V ОСНОВЫ ПОЖАРНОЙ ПРОФИЛАКТИКИ

РАЗДЕЛ

 

Глава 22. ПРАВОВЫЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

 

 

22.1. Основные положения законодательства и нормативно-правовое регулирование в области пожарной безопасности

 

Пожары и взрывы являются наиболее распространенными причинами возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера на промышленных предприятиях.

Научно-технический прогресс, связанный с освоением новых технологических процессов, увеличением и интенсификацией производства, вовлечение в сферу производства возрастающего количества горючих веществ и материалов, влияние негативных сторон человеческого фактора — все это приводит к росту пожаров и взрывов, причиняющих огромный материальный ущерб и приносящих человеческие жертвы.

В Российской Федерации [39] имеется свыше 8 тыс. пожаро- и взрывоопасных объектов. Наиболее часто взрывы и пожары про­исходят на предприятиях химической, нефтехимической и неф­теперерабатывающей отраслей промышленности. Это приводит к серьезным последствиям: разрушению промышленных и жилых зданий, поражению производственного персонала и населения. Прогностические расчеты показывают, что при крупной аварии, сопровождающейся взрывами и пожарами, может возникнуть не­обходимость в эвакуации свыше 20 тыс. человек.

Причинами пожаров на предприятиях химической промыш­ленности могут быть нарушения, допущенные при проектирова­нии и строительстве зданий и сооружений, несоблюдение эле­ментарных мер пожарной безопасности производственным пер­соналом и неосторожное обращение с огнем, нарушение правил пожарной безопасности технологического характера в процессе работы промышленного предприятия, например, при проведе­нии сварочных работ, при эксплуатации электрооборудования и электроустановок и т.д.

Опасно не только возникновение пожара, но и его распрост­ранение, так как в процесс горения вовлекаются новые веще­ства, увеличивается площадь, охваченная пожаром, что создает большие трудности при тушении. Распространению пожара на промышленном предприятии способствует скопление значительного количества горючих веществ и материалов на производственных и складских помещениях, запоздалое обнаружение возникновения пожара и сообщение о нем в пожарную часть, наличие путей, создающих возможность распространения пламени и продуктов горения на смежные установки и в соседние помещения, появление в процессе пожара факторов, ускоряющих его развитие отсутствие или неисправность стационарных и первичных средств тушения пожара, неправильные действия людей.

Законодательство о пожарной безопасности основывается на Конституции Российской Федерации и включает в себя Федераль­ный закон от 21 декабря 1994 г. № 69-ФЗ «О пожарной безопасности» (в ред. от 30 декабря 2001 г. с изм. от 9 апреля 2002 г.), а также принимаемые в соответствии с ним Федеральные законы и законы субъектов Российской Федерации и другие нормативные правовые акты, регулирующие вопросы пожарной безопасности.

В Федеральном законе от 21 декабря 1994 г. № 69-ФЗ «О пожар­ной безопасности» (в ред. от 30 декабря 2001 г. с изм. от 9 апреля 2002 г.) введены следующие понятия:

пожарная безопасность — состояние защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров;

пожар — неконтролируемое горение, причиняющее матери­альный ущерб, наносящий вред жизни и здоровью граждан, ин­тересам общества и государства;

требования пожарной безопасности — специальные условия социального и (или) технического характера, установленные в це­лях обеспечения пожарной безопасности законодательством Рос­сийской Федерации, нормативными документами или уполномо­ченным государственным органом;

нарушение требований пожарной безопасности — невыполнение или ненадлежащее выполнение требований пожарной безопасно­сти;

противопожарный режим — правила поведения людей, поря­док организации производства и (или) содержания помещений (территорий), обеспечивающие предупреждение нарушений тре­бований безопасности и тушение пожаров;

меры пожарной безопасности — действия по обеспечению по­жарной безопасности и выполнению требований пожарной без­опасности;

пожарная охрана — совокупность созданных в установленном порядке органов управления, сил и средств, в том числе проти­вопожарных формирований, предназначенных для организации предупреждения пожаров и их тушения, проведения связанных с ними первоочередных аварийно-спасательных работ;

