BRANNBEREDSKAP

Introduksjon

Slukking av brann og redning av mennesker i fare er de viktigste oppgavene til redningsenheter som er med på å slukke brann.

Brannslokkingstaktikker er et sett med militære aksjoner for å organisere innsatsen til redningsenheter for å lykkes med å eliminere brannen i den størrelsen den hadde antatt da enhetene ankom, og for å redde mennesker i tilfelle en trussel mot livet deres. Det er basert på teori og praksis for brannslukking, resultatene Vitenskapelig forskning og mønstre av prosesser for utvikling og slokking av branner, prestasjoner innen brannutstyr og brannslukningsmidler.

Generell informasjon om forbrenningsprosessen, brann og dens utvikling

1.1. Kort informasjon om forbrenningsprosessen og karakteren av forbrenningen av de vanligste brennbare stoffene

Forbrenning er komplekst fysisk-kjemisk prosess, som er basert på raskt forekommende oksidasjonsreaksjoner, ledsaget av frigjøring av varme og som regel lysstråling. Forbrenning skjer og skjer i nærvær av et brennbart stoff, et oksidasjonsmiddel (vanligvis oksygen) og en antennelseskilde.

Det er to typer forbrenning: homogen og heterogen. Homogen forbrenning oppstår når et brennbart stoff er i gassform. Hvis reaksjonen skjer mellom et fast brennbart stoff og et gassformig oksidasjonsmiddel, snakker vi om heterogen forbrenning.

Eksternt skilt homogen forbrenning er en flamme, heterogen er gløde. Flammen er området der reaksjonen mellom dampene (gassene) til et brennende stoff og oksygen oppstår. Flammetemperaturen er også forbrenningstemperaturen. Ved brann i bolig og administrative bygninger den er gjennomsnittlig 850-900°, i skogen – 500-900°.

Varigheten og intensiteten av forbrenningen avhenger av mange faktorer og først og fremst av tilførselen av oksygen til prosessen, av materialets mengde og tilstand. Forbrenningshastigheten til faste brennbare stoffer avhenger i stor grad av deres spesifikke overflateareal og fuktighetsgrad. Å brenne torv er spesielt farlig. Torv har lav selvantennelsestemperatur (225 - 280°C) og høy fragmentering, noe som bestemmer dens stabile forbrenning. Når det ikke er vind eller svak vind, brenner torv veldig sakte. På torvgruveplasser begynner torvforbrenningen på overflaten av torv utvunnet fra forekomster og sprer seg gradvis dypt inn i det utvunnede laget. Forbrenning av torv kan oppstå under tørkeprosessen. I steken sommertid på høye steder tørker torven så mye ut at den kan antennes av den minste gnist. Forbrenning av torv er ledsaget av rikelig utslipp av tykk hvit røyk. Når torv brenner lenge over store områder og når vinden øker, kan enorme masser av tørr torv og torvstøv stige opp fra lokalitetene til utvunnet torv, som brenner med flammer og danner såkalte tornadoer. Branntornadoer kan føre til død av mennesker, samt ødeleggelse av nærliggende befolkede områder.

Forbrenningen av støv (mel, kull, sukker, etc.) skjer med hastigheten til en eksplosjon; massive deler av disse stoffene antennes med vanskeligheter. Å øke mengden fuktighet i brennbare materialer reduserer brennhastigheten.

En spesiell fare under forbrenning utgjøres av brennbare væsker (FLL) og brennbare væsker (FL), som inkluderer olje og petroleumsprodukter. Forbrenningshastigheten til brennbare væsker og brennbare væsker bestemmes av deres evne til å fordampe. Dette skyldes det faktum at det ikke er selve væsken som brenner, men dampen. Olje og petroleumsprodukter lagres vanligvis vertikalt i sylindriske tanker, samt i små beholdere (tønner, bokser). Forbrenning i en tank med brennbare væsker og gasser begynner som regel med en eksplosjon av damp-luftblandingen, ledsaget av delvis eller fullstendig separasjon av tanktaket og tenning av væsken over hele den frie overflaten. Forbrenningen av olje og petroleumsprodukter på en fri overflate etter en eksplosjon foregår relativt rolig. Temperaturen på den lysende delen av flammen avhengig av typen brannfarlig væske svinger mellom 1000-1300°C. Bensin og andre lette petroleumsprodukter brenner relativt rolig. Forbrenningshastigheten til mørke petroleumsprodukter er svært ujevn. Forbrenningshastigheten til gasser kan endre seg enda kraftigere. forskjellige stoffer. Når brennbare gasser slipper ut under trykk, brenner de i form av en fakkel, men hvis gassen akkumuleres gradvis med dannelsen brennbar blanding med luft oppstår en eksplosjon.

Olje og fyringsoljer kl lang brenning i tankene varmes de dypt ned, så forbrenningen er ledsaget av koking og frigjøring av brennende væske. Bensin og andre lette petroleumsprodukter blir ikke varme ved brenning i store tanker.

Ved brenning av petroleumsprodukter er røyken svart, fra brennende ved er den gråsvart, fosfor og magnesiumrøyk er hvit.

I tilfellet når forbrenningsprosessen er under menneskelig tilsyn, er det ikke farlig. Men etter å ha rømt fra hans kontroll, blir brannen til en forferdelig katastrofe, hvis navn er brann.

1.2. Generelle begreper om brannen og dens utvikling

Brann er en ukontrollert forbrenning utenfor en spesiell kilde, ledsaget av ødeleggelse materielle eiendeler og skaper en fare for menneskeliv.

Hovedparametrene som karakteriserer en brann er: brannområdet, forbrenningsintensiteten, spredningshastigheten og brannens varighet.

Kilden til en brann forstås som stedet (området) for den mest intense brenningen under tre hovedforhold:

kontinuerlig tilførsel av oksidasjonsmiddel (luft);

kontinuerlig tilførsel av drivstoff (brennbare materialer);

kontinuerlig frigjøring av varme som er nødvendig for å opprettholde forbrenningsprosessen.

Det er tre soner i kilden til en brann: forbrenningssonen, den termiske påvirkningssonen og røyksonen.

Forbrenningssonen er den delen av rommet der brennbare stoffer forberedes for forbrenning.

Termisk påvirkningssone er en del av rommet ved siden av forbrenningssonen, der den termiske påvirkningen gjør det umulig for folk å oppholde seg i den uten spesiell termisk beskyttelse.

Røyksone er en del av rommet som grenser til forbrenningssonen og røyk fra røykgasser i konsentrasjoner som utgjør en trussel mot menneskers liv og helse eller hindrer redningsenhetens handlinger.

Intensiteten til branner avhenger i stor grad av brannmotstanden til gjenstander og deres komponenter.

Alle branner kan klassifiseres iht ytre tegn forbrenning, brannstedet og ankomsttidspunktet for de første brannvesenene.

A) Ved ytre tegn på forbrenning branner er delt inn i ytre, indre, samtidig ytre og indre, åpne og skjulte.

Til utsiden Disse inkluderer branner der tegn på forbrenning (flamme, røyk) kan identifiseres visuelt. Slike branner oppstår når bygninger og deres strukturer, stabler av trelast, kull, torv og andre materielle eiendeler i åpne lagringsområder brenner; ved brenning av olje og petroleumsprodukter i tanker mv. Eksterne branner er alltid åpne.

Til intern omfatte branner som starter og utvikler seg inne i bygninger. De kan være åpne eller skjulte.

Tegn på svie når åpne ilder kan etableres ved inspeksjoner av lokaler (for eksempel brenning av eiendom i bygninger til ulike formål; brenning av utstyr og materialer i produksjonsbutikker etc.).

I skjulte branner forbrenning skjer i tomrom bygningskonstruksjoner, ventilasjonskanaler og gruver, inne i torvforekomster eller torvstabler o.l. Tegn på forbrenning oppdages ved at røyk slipper ut gjennom sprekker, endringer i fargen på gipsen m.m.

De mest komplekse brannene er både ytre og indre, åpne og skjulte. Etter hvert som situasjonen endrer seg, endres typen brann. Når det oppstår brann i en bygning, kan således latent intern forbrenning bli til åpen intern forbrenning, og intern forbrenning til ekstern forbrenning og omvendt.

B) På opprinnelsesstedet branner oppstår i bygninger, konstruksjoner, åpne områder varehus og i brennende områder (skog-, steppe-, torv- og kornåker).

