиртовых лаков и красок с температурой вспышки поров от 28 до 61 *С включительно, склады и кладовые, указанных лаков и красок, склады дизельного топлива, насосные и сливные эстакады по переливу этого топлива, цехи ремонта тепловозов с промывкой топливных баков и др.

Категория В – пожароопасные производства, связанные с применением жидкостей с температурой вспышки паров выше 61 *С; горючих пылей или волокон, нижний предел взрываемости которых более 65 г/м кубический к объему воздуха; веществ, способных только гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом; твердых сгораемых веществ и материалов. Примерами производства этой категории являются смазочное хозяйство локомотивных и вагонных депо и заводов, масляное хозяйство тяговых подстанций, шпалопропиточные и шпалоремонтные заводы, склады лесоматериалов. тарные базы, билетные кассы, дома связи, библиотеки и т.д.

Категория Г – производства, связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в горячем, расплавленном или раскаленном состоянии, сопровождающейся выделением лучистого тепла, искр и пламени; твердых. жидких и газообразных веществ, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива. К этой категории производств относят тепловозные депо, цехи горячей штамповки, заливочные, бандажные, тележечные, сварочные участки различных цехов, кузнечные цехи и др.

Категория Д – производства, связанные с обработкой несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии. Сюда можно отнести цехи холодной обработки металлов, воздуходувные и компрессорные станции, электровозные депо и т.д.

Категория Е – взрывоопасные производства, связанные с применением горючих газов без жидкой фазы и взрывоопасной пыли в таком количестве, когда они могут образовывать взрывоопасные смеси в объеме. превышающем 5% объема помещения, и когда по условиям технологического процесса возможен только взрыв (без последующего горения); веществ, способных взрываться (также без последующего горения) при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом. Производствами категории Е являются аккумуляторные, участки и станции по производству ацетилена, помещения АТС, постов СЦБ и связи и др.

Легковоспламе­няющиеся жидкости - это жидкости, выделяющие пары при температуре 61°С и ниже, например этиловый эфир, бензин, ацетон, спирт.

Горючие жидкости - это жидкости, температура вспышки которых превышает 61°С. Тяжелые нефтепродукты, такие как дизельное топливо и мазут, считаются горючими жидкостями. Диапазон температур вспышки этих жидкостей 61°С и выше. К горючим жидкостям относятся также неко­торые кислоты, растительные и смазочные масла, температура вспышки которых превышает 61°С.

Характеристики горючести .

Горят и взрываются при смешивании с воздухом не сами горючие жид­кости, а их пары. При соприкосновении с воздухом начинается испарение этих жидкостей, скорость которого увеличивается при их нагревании. Для снижения опасности пожара их следует хранить в закрытых емкостях. При использовании жидкостей надо следить, чтобы воздействие воздуха на них было, по возможности, минимальным.

Взрывы воспламеняющихся паров наиболее часто происходят в огра­ниченном пространстве, таком как контейнер, танк. Сила взрыва зависит от концентрации и природы пара, количества паро-воздушной смеси и типа емкости, в которой находится смесь.

Температура вспышки - это общепринятый и наиболее важный фактор, определяющий опасность, которую представляет горючая жидкость.

Скорости горения и распространения пламени горючих жидкостей не­сколько отличаются друг от друга. Скорость выгорания бензина составляет 15,2-30,5, керосина 12,7-20,3 см толщины слоя в час. Например, слой бензи­на толщиной 1,27 см выгорит через 2,5-5 мин.

Продукты сгорания .

При сгорании горючих жидкостей кроме обычных продуктов сгорания образуются некоторые специфические, свойственные именно этим жидко­стям продукты сгорания. Жидкие углеводороды горят обычно оранжевым пламенем и выделяют густые облака черного дыма. Спирты горят чистым голубым пламенем, выделяя небольшое количество дыма. Горение некото­рых эфиров сопровождается бурным кипением на поверхности жидкости, тушение их представляет значительную трудность. При горении нефтепро­дуктов, жиров, масел и многих других веществ образуется акролеин - силь­но раздражающий токсичный газ.

Тушение .

При возникновении пожара следует быстро перекрыть источник по­ступления горючей жидкости. Тем самым будет приостановлено поступле­ние горючего вещества к огню, а люди занятые борьбой с огнем, смогут воспользоваться одним из ниже перечисленных способов тушения пожара.