первоочередные аварийно-спасательные работы, связанные с ту­шением пожаров, — действия пожарной охраны по спасению людей и имущества, оказанию первой доврачебной помощи пострадавшим при пожарах;

пожарно-техническая продукция — специальная техническая научно-техническая и интеллектуальная продукция, предназначенная для обеспечения пожарной безопасности: пожарная техника и оборудование, пожарное снаряжение, огнетушащие и ог­незащитные вещества, средства специальной связи и управле­ния, программы для электронных вычислительных машин и базы данных, а также иные средства предупреждения и тушения по­жаров;

система обеспечения пожарной безопасности — совокупность сил, средств и мер правового, организационного, экономического, социального и научно-технического характера, направленных на борьбу с пожарами.

Основным нормативным документом, регламентирующим по­рядок реализации положений Федерального закона от 21 декабря 1994 г. № 69-ФЗ «О пожарной безопасности» (в ред. от 30 декабря 2001 г. с изм. от 9 апреля 2002 г.) являются «Правила пожарной безопасности в Российской Федерации» — ППБ 01-03.

В ППБ 01-03 установлены требования пожарной безопасности (см. далее) обязательные для применения и исполнения органами государственной власти, органами местного самоуправления, орга­низациями независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности (далее — организации), их должностными лицами, предпринимателями без образования юридического лица, гражданами Российской Федерации, иностранными гражданами, лицами без гражданства (далее — граждане) в целях защиты жиз­ни или здоровья граждан, имущества физических или юридиче­ских лиц, государственного или муниципального имущества, ох­раны окружающей среды.

Организации, должностные лица и граждане, нарушившие требования пожарной безопасности, несут ответственность в со­ответствии с законодательством Российской Федерации.

Наряду с ППБ 01-03 руководствуются также другими норма­тивными документами, порядок разработки, введения в действие и применения которых устанавливается нормами пожарной без­опасности НПБ-01.

К нормативным документам по пожарной безопасности отно­сятся: нормативные правовые акты, стандарты, нормативные до­кументы в строительстве, нормы технологического проектирова­ния, нормы и правила пожарной безопасности, распорядитель­ные документы Государственной противопожарной службы (ГПС), инструкции и иные документы, содержащие требования пожар­ной безопасности.

Нормативные документы по пожарной безопасности, прини­маемые органами исполнительной власти (федеральными, субъектов федерации, местного самоуправления), в обязательном порядке согласовываются с ГПС.

При регистрации нормативного документа ему присваивается Обозначение (шифр). В шифре норм при их регистрации приво­дится сокращенное обозначение «НПБ» — федерального значе­ния, «ТНПБ» — территориального значения; в шифре правил пожарной безопасности также приводится сокращенное обозна­чение «ППБ» — федерального значения, «ТППБ» — территориального значения, «ВППБ» — ведомственного (отраслевого) зна­чения. Далее указывается порядковый номер по регистрационной книге с добавлением к нему через дефис последних двух цифр года утверждения, например, НПБ 110-03 или ППБ 01-03.

Для особо сложных и уникальных зданий кроме соблюдения требований ППБ 01-03 разрабатываются специальные правила пожарной безопасности, отражающие специфику их эксплуата­ции и учитывающие пожарную опасность.

 

 

22.2. Виды и основные задачи пожарной охраны

 

В соответствии со ст. 4 Федерального закона РФ «О пожарной безопасности» от 21 декабря 1994 г. № 69-ФЗ (в ред. от 30 декабря 2001 г. с изм. от 9 апреля 2002 г.) пожарная охрана подразделяет­ся на следующие виды:

· государственная противопожарная служба;

· ведомственная пожарная охрана;

· добровольная пожарная охрана;

· объединения пожарной охраны.

Основными задачами пожарной охраны являются организация предупреждения пожаров и тушение пожаров.

Государственная противопожарная служба. В целях совершен­ствования государственного управления в области пожарной без­опасности Указом Президента Российской Федерации от 09 де­кабря 2001 г. № 1309 Государственная противопожарная служба МВД России преобразована в Государственную противопожар­ную службу МЧС России.

