Spaljivanje polimera i materijali koji smanjuju njihovu zapaljivost

Klasifikacija čvrstih zapaljivih materijala (TGM)

U skladu sa GOST 12.1.044 ?? 89 "Opasnost od požara i eksplozije materija i materijala" nazivaju se čvrsti materijali, čija temperatura topljenja ili raspadanja prelazi 50 ° C, kao i supstance koje nemaju temperaturu topljenja (drvo, tkanine, itd.).

TGM se može klasifikovati prema nekoliko kriterijuma:

1. hemijski sastav
2. ponašanjem pri zagrevanju.

To ugljikovodici   uključuju prirodne, umjetne i sintetičke polimerne materijale, koji uključuju ugljik, vodik, dušik i kisik. Prema strukturi ugljikovodika ?? Ovi materijali su homogeni.

U posebnu podgrupu spadaju prirodne organske supstance, koje se baziraju na celulozi. To su polimerni materijali biljnog porijekla (drvo, pamuk, itd.), Koji, za razliku od umjetnih i sintetičkih polimera, nisu homogeni materijali, već mješavina prirodnih polimera. Ponašanje u uslovima požara svih biljnih materijala je slično, i zbog toga su ujedinjene u jednu grupu ?? celulozni materijali.

Jedinjenja organskih elemenata   ?? organske supstance, koje uključuju elemente kao što su sumpor, fosfor, silicij, halogenidi i metali. U uslovima požara, organo-organska jedinjenja formiraju posebno toksične supstance i zbog toga se razlikuju u posebnu grupu.

Neorganske čvrste zapaljive supstance   ?? to su metali i nemetali. Gotovo svi metali pod normalnim uslovima se oksidiraju u zraku. Ali samo oni koji se mogu zapaliti na zraku iz otvorenog izvora paljenja prosječne snage i koji sami izgore nakon uklanjanja, smatraju se zapaljivim. Alkalni i zemnoalkalni metali spadaju među najgoriva.

Nemetali uključuju fosfor, arsen, silicij, sumpor. Mehanizam njihovog paljenja na mnogo načina podsjeća na karakteristike sagorijevanja metala.

Kao što se može vidjeti iz dijagrama, sve krute tvari se mogu podijeliti u dvije klase prema ponašanju pri zagrijavanju: bez plina i gasifikacije pri zagrijavanju.

Velika većina kondenziranih supstanci spada u drugu klasu. Kada se zagrevaju, one se gasifikuju, nakon čega dolazi do homogenog sagorevanja proizvoda za gasifikaciju. Zauzvrat, gasifikacija TGM-ova je podijeljena u dvije velike skupine prema načinu na koji prelaze u stanje para-plin. Često se nazivaju čvrste zapaljive supstance koje prolaze u gasovito stanje kroz tekuću fazu (taljenje pod povišenim temperaturnim uvjetima) TGM prve vrste.

Proces paljenja TGM-a prve vrste ponavlja proces pripreme i paljenja zapaljivih tekućina. Njihovo sagorevanje se odvija u homogenom režimu.

Nazivaju se čvrsti zapaljivi materijali koji prolaze u parno-gasno stanje prelazeći tekuću fazu zbog sublimacije ili termalnog razaranja molekula. Druga vrsta TGM. Prilikom sagorijevanja tvari iz ove grupe moguće je i homogeno i heterogeno izgaranje.

Opći zakoni paljenja i izgaranja TGM

Procesi formiranja i razvoja sagorevanja za čvrste zapaljive materijale imaju mnogo zajedničkog sa procesima sagorevanja gasova i tečnosti koje smo ranije proučavali. Međutim, pored opštih karakteristika, postoje brojne karakteristike zbog stanja agregacije i razlika u strukturi.

Razmotrimo mehanizam paljenja TGM-a. Kada TGM dođe u kontakt sa toplotom od visokih temperatura, dolazi do izmjene topline, a slijede se procesi s materijalom:

1. Zagrijavanje površinskog sloja na temperaturu faznog prijelaza (topljenje ili termička razgradnja). Ako je ovaj materijal biljnog porijekla, vlažnost počinje prvo isparavati.
2. Daljnje zagrijavanje dovodi do početka faze tranzicije. Ako se radi o TGM prve vrste, onda dolazi do topljenja i prenosa materijala u tekuću fazu, zatim se talina zagreva do temperature ključanja ili razgradnje. Ako je ovaj materijal druga vrsta ?? odmah započinje proces sublimacije ili razgradnje uz oslobađanje isparljivih proizvoda.
3. Formiranje zapaljive smjese para-zrak i njeno predgrijavanje.
4. Samozapaljenje mješavine pare i zraka nakon čega slijedi izgaranje.

Dakle, ako se tokom sagorijevanja tekućine, toplinski tok koji dolazi na površinu troši samo za zagrijavanje i isparavanje tekuće faze, onda je za krute tvari, osim toga, potrebni troškovi za taljenje i razgradnju.

U svakoj fazi odvijaju se specifični fizičko-hemijski procesi koji određuju stanje sistema. Sljedeće zone odgovaraju ovim fazama:

gdje t 0, t feast, t h, t mountain? početna temperatura, temperatura pirolize, temperatura paljenja, temperatura sagorevanja, respektivno.

1. zona izvornog materijala;
2. zona predgrevanja materijala na temperaturu fizičko-hemijskih transformacija;
3. to je fazni prelaz u kojem je materijal rastopljen ili raspadnut;
4. zona formiranja zapaljive smjese i njeno zagrijavanje do temperature paljenja;
5. zona fronta plamena, gdje se oslobađa većina toplinske energije i kada se uočava maksimalna temperatura;
6. zona produkata sagorevanja, gde se proizvodi reakcije mešaju sa hladnim vazduhom.

Dakle, proces sagorevanja većine TGM-ova počinje sa homogenim režimom. Izgaranje se odlikuje visokom brzinom širenja, snažnim konvektivnim strujama i zračenjem.

Vreme paljenja TGM zavisi od brzine formiranja iznad površine materijala isparljivih komponenti u koncentraciji većoj od donje CPRP. Proces stvaranja isparljivih komponenti dolazi sa troškovima energije, a za materijale različitog sastava počinje na različitim temperaturama i nastavlja se različitim intenzitetom. Sposobnost materijala da se odupre toplini bez promjene kemijske strukture naziva se termička otpornost materijala.

Plamen se širi preko TGM površine

Nakon paljenja TGM, front plamena se kreće duž površine. Širenje sagorijevanja nastaje uslijed prijenosa topline iz zone sagorijevanja na još uvijek ne-gorenja područja materijala. Prenos toplote je rezultat zračenja, konvekcije i toplinske provodljivosti. U zavisnosti od uslova sagorevanja, odnos količina toplote koji se snabdevaju ovim tipovima prenosa toplote može biti različit. Zbog toga brzina širenja plamena na površini TGM-a zavisi od uslova sagorevanja.

Najveći uticaj na brzinu širenja plamena na površini TGM-a imaju sljedeći faktori:

1. priroda materijala, njegova fizička i hemijska svojstva (brzina stvaranja hlapljivih proizvoda);
2. vlažnost materijala;
3. orijentacija uzorka u prostoru;
4. brzina i smjer protoka zraka;
5. početna temperatura materijala;
6. geometrijske dimenzije uzorka (debljina, disperzija).

Spaljivanje celuloznih materijala

Celuloza   ?? To je polisaharid visoke molekulske mase sastavljen od molekula glukoze.

Razmotrite ponašanje prilikom zagrijavanja drveta kao najčešćeg zapaljivog materijala.

Spaljivanje drveta značajno se razlikuje od sagorevanja tečnosti i gasova i može se odvijati istovremeno na više načina - homogeno i heterogeno. Stoga se pri sagorijevanju drva mogu razlikovati dvije faze: 1) homogeno (tj. Vatreno) sagorijevanje plinovitih produkata razgradnje i 2) heterogeno sagorijevanje rezultirajućeg čvrstog ugljičnog ostatka.

Stadijum vatrenog sagorijevanja traje kraće vrijeme, ali oslobađa oko 55–60% sve energije. Brzina heterogenog sagorevanja određena je brzinom kojom vazduh dospijeva na površinu.