B) Ved ankomst til de første brannvesenet branner er delt inn i forsømte og ustartede.

Til lansert inkluderer branner som, da de første brannvesenet ankom, hadde utviklet seg betydelig av ulike årsaker (for eksempel på grunn av sen oppdagelse av brannen eller rapportering til brannvesenet). For å slukke forsømte branner er som regel ikke kreftene og midlene til de første enhetene nok.

Ulansert branner slukkes i de fleste tilfeller av styrker og midler til den først ankommende enheten, befolkningen eller arbeiderne i anlegget.

Prosessen med brannutvikling kan deles inn i tre faser. I første fase sprer forbrenningen seg når brannen dekker hoveddelen av brennbare materialer (minst 80%). I den andre fasen etter å ha nådd topphastighet Når materialer brenner ut, karakteriseres en brann av aktiv flammende forbrenning med konstant tap av brennbare materialer. I den tredje fasen synker utbrenningsraten kraftig og ulmende materialer og strukturer brenner ut.

1.3. Metoder for å stoppe forbrenningen. Klassifisering av hovedslukningsmidler, generell informasjon om dem: typer, en kort beskrivelse av, områder og betingelser for bruk

Det viktigste og vanligste slokkemiddelet for slokking av brann i tømmerlager er vann. Imidlertid er luftmekanisk skum mer effektivt, som, som dekker overflaten av brennende tre, beskytter det mot strålevarme, og fuktemidlet i skummiddelet fremmer bedre penetrering av vann inn i porene i treet, og derfor en raskere nedgang i temperatur.

Avhengig av materialene som er brent, er det 3 hovedtyper skogbranner: grasrot, oppland, jord og undergrunn.

En grunnbrann er en skogbrann der det brennbare hovedmaterialet er bunndekke, undervegetasjon, undervegetasjon eller død ved.

Å reise brann inkluderer branner der baldakinen til en trestand brenner. Disse brannene oppstår fra grasrota, som et videre stadium av deres utvikling.

Skogjordbranner er flammefri forbrenning av det øverste torvlaget av jord. Grunnbranner er observert i områder med torvjord.

I de første stadiene av uttørkingen brenner torvlaget ut bare under trærne, som faller tilfeldig, og skogområdet som er skadet av brannen ser ut som det er gravd opp. Bakkebranner bak kortsiktig dekk et stort område, og fortsett deretter som jord, og gå dypere inn i torven i separate trakter.

For store torvbranner Den største faren utgjøres av uventede endringer i vinden, en økning i brannspredningshastigheten, overføring av gnister gjennom områder der folk arbeider, og dannelsen av nye branner bak, som et resultat av at folk kan miste sine orientering og finne seg selv omgitt av ild.

Forekomsten og utviklingen av en brann i en tank med olje eller petroleumsprodukter begynner som regel med en eksplosjon av damp-luftblandingen, delvis eller fullstendig separasjon (kollaps) av tanktaket og tenning av væsken på hele fri overflate.

Fullstendig avrivning av taket og kasting av det til bakken av eksplosjonens kraft (noen ganger kastes det flere titalls meter) er mest gunstig for etterfølgende brannslukking.

Forbrenningen av anriket olje og petroleumsprodukter på en fri overflate foregår ganske rolig.

Kamphandlinger fra redningsenheter for å slukke en brann i en lagringstank for olje og petroleumsprodukter er organisert avhengig av den nåværende situasjonen, nemlig:

gjennomføre brannrekognosering;

organiser umiddelbart kjøling av den brennende tanken og dens tilstøtende tanker;

organisere forberedelsen av et skumangrep ved hjelp av mobile midler.

Hvis flere tanker brenner og det er utilstrekkelig styrke og midler til å slukke alle tanker samtidig, er det nødvendig å konsentrere alle krefter og midler om å slukke én tank som er plassert på vindsiden eller tanken hvis brann mest truer nabo ikke-brennende. tanker. Etter at forbrenningen stopper, fortsetter tilførselen av skum til tankene i ca. 3-5 minutter. for å hindre gjenantenning av petroleumsproduktet. I dette tilfellet bør hele overflaten av oljeproduktet dekkes med skum. Avkjølingen fortsetter til tanken er helt avkjølt.

I begynnelsen av tilførselen av skum ved slukking av olje og mørke oljeprodukter, er koking av brennende væsker og deres utslipp mulig. I slike tilfeller er det iverksatt tiltak på forhånd for å sikre sikkerheten til personer som er involvert i slokking og for å beskytte slangeledninger plassert i sonen for aktiv påvirkning av flammen med vannstråler.

Noen ganger blir et brennende oljeprodukt kastet til en betydelig høyde og sprer seg i en avstand på 70-120 m fra en brennende tank, og skaper en trussel ikke bare mot nabotanker, men også for individuelle installasjoner, strukturer, brannutstyr og personell. For å gi personell og utstyr trussel om utblåsning, installeres brannbiler på vindsiden i en avstand på minst 100 m.

Brann i lagertanker for flytende hydrokarbongasser (LPG) og ustabil bensin lagret under høyt trykk kan oppstå på grunn av trykkavlastning av utstyr og kommunikasjon av tankene, samt som følge av andre nødsituasjoner. Som regel begynner branner med fakkelbrenning av flytende gasssystemer på steder der de passerer gjennom eller med eksplosjon og forbrenning av væskesøl.

Under forbrenning av flytende gass er det nesten alltid fare for brudd på beholdere og rørledninger som følge av en rask trykkøkning i dem på grunn av oppvarming.

I tilfelle brann i flytende gasstrinn er det nødvendig å iverksette tiltak for å redusere trykket i beholdere og rørledninger som er utsatt for de termiske effektene av brannen, ventilere gassen til fakkel og pumpe (passere) gass inn i frie beholdere.

Bekjempelse av branner av gummi og radiotekniske produkter byr på en rekke vanskeligheter knyttet hovedsakelig til de fysiske og tekniske egenskapene til disse stoffene. Som erfaring og praksis med brannslokking har vist, kan brennende gummi og gummiprodukter slukkes med vann, selv om fuktbarheten ikke kan anses som tilfredsstillende.

Brannlokalisering er tiltak som har som mål å begrense brannspredningen. Ved slokking (eliminering) av brann oppnås fullstendig opphør av forbrenningen. Vanligvis er lokalisering integrert del, den første fasen av brannslukkingstiltak.

Stoppe forbrenningen kan oppnås enten ved å separere de reagerende stoffene eller ved å avkjøle de brennende materialene under deres antennelsestemperatur. Til dette formål bruker de ulike virkemidler slokking av brannen. Disse inkluderer brannslukningsmidler og ulike enheter, maskiner og enheter.

Alle brannslukningsmidler, avhengig av prinsippet om opphør av forbrenning, er delt inn i typer:

avkjøling av reaksjonssonen eller brennende stoffer (vann, vandige løsninger av blandinger og andre);

fortynningsmidler i forbrenningssonen (inerte gasser, vanndamp, finsprøytet vann og andre);

isolerende stoffer fra forbrenningssonen (kjemisk og luftmekanisk skum, brannslukningspulver, ikke-brennbare bulkstoffer, arkmaterialer og andre).

Alle eksisterende brannslukningsmidler har en kombinert effekt på forbrenningsprosessen til et stoff. Vann, for eksempel, kan avkjøle og isolere (eller fortynne) forbrenningskilden; skumprodukter fungerer som et isolasjons- og kjølemiddel; pulverformuleringer isolere og hemme forbrenningsreaksjonen; De mest effektive gassmidlene virker både som fortynningsmidler og som inhibitorer av forbrenningsreaksjonen. Imidlertid har ethvert brannslukningsmiddel én dominerende egenskap.

Vann er det viktigste brannslukkende kjølemiddelet, det mest tilgjengelige og allsidige. Når det kommer i kontakt med et brennende stoff, fordamper vann delvis og blir til damp (1 liter vann blir til 1700 liter damp), på grunn av hvilket luftoksygen fortrenges fra brannsonen av vanndamp. Brannslukkingseffektiviteten til vann avhenger av metoden for å tilføre det til brannen (fast eller sprøytet strøm). Den største brannslokkingseffekten oppnås når vann tilføres i sprøytet tilstand, fordi området med samtidig jevn avkjøling øker. Sprayvannet varmes raskt opp og blir til damp, og tar bort en stor mengde varme. Sprøytevannstråler brukes også for å redusere temperaturen i rom, beskytte mot termisk stråling (vanngardiner), for å kjøle ned oppvarmede overflater av bygningskonstruksjoner, strukturer, installasjoner, og også for røykavsetning.