Основными задачами ГПС являются: организация разработки и осуществление государственных мер нормативного регулирова­ния в области пожарной безопасности; организация и осуществ­ление государственного пожарного надзора; обеспечение и осу­ществление тушения пожаров, проведение связанных с ними пер­воочередных аварийно-спасательных работ; профессиональная подготовка кадров для пожарной охраны; организация и осуще­ствление в установленном порядке охраны населенных пунктов и предприятий от пожаров; осуществление финансового и материально-технического обеспечения деятельности органов управления и подразделений ГПС, координация деятельности других видом пожарной охраны и др.

Специальным видом государственной надзорной деятельности, осуществляемым должностными лицами органов управления и подразделений ГПС МЧС России в целях контроля за соблюдени­ем требований пожарной безопасности и пресечения их наруше­ний, является государственный пожарный надзор (ст. 6). Он органи­зован и осуществляется в соответствии с «Инструкцией по орга­низации и осуществлению государственного пожарного надзора в Российской Федерации», приказ от 17 марта 2003 г. № 132.

Основными направлениями осуществления государственно­го пожарного надзора является контроль за соблюдением тре­бований пожарной безопасности федеральными органами испол­нительной власти, органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации и органами местного самоуправления:

· при проектировании, строительстве, капитальном ремонте, реконструкции зданий и сооружений, расширении и техничес­ком переоснащении предприятий и организаций;

· приемке в эксплуатацию завершенных строительных зданий, сооружений;

· эксплуатации объектов контроля (надзора) и соответствием производимой, выпускаемой или реализуемой продукции уста­новленным требованиям пожарной безопасности.

Ведомственная пожарная охрана. Федеральные органы испол­нительной власти, а также предприятия в целях обеспечения по­жарной безопасности могут создавать органы управления и под­разделения ведомственной пожарной охраны (ст. 12).

Порядок организации, реорганизации, ликвидации органов управления и подразделений ведомственной пожарной охраны, условия осуществления их деятельности, несения службы лич­ным составом определяются соответствующими положениями, согласованными с ГПС.

При выявлении нарушений требований пожарной безопасно­сти, создающих угрозу возникновения пожара и безопасности лю­дей на подведомственных предприятиях, ведомственная пожар­ная охрана имеет право приостановить полностью или частично работу предприятия (отдельного производства), производствен­ного участка и агрегата, эксплуатацию здания, сооружения и по­мещения, проведение отдельных видов работ.

Предприятия могут заключать с ГПС договоры о создании объек­товых подразделений пожарной охраны. Объектовые подразделе­ния пожарной охраны для отдельных категорий предприятий орга­низуют в обязательном порядке. Перечень таких предприятий ут­верждает Правительство Российской Федерации.

При территориальном органе управления ГПС учреждаются внештатные инспекторы по пожарному надзору, которые оказывают содействие ГПС в осуществлении контроля за соблюдением требований пожарной безопасности на предприятии.

НПБ 201-96 устанавливают общие требования к пожарной ох­ране предприятий, учреждений, организаций, крестьянских (фер­мерских) хозяйств, иных юридических лиц (далее — предприя­тия) независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности. В обязательном порядке пожарная охрана органи­зуется на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности, характеристики которых приведены ниже:

· предприятия по производству синтетического каучука мощ­ностью 60 тыс. т в год и более;

· предприятия по производству химической продукции (спир­тов, эфиров, смол, винилхлорида, волокон, красок и т.д.) с при­менением взрывопожароопасных веществ мощностью 600 т в год и более;

· предприятия по производству шин и резинотехнических из­делий мощностью 5 млн ед. продукции в год и более;

· предприятия по переработке и получению сжиженных угле­водородных газов мощностью 1,5 млн т в год и более;

· предприятия по производству минеральных удобрений мощ­ностью 600 т в год и более.

На пожарную охрану предприятий возлагаются задачи по орга­низации предупреждения пожаров и их тушения. Организация предупреждения пожаров включает в себя контроль за соблюде­нием на предприятии требований пожарной безопасности, а так­же разработку и реализацию (в пределах предоставленной компе­тенции) мер пожарной безопасности. Организация тушения по­жаров регламентируется Боевым уставом пожарной охраны и дру­гими документами, утвержденными в установленном порядке.

