Mecanisme de apariție și de dezvoltare a incendiilor
Foc - această ardere necontrolată, provocând daune materiale, dăunează vieții și sănătății cetățenilor, intereselor societății și statului. Arderea sub control uman nu este un incendiu dacă nu provoacă daune.
Focul neautorizat, și anume începutul arderii sub influența sursei de aprindere, trebuie eliminat imediat cu ajutorul stingătoarelor de incendiu primare (extinctoare sau alimentarea cu apă de incendiu). Cu toate acestea, șefii instituțiilor de învățământ trebuie să-și amintească faptul că atragerea de angajați chiar și pentru a stinge un incendiu nu este sigură, iar elevii sunt inacceptabili.
Combustia este o reacție exotermă de oxidare a unei substanțe, însoțită de cel puțin unul dintre cei trei factori: strălucire, flacără, apariția fumului; dezintegrare - arderea fără flacără a materialului.
Auto-aprinderea este o aprindere ca urmare a proceselor exotermice inițiate de sine; aprindere - începutul unei flacari arzânde sub influența unei surse de aprindere. Spre deosebire de aprindere, aprinderea este însoțită doar de ardere.
Combustia are loc atunci când există trei componente obligatorii: o substanță combustibilă, un agent de oxidare și o sursă de aprindere.
Termenul "substanță combustibilă" înseamnă o substanță capabilă să se ardă după ce sursa de aprindere externă a fost îndepărtată. Combustibilul poate fi într-o stare solidă, lichidă sau gazoasă. Substanțele combustibile sunt majoritatea substanțelor organice, un număr de compuși și substanțe anorganice gazoase, multe metale etc. Pericolul cel mai exploziv îl reprezintă gazele.
Pentru a aprinde un lichid inflamabil deasupra suprafeței sale, trebuie mai întâi format un amestec de abur-aer. Arderea lichidelor este posibilă numai în faza de vapori; în timp ce suprafața lichidului în sine rămâne relativ rece. Printre lichidele inflamabile se disting o clasa de lichide cele mai periculoase - foarte inflamabile (LVS). GPL include benzină, acetonă, benzen, toluen, alți alcooli, eteri etc.
Există o serie de substanțe (gazoase, lichide sau în stare solidă) care sunt capabile să se auto-aprindă la contactul cu aerul fără preîncălzire (la temperatura camerei). Astfel de substanțe se numesc piroforice. Acestea includ: fosfor alb, hidruri și compuși organometalici de metale ușoare etc.
Există, de asemenea, un grup mare de substanțe care la contactul cu apa sau vapori de apă în aer, începe o reacție chimică care are loc cu eliberarea de cantități mari de căldură. Sub influența căldurii în evoluție are loc aprinderea produselor de reacție combustibile și a materiilor prime. Această grupă de substanțe sunt alcaline și alcalino-pământoase (litiu, sodiu, potasiu, calciu, stronțiu, uraniu, etc.), hidruri, carburile, fosfuri acestor metale, compușii organometalici cu greutate moleculară mică (trietil-Luminy, triizobutilaluminiu, triethylboron), și altele.
Arderea unui solid are loc printr-un mecanism mai complex, în mai multe etape. Atunci când este expusă la o sursă externă, încălzirea stratului de suprafață a unei substanțe solide, se pornește de la selectarea volatilelor gazoase. Acest proces poate fi urmat de fuziune sau un strat de suprafață a unei substanțe solide sau sublimare (formarea de gaz ocolind etapa de topire). La atingerea unei anumite concentrații de gaze combustibile în aer (concentrația limită inferioară) și acestea sunt aprinse de căldura eliberată se începe să acționeze asupra stratului de suprafață, determinând-o să se topească și să curgă în zona de ardere a unor noi porțiuni de gaze combustibile și vapori solizi.
Luați în considerare, de exemplu, lemnul. Când se încălzește la 110 ° C, se produce uscarea lemnului și evaporarea ușoară a rășinii. Descompunerea slabă începe la 130 ° C. Se observă o descompunere mai pronunțată a lemnului (decolorarea) la o temperatură de 150 ° C și mai mare. Produsele de descompunere formate la 150-200 ° C sunt în principal apă și dioxid de carbon, deci nu pot arde. La o temperatură mai mare de 200 ° C, componenta principală a lemnului începe să se descompună - fibre. Gazele produse la aceste temperaturi sunt combustibile, deoarece conțin cantități semnificative de monoxid de carbon, hidrogen, hidrocarburi și vapori de alte substanțe organice. Atunci când concentrația acestor produse în aer devine suficientă, în anumite condiții apare aprinderea acestora.