Охлаждение. Необходимо охлаждать емкости и районы, находящиеся под воздействием пожара, с помощью распыленной или компактной струи воды из водо-пожарной магистрали.

Тушение. Используют слой пены, закрывающий горящую жидкость и препятствующий поступлению ее паров к огню. Кроме того, к районам, где происходит горение, может подаваться пар или углекислый газ. Отключе­нием вентиляции уменьшают поступление кислорода к пожару.

Замедление распространения пламени. На поверхность горения нужно подавать огнетушащий порошок.

При тушении пожаров, связанных с горением воспламеняющихся жид­костей, следует руководствоваться следующим:

1. При небольшом растекании горящей жидкости необходимо исполь­зовать порошковые или пенные огнетушители либо распыленную струю воды.

2. При значительном растекании горящей жидкости надо применять порошковые огнетушители пенные или распыленные струи воды. Защиту оборудования, находящегося под воздействием огня, следует осуществлять с помощью струи воды.

3. При растекании горящей жидкости по поверхности воды, необходимо, прежде всего, ее ограничить. Если это сделать удалось, нужно создать слой пены, покрывающий огонь. Кроме того, можно пользоваться распы­ленной струей воды,

4. Для предотвращения выхода продуктов сгорания из смотровых и мерительных лючков необходимо использовать пену, порошок, высоко- или среднекратную пену, распыленную струю воды, подаваемую горизон­тально, поперек отверстия, пока его нельзя будет закрыть.

5. Для борьбы с пожарами в грузовых танках следует применять, па­лубную систему пенотушения и (или) систему углекислотного тушения или систему паротушения, если они имеются. Для тяжелых масел можно ис­пользовать распыленную воду.

6. Для тушения пожара на камбузе надо применять углекислотные или порошковые огнетушители.

7. Если горит оборудование, работающее на жидком топливе, необхо­димо применять пену или распыленную воду.

Краски и паки

Хранение и использование большинства красок, лаков и эмалей, кроме тех, которые имеют водяную основу, связано с высокой пожарной опасностью. Масла, содержащиеся в масляных красках, сами по себе не являются легковоспламеняющимися жидкостями. Но в состав этих красок обычно входят воспламеняющиеся растворители, температура вспышки которых может составлять всего 32°С. Все остальные компонен­ты многих красок также являются горючими. То же относится к эмалям и масляным лакам.

Даже после высыхания большинство красок и лаков продолжает оста­ваться горючими, хотя воспламеняемость их значительно снижается при испарении растворителей. Воспламеняемость сухой краски фактически за­висит от воспламеняемости ее основы.

Характеристики горючести и продукты сгорания .

Жидкая краска горит очень интенсивно, при этом выделяется большое количество густого черного дыма. Горящая краска может растекаться, так что пожар, связанный с горением красок, напоминает горение масел. В свя­зи с образованием плотного дыма и выделением токсичных паров при ту­шении горящей краски в закрытом помещении, следует пользоваться дыха­тельными аппаратами.

Пожары красок часто сопровождаются взрывами. Поскольку краски обычно хранятся в плотно закрытых банках или барабанах вместимостью до 150-190 л, пожар в районе их хранения может легко вызвать нагревание барабанов, в результате чего эти емкости могут разорваться. Краски, со­держащиеся в барабанах, при наличии источников воспламенения мгно­венно воспламеняются и при наличии кислорода в воздухе взрываются.

Тушение .

Поскольку жидкие краски содержат растворители с низкой температу­рой вспышки, для тушения горящих красок вода не всегда эффективна. Для тушения пожара, связанного с горением большого количества краски, не­обходимо применять пену. Воду можно использовать, чтобы охладить ок­ружающие поверхности. При загорании небольших количеств краски или лака можно употреблять пенные, углекислотные или порошковые огнету­шители. Для тушения сухой краски можно пользоваться водой.

1.3 Пожары класса "С"

Газы

Любой газ, который способен гореть при нормальном содержании кислорода в воздухе (около 21 %), следует считать горючим газом. Воспла­меняющиеся газы и пары горючих жидкостей способны гореть только то­гда, когда их концентрация в воздухе находится в пределах диапазона го­рючести, а смесь (горючий газ + кислород воздуха) подогрет до температу­ры воспламенения.

В газах молекулы не связаны друг с другом, а находятся в свободном движении. Вследствие этого газообразное вещество не имеет собственной формы, а принимает форму той емкости, в которую оно заключено.