Som brannslukningsmiddel har vann ulemper: det reagerer med enkelte stoffer og materialer som derfor ikke kan slukkes med vann; fukter dårlig faste materialer på grunn av høy overflatespenning, noe som forhindrer dens raske fordeling over overflaten, penetrering i dypet av brennende faste materialer og bremser nedkjølingen. Når du slukker en brann med vann, må du huske at den er elektrisk ledende.

Brannslukningsmidler som har en isolerende effekt inkluderer: skum, brannslukningspulver, ikke-brennbare bulkstoffer (sand, jord, grafitt og andre), arkmaterialer (filt, asbest, presenningtepper, skjold).

Skum, det mest effektive og mest brukte isolerende brannslukningsmidlet, er et kolloidalt system av flytende bobler fylt med gass. Skum er delt inn i luftmekanisk og kjemisk. Skum er nok universalmiddel og brukes til slokkevæske og faste stoffer, med unntak av stoffer som interagerer med vann. Skum er elektrisk ledende og korroderer metaller. Kjemisk skum er det mest elektrisk ledende og aktive. Luftmekanisk skum er mindre elektrisk ledende enn kjemisk skum, men det er mer elektrisk ledende enn vannet som inngår i skummet.

Brannslukningspulverblandinger (OPS) brukes i økende grad for slokking av branner. For tiden produserer industrien OPS av merkene PS, PSB-3, SI-2 og P-14.

Brannslukningspulver er ikke-giftig, ikke-ledende og har ingen skadelig effekt på materialer; de fryser ikke, så de brukes ved lave temperaturer.

Brannslokkingseffekten til brannslukningsmidlet består hovedsakelig i å isolere den brennende overflaten fra luften, og i tilfelle volumetrisk slokking - i den hemmende effekten av pulver forbundet med å bryte forbrenningsreaksjonskjedene. En nødvendig betingelse for å stoppe brenningen av en overflate er å dekke den med et lag med ops som ikke er mer enn 2 cm tykt.

Brannslukningsmidler fortynner konsentrasjonen av reaktanter under grensene som kreves for forbrenning. Som et resultat reduseres hastigheten på forbrenningsreaksjonen, hastigheten på varmefrigjøringen og forbrenningstemperaturen. De vanligste dioksinene er karbon, vanndamp, nitrogen og vanntåke.

Dioksinkull på en måte brukes til å slukke branner i varehus, batteristasjoner, tørkeovner, arkiver, bokdepoter, samt elektrisk utstyr og elektriske installasjoner.

Nitrogen brukes til å slukke branner av natrium, kalium, beryllium og kalsium, samt enkelte teknologiske apparater og installasjoner.

Vanndamp brukes mest effektivt ved slukking av brann i tilstrekkelig tette rom med et volum på opptil 500 m 3 (skipsrom, tørke- og malingskamre, pumpestasjoner, oljeraffinerier etc.).

For at forbrenning skal skje, må tre komponenter være til stede på ett sted og samtidig: et brennbart stoff, et oksidasjonsmiddel og en tennkilde (fig. 4.14). I tillegg er det nødvendig at det brennbare stoffet varmes opp til ønsket temperatur og er i passende kvantitativt forhold med oksidasjonsmidlet, og tenningskilden trenger lite energi for den første impulsen (tenning). Så du kan tenne et papirark med en fyrstikk, men det er umulig å tenne en trekloss. Behovet for at tre komponenter skal brenne samtidig, den såkalte ildtrekanten, ble oppdaget tilbake på 1700-tallet. Fransk vitenskapsmann Lavoisier.

Ris. 4.14.

Etter at forbrenningen oppstår, jo mer intens forbrenningen er, desto større er det spesifikke kontaktområdet for det brennbare stoffet med oksidasjonsmidlet (papirrester brenner mer intenst enn pakker med papir) og jo høyere er konsentrasjonen av oksidasjonsmidlet, temperatur og trykk. Under branner når temperaturen 1000-1300 ° C, og i noen tilfeller, for eksempel ved brenning av magnesiumlegeringer - 3000 ° C.

Brennbare stoffer er stoffer som, når de utsettes for høye temperaturer, åpen flamme eller annen antennelseskilde, kan antennes og deretter brenne, produsere varme og vanligvis avgir lys. Brennbare stoffer inkluderer: tre, papir, tekstiler, det meste av plast, naturgass, bensin, parafin og andre stoffer i fast, flytende og gassform. Som regel er de farligste med tanke på brann brennbare stoffer i gassform.

De aller fleste brennbare stoffer inkluderer karbon (karbon) og hydrogen (hydrogen), som er de viktigste brennbare komponentene i disse stoffene. Derfor er hovedproduktene for fullstendig forbrenning (med tilstrekkelig mengde oksygen) av brennbare stoffer CO2 og H20. Det er også hele linjen brannfarlige stoffer, som er enkle grunnstoffer, for eksempel svovel (Svovel), fosfor (fosfor), karbon (karbon).

Brennbare stoffer har forskjellige brennverdi Derfor avhenger temperaturen i branner ikke bare av mengden av stoffet som brenner, men også av kvaliteten ( kjemisk oppbygning). I tabellen Tabell 4.4 viser flammetemperaturen ved forbrenning av enkelte stoffer og materialer.

Tabell 4.4.

Oksydasjonsmidlet under forbrenning av stoffer er oftest luftoksygen - O.,. Men med en reduksjon i oksygeninnholdet i luften avtar forbrenningshastigheten, og når oksygeninnholdet er mindre enn 14 % (normen er 21 %), blir forbrenningen av de fleste stoffer umulig. I tillegg til oksygen kan oksidasjonsmidler være kjemiske forbindelser som inneholder oksygen, for eksempel salpeter (KNO3), salpetersyre (HNO3), kaliumpermanganat (KMn2O4), samt individuelle kjemiske elementer (fluor, klor, brom). Noen stoffer inneholder så mye oksygen at det er nok å brenne uten luft (krutt, eksplosiver).

Antennelseskilden, det vil si initiatoren til en brann, kan være: åpen ild, varme gjenstander, elektriske ladninger, termiske prosesser av kjemisk, elektrisk og mekanisk opprinnelse, gnister fra støt og friksjon, solstråling, elektromagnetisk og annen stråling. Tennkilder kan være høy, middels og lav effekt (tabell 4.5):

Tabell 4.5.

> Typer forbrenning

Følgende typer forbrenning skilles ut: eksplosjon, detonasjon, flash, forbrenning, antennelse, selvantennelse, selvantennelse, ulming.

En eksplosjon er en ekstremt rask kjemisk transformasjon, ledsaget av frigjøring av energi og dannelse av komprimerte gasser som er i stand til å utføre mekanisk arbeid. Hovedsakelig dette mekanisk arbeid kommer ned til ødeleggelsen som oppstår under en eksplosjon og er forårsaket av dannelsen av en sjokkbølge - en plutselig brå økning i trykk. Når du beveger deg bort fra eksplosjonsstedet mekanisk påvirkning sjokkbølgen er svekket.

Detonasjon er en forbrenning som sprer seg med en hastighet på flere tusen meter per sekund. Forekomsten av detonasjon forklares med kompresjon, oppvarming og bevegelse av den uforbrente blandingen foran flammefronten, noe som fører til akselerert flammeutbredelse og utseendet til en sjokkbølge i blandingen. Dermed er tilstedeværelsen av en tilstrekkelig kraftig sjokkbølge en nødvendig betingelse for detonasjon, siden i dette tilfellet overføringen av varme i blandingen utføres ikke ved den langsomme prosessen med termisk ledning, men ved forplantning av en sjokkbølge.

Et blits er en kortvarig intens forbrenning av et begrenset volum av en gass-luftblanding over overflaten av et brennbart stoff eller støv-luftblanding, ledsaget av kortvarig synlig stråling, men uten sjokkbølge og stabil forbrenning.

Brann - begynnelsen av forbrenning under påvirkning av en tennkilde.

Tenning er en brann ledsaget av utseendet til en flamme.

Ulming er flammeløs forbrenning av et materiale (stoff) i fast fase med synlig emisjon av lys fra forbrenningssonen.

Spontan forbrenning er begynnelsen på forbrenning på grunn av selvinitierte eksoterme prosesser.