Пожарно-техническая комиссия (ПТК). Для проведения меро­приятий по предупреждению пожаров на предприятиях, в орга­низациях и учреждениях независимо от их организационно-пра­вовых форм и форм собственности с числом работающих 10 и более человек создаются пожарно-технические комиссии. На ма­лых и средних предприятиях, не имеющих собственных техни­ческих служб, в их состав могут быть включены специалисты сторонних организаций, работающих на предприятии по дого­вору.

Основными задачами этих комиссий являются содействие ад­министрации предприятия в проведении пожарно-профилактической работы и осуществлении контроля за соблюдением требо­ваний стандартов, норм, правил, инструкций и других норматив­ных актов по вопросам пожарной безопасности, в выполнении предписаний и постановлений государственного пожарного над­зора, выявление нарушений в технологических процессах, в ра­боте установок, агрегатов и т.п., разработка мероприятий, на­правленных на устранение этих нарушений, организации рационализаторской работы и т.д.

Добровольная пожарная охрана. Под добровольной пожарном охраной понимают форму участия граждан в организации пре­дупреждения пожаров и их тушении в населенных пунктах и ил предприятиях (ст. 13). Добровольный пожарный — это гражданин, непосредственно участвующий (на добровольной основе — без заключения трудового договора) в деятельности подразделе­ний пожарной охраны по предупреждению или тушению пожа­ров. Добровольные пожарные несут службу в подразделениях по­жарной охраны в соответствии с графиком дежурств, утверж­денным органами местного самоуправления по согласованию с ГПС.

Объединения пожарной охраны (ст. 14). Это общественные объе­динения, союзы, ассоциации, фонды пожарной безопасности, которые создаются в соответствии с действующим законодатель­ством в целях решения задач в области пожарной безопасности, защиты прав и законных интересов личного состава пожарной охраны и осуществляют свою деятельность на основании устав­ных документов. Всероссийское добровольное пожарное общество, являясь общественным объединением, представляет и защищает законные интересы других общественных объединений пожарной охраны, которые уполномочили его на это.

 

 

22.3. Инструкции о мерах пожарной безопасности

 

На каждом объекте — здании, помещении, наружных установ­ках, сооружениях и территориях предприятия — должны быть раз­работаны инструкции о мерах пожарной безопасности для каждо­го взрывопожароопасного и пожароопасного участка — мастер­ской, цеха и т.д. [36].

На предприятиях нормативными правовыми документами, регламентирующими пожарную безопасность, служат приказы и инструкции о мерах пожарной безопасности, которые утверждает руководитель предприятия. Они заверяются печатью и являются юридическими документами для данного предприятия. Эти доку­менты разрабатывают в соответствии с законодательством Рос­сийской Федерации на основе действующих норм и правил по­жарной безопасности, других нормативных документов (стандар­тов, норм строительства и технологического проектирования, ве­домственных норм и правил), а также требований паспортной документации на установки и оборудование, применяемые на предприятии, в разделе требований пожарной безопасности.

Инструкции устанавливают основные направления обеспече­ния систем предприятия противопожарной защитой в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004—91, порядок обеспечения безопасности людей и сохранности материальных ценностей, а также создание условий для успешного тушения пожара.

Инструкции о мерах пожарной безопасности подразделяют на следующие виды:

·общеобъектовая инструкция (общая инструкция) о мерах по­жарной безопасности для предприятия, организации и учреждения;

· инструкции для отдельных зданий, сооружений, помещений и производственных процессов;

· инструкции по обеспечению безопасного проведения времен­ных пожаровзрывоопасных работ на предприятии (сварочных, огневых, строительно-монтажных), выполняемых и сторонними организациями, в том числе;

· положения об организации деятельности добровольных противопожарных формирований и обучения работающих мерам по­жарной безопасности на предприятии.

Нарушение требований инструкций (положений) влечет за собой дисциплинарную (материальную), административную, уго­ловную или иную ответственность в соответствии с действующим законодательством.