Как правило, горючие газы хранят и перевозят на судах в одном из следующих трех состояний: сжатом; сжиженном; криогенном.

Сжатый газ - это газ, который при нормальных температуре и давле­нии (+20°С; 740 мм.рт.с) полностью находится в газообразном состоянии в емкости под давлением

Сжиженный газ - это газ, который при нормальных температурах частично находится в жидком, а частично в газообразном состоянии в ем­кости под давлением.

Криогенный газ - это газ, который сжижен в емкости при температуре значительно ниже нормальной и при низких и средних давлениях.

Основные опасности .

Опасности, которые представляет газ, находящийся в емкости, отли­чаются от тех, которые возникают при выходе газа из нее. Остановимся на каждой из них в отдельности, хотя они могут существовать одновременно.

Опасности ограниченного объема. При нагревании газа в ограниченном объеме (баллон, цистерна, танк и др.) его давление возрастает. При нали­чии большого количества теплоты давление может повыситься настолько, что станет причиной разрыва емкости и утечки газа. Кроме того, при со­прикосновении с огнем может уменьшиться прочность материала емкости, что также может привести к разрыву емкости.

Взрыв может произойти при отсутствии предохранительных устройств или в случае, если они не сработают. Причиной взрыва также может быть быстрое повышение давления в емкости, когда предохранительный клапан не в состоянии обеспечить снижение давления с такой скоростью, которая предотвратила бы создание давления, способного вызвать взрыв. Танки и баллоны могут, кроме того, взрываться при снижении их прочности в ре­зультате соприкосновения пламени с их поверхностью. Орошение поверх­ности емкости водой позволяет предупредить бурный рост давления, но не гарантирует предотвращения взрыва, особенно если пламя воздействует и на стенки емкости.

Разрыв емкости. Разрывы емкостей, содержащих сжиженные воспла­меняющиеся газы, под воздействием пожаров нередки. Этот тип разруше­ния называется взрывом расширяющихся паров кипящей жидкости. При этом, как правило, разрушается верхняя часть емкости, где она соприкаса­ется с газом.

Большинство взрывов происходит, когда емкость заполнена жидко­стью от половины до примерно трех четвертей высоты. Небольшая ем­кость, не имеющая изоляции, может взорваться через несколько минут, а очень большая емкость, даже если она не охлаждается водой, лишь через несколько часов. Неизолированные емкости, в которых находится сжижен­ный газ, можно защитить от взрыва, орошая их водой. На верхней части емкости, где находятся пары, должна поддерживаться водяная пленка.

Опасности, связанные с выходом газа из ограниченного объема. Эти опасности зависят от свойств газа и места их выхода из емкости.

Токсичные или ядовитые газы опасны для жизни. Если они выходят наружу вблизи пожара, они преграждают доступ к огню людям, которые ведут борьбу с огнем, или вынуждают их пользоваться дыхательными ап­паратами.

Кислород и другие газы-окислители не являются горючими, но они могут вызывать воспламенение горючих веществ при температуре ниже обычных.

Попадание газа на кожу вызывает обморожение, которое может иметь серьезные последствия при длительном воздействии. Кроме того, при воз­действии низких температур многие материалы, такие как углеродистая сталь и пластмассы, становятся хрупкими и разрушаются.

Выходящие из емкости воспламеняющиеся газы представляют опас­ность взрыва и пожара или того и другого одновременно. Выходящий газ при скоплении и смешивании с воздухом в ограниченном пространстве взрывается. Газ будет гореть, не взрываясь, при скоплении газовоздушной смеси в количестве, недостаточном для взрыва, или при очень быстром воспламенении, или если он находится в неограниченном пространстве и может рассеиваться. При вытекании горючего газа на открытой палубе может произойти пожар. Но при вытекании очень большого количества га­зов в окружающий воздух, судовая надстройка может настолько ограни­чить его рассеивание, что произойдет взрыв. Этот тип взрыва называется взрывом на открытом воздухе. Так взрываются сжиженные не криогенные газы, водород и этилен.

Тушение .

Пожары, связанные с загоранием воспламеняющихся га­зов можно тушить с помощью огнетушащих порошков или компактных струй воды. Для некоторых видов газов следует применять углекислый газ и хладоны. При пожарах, вызванных возгоранием горючих газов, большую опасность для людей, ведущих борьбу с огнем, представляет высокая тем­пература. Кроме того, существует опасность, что газ будет продолжать вы­ходить и после тушения пожара, что может вызвать возобновление пожара и взрыв. Порошок и струя воды создают надежный тепловой экран, в то время как углекислый газ и хладоны не могут создать барьера для теплово­го излучения, образующегося при горении газа.