Spontan forbrenning er spontan forbrenning ledsaget av utseendet til en flamme.

Spontan forbrenning oppstår når, som et resultat av eksoterme prosesser, hastigheten på varmeavgivelsen i massen til et brennbart stoff overstiger hastigheten for dets spredning i miljø. Følgende kan sette i gang eksoterme prosesser og deretter forårsake spontan forbrenning:

høy temperatur på et brennbart stoff på grunn av virkningen av en ekstern varmekilde (termisk selvantennelse)

Den vitale aktiviteten til mikroorganismer i en masse brennbare stoffer, som fører til selvoppvarming (mikrobiologisk spontan forbrenning)

Kjemiske reaksjoner som følge av eksponering av et stoff for luft, vann eller kjemisk aktive stoffer (kjemisk selvantennelse).

Termisk selvantennelse skjer i en masse materialer som er i en energisk gunstig utgangstilstand for å gå inn i en utvekslingsreaksjon med atmosfærisk oksygen når de varmes opp fra utsiden. Slik oppvarming kan utføres på følgende måter:

Kontakt (på grunn av varmeveksling ved kontakt med en oppvarmet gjenstand)

Stråling (på grunn av strålevarme);

Konvektiv (på grunn av varmeoverføring ved luftstrøm).

"Mekanismen" for termisk selvantennelse er som følger. Under ekstern oppvarming av materialet øker temperaturen gradvis (fase a, fig. 4.15). Etter å ha nådd selvoppvarmingstemperaturen TSN, skjer en kraftig intensivering av eksoterme prosesser for oksidasjon og nedbrytning i materialet, noe som fører til selvoppvarming og en økning i materialets temperatur (fase b). Den mest intense selvoppvarmingen skjer på stedet der beste forhold varmeakkumulering. Dype steder oppfyller disse forholdene, siden det er i dem de dårligste forholdene for varmespredning til miljøet eksisterer. Dermed er sentrum for selvoppvarming av kull som er stablet, som regel i en dybde på 0,5-0,8 m fra overflaten.

Når selvantennelsestemperaturen TSZ er nådd, skjer forbrenning av materialet uten tennkilde (fase c).

Ris. 4.15.

Termisk selvantennelse observeres når den lagres i hauger av kull (Ta = 50-60 ° C) og bomull (Ta = 120-125 ° C), samt i hauger av avispapir (tapet) og bølgepapp(Tre = 100-110°C).

Forebygging av termisk selvantennelse - forebygging av oppvarming av materialer (stoffer) fra eksterne varmekilder.

Organiske dispergerte og fibrøse materialer, innenfor hvilke vital aktivitet av såkalte termofile mikroorganismer er mulig, er i stand til mikrobiologisk spontan forbrenning. Det er den vitale aktiviteten til slike mikroorganismer som fører til den primære selvoppvarmingen av massen av materiale. Spesielt utsatt for mikrobiologisk selvantennelse er utørrede stoffer av planteopprinnelse, stablet opp (høy, halm, korn, lin, bomull, torv, etc.). Mikrobiologisk selvantennelse skjer innen 10 til 30 dager fra starten av prosessen.

I fig. Figur 4.16 viser en typisk utviklingskurve for prosessen med mikrobiologisk selvforbrenning av utørket høy lagret for lagring.

Ris. 4.16. Typisk utviklingskurve for prosessen med mikrobiologisk spontan forbrenning av utørret høy lagret for lagring

Kjemisk selvantennelse oppstår på grunn av eksponering av et brennbart stoff for luft, vann eller kjemisk aktive stoffer.

Stoffer som kan selvantenne på grunn av eksponering for atmosfærisk oksygen inkluderer oljer, fett og tørkende oljer. Dette krever imidlertid hensiktsmessige forhold. Så når du lagrer disse stoffene i beholdere, oppstår ikke spontan forbrenning, siden overflaten av deres kontakt med luft er for liten. Samtidig har fibrøse materialer impregnert med dem en utviklet oksidasjonsoverflate, noe som øker deres evne til å selvantenne betydelig. En annen uunnværlig betingelse er imidlertid å ordne de impregnerte materialene i en haug, stabler, poser. I dette tilfellet overskrider oksidasjonsoverflaten betydelig varmeoverføringsoverflaten, noe som fører til selvoppvarming av stoffer med påfølgende spontan forbrenning.

I følge eksperimentelle data viste 50 g bomullsull dynket i 100 g linolje en slik temperaturøkning (tabell 4.6).

Tabell 4.6.

Etter 15 timer fra det øyeblikket prøven lekker, vil temperaturen nå 170 ° C og den vil antennes uten en tennkilde.

Stoffer som spontant kan antennes når de utsettes for vann inkluderer kalium, natrium, cesium, kalsium og alkalimetallkarbider og lignende. Når disse stoffene interagerer med vann, frigjør de brennbare gasser, som varmes opp av reaksjonsvarmen og selvantenner.

Kjemisk aktive stoffer som kan forårsake selvantennelse inkluderer hovedsakelig oksidasjonsmidler: komprimert oksygen, salpetersyre, kaliumpermanganat, natriumperoksid, nitrat, blekemiddel, etc.

For eksempel forårsaker komprimert oksygen spontan forbrenning av mineraloljer, som ikke antennes i luft. Og plantematerialer (halm, høy, lin, bomull, sagflis), terpentin, etylalkohol antennes spontant som et resultat av kontakt med salpetersyre.

Stoffers og materialers evne til å selvantenne må tas i betraktning ved utvikling av tiltak branntiltak under lagring, transport, varmebehandling, utførelse teknologiske operasjoner etc.

3. Begrepet brann som en prosess

3.1. Generell informasjon om forbrenning

Forbrenning er en kompleks fysisk og kjemisk prosess for interaksjon mellom et brennbart stoff og et oksidasjonsmiddel, preget av en selvakselererende kjemisk transformasjon og ledsaget av frigjøring av store mengder varme og lys. Flammeforbrenning kan oppstå enten under påvirkning av en tennkilde (antennelse), eller på grunn av en kraftig økning i hastigheten på eksoterme reaksjoner (selvantennelse).

Selvtenningsmodus består i den spontane forekomsten av flammeforbrenning av forvarmet til en viss kritisk temperatur brennbar blanding (den såkalte selvantennelsestemperaturen); denne modusen manifesterer seg i form av et blits og er preget av samtidig forbrenning av hele den brennbare blandingen. Tabell 1 viser noen brennbare stoffer og deres selvantennelsestemperaturer.

Tabell 1.

Selvantennelsestemperatur for enkelte brennbare stoffer

Substans	Temperatur, °C	Substans	Temperatur, °C
Tre		Luftfartsbensin
		Solsikkeolje
		Etanol

Tenningsmodus representerer forplantningen av en forbrenningsbølge (utbredelsen av en flammefront) gjennom en kald blanding når den lokalt antennes (tennes) av en ekstern kilde. En flamme er en synlig forbrenningssone der glød og varmestråling observeres. Flammen som oppstår fra selve tenningen blir en kilde for varmestrøm og kjemisk aktive partikler inn i de tilstøtende lagene av fersk brennbar blanding, og sikrer derved bevegelsen til flammefronten.

Ved spontan forbrenning av planteprodukter. Blant planteprodukter er høy, halm, blader, malt og humle utsatt for spontan forbrenning. Spesielt utsatt for selvantennelse er undertørkede planteprodukter hvor vital aktivitet fortsetter. planteceller.

I følge bakterieteorien bidrar tilstedeværelsen av fuktighet og en økning i temperatur på grunn av den vitale aktiviteten til planteceller til spredning av mikroorganismer som er tilstede i planteprodukter. På grunn av planteprodukters dårlige varmeledningsevne akkumuleres den frigjorte varmen gradvis og temperaturen i produktmassen stiger. Ved høye temperaturer dør mikroorganismer og blir til porøst karbon, som har egenskapen til å varmes opp på grunn av intens oksidasjon og derfor er neste kilde til varmegenerering, etter mikroorganismer. Temperaturen i planteprodukter stiger til 300°C, og de selvantenner.

Kull, brunt og steinkull, torv antennes også spontant på grunn av intens oksidasjon av atmosfærisk oksygen.

Vegetabilsk og animalsk fett, hvis det påføres knust eller fibrøst materiale (filler, tau, slep, matter, ull, sagflis, sot osv.) har evnen til å selvantenne.