Dacă substanța combustibil se topește în timpul topirii, crește suprafața de ardere (de exemplu, cauciuc, cauciuc, metale etc.). În cazul în care substanța nu se topește, oxigenul se apropie treptat de suprafața combustibilului și procesul are forma unei arderi eterogene (de exemplu arderea cocsului). Arderea solidelor este complexă și diversă, depinde de mulți factori (dispersia materialului solid, umiditatea acestuia, prezența unui film de oxizi pe suprafața acestuia și rezistența acestuia, prezența impurităților etc.).
Se produce mai intens (de cele mai multe ori cu explozie) aprinderea pulberilor metalice fin dispersate și a materialelor combustibile asemănătoare prafului (de exemplu praf de lemn, zahăr pudră).
Atunci cand interactioneaza cu metale, care sunt în stare topită exponatul activitate foarte ridicată, ca oxidanți sunt apa, dioxidul de carbon și alți compuși oxigenați, care sunt considerate inerte în practica normală.
Cu toate acestea, numai în prezența unui amestec de combustibil și oxidant nu este suficientă pentru a începe procesul de ardere. O altă sursă de aprindere este necesară. In a avut loc pentru o reacție chimică, aspectul trebuie să fie un număr suficient de molecule active, fragmentele lor (radicalii) sau atomi liberi (nu a avut încă timp să vină împreună în molecula), care au energie excesivă egală cu energia de activare pentru acest sistem sau de mai sus.
Apariția atomilor activi și molecule este posibilă prin încălzirea întregului sistem, sub contactul local de gaze cu suprafața încălzită, când este expus la flacără, descărcare electrică (scântei sau arc) încălzirea locală a peretelui vasului ca rezultat al frecării sau cu introducerea catalizatorului și așa mai departe. N.
Sursa de aprindere poate fi de asemenea o compresie bruscă adiabatică (fără schimb de căldură cu mediul) a sistemului de gaze sau impactul unui val de șoc pe acesta.
S-a stabilit acum că mecanismul de apariție și de dezvoltare a incendiilor și exploziilor reale este caracterizat printr-un proces combinat cu lanț și căldură. Începând într-un lanț, reacția de oxidare datorată exotermicității sale continuă să se accelereze datorită căldurii. În cele din urmă, condițiile critice (limitative) pentru originea și dezvoltarea arderii vor fi determinate de eliberarea căldurii și de condițiile de transfer de căldură și de masă ale sistemului de reacție cu mediul înconjurător.
Sub mecanismul de încetare a arderii se înțelege un sistem de factori care conduc la sfârșitul procesului de ardere (reacție).
Mecanismul încetării arderii poate fi condiționat în mod natural, atunci când este realizat fără participarea omului (auto-distrugerea arderii, de exemplu, în natură). În același timp, cunoașterea esenței mecanismului de încetare a arderii face posibilă folosirea sa intenționată atât în lichidarea focarelor mici de combustie cât și în stingerea incendiilor.
Pentru a opri arderea, trebuie îndeplinită una dintre următoarele condiții:
- oprirea introducerii de noi porțiuni de vapori de combustibil în zona de combustie;
- oprirea alimentării unui oxidant (oxigenul aerului); reducerea fluxului de căldură din flacără; scăderea concentrației de particule active (radicali) în zona de combustie.