Smoldering

Smoldering   ?? bezplameno sagorevanje vlaknastih i poroznih materijala koji stvaraju čvrsti ostatak ugljenika pri zagrevanju. Ovo je poseban način sagorevanja, kada zapaljivi gasovi nastali kao rezultat pirolize ne izgaraju, već se javlja samo heterogeno sagorevanje ugljeničnog ostatka (površinska oksidacija). Raspad nastaje zbog kisika koji se nalazi u porama materijala.

Materijali koji mogu tinjati uključuju širok spektar materijala biljnog porijekla (papir, celulozne tkanine, piljevinu), lateks gumu, neke vrste plastike (poliuretanske pjene, filmove od pjene). Materijali koji se mogu rastopiti ili razgraditi da bi proizveli malo ostataka ugljenika nisu sposobni da tinjaju.

Burning dust

Prašina   ?? koloidni sistem koji se sastoji od čvrste disperzne faze i plinovitog disperzionog medija, tj. je čvrsto raspršeno (fino mljeveno) u plinovitom mediju.

Disperzirana faza može se sastojati od čestica iste veličine ( monodisperse system) ili čestice različite veličine ( polydisperse system). Sva industrijska prašina polidisperzivna.

Ovisno o prosječnoj veličini čestica, prašina može ostati u suspenziji dugo vremena ili se odmah smiriti nakon kratkog prelaska na suspenziju.

Raspršeni sistem, koji je prašina suspendovana u vazduhu, se zove aerosolom. Naseljena prašina se zove airgel.

Čak iu ustaljenom stanju, svaka pojedinačna čestica zdrobljene supstance je sa svih strana okružena plinom (vazduhom) omotačem.

Po svojim svojstvima, aerosoli zauzimaju međupoložaj između aerogela i homogene mješavine gas-zrak. Kao i aerogelovi su heterogeni disperzni sistemi sa istom čvrstom fazom, a njihovo ponašanje određeno je fizičko-hemijskim svojstvima ove čvrste faze. Kod mešavina vazdušnih gasova, aerosoli su slični po tome što se sagorevanje većine njih dešava eksplozijom, a karakterišu ih brojni parametri karakteristični za gasne smeše.

Od svojstava prašine koja određuje njihovu opasnost od požara, najvažnije su: disperzija, kemijska aktivnost, kapacitet adsorpcije, sklonost elektrifikaciji.

Značajke paljenja aerogela

Glavni parametri koji karakterišu opasnost od požara vazdušnog gela su temperatura paljenja i automatsko paljenje.

U principu, spaljivanje prašine u naseljenom stanju na mnogo načina podsjeća na sagorijevanje čvrstog zapaljivog materijala iz kojeg se dobiva ova prašina. Karakteristična karakteristika aerogela je njegova sposobnost kretanja u suspendovano stanje. Kada se zagrevaju svi procesi pripreme koji su karakteristični za čvrste zapaljive materijale, međutim, njihov protok je veći, što se objašnjava razvijenom površinom, povećanom hemijskom aktivnošću, smanjenom toplotnom provodljivošću materijala usled brušenja, povećanim kapacitetom adsorpcije prašine. Ovo uzrokuje kraći period indukcije paljenja, veću brzinu širenja sagorijevanja, kao i povećanu tendenciju spontanog sagorijevanja u odnosu na početni materijal iz kojeg je prašina dobivena.

Procesi oksidacije odvijaju se istovremeno i na površini sloja prašine iu njegovoj dubini. U ovom slučaju, reakcija uključuje kisik adsorbiran na površini materijala. Brzina oksidacije ispod sloja zapaljive prašine je za red veličine niža nego na površini, kao rezultat paljenje u dubini naslaga prašine može ići u tinjajući mod. Tinjajuća prašina je velika opasnost, jer 1) oslobođeni zapaljivi proizvodi raspadanja mogu se akumulirati u zatvorenim volumenima, a izgaranje iz difuzije može postati kinetičko; 2) čak i kod slabog tresenja (turbulencije), tinjajuća masa se može samozapaljiti uslijed oštrog dotoka kisika i izazvati eksploziju vrtložne prašine.

Posebnosti sagorevanja aerosola

Aerosoli su zapaljivi i izgaraju kao mješavine plin-zrak. Stoga se opasnost od požara odlikuje istim parametrima kao i mješavine plin-zrak: KPP, minimalna energija paljenja, maksimalni tlak eksplozije.

Sklonost aerosola prema koagulaciji   (adhezija) i taloženje ih značajno razlikuje od mešavina gas-vazduh. Ovo svojstvo uzrokuje veća energija paljenja   (dva reda veličine više) nego za gasne smeše.

Ako je širenje plamena u plinskim smjesama uzrokovano zagrijavanjem hladne smjese uslijed toplinske provodljivosti, tada se širenje plamena u prašnim smjesama zraka javlja zbog zagrijavanje hladne smjese zračenjememituje prednji dio plamena.

Upala i širenje plamena u aerosolu javlja se samo ako je koncentracija u rasponu granica koncentracije paljenja.

Najniža koncentracija prašine u zraku na kojoj se smjesa može zapaliti iz izvora paljenja s naknadnim širenjem izgaranja na cijeli volumen smjese naziva se niža granica koncentracije širenja plamena.

Gornja granična koncentracija širenja plamena za prašinu također postoji i može se odrediti u laboratorijskim uvjetima, ali se ne koristi u praksi, jer je konstantno postojanje koncentracija aerosola iznad gornje granice, kada je isključeno paljenje, nemoguće i uvijek će biti takav trenutak kada će, kao posljedica padavina, koncentracija prašine biti u eksplozivnom području.

U stanju aerosola, prašina se može zapaliti i zapaliti u kinetičkom režimu, tj. zbog eksplozije, stoga se NKPRP uzima kao glavni parametar opasnosti od požara. U ustaljenom stanju, prašina se može spontano zapaliti i spontano zapaliti, pa se temperatura samozapaljenja T St koristi za procjenu svojstava opasnosti od požara zračnog gela.

Sva zapaljiva prašina može se podijeliti u dvije grupe i četiri klase:

Prva grupa? eksplozivna prašina.   Prašina koja je sposobna za kinetičko sagorijevanje i koja ima nižu koncentracijsku granicu širenja plamena do 65 grama po kubnom metru, uključujući.

1 class ?? naj eksplozivnija prašina sa NKPRP 15 g / m i niže;

2 class ?? eksplozivna prašina sa NKPRP od 15 do 65 g / m;

Druga grupa ?? zapaljiva prašina

3 class ?? najviše zapaljiva prašina sa T St ne višom od 250 ° C;

4 class ?? zapaljiva prašina sa T st iznad 250 ° C.

Sistem prašine NKPRP zavisi od više faktora, od kojih su glavni:

1. power from;
2. prašina;
3. sadržaj pepela u materijalu;
4. sadržaj isparljivih komponenti;
5. sadržaj nezapaljivog plina;
6. raspršivanje prašine.

Naučnu teoriju sagorevanja je razvila M.V. Lomonosov u 1756. Trenutno, općeprihvaćene teorije sagorijevanja su teorija peroksidne oksidacije akademika A.N. Bach, koji je razvio 1897. godine, i lanac teorije akademika N.N. Semenova, razvijena 1927. godine

Prema peroksidnoj teoriji oksidacije, peroksid ove supstance nastaje kao rezultat interakcije oksidirajuće supstance sa kiseonikom. Uzbuđeni molekuli kiseonika, čija je energija viša od prosječne energije molekula supstance, ulaze u reakciju. Ova energija

A.N. Bach je nazvao energiju aktivacije. Pod dejstvom te energije, molekuli kiseonika ulaze u aktivno stanje, koje se smatra razbijanjem jedne od dve veze u molekulu kiseonika.

Molekuli se mogu aktivirati različitim tipovima energije. Dakle, aktivacija molekula hlora odvija se pod dejstvom svetlosne energije, a molekula kiseonika - pod dejstvom toplotne energije. Grupa -O-O-, u kojoj su atomi vezani slabije nego u slobodnom molekulu, kombinirajući se sa supstancom koja se oksidira, formira peroksid - jak oksidirajući agens.

Lančana teorija oksidacije razvija i dopunjuje peroksid i omogućava da objasni kinetičku stranu fenomena i uzroke ubrzanja procesa, kao i načine aktiviranja reagujućih supstanci.