Når knuste eller fibrøse materialer fuktes med olje, fordeles det over overflaten og ved kontakt med luft begynner det å oksidere. Samtidig med oksidasjon skjer polymeriseringsprosessen (kombinasjon av flere molekyler til ett) i oljen. Både den første og andre prosessen er ledsaget av betydelig varmeavgivelse. Hvis varmen som genereres ikke forsvinner, dvs. samler seg inne i en tettpakket balle, stiger temperaturen i det oljede materialet og kan nå selvantennelsestemperaturen.

Forbrenning skjer når tre essensielle komponenter er tilstede: brannfarlig substans, oksidasjonsmiddel og antennelseskilde. La oss se på hver av dem mer detaljert.

Under begrepet brannfarlig stoff betyr et stoff som er i stand til å brenne uavhengig etter at den eksterne antennelseskilden er fjernet. Et brennbart stoff kan være i fast, flytende eller gassform. Brennbare stoffer er de fleste organiske stoffer, en rekke gassformige uorganiske forbindelser og stoffer, mange metaller mv. Gasser utgjør den største brann- og eksplosjonsfaren.

Væskeforbrenning. For at en brennbar væske skal antennes, må det først dannes en damp-luftblanding over overflaten. Forbrenning av væsker er bare mulig i dampfasen, mens overflaten av selve væsken forblir relativt kald. Blant brennbare væsker (FL) er det en klasse av de farligste representantene - brannfarlige væsker (FLL). De brennbare væskene inkluderer bensin, aceton, benzen, toluen, noen alkoholer, etere, etc.

Det finnes en rekke stoffer (gassformige, flytende eller faste) som kan antennes spontant ved kontakt med luft uten forvarming (med romtemperatur), kalles slike stoffer pyrofore. Disse inkluderer: hydrogenfluorid, hvitt fosfor, hydrider og organometalliske forbindelser av lettmetaller, etc.

Det er nok stor gruppe stoffer, ved kontakt med vann eller vanndamp i luften, starter en kjemisk reaksjon som frigjør en stor mengde varme. Under påvirkning av den frigjorte varmen oppstår selvantennelse av de brennbare reaksjonsproduktene og utgangsmaterialene. Denne gruppen av stoffer inkluderer alkali- og jordalkalimetaller (litium, natrium, kalium, kalsium, strontium, uran, etc.), hydrider, karbider, fosfider av disse metallene, organometalliske forbindelser med lav molekylvekt (trietylaluminium, triisobutylaluminium, trietylbor), etc. .

Solid forbrenning oppstår i henhold til en mer kompleks mekanisme og har flere stadier. Når det utsettes for en ekstern kilde, blir overflatelaget til det faste stoffet oppvarmet, og gassformige flyktige produkter begynner å bli frigjort fra det. Denne prosessen kan ledsages enten av smelting av overflatelaget til et fast stoff, eller av dets sublimering (dannelse av gasser, omgåelse av smeltetrinnet). Når en viss konsentrasjon av brennbare gasser i luften (lavere konsentrasjonsgrense), de antennes og, gjennom varmen som frigjøres, begynner å påvirke overflatelag, forårsaker dens smelting og at nye deler av brennbare gasser og faste damper kommer inn i forbrenningssonen.

La oss ta tre som eksempel. Ved oppvarming til 110°C tørker treet ut og harpiksen fordamper litt. Svak nedbrytning begynner ved 130°C. Mer merkbar trenedbrytning (fargeendring) skjer ved 150°C og over. Nedbrytningsproduktene som dannes ved 150-200°C er hovedsakelig vann og karbondioksid, så de kan ikke brenne. Ved temperaturer over 200°C begynner hovedkomponenten i treet, fiber, å brytes ned. Gasser som dannes ved disse temperaturene er brannfarlige fordi de inneholder betydelige mengder karbonmonoksid, hydrogen, hydrokarboner og damper av andre organiske stoffer. Når konsentrasjonen av disse produktene i luften blir tilstrekkelig, vil de under visse forhold antennes.

Hvis et brennbart stoff smelter og sprer seg, øker det forbrenningskilden (for eksempel gummi, metaller osv.). I tilfelle at stoffet ikke smelter, nærmer oksygen seg gradvis overflaten av drivstoffet, og prosessen tar form av heterogen forbrenning (stadiet med å brenne ut koks fra karbonbrenselet). Forbrenningsprosessen for faste stoffer er kompleks og mangfoldig; den avhenger av mange faktorer (spredning av det faste materialet, dets fuktighet, tilstedeværelsen av en oksidfilm på overflaten og dets styrke, tilstedeværelsen av urenheter, etc.).

Mer intenst (ofte med en eksplosjon) antennes fint metallpulver og støvete brennbare materialer (for eksempel trestøv, melis).

Hvordan oksidasjonsmiddel Oftest under en brann dukker det opp oksygen, hvis innhold i luften er kjent for å være omtrent 21%. Sterke oksidasjonsmidler er hydrogenperoksid, salpetersyre og svovelsyre, fluor, brom, klor og deres gassformige forbindelser, kromsyreanhydrid, kaliumpermanganat, klorater og andre forbindelser.

Ved interaksjon med metaller, som viser svært høy aktivitet i smeltet tilstand, fungerer vann, karbondioksid og andre oksygenholdige forbindelser, som anses som inerte i normal praksis, som oksidasjonsmidler.

Men bare tilstedeværelsen av en blanding av drivstoff og oksidasjonsmiddel er ikke nok til å starte forbrenningsprosessen. Mer nødvendig tennkilde. For at en kjemisk reaksjon skal oppstå, vises et tilstrekkelig antall aktive molekyler, deres fragmenter (radikaler) eller frie atomer (som ennå ikke har hatt tid til å kombineres til molekyler) som har overskuddsenergi som er lik eller overstiger aktiveringsenergien for et gitt system er nødvendig.

Utseendet til aktive atomer og molekyler er mulig når hele systemet er oppvarmet, under lokal kontakt av gasser med en oppvarmet overflate, når de utsettes for en flamme, en elektrisk utladning (gnist eller lysbue), lokal oppvarming av karveggen som et resultat av friksjon eller når en katalysator introduseres, etc. Antennskilden kan også være plutselig adiabatisk (uten varmeveksling med omgivelsene) kompresjon av gasssystemet eller påvirkningen av en sjokkbølge på det.

Foreløpig har forskere fastslått at mekanismen for forekomst og utvikling av ekte branner og eksplosjoner er preget av en kombinert kjede-termisk prosess. Etter å ha startet på en kjede måte, fortsetter oksidasjonsreaksjonen, på grunn av sin eksotermitet, å bli akselerert av varme. Til syvende og sist vil de kritiske (begrensende) betingelsene for forekomst og utvikling av forbrenning bestemmes av varmeavgivelsen og betingelsene for varme- og masseoverføring av det reagerende systemet med omgivelsene.

3.2. Avslutningsmekanisme for forbrenning

Mekanismen for opphør av forbrenning forstås som et system av faktorer som fører til slutten av forbrenningsprosessen (reaksjon).

Mekanismen for opphør av forbrenning kan bestemmes naturlig når den implementeres uten menneskelig medvirkning (selvdestruksjon av forbrenning, for eksempel i naturen). Samtidig lar kunnskap om essensen av fen målrettet bruke dens faktorer både ved eliminering av små branner og ved slukking av branner.

For å slutte å brenne, må minst én av følgende betingelser være oppfylt:

stoppe inntreden av nye deler av drivstoffdamp inn i forbrenningssonen;

stoppe strømmen av oksidasjonsmiddel (luft oksygen);

redusere varmestrømmen fra flammen;

redusere konsentrasjonen av aktive partikler (radikaler) i forbrenningssonen.

Basert på dette kan et av de mulige prinsippene (metodene) for å slukke en brann være:

redusere temperaturen på forbrenningskilden til under selvantennelsestemperaturen eller flammepunktet til drivstoffet ved å innføre stoffer i flammen som, som følge av fordampning, sublimering eller dekomponering, tar på seg en viss mengde varme (et klassisk stoff er vann );

redusere mengden drivstoffdamp som kommer inn i forbrenningssonen ved å isolere det brennbare stoffet fra effekten av forbrenningsbrenneren (for eksempel ved å bruke et tykt teppe);

redusere oksygenkonsentrasjonen i et gassholdig miljø ved å fortynne miljøet med ikke-brennbare tilsetningsstoffer (for eksempel nitrogen, karbondioksid);

redusere hastigheten på den kjemiske oksidasjonsreaksjonen på grunn av bindingen av aktive radikaler og avbryte forbrenningskjedereaksjonen som oppstår i flammen ved å introdusere spesielle kjemisk aktive stoffer (inhibitorer);

skape forhold for å slukke flammen når den passerer gjennom trange kanaler mellom partikler brannslukningsmiddel(brannblokkerende effekt);

flammesvikt som følge av den dynamiske innvirkningen av en stråle med slokkemiddel på brannen.