Юридические лица-изготовители (поставщики) веществ, ма­териалов, изделий и оборудования обязаны регламентировать в соответствующей технической документации показатели пожар- пой опасности веществ, материалов, изделий и оборудования.

В соответствии с ПГТБ 01-03 все работники предприятий до­пускаются к работе после прохождения противопожарного инст­руктажа, а при изменении специфики работы — дополнительно­го обучения по предупреждению и тушению возможных пожаров в порядке, установленном руководителем.

По характеру и времени проведения противопожарные инст­руктажи подразделяют на вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый и целевой, которые проводятся в соот­ветствии с требованиями ГОСТ 12.0.004 — 94.

Противопожарная подготовка осуществляется в целях обуче­ния рабочих и служащих основам пожаробезопасного поведения, соблюдения противопожарного режима на объекте, умения пользо­ваться первичными средствами пожаротушения, вызова пожар­ной помощи и действиям в случае возникновения пожара.

К противопожарной подготовке относятся: инструктаж по по­жарной безопасности, обучение (пожарно-технический минимум) и проверка знаний рабочих и служащих по мерам пожарной без­опасности, противопожарная тренировка рабочих и служащих.

Руководитель предприятия обязан организовать непрерывное обучение мерам пожарной безопасности персонала предприятия как при приеме на работу, так и на рабочем месте (противопо­жарные инструктажи).

 

 

Глава 23. ПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ.

ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

 

 

23.1. Общие сведения о горении. Горение и взрыв.

Особенности их возникновения и развития

 

Горением называют интенсивную окислительную реакцию, про­текание которой сопровождается выделением теплоты и свечени­ем. Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника воспламенения. В качестве окис­лителя в процессе горения могут выступать кислород, азотная кислота, пероксид натрия, бертолетова соль, перхлораты, нитро- соединения и другие вещества. Горючим могут служить органи­ческие соединения, сера, сероводород, оксид углерода (II), большинство металлов в свободном виде, водород и т.д. В условиях реального пожара окислителем в процессе горения обычно явля­ется кислород воздуха. К внешним проявлениям горения относит­ся пламя, которое характеризуется свечением и выделением теп­лоты. При горении конденсированных систем (т.е. систем, состоя­щих только из твердых или жидких фаз или их смесей) пламя может и не возникать, и такое горение называют беспламенным горением или тлением.

В процессе горения образуются различные промежуточные про­дукты, а при достаточном содержании окислителя — продукты полного сгорания. Количество окислителя, рассчитанное на осно­вании стехиометрического соотношения, называется теоретиче­ски необходимым. Температура, которая достигается при полном сгорании в стехиометрической смеси без теплопотерь в отсутствие диссоциации продуктов горения, называется теоретической тем­пературой горения.

В зависимости от агрегатного состояния исходного вещества и продуктов горения выделяют гомогенное и гетерогенное горение, а также горение взрывчатых веществ.

При гомогенном горении исходные вещества и продукты горе­ния находятся в одинаковом агрегатном состоянии. К этому типу относится горение газовых смесей (природного газа, водорода) с окислителем, обычно с кислородом воздуха, горение негазифицирующихся конденсированных веществ, например, термитов — смесей алюминия с оксидами различных металлов, а также изо­метрическое горение — распространение цепной разветвленной реакции в газовой смеси без значительного разогрева.

При горении негазифицирующихся конденсированных веществ диффузии обычно не происходит, и оно распространяется только за счет теплопроводности. При экзотермическом горении, напротив, основным процессом переноса является диффузия.

При гетерогенном горении исходные вещества (например, твердое или жидкое горючее и газообразный окислитель) находятся в разных агрегатных состояниях. Важнейшими технологическими (процессами гетерогенного горения являются сжигание угля, а так­те жидких топлив в нефтяных топках, двигателях внутреннего сгорания и камерах сгорания ракетных двигателей. Процесс гетерогенного горения обычно очень сложен. Химическое превращение сопровождается дроблением горючего вещества и переходом его в газовую фазу в виде капель и частиц, образованием оксидных пленок на частицах металла, турбулизацией смесей и т.д.