Poznato je, na primer, da mešavina vodonika i hlora, kuvane u mraku, eksplodira na svetlu. Primarna reakcija lanca

je razgradnja molekula klora u atome apsorpcijom kvanta svjetlosti. Atom hlora reaguje sa molekulom vodonika da formira atom vodonika i molekul HCl. Atom vodonika nastao tokom reakcije reagira s molekulom klora, regenerirajući atom klora.

Shodno tome, formiranje jednog hlorovog atoma uzrokuje lanac reakcija koje se zaustavljaju kada se kao rezultat rekombinacije ili reakcije sa nečistoćom eliminiše aktivni centar - atom vodonika ili hlora.

Izgaranje je kemijska reakcija oksidacije, praćena oslobađanjem velikih količina topline i obično luminescencije.

Vatra - nekontrolisano paljenje, koje se događa izvan posebnog fokusa i uzrokuje materijalnu štetu.

Obično se gorenje dešava u vazduhu, a kiseonik deluje kao oksidacioni agens. Međutim, postoji određen broj supstanci koje mogu da izgore, u kombinaciji sa drugim oksidansima. Na primer, acetilen gori u hloru, magnezijum u ugljen dioksidu, fosfor se zapali, reaguje sa hlorom i bromom, itd. Acetilen, kloridni azot i brojni drugi gasovi mogu eksplodirati tokom kompresije, što rezultira razgradnjom supstance oslobađanjem svjetlosti i topline. Tako se proces sagorevanja može dogoditi ne samo tokom hemijske reakcije jedinjenja, već i tokom reakcije razlaganja.

Procesi hemijskog sagorevanja obično su praćeni fizičkim procesima prelaska zapaljive supstance u tekuće i gasovito stanje. Na primjer, vosak, parafin i neke druge tvari pod djelovanjem topline najprije se pretvaraju u tekućinu, a zatim u paru, koja gori s plamenom izvan zapaljive tvari. Zapaljive i zapaljive tečnosti same ne izgaraju, ali njihove pare koje nastaju na površini pod uticajem toplote gori.

Da bi se zapalila zapaljiva supstanca u vazduhu, neophodno je da ima kiseonik (najmanje 14-15% po zapremini vazduha) ili neki drugi oksidacioni agens i temperaturu na kojoj može da izgori. Sagorijevanje može nastati ne samo zbog kisika u zraku, već i zbog kisika koji se nalazi u sastavu drugih

supstance i lako se oslobađaju od njih (peroksidi, hlorati, nitrati, itd.).

Proces sagorevanja se odvija intenzivnije, što je veća specifična površina kontakta zapaljive supstance sa oksidatorom (papir se seča intenzivnije od snopova papira) i što je veća koncentracija oksidatora, temperatura i pritisak. Ako eliminišete bar jedan od uzroka sagorevanja, proces se zaustavlja.

Tokom požara, temperatura dostiže 1000-1300S, au nekim slučajevima, na primer, pri sagorevanju legura magnezijuma, - 3000S.

Eksplozija, detonacija, bljeskalica, požar, samozapaljenje, paljenje, samozapaljenje su sve vrste sagorijevanja.

Eksplozija   - ekstremno brza hemijska transformacija, praćena oslobađanjem energije i stvaranjem komprimiranih gasova sposobnih za obavljanje mehaničkih radova. Ovaj rad se izvodi kao rezultat pojavljivanja udarnog vala - iznenadne promjene tlaka koji se širi u mediju sa supersoničnom brzinom.

Širenje eksplozije, zbog prolaska udarnog vala kroz supstancu i protjecanja u određenu supstancu pod određenim uvjetima s konstantnom nadzvučnom brzinom (reda tisuća metara u sekundi), naziva se detonacija.

Eksplozivne mješavine zapaljivih plinova i para (u određenoj koncentraciji u zraku) - benzin, toluen, etilni alkohol, aceton, etil acetat, itd. - mogu se proizvesti u proizvodnim pogonima dubinske i fleksografske tiska, odjelima boja, proizvodnim odjelima fotopolimernih oblika i punjenju. baterije. To se može desiti u odsustvu efikasnog sistema ventilacije, kršenja tehnologije, nekonzistentnosti električnih instalacija sa zahtjevima EMP-a, itd. Eksplozivne smjese sa zrakom formiraju i suspendirani prah škroba, papira, aluminija, magnezijuma, kolofonija, šelaka itd. Najopasnija je prašina sa kojom se stvaraju eksplozivne smjese

vazduh u koncentracijama do 15 (aluminijum, kolofonij, šelak, itd.).

Flash   - brzo sagorevanje zapaljive smjese, ne prati stvaranje komprimiranih plinova. U ovom slučaju, ne oslobađa se dovoljno topline da bi se stvorila nova koncentracija para zapaljive smjese, a spaljivanje se zaustavlja.

Fire- pojavu sagorevanja pod dejstvom izvora paljenja.

Spontano sagorevanje   - fenomen naglog povećanja brzine egzotermnih reakcija, što dovodi do pojave spaljivanja (materijala, mješavine) u odsustvu izvora paljenja. Spontano sagorevanje može biti termalno, mikrobiološko i hemijsko.

Termičko spontano sagorijevanje nastaje kada vanjsko zagrijavanje tvari (materijala, mješavine) prelazi temperaturu paljenja, tj. najniža temperatura na kojoj se samozagrijava. Na primjer, drvo hrasta, bora, smreke i proizvodi od njega na temperaturi okoline preko 100 ° C počinju samozagrijavati - nestabilna jedinjenja se raspadaju. Pri 230-270C razgradnja se ubrzava i počinje oksidacija. Proces raspadanja drveta je egzotermičan, a ako toplota koja se oslobađa tokom oksidacije prelazi prijenos topline u okolinu, akumulacija toplote dovodi do spontanog sagorijevanja.

Da bi se spriječilo spontano izgaranje topline, potrebno je zaštititi zapaljive tvari i materijale od djelovanja vanjskih izvora topline.

Mikrobiološko spontano sagorevanje nastaje kao rezultat samozagrijavanja, koje se događa pod utjecajem vitalne aktivnosti mikroorganizama u masi tvari (materijala, mješavine). Za mikrobiološko spontano sagorevanje nastaju supstance biljnog porijekla (uglavnom ne sušene) - sijeno, slama, piljevina, lišće, mokri treset, itd.

Kemijsko spontano sagorevanje nastaje kao rezultat hemijske interakcije supstanci. Na primjer, neki smeđi i crni ugalj, nagomilani u šipove, mogu se, zbog oksidacije i adsorpcije, samozagrijavati i, ako nema dovoljno topline u okolini, može se spontano zapaliti. Ako vlažite vlaknaste ili drobljene materijale (npr. Vatu, krpu, drvo ili čak metalnu piljevinu) biljnim uljima ili životinjskim mastima, oni se raspodjeljuju u tankom sloju preko velike površine tih materijala, a zatim intenzivno oksidiraju i polimeriziraju, što je praćeno značajnom proizvodnjom topline. Nauljeni vlaknasti materijal, savijen u hrpu, ima mali prenos toplote u okolinu. Zbog toga, akumulirana toplota pomaže da se ubrza proces oksidacije i polimerizacije, kao i daljnje povećanje temperature. Čim temperatura nauljenog materijala dostigne temperaturu paljenja ulja, ona će se samozapaljiti.

Mineralna ulja (rafinirani naftni proizvodi) nisu skloni spontanom sagorijevanju.

Ignite   - Ovo je vatra, praćena pojavom plamena.

Samopaljenje   - spontano sagorevanje, praćeno pojavom plamena.

U praksi industrijskih preduzeća poznati su slučajevi spontanog sagorijevanja nauljenih sredstava za čišćenje i kombinezona naslaganih u hrpu; lederin, čiji gornji sloj sadrži laneno ulje.

Neke hemikalije mogu se spontano upaliti ili izazvati zapaljenje drugih supstanci u zraku, kada su izložene vodi i kada se miješaju.

Kao rezultat reakcije oksidacije, posebno u prisustvu vlage, neki metalni prah (aluminij i cink) se zapali

stoga se moraju skladištiti u hermetički zatvorenim posudama.