Рекомендуется дать газу возможность гореть до тех пор, пока его по­ток можно будет перекрыть у источника. Не следует делать попыток поту­шить пожар, если это не приведет к прекращению потока газа. До тех пор, пока поток газа к пожару нельзя остановить, усилия людей, ведущих борь­бу с пожаром, следует направить на защиту окружающих горючих мате­риалов, которые могут воспламениться под воздействием пламени или вы­сокой температуры, развивающейся во время пожара. В этих целях обычно используют компактные или распыленные струи воды. Как только прекра­тится поступление газа из емкости, пламя должно потухнуть. Но если по­жар был потушен до окончания истечения газа, необходимо следить за пре­дупреждением возгорания выходящего газа.

Пожар, связанный с горением сжиженных воспламеняющихся газов, таких как сжиженные нефтяной и природный газы, может быть взят под контроль и потушен посредством создания плотного слоя пены на поверх­ности растекшегося горючего вещества.

1.4 Пожары класса "D"

Металлы

Принято считать, что металлы не воспламеняются. Но в ряде случаев они могут способствовать усилению пожара и пожарной опасности. Искры от чугуна и стали могут воспламенить находящиеся вблизи горючие мате­риалы. Размельченные металлы могут легко воспламениться при высоких температурах. Некоторые металлы, особенно в размельченном виде, при определенных условиях склонны к самовоспламенению. Щелочные метал­лы, такие как натрий, калий и литий, бурно реагируют с водой, выделяя водород, при этом образуется теплота, достаточная для воспламенения во­дорода. Большинство металлов в форме порошка могут воспламениться подобно облаку пыли; при этом возможен сильный взрыв. Кроме того, ме­таллы могут стать причиной травм людей, ведущих борьбу с пожаром, в виде ожогов, увечий и отравлений токсичными парами.

Многие металлы, например кадмий, под воздействием высокой темпе­ратуры, возникающей во время пожара, выделяют ядовитые пары. При ту­шении любых пожаров, связанных с горением металлов, всегда следует пользоваться дыхательными аппаратами.

Характеристики некоторых металлов .

Это легкий серебристо-белый металл, мягкий, легкоплавкий (плотность 0,862 г/см 3 , температура плавления 63.6°С). Калий относится к группе щелочных металлов. На воздухе быстро окисляется: 4К + О 2 = 2 К 2 О. В контакте с водой реакция проходит бурно, со взрывом: 2К + 2 H 2 O = 2 КОН + Н 2 . Реакция протекает с выделением значительного количества тепла, которого достаточно для поджигания выделяющегося водорода.

Алюминий.

Это легкий металл, хорошо проводящий электричество. В обычной форме он не представляет никакой опасности в случае возникновения по­жара. Его температура плавления 660°С. Это достаточно низкая темпера­тура, так что при пожаре может произойти разрушение незащищенных элементов конструкций, изготовленных из алюминия. Алюминиевые стружки и опилки горят, а с алюминиевым порошком связана опасность сильного взрыва. Алюминий не может самовоспламеняться и считается не­токсичным.

Чугун и сталь.

Эти металлы не считаются горючими. В составе крупных изделий они не горят. Но стальная «шерсть» или порошок могут воспламениться, а по­рошкообразный чугун под воздействием высокой температуры или пламе­ни - взорваться. Чугун плавится при 1535°С, а обычная конструкционная сталь при 1430°С.

Это блестящий белый металл, мягкий, тягучий, способный де­формироваться в холодном состоянии. Он используется как основа в легких сплавах для придания им прочности и пластичности. Температура плавле­ния магния 650° С. Порошок и хлопья магния легко воспламеняются, но в твердом состоянии его надо нагреть до температуры превышающей его температуру плавления, прежде чем он воспламенится. Затем он горит очень сильно, сверкающим белым пламенем. При нагревании магний бурно реагирует с водой и всеми видами влаги.

Это прочный белый металл, легче стали. Температура плавления 2000°С. Он входит в состав стальных сплавов, обеспечивая возмож­ность применения их при высоких рабочих температурах. В небольших из­делиях он легко воспламеняется, а его порошок - сильное взрывчатое вещество. Однако большие куски представляют малую пожарную опасность.