Горение взрывчатых веществ связано с переходом вещества из конденсированного состояния в газообразное. При этом на поверхности раздела фаз происходит сложный физико-химический про­цесс, при котором в результате химической реакции выделяются теплота и горючие газы, догорающие в зоне горения на некотором расстоянии от поверхности. Процесс горения усложняется пилением диспергирования, переходом части конденсированного взрывчатого вещества в газовую фазу в виде небольших частичек или капель пыли.

Движение пламени по газовой смеси называется распростране­нием пламени. В зависимости от скорости распространения пламе­ни горение может быть дефлаграционным — со скоростью 1 — 5 м/с, взрывным — со скоростью ~10— 100 м/с и детонационным — со скоростью ~1 000 м/с.

Для дефлаграционного или нормального распространения горе­ния характерна передача теплоты от слоя к слою, а пламя, возни­кающее в нагретой и разбавленной активными радикалами и про­дуктами реакции смеси, перемещается в направлении исходной горючей смеси. Это объясняется тем, что пламя как бы становится источником, который выделяет непрерывный поток теплоты и химически активных частиц. В результате этого фронт пламени и перемещается в сторону горючей смеси.

Дефлаграционное горение подразделяют на ламинарное и тур­булентное. Ламинарному горению присуща нормальная скорость распространения пламени. Нормальной скоростью распространения пламени согласно ГОСТ 12.1.044—89 называется скорость переме­щения фронта пламени относительно несгоревшего газа в направ­лении, перпендикулярном его поверхности.

Нормальная скорость распространения пламени, являясь од­ним из показателей пожаро- и взрывоопасности веществ, харак­теризует опасность производств, связанных с использованием жидкостей и газов. Ее применяют при расчетах скорости нара­стания взрывного давления газо- и паровоздушных смесей, кри­тического (гасящего) диаметра и разработке мероприятий, обеспечивающих пожаро- и взрывобезопасность технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 — 91 и ГОСТ 12.1.010-76.

Нормальная скорость распространения пламени зависит от со­става смеси, давления и температуры и определяется скоростью химической реакции и молекулярной теплопроводностью.

С ростом температуры нормальная скорость распространения пламени изменяется незначительно. Наличие инертных примесеи уменьшает ее, а повышение давления ведет либо к ее увеличе­нию, либо к снижению.

В ламинарном потоке скорости газов малы, и горючая смесь образуется в результате молекулярной диффузии. Скорость горе­ния в этом случае определяется скоростью образования горючей смеси.

Турбулентное пламя образуется при увеличении скорости рас­пространения пламени, когда нарушается ламинарность его дви­жения. В турбулентном пламени завихрение газовых струй улучша­ет перемешивание реагирующих газов, так как увеличивается по­верхность, через которую осуществляется молекулярная диффу­зия.

В результате взаимодействия горючего вещества с окислителем образуются продукты сгорания, состав которых зависит от исход­ных соединений и условий реакции.

При полном сгорании органических соединений образуются СО₂, SО₂, Н₂О и N₂, а при сгорании неорганических соедине­ний — оксиды. В зависимости от температуры плавления продук­ты реакции могут либо находиться в виде расплава (А1₂О₃, TiО₂), либо подниматься в воздух в виде дыма (Р₂О₅, Na₂О, MgO). Рас­плавленные твердые частицы создают светимость пламени. При горении углеводородов сильная светимость пламени обеспечива­ется свечением частиц технического углерода, который образует­ся в большом количестве. Уменьшение содержания технического углерода в результате его окисления ослабляет светимость пламе­ни, а снижение температуры затрудняет окисление технического углерода и приводит к образованию в пламени копоти.

В ГОСТ 12.1.044 — 89 введено понятие коэффициента дымообразования — величины, характеризующей оптическую плотность дыма, образующегося при сгорании вещества (материала) с за­данной насыщенностью в объеме помещения. В зависимости от этого коэффициента материалы подразделяются на три группы — с малой, умеренной и высокой дымообразующей способностью.