Karbidi kalcijuma i alkalnih metala, hidridi alkalijskih i zemnoalkalnih metala, itd., Su supstance koje izazivaju sagorevanje pod dejstvom vode na njima, pri čemu u dodiru sa vodom obično emituju zapaljive gasove, koji se, kada se zagrevaju toplotom reakcije, samozapalje.

Hlor i drugi halogenidi, azotna kiselina, hromni anhidrid, izbeljivač, natrijum-peroksid i kalijum itd. Mogu biti spontano upaljeni kada se pomiješaju jedan s drugim.Neki od ovih oksidanata mogu izazvati spontano sagorijevanje kada se pomiješaju sa ili u kontaktu sa organskim supstancama . Drugi se spontano zapale kada su izloženi mešavini oksidacionog sredstva sa zapaljivom supstancom, sumpornom ili azotnom kiselinom, pri udaru ili toploti.

Supstance samozapaljive u vazduhu uključuju prašinu fosfora, cinka i aluminijuma, sulfide, karbide alkalnih metala itd.

Sklonost ka samozapaljivosti supstanci i materijala prilikom izrade mjera za sprječavanje požara prilikom skladištenja, transporta, sušenja, obavljanja tehnoloških operacija itd.

Lista indikatora potrebnih za procjenu opasnosti od požara i eksplozije i opasnosti od požara tvari i materijala, ovisno o njihovom agregatnom stanju, dana je u tablici. 1 Aneksa Federalnog zakona “Tehnički propis o zahtjevima za zaštitu od požara. Federalni zakon Ruske Federacije 123 ".

Glavni pokazatelji u procjeni opasnosti od požara tekućina su: grupa zapaljivosti; tačka paljenja; tačku paljenja i granice koncentracije paljenja. Glavni pokazatelji u procjeni opasnosti od požara od krutih tvari i materijala su grupa zapaljivosti; temperatura paljenja, temperatura samozapaljenja, tendencija spontanog sagorijevanja.

Grupa zapaljivosti. Supstance i materijali su podeljeni zapaljivošću na tri grupe: zapaljive, tj. nesposoban za sagorevanje u vazduhu uobičajenog sastava; sporo sagorevanje, koje se može zapaliti i zapaliti u prisustvu izvora paljenja, ali se ne mogu sami spaliti kada se ukloni; zapaljiv, pali se iz izvora paljenja i nastavlja da gori kada se ukloni. Zapaljivi materijali se dalje dijele na zapaljive, tj. one koje se zapale iz izvora paljenja manje energije (šibica, iskra, itd.) bez prethodnog zagrevanja, i teško ih je zapaliti, koje se zapale samo od relativno moćnog izvora paljenja.

Tačka paljenja je najniža (u uslovima posebnih testova) temperatura zapaljive supstance, pri čemu se iznad nje stvaraju pare i gasovi, sposobni da bljeskaju u vazduhu iz izvora paljenja, ali je brzina njihovog formiranja još uvek nedovoljna za naknadno sagorevanje.

Termin "plamište" obično se odnosi na zapaljive tekućine, ali neke čvrste tvari (kamfor, naftalen, fosfor itd.) Koje isparavaju na normalnoj temperaturi također su karakterizirane tačkom paljenja. Što je niža tačka paljenja zapaljive tečnosti, to je opasnija u smislu požara.

Prema Ormandy i Gravenovom pravilu, plamište je

t in = t kip. Xk

gde je točka ključanja, tuča. K; K je koeficijent jednak 0.736.

Prema opasnosti od požara, u zavisnosti od tačke paljenja, zapaljive tekućine su podijeljene u dvije klase:

Grade 1 - zapaljive tečnosti (zapaljive tečnosti) - benzin, toluen, benzen, aceton, metil i etil alkoholi, etar, kerozin, terpentin itd.

2. klasa - zapaljive tečnosti (GJ) - mineralna ulja, loživa ulja, formalin itd.;

Temperatura paljenja je temperatura zapaljive supstance pri kojoj emitira zapaljive pare i plinove na takav način da nakon paljenja iz izvora paljenja dolazi do stalnog paljenja.

Temperatura auto-paljenja je najniža temperatura supstance (materijala, mješavine), pri čemu se brzina egzotermnih reakcija naglo povećava, što dovodi do sagorijevanja formiranjem plamena.

Temperatura samozapaljenja nije konstantna čak ni za istu supstancu. To ovisi o koncentraciji kisika u zraku, tlaku, uvjetima prijenosa topline u okolinu, itd. Na primer, temperatura samozapaljenja zapaljivih gasova i para kreće se od 300-700S, drva, treseta, papira, kartona - 250-400S, celuloida - 140-180S, vinil plastike - 580S, gume - 400S.

Granice koncentracije paljenja su minimalne i maksimalne koncentracije regije paljenja, tj. područja koncentracije zapaljive supstance, u okviru kojih se njene smjese s danim oksidirajućim sredstvom (obično zrak) mogu zapaliti iz izvora paljenja s naknadnim širenjem sagorijevanja kroz smjesu, proizvoljno daleko od izvora paljenja. Na primjer, za aceton, niža granica koncentracije paljenja (eksplozija) je 2,6%, a gornja je 12,2% (volumen), za benzin A-76, odnosno 0,76% i 5,03%, za etil alkohol - 3, 3% i 18,4%, prirodni gas 5% i 16%, itd.

Što je niža granica koncentracije paljenja i što je širi razmak između donje i gornje granice paljenja, veća je opasnost od eksplozije zapaljivih plinova, para i prašine. Prema tome, opasnost od eksplozije je direktno proporcionalna veličini područja paljenja.

Požari su klasificirani prema vrsti zapaljivog materijala i podijeljeni su u sljedeće klase.

Požari čvrstih zapaljivih tvari i materijala (A).

Požari zapaljivih tečnosti ili topljivih krutina i

materijala (B).

Požari gasova (C).

Požari metala (D).

Požari zapaljivih materija i materijala električnih instalacija pod naponom (E).

Požari nuklearnih materijala, radioaktivnog otpada i radioaktivnih supstanci (F).

Značajan faktor koji otežava uvođenje različitih polimernih materijala je njihova opasnost od požara zbog zapaljivosti i pratećih procesa.

Zapaljivost- Ovo je zapaljiva supstanca koja je inicirana iz izvora paljenja i nastavlja se nakon njegovog uklanjanja. Za procjenu opasnosti od požara neke tvari odrediti temperaturu paljenja. Među termoplastima, najveće stope za CPVC su 482 ° C, a za polipropilen 325 ° C.

Indeks kisikapokazujući procenat kiseonika potrebnog za održavanje goruće supstance. Sadržaj kiseonika u atmosferi je 21%, a indeks kiseonika CPVC 60 - to jest, sagorijevanje ovog materijala može se desiti sa dodatnim zalihama 39% kiseonika. Zbog toga se ovaj materijal naziva "samo-gašenjem". Time se ovaj materijal razlikuje u odnosu na druge termoplastike, kao što su polipropilen i polietilen, čiji je indeks kiseonika 17, pa se njegovo sagorijevanje nastavlja nakon paljenja.U takvim slučajevima stvaranje opasnih kapi, koje služe kao dodatni izvor paljenja, predstavlja veliku opasnost. U slučaju CPVC, materijal se ne topi i vruće kapljice se ne formiraju.

Toksičnost. Toksičnost supstanci nastalih sagorevanjem je nepoželjan faktor za bezbednost ljudi. Manji je, što je manji procenat dima i glavni proizvodi izgaranja - CO i CO2.
  Povezani procesi sagorijevanja:
   - emisija dima tokom sagorijevanja i izlaganja plamenu,
   - toksičnost produkata sagorijevanja i pirolize - razgradnja supstance pod djelovanjem visokih temperatura,
   - otpornost na požar materijala ili proizvoda - sposobnost održavanja fizičkih i mehaničkih svojstava (čvrstoće, krutosti) i funkcionalnih svojstava pri izlaganju plamenu.
  Stoga je smanjenje zapaljivosti polimernih materijala zadatak optimizacije kompleksnih karakteristika stvorenog materijala.
Priroda većine polimernih materijala je takva da ne može biti potpuno vatrootporna. Jedina stvar koja se može uraditi je da se smanji njihova sposobnost da sagorevaju i održe gorenje. U tu svrhu koriste se aditivi koji sprečavaju paljenje i smanjuju brzinu širenja plamena - usporivači plamena.