Титан не считается токсичным.

Тушение .

Тушение пожаров, связанных с горе­нием большинства металлов, представляет значительные трудности. Часто эти металлы бурно реагируют с водой, что приводит к распространению пожара и даже взрыву. Если горит небольшое количество металла в огра­ниченном пространстве, рекомендуется дать возможность ему выгореть до конца. Окружающие поверхности следует защитить, используя воду или другое подходящее огнетушащее вещество.

Для тушения пожаров металлов используют некоторые синтетические жидкости, но на судне их, как правило, нет. Определенного успеха при борьбе с такими пожарами позволяет добиться применение огнетушителей с универсальным огнетушащим порошком. Такие огнетушители обычно имеются на судах.

С разным успехом для тушения пожаров металлов употребляют песок, графит, различные порошки и соли. Но ни один из способов тушения нель­зя считать полностью эффективным для пожаров, связанных с горением любою металла.

Вода и огнетушащие вещества на водяной основе, такие как пена, не должны применяться для тушения пожаров горючих металлов. Вода может вызвать химическую реакцию, сопровождающуюся взрывом. Даже если химической реакции не происходит, капли воды, попадающие на поверх­ность расплавленного металла, будут разлагаться со взрывом и разбрызги­вать расплавленный металл. Но, в некоторых случаях, можно осторожно применять воду: например, при горении больших кусков магния можно по­давать воду на те участки, которые еще не охвачены огнем, для их охлаж­дения и предупреждения распространения пожара. Воду никогда не следует подавать на сами расплавленные металлы, ее нужно направлять на районы, находящиеся под угрозой распространения пожара.

Это связано с тем, что вода, попавшая на расплавленный металл, диссоциируется, выделяя водород и кислород 2H 2 O ® 2H 2 + O 2 . Водород в зо­не пожара сгорает со взрывом.

1.5 Пожары класса "Е"

Электрооборудование

Неисправности электрооборудования, которые могут стать причиной пожара .

1. Короткое замыкание.

Когда повреждается изоляция, разъединяющая два проводника, проис­ходит короткое замыкание, при котором сила тока велика. В сети возника­ет электрическая перегрузка и опасный перегрев. При этом возможен по­жар.

Это пробой электрическим током воздушного зазора в цепи. Такой за­зор может быть создан умышленно (включением выключателя) или случай­но (например, при ослаблении контакта на клемме). В обоих случаях при возникновении дуги происходит интенсивный нагрев и возможно разбра­сывание горячих искр и раскаленного металла, при попадании которых на горючие вещества возникает пожар.

Кроме того, в процессе эксплуатации судового электрооборудования могут быть другие причины возникновения пожара, такие как переходное сопротивление, перегрузки, а также пожары, вызванные нарушениями пра­вил технической эксплуатации электроустановок и агрегатов: оставление без надзора включенных электронагревательных приборов, контакт нагре­тых частей электроприводов к сгораемым предметам (ткани, бумага, древе­сина) и другие причины.

Опасности, связанные с пожарами электрооборудования .

1. Электрошок.

Электрошок может наступить в результате соприкосновения с предме­том, который находится под напряжением. Смертельной величиной силы токи, протекающего через человека, является 100 mA (0,1A). Людям, веду­щим борьбу с пожаром, угрожают две опасности: во-первых, передвигаясь в темноте или в дыму, они могут дотронуться до проводника, находящегося поя напряжением; во-вторых, струя воды или пена может стать проводни­ком электрического тока от находящегося под напряжением оборудования к людям, подающим воду или пену. Кроме того, опасность и сила электрошока возрастают, когда люди, тушащие пожар, стоят в воде.

Во время пожара электрооборудования значительная часть травм при­ходится на ожоги. Ожоги могут быть следствием непосредственного кон­такта с горячими проводниками или электрооборудованием, либо попада­ния на кожу искр, разлетающихся от них, либо воздействия электрической дуги.

3. Токсичные пары, выделяющиеся при горении изоляции.

Изоляция электрических кабелей обычно изготовляется из резины или пластмассы. При горении они выделяют токсичные пары, а поливинилхлорид, известный также под названием ПВХ, выделяет хлористый водород, воздействие которого на легкие может иметь очень серьезные последствия. Кроме того, считается, что это способствует интенсификации пожаров и увеличивает опасности, связанные с такими пожарами.