Состав продуктов неполного сгорания сложен и разнообразен. Это могут быть горючие вещества — Н₂, СО, СН₄ и т.д., атомар­ный водород и кислород, различные радикалы — ОН ·, СН ·, а так­же оксиды азота, спирты, альдегиды, кетоны и такие высокоток­сичные соединения, как, например, синильная кислота.

Для того чтобы прервать реакцию горения, необходимо нару­шить условия ее возникновения и поддержания. Обычно для тушения должны быть нарушены два основных условия устойчивого горения — понижение температуры и изменение режима дви­жения газов.

Понижение температуры может быть достигнуто путем введение веществ, которые поглощают много теплоты в результате испарения и диссоциации, например, воды, различных порошков.

Режим движения газов может быть изменен путем сокращения и ликвидации притока кислорода.

Взрыв. Согласно ГОСТ 12.1.010 — 76, взрыв — это быстрое хи­мическое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся выделением большого количества энергии и образова­нием сжатых газов, способных производить работу.

В результате взрыва происходит интенсивный рост давления, в окружающей среде образуется и распространяется ударная волна.

Ударная волна обладает разрушительной способностью, если ее избыточное давление превышает 15 кПа. Она распространяется в Газовой фазе перед фронтом пламени со звуковой скоростью — 330 м/с. При взрыве исходная энергия превращается в энергию нагретых сжатых газов, которая переходит в энергию движения, сжатия и разогрева среды. Исходной энергией взрыва может быть электрическая, тепловая, химическая или атомная энергия, а также энергия упругого сжатия.

Основными параметрами, характеризующими взрыв, в соответствии с ГОСТ 12.1.010—76 являются давление во фронте удар­ной волны, максимальное давление взрыва, средняя и максималь­ная скорость нарастания давления при взрыве, дробящие (или фугасные) свойства взрывоопасной среды.

Общее действие взрыва проявляется в разрушении оборудова­ния или помещения, вызываемом ударной волной, а также в вы­делении вредных веществ — продуктов взрыва или соединений, содержащихся в оборудовании.

Детонация. Детонацией называется процесс химического пре­вращения системы окислитель—восстановитель (взрывчатого ве­щества), представляющий собой совокупность ударной волны, распространяющейся с постоянной скоростью и превышающей скорость звука, и следующей за фронтом зоны химических пре­вращений исходных веществ детонационной волны.

Химическая энергия, выделяющаяся в детонационной волне, подпитывает ударную волну, не давая ей затухнуть. Скорость де­тонационной волны является характеристикой каждой конкрет­ной системы.

Гетерогенные системы обладают низкой скоростью детона­ции. При детонации газообразных смесей скорость составляют (1 — 3)- 10³ м/с, а давление во фронте ударной волны —1—5 мПа.

Горение газообразных сред в емкостях редко переходит в дето­нацию. В основном детонация происходит в трубах. Это связано с тем, что для возникновения детонации необходимо наличие так называемого преддетонационного расстояния — определенного расстояния от места воспламенения до места возникновения де­тонации. Указанное расстояние зависит от диаметра труб, шеро­ховатости и мест поджога поверхности (у открытого или закрыто­го конца трубы).

Чрезвычайную опасность представляет переход детонационном волны из трубопровода в закрытую систему (автоклав или реси­вер) или полуоткрытую систему (производственные помещения, вентиляционные камеры), содержащую элементы, склонные к детонации. В этих случаях преддетонационный период сокращает­ся или вообще отсутствует, и детонирует практически мгновенно весь объем смеси.

Механизмы процесса горения. Современные представления о процессе горения основаны на теориях самовоспламенения, раз­работанные Н.Н.Семеновым и Я.Б.Зельдовичем, Д.А.Франк-Каменецким и другими учеными. Эти теории построены на трех ме­ханизмах самовоспламенения — тепловом, автокаталитически-тепловом и цепном.

Тепловое самовоспламенение. Количественная теория теплового самовоспламенения была разработана Н. Н. Семеновым в 1928 г. и далее развита О. М.Тодесом и Д. А. Франк-Каменецким.