Sl. № 1. Šema procesa izgaranja

Izgaranje polimera je veoma složen fizičko-hemijski proces (šema 1), koji uključuje hemijske reakcije tokom degradacije polimera, kao i hemijske reakcije za konverziju i oksidaciju gasovitih proizvoda, uz intenzivno oslobađanje toplote i prenos mase. Kao rezultat hemijskih reakcija, formiraju se dva tipa proizvoda sagorevanja - zapaljivi i negorivi gasovi i pepeo (koji sadrži ugljenik ili mineral). Tabela 1 prikazuje temperaturu paljenja polimera i njihovih proizvoda razgradnje u procesu sagorijevanja.

Tabela broj 1 .

Tokom sagorevanja organskih polimernih materijala, oksidacioni agens je vazdušni kiseonik, a vodonični i ugljenični gasoviti proizvodi uništavanja polimera su zapaljivi. Kada se zagrevaju, makromolekuli se lako raspadaju u zasićene i nezasićene ugljovodonike niske molekularne mase, koji prolaze egzotermne oksidacione reakcije, tj. Reakcija je praćena oslobađanjem toplote.
  Prilikom sagorijevanja polimera uočeni su i kritični fenomeni koji su karakteristični za procese sagorijevanja općenito. Smanjenje temperature plamena iz jednog ili drugog razloga dovodi do skokovnog prijelaza iz jednog moda oksidacije - izgaranja - u drugi, do vrlo sporih oksidacija. Ovi modovi se razlikuju po brzini mnogo reda veličine. Stoga možemo govoriti o postojanju kritičnih uvjeta koji definiraju granice mogućeg sagorijevanja ovog materijala. Treba napomenuti da ovi uslovi zavise od geometrije uzoraka i plamena, temperature polimera i gasovitog medija, i nisu apsolutne karakteristike ovog materijala.
Jedan od najkarakterističnijih primera praktične upotrebe kritičnih fenomena u sagorevanju polimera je eksperimentalna metoda za procenu njihove zapaljivosti, koju je prvi predložio britanski naučnik Martin.

Uzorak se odozgo pali specijalnim gasnim gorionikom, nakon čega se gorionik uklanja, a uzorak nastavlja da samostalno gori, gori gotovo do kraja ili se brzo raspada. Takvi eksperimenti se izvode sa drugačijim sastavom gasne atmosfere, odnosno različitim omjerom kisika i dušika. Kritična koncentracija kiseonika u smjesi (u vol.%), Iznad koje je moguće samostalno sagorijevanje, a ne niže, naziva se indeks kisika (CI) i karakterizira zapaljivost ovog materijala. Fizička suština metode je da se sa smanjenjem koncentracije kiseonika povećava potrošnja toplote za zagrijavanje inertnog plina, dušika, a temperatura plamena se smanjuje, što određuje kritične uslove sagorijevanja. Trenutno se ova metoda široko koristi širom svijeta.

Tabela br .

Klasifikacija stepena zapaljivosti materijala prema metodi Martina

U ovom trenutku, proces tranzicije EEZ-a na jedan standard materijala za gradnju, usvojen 2001. godine, bliži se kraju. U ovom standardu, zapaljivost se određuje slovima slova: A ( sporo sagorevanje), E ( kratkoročna otpornost na požar) i F ( negorivi materijali).

Usporivači plamena su podijeljeni u 3 velike grupe.:

Doplate prvog tipa   koristi se uglavnom za reaktoplast (epoksi, nezasićeni poliester i slične smole). Dibromoneopentil glikol (DBNPG) se uglavnom koristi za poliesterske smole, a organski fosforni spojevi su priznati kao najbolji sistem za epoksidnu smolu. Ova jedinjenja su ugrađena u hemijsku mrežu termoreaktivnih plastike i ne narušavaju fizičke i mehaničke osobine proizvoda.
Doplate drugog tipa   spaljivanje polimera se zaustavlja u ranoj fazi, tj. u fazi njegove termičke razgradnje, praćeno oslobađanjem zapaljivih plinovitih proizvoda.
Proces intumescencije sastoji se od kombinacije formiranja koksa i pjenjenja površine gorivog polimera. Nastali pjenasti sloj koksa, čija se gustoća smanjuje s povećanjem temperature, štiti spaljivi materijal od djelovanja toplinskog toka ili plamena.
Dodaci tipa 3   Koristi se za termoplastike, termoplastove i elastomere.
  Postoji nekoliko vrsta takvih aditiva, od kojih su tri najčešća:
   halogenirani;
   sadrži fosfor;
   metal hydroxides.

U seriji F-Cl-Br-I povećava se efikasnost usporivača gorenja koji sadrže halogen. Najčešće, jedinjenja koja sadrže hlor i brom se koriste kao usporivači plamena jer obezbeđuju najbolji odnos cena / kvalitet.

Brom koji sadrži usporivače plamenasu mnogo efikasniji od onih koji sadrže hlor, jer su njihovi proizvodi sagorevanja manje hlapljivi. Osim toga, inhibitori plamena koji sadrže hlor emituju hlor u širokom temperaturnom opsegu, pa je njegov sadržaj u gasnoj fazi nizak, a inhibitori plamena koji sadrže brom se razgrađuju u uskom temperaturnom opsegu, čime se obezbeđuje optimalna koncentracija broma u gasnoj fazi. Usporivači gorenja sa spojevima broma se lako recikliraju zbog visokog stupnja otpornosti na toplinu.

Usporivači plamena koji sadrže hlor: sadrži veliku količinu klora i djeluje u plinskoj fazi. Najčešće se koristi u kombinaciji sa antimonskim oksidima kao sinergist. Oni su relativno jeftini, ne razgrađuju se pod dejstvom svetlosti, ali za postizanje željene klase bezbednosti od požara potreban je veliki procenat unosa u polimer. One su manje termostabilne u poređenju sa zaštitnim sredstvima za zaštitu od požara koje sadrže brom, ali imaju tendenciju da izazovu ozbiljnu koroziju opreme.

Usporivači plamena koji sadrže fosfor. Jedinjenja koja sadrže fosfor mogu biti organska i neorganska. Oni su aktivni u gasnoj ili kondenzovanoj fazi, a ponekad iu oba.
  Nomenklatura spojeva koji sadrže fosfor je prilično široka, a za početak ih možete podijeliti u 2 grupe - bez halogena i bez halogena.
  Prednost spojeva koji sadrže halogen i fosfor je u tome što, prvo, cijepanjem halogenih radikala tijekom razgradnje, radikali se deaktiviraju uobičajenim mehanizmom bez halogena radikala H * i OH * i, drugo, promoviraju formiranje karboniziranih struktura ( čađa, pepeo).

Sinergističke mešavine. Većina inhibitora plamena koji sadrže halogen koriste se u obliku sinergističkih smeša sa oksidima antimona. Sam antimonski oksid ne odlaže paljenje, jer se topi na temperaturama iznad temperature paljenja većine plastike. Međutim, pomiješani sa spojevima koji sadrže halogen, oksid oksida antimona formira halogenide i hidroksilne halogenide antimona, koji su u plinovitom stanju na temperaturi paljenja i razblažuju zapaljive gasove. Osim toga, halidi i hidroksi halidi djeluju kao OH * radikalni sakupljači slični djelovanju HCl i HBr. Oksidi antimona se često koriste za povećanje otpornosti PVC na vatru, zbog sinergističkog efekta sa hlorom sadržanim u polaznom polimeru. Ne preporučuje se upotreba antimonskih oksida u prozirnim i prozirnim proizvodima. U ovom slučaju, i za proizvodnju proizvoda sa poboljšanim električnim izolacionim svojstvima, oksid gvožđa se može koristiti kao sinergist. Sveobuhvatne studije su pokazale da antimonski oksid nije karcinogeno jedinjenje.

Kriteriji za odabir halogen-zadržavajućeg plamena.