Тушение .

Если пожар распространился на ка­кое-либо электрооборудование, необходимо обесточить соответствующую цепь. Но независимо от того, обесточена цепь или нет, при тушении пожа­ра нужно использовать только вещества, не проводящие электрический ток, такие как огнетушащий порошок, углекислый газ или хладон. Люди, веду­щие борьбу с пожаром класса "Е", должны всегда считать, что электриче­ская цепь находится под напряжением. Применение воды ни в какой форме не допускается. В помещении, где горит электрооборудование, следует пользоваться дыхательными аппаратами, поскольку горящая изоляция вы­деляет токсичные пары.

Предприятия, на которых перерабатываются или используются горючие жидкости, представляют собой большую пожарную опасность. Это объясняется тем, что горючие жидкости легко воспламеняются, интенсивнее горят, образуют взрывоопасные паровоздушные смеси и плохо поддаются тушению водой.
Горение жидкостей происходит только в паровой фазе. Скорость испарения и количество паров жидкости зависят от ее природы и температуры. Количество насыщенных паров над поверхностью жидкости зависит от ее температуры и атмосферного давления. В состоянии насыщения число испаряющихся молекул равно числу конденсирующихся, и концентрация пара остается постоянной. Горение паровоздушных смесей возможно только в определенном диапазоне концентраций, т.е. они характеризуются концентрационными пределами распространения пламени (НКПРП и ВКПРП).
Нижние (верхние) концентрационные пределы распространения пламени – минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.
Концентрационные пределы могут быть выражены через температуру (при атмосферном давлении). Значения температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрационным пределам распространения пламени, называются температурными пределами распространения пламени (воспламенения) (нижним и верхним соответственно – НТПРП и ВТПРП).
Таким образом, процесс воспламенения и горения жидкостей можно представить следующим образом. Для воспламенения необходимо, чтобы жидкость была нагрета до определенной температуры (не меньше нижнего температурного предела распространения пламени). После воспламенения скорость испарения должна быть достаточной для поддержания постоянного горения. Эти особенности горения жидкостей характеризуются температурами вспышки и воспламенения.
В соответствии с ГОСТ 12.1.044 "Пожаровзрывоопасность веществ и материалов ", температурой вспышки называется наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает. Температура вспышки соответствует нижнему температурному пределу воспламенения.
Температуру вспышки используют для оценки воспламеняемости жидкости, а также при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности ведения технологических процессов.
Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, при котором интенсивность испарения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение.
В зависимости от численного значения температуры вспышки жидкости подразделяются на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ).
К легковоспламеняющимся жидкостям относятся жидкости с температурой вспышки не более 61 о С в закрытом тигле или 66 о С в открытом тигле.
Для ЛВЖ температура воспламенения обычно на 1-5 о С выше температуры вспышки, а для горючих жидкостей эта разница может достигать 30-35?С.
В соответствии с ГОСТ 12.1.017-80, в зависимости от температуры вспышки ЛВЖ подразделяются на три разряда.
Особо опасные ЛВЖ – с температурой вспышки от -18 о С и ниже в закрытом тигле или от -13 о С и ниже в открытом тигле. К особо опасным ЛВЖ относятся ацетон, диэтиловый спирт, изопентан и др.
Постоянно опасные ЛВЖ – это горючие жидкости с темпе-ратурой вспышки от -18 о С до +23 о С в закрытом тигле или от -13 о С до +27 о С в открытом тигле. К ним относятся бензил, толуол, этило-вый спирт, этилацетат и др.
Опасные при повышенной температуре ЛВЖ – это горючие жидкости с температурой вспышки от 23 о С до 61 о С в закрытом тигле. К ним относятся хлорбензол, скипидар, уайт-спирит и др.
Температура вспышки жидкостей , принадлежащих к одному классу (жидкие углеводороды, спирты и др.), закономерно изменяется в гомологическом ряду, повышаясь с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности. Температуру вспышки определяют экспериментальным и расчетным путем.
Экспериментально температуру вспышки определяют в при-борах закрытого и открытого типа:
– в закрытом тигле на приборе Мартенса-Пенского по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.044-89, – для нефтепродуктов;
– в открытом тигле на приборе ТВ ВНИИПО по методике, приведенной в ГОСТ 12.1.044-89, – для химических органических продуктов и на приборе Бренкена по методике, изложен-ной в том же ГОСТе, – для нефтепродуктов и масел.