Som regel, når et brannslukningsmiddel utsettes for en brann, oppstår ingen enkelt virkningsmekanisme i sin rene form; slokkeprosessen er av kombinert natur. Således har skum en isolerende og kjølende effekt, mens pulversammensetninger har en hemmende, brannhemmende og dynamisk effekt.

3.3 Klassifisering av branner

Alle branner, avhengig av aggregeringstilstanden til de brennbare stoffene som er involvert i forbrenningsprosessen, er delt inn i flere klasser og er betegnet med store latinske bokstaver A, B, C, D, E. Kjennetegn på brannklasser og piktogrammer som brukes for dem betegnelser er gitt i vedlegg.

Avhengig av typen ladet stoff, kan brannslukningsapparater brukes til å slukke en eller flere brannklasser:

klasse A brann av faste brannfarlige stoffer

klasse B brann av flytende brannfarlige stoffer

klasse C antennelse av gassformige brannfarlige stoffer

klasse D brann av metaller og metallholdige stoffer

klasse E brann av elektriske installasjoner under spenning.

Det skal bemerkes at klassifiseringen ovenfor nesten sammenfaller med den som er godkjent av den internasjonale standarden ISO 3941. Den internasjonale standarden har ingen underklasser, og det er ingen klasse "E", men det er en klasse "F", som betegner branner som kan forekomme i matlagingsområder av anleggsernæring. Det må tas i betraktning at den nasjonale klassifiseringen i noen land er forskjellig fra den internasjonale. Så i USA betyr bokstaven "A" branner av faste brannfarlige stoffer, bokstaven "B" angir branner av flytende og gassformige stoffer, men bokstaven "C" angir branner av strømførende elektrisk utstyr, og bokstaven "D" angir branner av metaller og metallholdige stoffer. Derfor, når du henter et brannslukningsapparat, sørg for å se på etiketten, vurder piktogrammene for brannklassene som dette brannslukningsapparatet er ment å slukke.

Piktogrammer over brannklasser som brannslukningsapparat ikke kan brukes til er enten krysset over med en diagonal stripe eller ikke vist i det hele tatt.

3.4. Brannfare

I samsvar med GOST 12.01.004-85 "Brannsikkerhet" er farlige brannfaktorer: flammer og gnister, forhøyede omgivelsestemperaturer, giftige forbrenningsprodukter og termisk nedbrytning, røyk, redusert oksygenkonsentrasjon.

Flamme

Forbrenningen av alle flytende, gassformige og mest faste brennbare stoffer, som ved nedbrytning eller fordampning frigjør gassformige produkter, er ledsaget av dannelse av en flamme. Således er en flamme et gassvolum der prosessen med forbrenning av damper og gasser skjer.

Faste stoffer brenner uten flamme: grafitt, antrasitt, koks, sot, trekull. Disse stoffene brytes ikke ned og danner ikke gasser ved oppvarming, eller de danner dem i mengder som er utilstrekkelige for forbrenning.

Gløden fra en flamme ved brenning av organiske stoffer avhenger av tilstedeværelsen av varme faste karbonpartikler i den, som har tid til å brenne. En ikke-lysende (blå) flamme oppstår vanligvis under forbrenning av gassformige produkter: karbonmonoksid, hydrogen, metan, ammoniakk, hydrogensulfid.

Flammetemperaturen ved brenning i luft av enkelte brennbare stoffer er: tre - 850-1400°C, petroleumsprodukter i en tank - 1100-1300°C, karbondisulfid - 2195°C, stearin - 640-940°C.

Åpen ild er veldig farlig for mennesker, fordi... eksponering for flammer på kroppen forårsaker brannskader. En enda større fare er den termiske strålingen fra brannen, som kan forårsake brannskader på kropp, øyne osv.

Temperatur

Innånding av oppvarmet luft fører til skade og nekrose av de øvre luftveiene, kvelning og død av en person. Når den utsettes for temperaturer over 100°C, mister en person bevisstheten og dør i løpet av få minutter.

Etseskader på huden er farlig for mennesker. Til tross for medisinens store suksess i behandlingen, har et offer som fikk andregradsforbrenninger på 30 % av kroppsoverflaten liten sjanse for å overleve. Tiden det tar for en person å få andregradsforbrenninger er kort: ved en omgivelsestemperatur på 71°C – 26 sekunder, ved 100°C – 15 sekunder. Forskning har slått fast at i en fuktig atmosfære, typisk for en brann, er en annengradsforbrenning forårsaket av en temperatur som er betydelig lavere enn spesifisert. En omgivelsestemperatur på 60-70°C er således farlig for menneskeliv, ikke bare i det brennende rommet, men også i tilstøtende rom der forbrenningsprodukter og oppvarmet luft har kommet inn.

Redusert oksygenkonsentrasjon

Oftest dør mennesker i brann ikke av brann og høy temperatur, men på grunn av en reduksjon i konsentrasjonen av oksygen i luften og forgiftning av giftige forbrenningsprodukter.

De første symptomene på oksygenmangel (økt pustevolum, redusert oppmerksomhet, nedsatt muskelkoordinasjon) observeres hos mennesker når oksygeninnholdet i den inhalerte gassblandingen er 16-17%. En reduksjon i O 2 -konsentrasjon til 12-15 % forårsaker kortpustethet, økt hjertefrekvens, svekkelse av mental aktivitet, svimmelhet og tretthet. I tilfeller hvor O2-konsentrasjonen synker til 10-12 %, forblir bevisstheten, men kvalme, alvorlig tretthet oppstår, og pusten blir intermitterende. Ved en konsentrasjon på 8 % oppstår raskt bevissthetstap, og under 6 % inntreffer døden innen 6-8 minutter.

Giftige forbrenningsprodukter

Dette emnet vil bli diskutert mer fullstendig av spesialister (kjemiker, toksikolog).

Hvor farlige giftige forbrenningsprodukter er, vises tydelig av eksemplet med en brann som oppsto i en klesbutikk i Tokyo (Japan). Det brøt ut brann i 3. etasje, og i en bar i 7. etasje i samme bygning omkom 118 personer, 96 av dem fra forgiftning med giftige forbrenningsprodukter, 22 personer hoppet ut av vinduene. Mange mistet bevisstheten i løpet av de første 2-3 minuttene; deres død skjedde innen 4-5 minutter. etter tap av bevissthet.

Røyk

Røyk er farlig ikke bare på grunn av de giftige stoffene den inneholder, men også på grunn av dens reduserte synlighet. Dette gjør det vanskelig, og noen ganger nesten umulig, å evakuere mennesker fra et farlig område. For raskt å komme i sikkerhet må folk se klart nødutganger eller deres pekere.

Når synlighet er tapt, blir organisert bevegelse (spesielt i en ukjent bygning, i gjenstander med et stort antall mennesker) forstyrret, blir kaotisk, alle beveger seg i en vilkårlig valgt retning. Panikken setter inn. Mennesker overvinnes av frykt, undertrykker bevissthet og vilje. I denne tilstanden mister en person evnen til å navigere og vurdere situasjonen riktig.

Eksplosjon

En type øyeblikkelig forbrenning er eksplosjon av spesielle eksplosiver, samt en blanding av brennbare gasser, damper eller støv med luft. Dette er kjemiske eksplosjoner.

Eksplosjoner av fysisk karakter er brudd på forskjellige beholdere og apparater (kjeler, reservoarer, sylindere, etc.) som oppstår som følge av utvikling av for høyt trykk fra gasser eller damper, som overstiger trykket som veggene til beholderne og apparatet kan stå imot.

I øyeblikket av en kjemisk eksplosjon brenner stoffet med høy hastighet, og de resulterende gassene og dampene utvider seg kraftig og skaper stort press på miljøet. Dette forklarer den enorme ødeleggelseskraften forårsaket av eksplosjonen. En eksplosjon produserer vanligvis en flamme, som kan antenne nærliggende brennbare stoffer.