Prilikom odabira vatrootpornog materijala, glavni faktori su: tip polimera, zahtjevi za zapaljivost i njegovo ponašanje tijekom obrade polimera - njegova otpornost na toplinu, točka topljenja i kvaliteta disperzije u polimeru.
  Efikasnost usporivača gorenja ne zavisi   o stepenu njihove disperzije ili rastvorljivosti u polimeru, jer se većina reakcija povezanih sa inhibicijom sagorevanja javlja u gasnoj fazi. Određuje se brzinom difuzije halogenih radikala i brzinom njihove interakcije sa slobodnim radikalima.

Međutim, potrebno je uzeti u obzir efekat usporivača gorenja na fizičko-mehaničke, električne i druge osobine koje se određuju krajnjom upotrebom proizvoda. Uvođenje inhibitora plamena obično dovodi do određenog smanjenja fizičko-mehaničkih, dielektričnih i drugih operativnih i tehnoloških svojstava materijala.

Tu je važan faktor uniformne disperzije. Osim toga, preporučuje se da odaberete usporivač plamena tako da se halogeni radikali formiraju na istoj temperaturi kao i zapaljivi produkti pirolize polimera. Prema tome, sakupljači slobodnih radikala će biti u gasnoj fazi istovremeno sa gorivom, što će osigurati maksimalnu efikasnost djelovanja usporivača plamena. Brzina stvaranja halogenih radikala treba da bude takva da se tokom celog vremena zadržavanja aktivnih radikala može dogoditi da temperatura površine ostane iznad temperature paljenja isparljivih materija.

Ostali usporivači plamena .

Metalni hidroksidi .

Aluminijum i magnezijum hidroksidi zauzimaju prvo mjesto među sredstvima za usporavanje gorenja u pogledu upotrebe (više od 40% ukupne zapremine usporivača gorenja). To je zbog niskih troškova u poređenju sa halogenim ili fosfornim sistemima.

Mehanizam djelovanja. Hidroksidi metala pod uticajem visokih temperatura razlažu se oslobađanjem vode. Reakcija razgradnje je endotermna (praćena apsorpcijom toplote), što dovodi do hlađenja supstrata do temperatura ispod tačke paljenja. Formiranje vode doprinosi razblaženju zapaljivih gasova koji se oslobađaju tokom raspadanja, slabi efekat kiseonika i smanjuje brzinu sagorevanja. Efikasnost hidroksida je direktno proporcionalna njihovom sadržaju u polimeru.

Magnezijum hidroksid (MH)   - bijeli prah veličine čestica od 0,5 do 5 mikrona. Da bi se postigao odgovarajući efekat usporavanja plamena uvodi se u količini od 50-70% težine polimera. Magnezijum hidroksid je skuplji od aluminijum hidroksida, tako da je količina upotrebe mnogo manja. Ali ima jednu neospornu prednost - ima veću otpornost na toplotu (do 3000 0 S), pa se može koristiti u obradi strukturnih termoplasta. Uglavnom se koristi u polipropilenu, ABS plastici i polifeniliden oksidu. Ne preporučuje se upotreba ovog sredstva za zaštitu od požara u termoplastičnim poliesterima (PET, PBT), jer ubrzava degradaciju takvih polimera. Na slikama je prikazan mikrograf čestice magnezijum hidroksida i koksa polimerne pene sa magnezijum hidroksidom.

Aluminijum hidroksid (ATH) - koristi se u elastomerima, termoplastici i termoplastici. Raspada se na temperaturama od 190 - 2300S u zavisnosti od veličine čestica (0,25-3 mikrona). Jedna od glavnih oblasti primjene je povećanje vatrootpornosti stiren-butadien lateksa koji se koristi u proizvodnji tepiha. Široko se koristi i za proizvodnju negorivih elastomera za izolaciju kablova, transportnih traka, krovnih materijala i creva. Može se koristiti za poboljšanje vatrootpornosti nezasićenih poliestera. Ovaj vatrootpornik se široko koristi u poliolefinima, PVC-u, termoplastičnim elastomerima.   Najveća efikasnost je uočena kada se koristi aluminijum hidroksid u polimerima koji sadrže kiseonik - PET, PBT, PA.

Melamin i njegovi derivati   - mali, ali prilično brzo rastući segment tržišta.

Uključuje melamin, njegove homologe i soli sa organskim i neorganskim kiselinama (bornom, cijanurnom i fosfornom). Glavni proizvođač aditiva ovog tipa je DSM. Kada se koriste melaminom-usporivači gorenja, dolazi do endotermne razgradnje razrjeđenja plinova, apsorpcije aktivnih radikala s formiranjem ugljičnih struktura. Štaviše, spojevi koji sadrže melamin su jeftini, netoksični i ne uzrokuju koroziju opreme.
  Trenutno se ova klasa sredstava za zaštitu od požara koristi uglavnom u pjenastim i termoplastičnim poliuretanima, poliamidima. Također se razvijaju usporivači plamena koji sadrže melamin za poliolefine i termoplastične poliestere.

Nanokompozitiimaju mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne usporivače plamena. Male količine modifikovanih slojevitih silikata se koriste kao punioci. Dakle, njihova mehanička svojstva su ista kao i kod neispunjenih polimera. Obrada nanokompozita je vrlo jednostavna, dok nanokompoziti ne sadrže halogene i smatraju se ekološki prihvatljivom alternativom.
Mehanizam suzbijanja plamena uvođenjem silikatnih nanokompozita zasniva se na formiranju sloja ugljenika i njegove strukture. Ugljeni sloj izoluje osnovni polimer od izvora toplote i na taj način formira barijeru koja smanjuje ispuštanje isparljivih proizvoda tokom procesa sagorevanja. Iako je suzbijanje plamena relativno nova oblast primjene za nanokompozite, oni su vrlo važni kao punila za stvaranje polimera relativno plamena s poboljšanim svojstvima. Kombinacije organskog aluminijuma sa drugim punilima koji usporavaju gorenje, kao što je aluminijev hidroksid, također pokazuju obećavajuća svojstva.

Obično se koristi u kombinaciji sa spojevima koji sadrže fosfor, oksidima antimona ili metalnim hidroksidima, koji stvaraju supstrat za sloj ekspandiranog grafita. Nedostatak grafita je crna boja i električna provodljivost, što ograničava njegovu upotrebu.

Trendovi na tržištu plamena.

Globalno tržište za usporivače plamena procjenjuje se na oko 30% ukupne potrošnje aditiva u polimerima (osim pigmenata i boja). Struktura tržišta za zaštitu od požara je sljedeća:

Indikatori supstanci opasnih od požara.Određeni indikatori su neophodni za potpunu procjenu opasnosti od požara čvrstih tvari i materijala, kao i tekućina i plinova.

Temperatura paljenjanaziva se najniža temperatura zapaljive supstance, pri kojoj emituje zapaljive pare ili gasove na takav način da nakon paljenja iz vanjskog izvora paljenja, supstanca izgara stalno. Temperatura paljenja je indikator opasnosti od požara samo za zapaljive tvari i materijale, jer karakterizira njihovu sposobnost samostalnog sagorijevanja.

Temperatura samozapaljenja   naziva se najniža temperatura supstance (ili njene mješavine sa zrakom), pri čemu dolazi do naglog povećanja stope egzotermnih reakcija, što dovodi do pojave žarišta.

Temperatura paljenja gasova i para se uzima u obzir u sljedećim slučajevima:

klasifikacija gasova i para zapaljivih tečnosti eksplozivnim grupama za izbor tipa električne opreme (u odnosu na standardnu ​​temperaturu auto-paljenja);

izbor temperaturnih uslova za sigurnu upotrebu supstance kada se zagreva do visokih temperatura (u ovom slučaju se koristi minimalna temperatura samozapaljenja);

izračunavanje maksimalne dozvoljene temperature grijanja za neizolirane površine procesne, električne i druge opreme;

istražiti uzrok požara, ako je potrebno utvrditi da li bi se neka tvar mogla zapaliti iz zagrijane površine.

Sklonost spontanom sagorevanjukarakteriše sposobnost određenog broja supstanci i materijala da se spontano zapale kada se zagreju na relativno niske temperature ili kontakt sa drugim supstancama, kao i kada su izloženi toploti koju stvaraju mikroorganizmi u procesu njihove vitalne aktivnosti. U skladu s tim, razlikuju se termičko, kemijsko i mikrobiološko spontano sagorijevanje.

