Анализ возможных причин и условий самопроизвольного возникновения горения и зажигания горючих смесей

Образование горючей среды внутри технологического оборудования, в помещениях и на открытых технологических площадках всегда следует рассматривать как фактор, характеризующий возникновение предпожарной ситуации. Однако пожары и взрывы могут возникать только при определенных теплофизических условиях.

В физике горения различают два режима возникновения горения: «самопроизвольное» и «вынужденное зажигание». Под «самопроизвольным» понимают такой режим возникновения горения, когда первоначальный очаг горения возникает внутри (преимущественно в теплофизическом центре) скопления горючей или взрывоопасной среды. В отличие от «самопроизвольного возникновения горения», при «вынужденном зажигании» первоначальный очаг горения возникает в непосредственной близости от теплового источника, воздействующего на горючую (взрывоопасную) среду.

К самопроизвольному возникновению горения относят самовозгорание, самовоспламенение и самопроизвольный взрыв, которые могут происходитьпри взаимодействии горючих веществ с кислородом воздуха, с водой или влагой воздуха, друг с другом, а также при их саморазложении. По механизму активации химических реакций, вызывающих горение, самопроизвольное возникновение горения может быть тепловым или радикально-цепным. Для сложных по строению и составу материалов чисто теплового или чисто радикально-цепного механизмов активации химических реакций не бывает. Поэтому здесь определяющим является преимущественный механизм активации.

Причины и условия самопроизвольного возникновения горения на производстве подробно рассмотрены в монографии [46].

Для возникновения горения в режиме вынужденного зажигания, необходимо нагреть горючую среду до такой температуры (температуры зажигания), при которой в горючей среде образуется волна самораспространяющегося горения в форме пламенного горения или тления.

Волна горения может сформироваться в горючей среде под действием пламени, нагретого до высокой температуры тела, под воздействием теплового излучения, электрической или механической искры. Для того, чтобы сформировалась волна пламенного горения или тления, температура нагретого тела должна быть не ниже температуры зажигания. Для паро- и газовоздушных сред эта температура около 1000 ^оС. Для тлеющих материалов она приближенно равна стандартной температуре тления, определяемой по ГОСТ 12.1.044.

В пожарно-технической литературе, в соответствии с ГОСТ 12.1.004, внешние источники теплоты, вызывающие горение в режиме вынужденного зажигания, называются «Источниками зажигания». При этом под «источником зажигания» понимается тепловой источник «инициирующий горение», а под «инициированием горения» понимается процесс послойного поджигания горючей среды, вызывающий распространение горения.

К настоящему моменту времени понятия «источник зажигания» и «инициатор горения» следует считать устаревшими, отрицательно влияющими на понимание физической сущности явления зажигания и, следовательно, на обоснованное предотвращение пожаров, вызванных вынужденным зажиганием. Однако, в силу привычки и трудности восприятия физической сущности явления зажигания, этот термин, видимо, еще длительное время сохранится в обиходе пожарных специалистов. Поэтому он используется и в настоящем пособии.

В производственных условиях “источники зажигания” могут возникать в результате:

· проведения работ, связанных с эксплуатацией технологических установок огневого действия (пламя, продукты горения, топочные искры, нагретые до высоких температур конструктивные элементы установок);

· превращения механической энергии в тепловую (разогрев тел при трении, соударении, а также при сжатии);

· теплового превращения электрической энергии (искровые разряды статического электричества, тепловые проявления, связанные с нарушением работы электрооборудования, прямые удары молнии и ее вторичные проявления);

· проведения огневых работ (открытый огонь, высоконагретые элементы оборудования, огарки электродов, капли и брызги расплавленного металла).

Более подробная характеристика «источников зажигания» приведена в учебной литературе.

При анализе пожарной опасности любого технологического процесса или объекта важно выяснить не только причины, способствующие возникновению «источников зажигания», но и определить условия, при которых эти тепловые источники вызывают горение, ведущее к пожару или взрыву.

Как известно, согласно ГОСТ 12.1.004 условия возникновения горения в режиме вынужденного зажигания не рассчитываются. Они оцениваются через стандартную температуру самовоспламенения. При этом опасной принимается температура, равная 0,8 от стандартной температуры самовоспламенения. Вероятность возникновения горения в режиме самопроизвольного возникновения горения по тому же стандарту оценивается по степенной зависимости критической температуры самовозгорания от удельной поверхности скопления самонагревающегося материала. Научный подход к этой проблеме дан в монографии.