Astfel, posibilele principii (metode) de stingere a incendiilor pot fi:
- reducerea temperaturii camerei de ardere sub temperatura de autoaprindere și punctul de aprindere a combustibilului prin administrarea substanțelor în flacără, care, ca rezultat al evaporării, sublimare sau descompunere preia o cantitate de căldură (substanță clasică este apa);
- reducerea cantității de vapori de combustibil care intră în zona de combustie prin izolarea materialului combustibil de efectul flacării tortei (de exemplu, prin utilizarea unui capac dens);
- scăderea concentrației de oxigen în mediul gazos prin diluarea mediului cu aditivi neinflamabili (de exemplu, azot, dioxid de carbon);
- scăderea ratei reacției chimice a oxidării datorată legării radicalilor activi și întreruperea reacției în lanț a procesului de combustie în flacără prin introducerea de substanțe chimice speciale (inhibitori);
- crearea condițiilor de stingere a flăcării atunci când trece prin canale înguste între particulele agentului de stingere (efect de blocare a focului);
- eșecul de flacără ca urmare a impactului dinamic al unui jet de agent de stingere pe locul de combustie.
De regulă, procesul de răcire este de natură combinată. Astfel, spuma are un efect de izolare și răcire, formulările de pulbere au un efect inhibitor, blocant de foc și dinamic.
Un factor de incendiu periculos (PFD) este un factor al cărui impact poate conduce la daune umane și / sau materiale. OPC sunt împărțite în primar și secundar.
Principalele sunt:
- flăcări și scântei;
- temperatură ambiantă ridicată;
- produse toxice de ardere și de descompunere termică;
- fum;
- concentrație redusă de oxigen.
Dinamica creșterii temperaturii produselor de combustie în timpul unui incendiu într-o încăpere la ieșirea din el la înălțimea unei persoane are următorii parametri aproximați:
- în timpul primului minut - până la aproximativ 160 ° C;
- în cel de-al doilea minut - până la aproximativ 350 ° C.
În consecință, temperatura maximă a produselor de ardere este atinsă în cameră în aproximativ 2 minute, ceea ce trebuie luat în considerare la evacuarea studenților.
Stingerea unui incendiu este o sarcină profesională dificilă. Soluția sa este disponibilă numai pentru departamentele de pompieri bine pregătite și bine echipate, care folosesc întotdeauna protecție respiratorie izolantă.
PFD secundar poate include:
- fragmente, părți ale mecanismelor distructive, construcții de clădiri etc .;
- substanțe toxice și materiale provenite de la mecanisme și agregate distruse;
- tensiune electrică, datorită pierderii izolației de către mecanismele care transportă curentul;
- factorii de explozie periculoși care rezultă dintr-un incendiu; substanțe de stingere a incendiilor.
- În dinamica dezvoltării focului se disting mai multe faze principale.
Prima etapă (până la 10 minute) este etapa inițială, care include trecerea unui incendiu într-un incendiu în aproximativ 1 până la 3 minute și creșterea zonei de combustie timp de 5-6 minute. În acest caz are loc o răspândire predominant liniară a focului de-a lungul substanțelor și materialelor combustibile, care este însoțită de o evoluție abundentă a fumului. În această fază, este foarte important să se asigure izolarea încăperii de aportul de aer exterior, deoarece în unele cazuri un incendiu se stinge într-o încăpere sigilată.
A doua fază este etapa dezvoltării volumetrice a focului, ocupând 30-40 de minute în timp. Caracterizată de procesul de combustie rapidă, cu trecerea la ardere volumetrică; Procesul de propagare a flăcării are loc la distanță prin transferul energiei de ardere la alte materiale.
După 15-20 de minute, geamurile sunt distruse, fluxul de oxigen crește brusc, valorile maxime ating temperatura (până la 800-900 ° C) și rata de ardere. Stabilizarea focului la valorile sale maxime are loc în 20-25 de minute și continuă încă 20-30 de minute. În acest caz, cea mai mare parte a materialelor combustibile arde.
A treia fază este etapa de estompare a focului, adică post-arderea sub formă de decădere lentă, după care focul se oprește.
Analiza dinamicii dezvoltării incendiilor ne permite să tragem următoarele concluzii.
Sistemele tehnice de siguranță împotriva incendiilor (semnalizare și stingere automată a incendiului) ar trebui să funcționeze până la atingerea intensității maxime a arderii și mai bine - în stadiul inițial al incendiului. Acest lucru va permite șefului unei instituții de învățământ să aibă un timp liber pentru a organiza activități pentru a proteja oamenii.
Unitățile de incendiu ajung, de obicei la 10-15 minute după apel, adică 15-20 de minute după incendiu, când este nevoie de o formă volumetrică și de o intensitate maximă.