Det er kjent at for forbrenning skal tilstedeværelsen av:
1. Brannfarlig stoff
2. Oksidasjonsmiddel
3. Tennkilde (energipuls)
Disse tre komponentene kalles ofte branntrekanten. Hvis en av dem er ekskludert, kan forbrenning ikke oppstå. Denne viktigste egenskapen til trekanten brukes i praksis for å forebygge og slukke branner.

Luft og brennbart materiale utgjør et system som er i stand til å brenne, og temperaturforholdene bestemmer muligheten for selvantenning og forbrenning av systemet.

Den høyeste forbrenningshastigheten oppnås når stoffet brenner i rent oksygen, den laveste (forbrenningen stopper) når stoffet inneholder 14–15 % oksygen.

Forbrenning av stoffer kan oppstå på grunn av oksygen i andre stoffer som lett kan frigjøre det. Slike stoffer kalles oksidasjonsmidler. Her er de mest kjente oksidasjonsmidlene.

· Bertholletsalt (KClO 3).

· Kaliumnitrat (KNO 3).

· Natriumnitrat (NaNO 3).

Oksydasjonsmidler inneholder oksygen, som kan frigjøres ved nedbrytning av saltet, for eksempel:

2 KClO 3 = 2 KCl + 3 O 2

Nedbrytningen av oksidasjonsmidler skjer ved oppvarming, og noen av dem til og med under påvirkning av et sterkt sjokk.

2. Forbrenningsprodukter. Fullstendig og ufullstendig forbrenning. Økologiske aspekter ved forbrenningsprosesser.

Under forbrenningsprosessen dannes det forbrenningsprodukter. Sammensetningen avhenger av brennstoffet og forbrenningsforholdene. Forbrenningsprodukter, med unntak av karbonmonoksid, er ikke i stand til å brenne.

Røyken som genereres ved forbrenning av organiske stoffer inneholder faste partikler og gassformige produkter (karbondioksid, karbonmonoksid, nitrogen, svoveldioksid og andre). Avhengig av sammensetningen av stoffene og forbrenningsforholdene varierer røyken som produseres i innhold. Røykene som produseres ved forbrenning av forskjellige stoffer varierer ikke bare i sammensetning, men også i farge og lukt. Fargen på røyken kan brukes til å bestemme hvilket stoff som brenner, selv om fargen på røyken varierer avhengig av friksjonsforholdene. Når ved brenner, har røyken et gråsvart utseende; papir, høy, halm - hvitaktig-gul; stoff og bomull - brun; petroleumsprodukter - svarte osv.

Forbrenningsprodukter er gassformige, flytende eller faste stoffer som dannes under forbrenningsprosessen. Sammensetningen av forbrenningsprodukter avhenger av sammensetningen av det brennende stoffet og forbrenningsforholdene. Organiske og uorganiske brennbare stoffer består hovedsakelig av karbon, oksygen, hydrogen, svovel, fosfor og nitrogen. Av disse er karbon, hydrogen, svovel og fosfor i stand til å oksidere ved forbrenningstemperaturer og danne forbrenningsprodukter: CO, CO 2, SO 2, P 2 O 5. Nitrogen oksiderer ikke ved forbrenningstemperatur og frigjøres i fri tilstand, og oksygen brukes på oksidasjon av de brennbare elementene i stoffet. Alle disse forbrenningsproduktene (med unntak av karbonmonoksid CO) er ikke lenger i stand til å brenne i fremtiden. De dannes under fullstendig forbrenning, det vil si under forbrenning, som skjer med tilgang til tilstrekkelig mengde luft og når høy temperatur.

Karbondioksid eller karbondioksid (CO 2) - produktet av fullstendig forbrenning av karbon. Den er luktfri og fargeløs. Magnesiumforbrenning skjer for eksempel i atmosfæren karbondioksid i henhold til ligningen:

CO 2 + 2 Mg = C + 2 MgO .

Når konsentrasjonen av karbondioksid i luften overstiger 3-4,5 %, er det livsfarlig å oppholde seg innendørs og inhalere gassen i en halvtime.

Karbonmonoksid eller karbonmonoksid (CO) - et produkt av ufullstendig forbrenning av karbon. Denne gassen er luktfri og fargeløs, noe som gjør den spesielt farlig.

Svoveldioksid(SO 2) er et produkt av forbrenning av svovel og svovelforbindelser. Fargeløs gass med en karakteristisk skarp lukt.

Røyk Når mange stoffer brenner, i tillegg til forbrenningsproduktene diskutert ovenfor, frigjøres røyk - et spredt system som består av bittesmå faste partikler suspendert i en gass.

Ved ufullstendig forbrenning av organiske stoffer under forhold lave temperaturer og mangel på luft, mer forskjellige produkter dannes - karbonmonoksid, alkoholer, ketoner, aldehyder, syrer og andre komplekse kjemiske forbindelser. De oppnås ved delvis oksidasjon av både selve drivstoffet og produktene fra tørrdestillasjonen (pyrolyse). Disse produktene produserer skarp og giftig røyk. I tillegg er produktene av ufullstendig forbrenning selv i stand til å brenne og danne eksplosive blandinger med luft. Slike eksplosjoner oppstår ved slukking av branner i kjellere, tørketromler og i lukkede rom med store mengder brennbart materiale. La oss kort vurdere egenskapene til de viktigste forbrenningsproduktene.

Økologiske aspekter ved forbrenningsprosesser. applikasjon naturgass reduserer luftforurensning fra svoveloksider, svevestøv og karbonmonoksid, men frigjør store mengder nitrogenoksider, karbonmonoksid og kreftfremkallende stoffer (3,4-benzo(o)peren) til atmosfæren. Riktig organisering forbrenning, valget av rasjonelle forbrenningsmetoder gjør det mulig å minimere dannelsen skadelige stoffer og slippe dem ut i luftbassenget. Bruken av naturgass gjør det mulig å føre ikke bare en passiv, men også en aktiv kamp for luftrenhet: bruk av etterforbrenningsenheter, bruk av eksosgasser for å forsyne gassbrenner i stedet for den tilsvarende mengden luft.

Økologiske problemer forbrenning. Målet er å ikke skade når du brenner drivstoff. Negative manifestasjoner:

Teknogen varmeavgivelse er i samsvar med komponentene i den atmosfæriske varmebalansen;

Akustisk støy turbulente flammer under drift av fly og rakettmotorer - en miljøforurensning.

Blåse ut skadelige produkter forbrenning - nitrogenoksider, metalloksider, karbonmonoksid(ved høye Тg), svoveloksider, kreftfremkallende stoffer - produkter av ufullstendig pyrolyse av organiske brennbare stoffer, sot, karbondioksid (ved lav Тg) - er årsaken til: endringer i de optiske egenskapene til atmosfæren og en reduksjon i strømning solstråling, forekomsten av sur nedbør, styrkingen av "drivhuseffekten", ødeleggelsen av jordens ozonlag, negativ påvirkning om flora og fauna, bygninger og konstruksjoner. Totalsum: global oppvarming, klimakatastrofer (sykloner, snøstormer, tornadoer, tsunamier, flom, tørke, snøskred, gjørmeskred).

3. Ligninger for forbrenning av stoffer i oksygen og luft, metoder for å sammenstille dem. Termodynamikk av forbrenningsprosesser. Termiske effekter forbrenningsreaksjoner.

Den generelle ligningen for forbrenningsreaksjonen til et hvilket som helst hydrokarbon
C m H n + (m + n/4) O 2 = mCO 2 + (n/2) H 2 O + Q (8,1)
hvor m, n er antall karbon- og hydrogenatomer i molekylet; Q er den termiske effekten av reaksjonen, eller forbrenningsvarmen.