Причиной теплового самовоспламенения может быть разогрев реагирующих веществ теплотой реакции. Для этого необходим предварительный разогрев системы и достижение такого состоя­ния, при котором приход теплоты в результате реакции станет выше ее отвода из зоны реакции. При этом условии начинается саморазгон реакции и происходит самовоспламенение.

Рассмотрим тепловой режим экзотермической реакции газо­вой смеси, которая находится в сосуде при температуре Т₀ и оп­ределенном давлении. Чем выше давление газовой смеси, тем боль­ше скорость реакции и, следовательно, тепловыделение. С другой стороны, теплоотвод не зависит от давления. Тогда должно суще­ствовать минимальное давление, при котором приход и отвод теп­лоты будут равны, а повышение давления приведет к росту теп­ловыделения по сравнению с его теплоотводом, росту температу­ры и возникновению самовоспламенения.

Графически зависимости скоростей обоих процессов от темпе­ратуры при заданном давлении представлены на рис. 23.1.

Пусть Т ´;₀ — температура стенки сосуда, заполненного газовой смесью, Т ´;₁ — температура газовой смеси. При Т = Т ´;₀ скорость выделения теплоты невелика и реагирующий газ начинает нагре­ваться. При температуре Т ´;₀ тепловыделение выше теплоотвода до Т < Т ´;₁, а газовая смесь нагревается до температуры Т ´;₁.

 

Рис. 23.1. Тепловой взрыв по Семе­нову:

1—3 — прямые теплоотвода; 4 — кривая тепловыделения

 

 

После достижения этой температуры тепловой режим газовой смеси становится стационарным, скорости прихода и отвода теп­лоты равны. При повышении по какой-либо причине температу­ры выше Т ´;₁ отвод теплоты становится больше прихода и система возвращается в прежнее состояние.

При Т = Т ´´;₀ вся кривая тепловыделения 4 располагается выше прямой теплоотвода 3. Тогда температура газа начинает повышаться и скорость реакции будет расти, что и приведет к самовоспламе­нению.

Температура Т₀, при которой прямая теплоотвода 2 касательная к кривой тепловыделения 4, является минимальной температу­рой, приводящей к самовоспламенению.

Автокаталитически-тепловое самовоспламенение. Известно, что вещество, ускоряющее химическую реакцию, но не участвующее само в реакции, называют катализатором. Явление, при котором каталитическое действие на реакцию оказывает какой-либо из ее продуктов, называется автокатализом. Особенность автокаталитиче­ской реакции заключается в том, что она идет в условиях возраста­ния концентрации катализатора. В начальный период скорость реак­ции увеличивается, а затем, по мере уменьшения концентрации ис­ходных веществ, начинает падать. Для того чтобы развилась автока­талитическая реакция, необходимо либо превращение исходного про­дукта в конечный, либо присутствие уже в начальный момент некоторого количества продукта реакции в виде «затравки».

Начальный период, в течение которого скорость реакции не­соизмеримо мала и который сменяется периодом быстрого разви­тия химического превращения, называется периодом индукции. Для автокаталитического самовоспламенения характерен более длительный период индукции, однако самоускорение происхо­дит с самого начала реакции. При достижении критической ско­рости реакции дальнейшее самоускорение будет происходить не только в результате автокатализа, но и благодаря повышению температуры.

Цепное самовоспламенение. Теория цепных реакций была зало­жена в работах А.Н.Баха (1897) и Н.А.Шилова (1905), а основ­ное развитие этой теории принадлежит академику Н. Н.Семенову и его школе. Цепное самовоспламенение имеет природу, отлич­ную от теплового самовоспламенения.

Если при тепловом самовоспламенении причинами взрыва яв­ляется теплота, выделяемая в ходе реакции, и малая скорость теплоотвода, то в случае цепных реакций выделение теплоты проис­ходит в результате разветвления реакционных цепей и накопле­ния химически активных частиц.

К цепным реакциям относятся химические процессы, в кото­рых в качестве промежуточных частиц выделяются свободные ра­дикалы или, как их еще называют, активные частицы. Эти части­цы, вступая во взаимодействие с исходной молекулой, вызывают разрыв одной из ее валентных связей и образуют новую активную частицу, а та в свою очередь вступает во взаимодействие