Sklonost toplotnom spontanom sagorevanju   karakterisane temperaturama samozagrijavanja i tinjanja, kao i ovisnosti temperature medija u kojem se opaža spontano sagorijevanje, od veličine i oblika uzorka. Sklonost spontanom sagorevanju u obzir prilikom izrade mjera zaštite od požara.

Temperatura samozagrijavanja   je najniža temperatura na kojoj se praktično razlikuju egzotermni procesi oksidacije i razgradnje u supstanci ili materijalu, što može dovesti do spontanog sagorijevanja.

Grijanje na temperaturu samo-zagrijavanja, najnižu temperaturu tvari, potencijalno može predstavljati opasnost od požara. Temperatura samozagrijavanja uzima se u obzir pri određivanju uvjeta za sigurno dugotrajno (ili konstantno) zagrijavanje tvari.

Sigurna temperatura grijanja   tu tvar ili materijal (bez obzira na veličinu uzorka) treba smatrati temperaturom koja ne prelazi 90% vrijednosti temperature samozagrijavanja.

Temperatura tinjanaziva se kritična temperatura krutine pri kojoj se brzina procesa samozagrijavanja dramatično povećava, što dovodi do pojave tinjajućeg ognjišta. Temperatura tinja se uzima u obzir pri istraživanju uzroka požara, određivanju sigurnih uslova za zagrijavanje čvrstih materijala, itd.

Razmotriti karakteristike procesa oksidacije samozapaljivih supstanci biljnog porijekla, fosilnog uglja, ulja i masti, kemikalija i smjesa.

Među samozapaljive supstance biljnog porijekla spadaju   obrok, riblje brašno, sijeno, uljane pogače itd. Mokri biljni proizvodi, koji nastavljaju djelovanje mikroorganizama, posebno su osjetljivi na spontano izgaranje.
Prisustvo vlage u biljnim proizvodima na određenim temperaturama prati umnožavanje mikroorganizama, intenziviranje njihove vitalne aktivnosti koja uzrokuje povećanje temperature. Biljna hrana je siromašni provodnici toplote, tako da dodatno povećavaju temperaturu.
Pod povoljnim uslovima za akumulaciju toplote: značajna masa biljnog proizvoda, na primjer, seno ili uljana pogača u skladištu, temperatura može dostići 70 ° C.

Na ovoj temperaturi, mikroorganizmi umiru, a njihovo raspadanje prati i dalje povećanje temperature sa formiranjem poroznog uglja, koji je sposoban da apsorbuje pare i gasove u velikom volumenu.
Ovaj proces prati i oslobađanje toplote i postepeno povećanje temperature na 100-130 ° C, pri čemu dolazi do razlaganja novih jedinjenja sa formiranjem poroznog uglja. Na temperaturi od 200 ° C, celuloza, koja je dio biljnih proizvoda, razgrađuje se i stvara se novi tip ugljena koji može intenzivno oksidirati. Proces oksidacije uglja dovodi do daljnjeg porasta temperature, sve do pojave sagorijevanja.

Ugljen proizveden termičkom razgradnjom celuloznih materijala, kao što je drveni ugljen, također se može spontano zapaliti.   I to se događa odmah nakon proizvodnje. Vremenom se smanjuje njegova sposobnost da apsorbuje pare i gasove, zbog čega drveni ugalj, koji je dugo u vazduhu, gubi tendenciju samozapaljenja.

Neke vrste fosilnog uglja mogu oksidirati na niskim temperaturama i apsorbirati kisik iz zraka i drugih plinova ili para. Ali glavni uzrok spontanog sagorevanja je oksidacija uglja. Apsorpcija pare i gasova ugljem prati i povećanje temperature.
Mladi ugalj koji sadrži vlagu ima najveći kapacitet apsorpcije. Dakle, sveže iskopani lignit sadrži 10 - 20% higroskopne vlage, a mršav - oko 1%, tako da je potonji otporniji na spontano sagorevanje. Povećanje vlage uzrokuje povećanje temperature uglja na 60–75 ° C, a daljnja toplina se oslobađa uslijed oksidacije organske tvari.

Razvoj procesa spontanog sagorijevanja fosilnog uglja   ovisi o stupnju njegovog drobljenja: što je ugljen finiji, što je veća apsorpcija i oksidacija površine, to je veća brzina protoka, više topline se oslobađa.

Često je uzrok požara spontano sagorevanje masti i ulja mineralnog, biljnog ili životinjskog porekla.sa kojima su vlaknasti materijali i tkanine impregnirani.

Mineralna ulja (motor, dizel, transformator) su mješavina zasićenih ugljikovodika i ne mogu se zapaliti u čistom obliku. Njihovo spontano sagorevanje je moguće u prisustvu nečistoća biljnih ulja. Biljna ulja (konoplja, laneno seme, suncokret, pamuk) i ulja životinjskog porijekla (maslac) su mješavina glicerida masnih kiselina.

Mnoge hemikalije i njihove mešavine mogu se samozagrevati kada su u kontaktu sa vazduhom ili vlagom. Ovi procesi često završavaju spontanim izgaranjem.

Svojom sposobnošću samozapaljenja, hemikalije se dijele u tri grupe:

1. grupa.

Supstance koje se spontano upale u dodiru sa vazduhom(aktivni ugljen, bijeli fosfor, biljna ulja i masti, sumporni metali, aluminijski prah, karbid alkalnog metala, željezo u prahu, cink, itd.).
Oksidacija određenih supstanci iz ove grupe, prouzrokovana njihovom interakcijom sa vodenom parom vazduha, praćena je oslobađanjem velike količine toplote i odvija se tako brzo da se ubrzo pretvori u izgaranje ili eksploziju. Za druge supstance, procesi samozagrijavanja se nastavljaju dugo vremena (na primjer, proces samozapaljenja bijelog fosfora završava gorenjem nakon nekoliko sekundi, a proces samozapaljenja svježe pripremljenog aktivnog ugljena traje nekoliko dana).

2. grupa.

Supstance koje izazivaju sagorevanje u interakciji ha sa vodom(alkalni metali i njihovi karbidi, kalcijum oksid (živo vapno), natrijum peroksid, fosfor kalcij, fosfor natrijum, itd.).
Interakcija alkalnih metala sa vodom ili vlagom vazduha je praćena oslobađanjem vodonika, koji se zapali zbog toplote reakcije. Mala količina vode koja pada na vapno uzrokuje samo-zagrijavanje, što rezultira jakim zagrijavanjem (prije luminiscencije), tako da se zapaljivi materijali u blizini mogu zapaliti.

3. grupa.

Supstance koje se spontano upale kada se miješaju jedna s drugom.   Dakle, dejstvo azotne kiseline na drvo, papir, tkanine, terpentin i eterična ulja uzrokuje upalu potonjeg; Anhidrid hroma zapali alkohole, estere i organske kiseline; acetilen, vodonik, metan i etilen spontano se zapale u atmosferi klora na dnevnom svjetlu; drobljeno gvožđe (piljevina) spontano se pali u atmosferi klora; Karbidi alkalnih metala zapaljuju se pod hlorom i ugljičnim dioksidom.

Tačka paljenja To se naziva najnižom temperaturom zapaljive supstance pri kojoj se, pod uslovima posebnih testova, ispuštaju isparenja ili gasovi iznad njegove površine koja može bljesnuti u zraku iz vanjskog izvora paljenja.

Tačka paljenja je parametar koji grubo označava temperaturne uslove pod kojima zapaljiva tvar postaje zapaljiva. Tačka paljenja zapaljivih tečnosti u ovoj klasifikaciji određena je samo u zatvorenom loncu.

Područje paljenjagasovi (pare) u vazduhu je područje koncentracije datog gasa u vazduhu pri atmosferskom pritisku, u kome su smeše gasa sa vazduhom u stanju da se zapale iz spoljnog izvora paljenja i zatim raširile plamen kroz mešavinu.

Granične koncentracije područja paljenja nazivaju se respektivno donje i gornje granice zapaljivosti   gasovi (pare) u vazduhu. Vrijednosti granica paljenja koriste se za izračunavanje dozvoljenih koncentracija plinova unutar eksplozivne procesne opreme, ventilacijskih sustava, kao i za određivanje maksimalne dopuštene eksplozivne koncentracije para i plinova pri radu s vatrom, instrumentom za iskrenje.