Termisk effekt (forbrenningsvarme) Q er mengden varme som frigjøres ved fullstendig forbrenning av 1 kmol, 1 kg eller 1 m 3 gass under normale fysiske forhold. Det skilles mellom høyere Q in og lavere Q n forbrenningsvarme: den høyere forbrenningsvarme inkluderer kondensasjonsvarmen av vanndamp under forbrenningsprosessen (i virkeligheten, når man brenner gass, kondenseres ikke vanndamp, men fjernes sammen med andre forbrenningsprodukter). Vanligvis utføres tekniske beregninger basert på den nedre brennverdien, uten å ta hensyn til kondensasjonsvarmen av vanndamp (ca. 2400 kJ/kg).
Effektiviteten beregnet basert på den lavere brennverdien er formelt høyere, men kondensasjonsvarmen av vanndamp er ganske høy, og bruken er mer enn tilrådelig. Bekreftelse på dette - aktiv bruk innen varmeteknologi, kontaktvarmevekslere, svært variert i design.
For en blanding av brennbare gasser bestemmes den høyere (og lavere) forbrenningsvarmen av gasser av forholdet
Q = r 1 Q 1 + r 2 Q 2 + ... + r n Q n (8,2)
hvor r 1, r 2, …, r n er volum (molar, masse) fraksjoner av komponentene inkludert i blandingen; Q 1, Q 2, …, Q n - forbrenningsvarme av komponenter.
Forbrenningsprosessen er mye mer komplisert enn i henhold til formel (8.1), siden de sammen med forgrening av kjeder brytes på grunn av dannelsen av mellomstabile forbindelser, som gjennomgår ytterligere transformasjoner ved høye temperaturer. Med tilstrekkelig oksygenkonsentrasjon dannes sluttproduktene: vanndamp H 2 O og karbondioksid CO 2. Ved mangel på oksidasjonsmiddel, samt når reaksjonssonen er avkjølt, kan mellomliggende forbindelser stabiliseres og komme inn i miljøet.
Høytemperaturforbrenning av hydrokarboner er svært kompleks og er assosiert med dannelsen av aktive partikler i form av atomer og radikaler, samt mellomliggende molekylære forbindelser. Som et eksempel er forbrenningsreaksjonene til det enkleste hydrokarbonet - metan gitt:

1. H + O 2 -› OH + O
CH 4 + OH -› CH 3 + H 2 O
CH 4 + O -› CH 2 + H 2 O
2. CH 3 + O 2 -› HCHO + OH
CH 2 + O 2 -› HCHO + O
3. HCHO + OH -› HCO + H 2 O
HCNO + O -› CO + H 2 O
HCO + O 2 -› CO + O + OH
4. CO + O -› CO 2
CO + OH -› CO 2 + H

Sammendrag av en enkelt syklus:
2CH 4 + 4O 2 -› 2CO 2 + 4H 2 O

Termodynamikk ved forbrenning

Den opprinnelige sammensetningen av den brennbare blandingen er preget av molar- eller massefraksjonene av komponentene og starttrykket og temperaturen. Hvis sammensetningen av blandingen velges slik at både drivstoffet og oksidasjonsmidlet under forbrenningen blir fullstendig omdannet til reaksjonsprodukter, kalles en slik blanding støkiometrisk. Blandinger med overflødig drivstoff kalles rik, og med mangel på drivstoff - dårlig. Graden av avvik av blandingssammensetningen fra støkiometrisk er preget av (eng. ekvivalensforhold) :

Hvor Y F Og Y O- massefraksjoner av henholdsvis drivstoff og oksidasjonsmiddel, og (Y F/Y O)st- deres forhold i en støkiometrisk blanding. I russiskspråklig litteratur brukes også koeffisienten for overflødig oksidasjonsmiddel (eller luft), invers av koeffisienten overflødig drivstoff.

Adiabatisk forbrenningstemperatur av CH 4 blandinger med luft avhengig av drivstoffoverskuddsforholdet. P = 1 bar, T 0 = 298,15 K.

Hvis forbrenning skjer adiabatisk ved konstant volum, så full indre energi systemer, hvis kl konstant trykk er entalpien til systemet. I praksis blir betingelsene for adiabatisk forbrenning tilnærmet realisert i en fritt forplantende flamme (uten å ta hensyn til varmetap ved stråling) og i andre tilfeller når varmetap fra reaksjonssonen kan neglisjeres, for eksempel i forbrenningskamrene til kraftige gassturbinenheter eller rakettmotorer.

Adiabatisk forbrenningstemperatur er temperaturen på produktene som oppnås når kjemiske reaksjoner og etablering av termodynamisk likevekt. For termodynamiske beregninger brukes tabeller over termodynamiske funksjoner for alle komponentene i den opprinnelige blandingen og produktene. Metoder for kjemisk termodynamikk gjør det mulig å beregne sammensetning av produkter, slutttrykk og temperatur under gitte forbrenningsforhold. Det er for tiden mange programmer tilgjengelig som kan utføre disse beregningene.

Forbrenningsvarme er mengden varme som frigjøres under fullstendig forbrenning av startkomponentene, det vil si opp til CO 2 og H 2 O for hydrokarbonbrensel. I praksis brukes en del av den frigjorte energien på dissosiasjon av produkter, så den adiabatiske forbrenningstemperaturen uten å ta hensyn til dissosiasjon viser seg å være merkbart høyere enn det som observeres i praksis.

Termodynamisk beregning lar en bestemme likevektssammensetningen og temperaturen til produktene, men gir ingen informasjon om hastigheten som systemet nærmer seg likevektstilstanden med. Full beskrivelse forbrenning krever kunnskap om mekanismen og kinetikken til reaksjoner og betingelsene for varme- og masseutveksling med omgivelsene.

4. Typer flamme og brennhastighet. Forbrenningsteorier: termisk, kjede, diffusjon.

I generell sak brennhastigheten avhenger av blandingshastigheten av de første komponentene i oppvarmingssonen og reaksjonssonen (for heterogene systemer), av hastigheten på kjemiske reaksjoner mellom komponentene, av overføringshastigheten av varme og aktive partikler fra reaksjonen sone til det opprinnelige systemet. Den normale forbrenningshastigheten (og enda mer formen på forbrenningsfronten) avhenger av strømningsforholdene til den ferske blandingen og forbrenningsproduktene (spesielt under forbrenning i motorer).

Derfor vurderer forbrenningsteori flere hovedtyper av flammer. De er ikke like i sin vitenskapelige og praktisk betydning og grad av kunnskap. Parametrene av størst interesse for en gitt type flamme er ikke de samme. Tilnærmingen til den teoretiske vurderingen av hver type flamme er betydelig forskjellig. Det er også noen forskjeller i eksperimentelle metoder.

Vi lister opp de viktigste typene flammer for forbrenningsteori:

1) laminær flamme i en homogen gassblanding. Den samme typen inkluderer flammer ved brenning av flyktige eksplosiver;

2) laminær diffusjonsflamme under forbrenning av en stråle av brennbar gass i en oksiderende atmosfære. Denne typen er assosiert med en flamme under diffusjonsforbrenning av flytende brensel hellet inn i et sylindrisk kar, etc.;

3) flamme når en dråpe flytende drivstoff eller en partikkel av fast brensel brenner i en oksiderende atmosfære;

4) turbulente flammer i homogene eller forhåndsblandede gassblandinger;

5) flamme under forbrenning av ikke-flyktige eksplosiver, krutt etc. i tilfeller hvor reaksjonen i den kondenserte fasen spiller en betydelig rolle.

La oss kort vurdere noen kjennetegn ved hovedtypene av flammer i den grad dette er nyttig for å forstå lovene for forbrenning av kondenserte blandinger.

Først må vi vurdere definisjonen brennhastighet . Ved laminær forbrenning av gassblandinger og homogene kondenserte systemer, konseptet med normal forbrenningshastighet ( un). Per definisjon, un lik flammens bevegelseshastighet i forhold til den ferske blandingen i retning vinkelrett på flammens overflate på et gitt punkt. Dimensjon un i SI-systemet - m/sek, for brennhastighet brukes denne enheten fortsatt sjelden og kun for gasssystemer. Vanligvis størrelsen un for gassanlegg er de uttrykt i cm/sek, og for kondenserte systemer i mm/sek (hvis man uttrykker forbrenningshastigheten til kondenserte systemer i m/sek, så får man i det vanlige trykkområdet svært små brøktall).

For homogene kondenserte systemer måles oftest brennhastigheten til sylindriske ladninger som brenner fra enden, og forbrenningsfronten antas å være flat (erfaring viser at i de fleste tilfeller, i nærvær av et riktig skall, er denne antagelsen gyldig, og forvrengninger observeres bare ved kantene av ladningen). I tillegg, for faste stoffer (og ganske viskøse flytende stoffer), er det opprinnelige (faste eller flytende) stoffet ubevegelig under forbrenning. Derfor, i dette tilfellet, er den normale brennhastigheten ganske enkelt lik den tilsynelatende flammehastigheten (i laboratoriekoordinatsystemet) og er konstant på forskjellige punkter av ladningen.