Koncentracija plina ili pare u zraku unutar procesne jedinice, koja ne prelazi 50% donje granice paljenja, može se uzeti kao koncentracija protiv eksplozije. Zaštita od eksplozije   okruženje unutar opreme pod normalnim procesnim uslovima ne daje osnovu da se ova oprema smatra neeksplozivnom.

Za vrijednost maksimalno dopuštene koncentracije otporne na eksploziju (PDVK) para i plinova pri radu s vatrom, alat za iskrenje treba uzeti koncentraciju koja ne prelazi 5% donje granice paljenja pare ili plina u zraku u odsustvu kondenzirane faze u dotičnom aparatu.

Temperaturne granice paljenja para u zrakuovo su temperaturne granice supstance u kojoj zasićene pare formiraju koncentracije jednake donjoj ili gornjoj granici koncentracije paljenja.

Temperaturne granice paljenja uzimaju se u obzir pri izračunavanju sigurnih temperaturnih uvjeta u zatvorenim procesnim količinama s tekućinama (spremnici za gorivo), koji rade pod atmosferskim tlakom.

Temperaturu i maksimalni pritisak eksplozije treba smatrati sigurnim u odnosu na mogućnost stvaranja eksplozivnih smjesa para-zrak.

Maksimalni pritisak eksplozije - To je najveći pritisak koji se javlja tokom eksplozije. To se uzima u obzir pri izračunavanju otpornosti opreme na eksplozivnu gorivu, tekućinama i praškastim tvarima, kao i sigurnosnim ventilima i eksplozivnim membranama, školjkama elektro-opreme otporne na eksplozije.

Indeks zapaljivosti   (koeficijent K) ~bezdimenzionalnu količinu koja izražava odnos količine topline koju emitira uzorak tokom ispitivanja i količine topline koju emitira izvor paljenja,

gdje q - toplina koju oslobađa uzorak u procesu sagorevanja, kcal;

q and - toplinski impuls, tj. toplina koja se dovodi do uzorka iz stalnog izvora

paljenje, kcal.

Prema rezultatima ispitivanja, stepen zapaljivosti se procjenjuje na sljedeći način.

Vatrootporni materijali- materijali koji pri zagrijavanju na 750 ° C ne izgaraju i ne emitiraju zapaljive plinove u zraku u količini dovoljnoj da ih zapali od podignutog plamena. Pošto je koeficijent određen metodom kalorimetrije To< 0.1, takvi materijali nisu sposobni za sagorevanje u vazduhu.

Nezapaljivi materijali- materijali čija je temperatura paljenja niža od 750 ° C, a materijal gori, tinja ili se pali samo pod uticajem plamena koji se podiže i prestaje da gori ili tinja nakon uklanjanja (0.1)< To< 0,5).

Vatrootporni materijali   (ili samougasujuće) - materijali čija je temperatura paljenja niža od 750 ° C, a materijal gori, tinja ili se pali pod uticajem podignutog plamena. Nakon uklanjanja, materijal nastavlja da gori sa prigušenim plamenom koji se ne širi kroz uzorak (0.5< To< 2,1). Такие материалы не способны возгораться в воздушной среде даже при длительном воздействии источника зажигания незначительной энергии (пламени спички 750 - 800°С, тления папиросы 700 - 750°С и т.д.).

Zapaljivi materijali - materijali čija je temperatura paljenja ispod 750 ° C, a materijal, zapaljen iz plamena, nastavlja da gori ili tinja nakon njegovog uklanjanja (K> 2,1).

Stopa gorenja   Brzina sagorevanja čvrstog materijala zavisi od njenog oblika. Isjeckane krutine u obliku piljevine ili čipsa će goreti brže od monolitnih. U drobljenom zapaljivom materijalu, velika površina sagorijevanja je izložena toplini, pa se toplina apsorbira mnogo brže, isparavanje se odvija mnogo aktivnije, uz oslobađanje veće količine pare. Sagorevanje se odvija veoma intenzivno, zbog čega se zapaljiva supstanca brzo troši. S druge strane, monolitna zapaljiva supstanca će goreti duže nego drobljena.

Oblaci prašine sačinjeni su od vrlo malih čestica. Kada se oblak zapaljive prašine (npr. Zrna) dobro miješa sa zrakom i zapali, gorenje se događa vrlo brzo i često je praćeno eksplozijom. Takve eksplozije su uočene prilikom utovara i istovara žita i drugih drobljenih zapaljivih supstanci.

Postoje dvije brzine gorenja: masa i linearna.

Brzina masenog sagorevanja   naziva se masa (t, kg) spaljene supstance po jedinici vremena (min, h).

Linearna brzina sagorevanja čvrstih zapaljivih supstancizove se brzina širenja požara (m / min) i brzina rasta površine požara (m 2 / min). Brzina sagorevanja čvrstih materija zavisi od stepena usitnjavanja, vlažnosti, gustine, pristupa vazduhu i drugih faktora.

Proučavanjem slučajeva požara na brodovima moguće je prihvatiti sljedeću prosječnu brzinu linearnog sagorijevanja (m / min) različitih objekata:

Upravne pozicije ................................................ ..................... 0.5

Smještaj ................................................ ................... 1.0-1.2

Komunalije, skladišta za zapaljive materijale ..... 0.6-1.0

Prostor tereta ..................................... ........... .............. 0,5-0,7

Trajektne palube za automobile .......................... 1 5

Mašinska prostorija sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem pri sagorevanju dizel goriva ispod peći .... 10

Mehanizmi podrške granama ......... 1,2

Prostorije za električnu opremu ............................................ 0.8

Bojni odjeljci pri spaljivanju loživog ulja ispod peći ........... 8.0

Približno tokom prvih 2-3 minuta požara, područje njegovog fokusa brzo raste (na putničkim brodovima, na 20 m 2 / min). Ovaj put obično je potrebno prikupiti alarm za posadu broda i zbog toga još nema aktivnog gašenja požara. U narednih 10 minuta, kada se koriste stacionarna sredstva za gašenje vode i pjene, rast površine vatrogasnog centra se usporava.

Linearna brzina širenja požara određuje površinu požara, a stepen sagorevanja svega što može izgorjeti na ovom području je trajanje požara.

Brzina sagorevanja linearne tečnostikarakterizira ga visina sloja (mm, cm), izgorjela po jedinici vremena (min, h). Brzina širenja plamena tokom paljenja zapaljivih gasova je od 0,35 do 1,0 m / s.

Stopa izgaranjakarakterizira se količinom sagorevanja goriva po jedinici vremena po jedinici površine sagorijevanja. Određuje intenzitet sagorevanja materijala tokom požara. Morate znati da izračunate trajanje požara u bilo kojoj tečnosti. Brzina izgaranja tečnosti koja se prolije na površini morske vode je otprilike ista kao i kada izgori iz otvorenih površina posuda.

Temperature Najvažniji parametar brodskog požara, koji u velikoj mjeri određuje ne samo inženjerske i preventivne mjere, već i taktičke akcije hitnih službi i grupa plovila je temperatura. Od posebnog značaja je temperatura tokom unutrašnjih požara broda.

Intenzitet prenosa toplote iz zone požara u okolinu, brzina protoka gasa, kao i mogućnost eksplozija koje predstavljaju ekstremnu opasnost prilikom gašenja požara zavisi od temperature požara.

Temperaturno polje vatre je vrlo heterogeno.Što je bliže požarnoj zoni, temperatura je obično viša. Na vrhu sobe, vazduh je obično topliji od palube. Uzimajući u obzir ponašanje brodskih konstrukcija i materijala i sa vatreno-taktičke tačke gledišta, najpogodnije je uzeti prosječnu temperaturu dimnih plinova koji ispunjavaju požarnu zonu za temperaturu požara. Važne su i temperature na površinama brodskih struktura koje okružuju požarnu zonu: temperatura na površini koja je okrenuta prema vatri i temperatura na površini suprotnoj od požara.

Približno, temperatura u nekim tačkama zone požara može se odrediti indirektno - topljenjem neizgorenih materijala koji su se nalazili u zoni požara, ili bojom zapečaćenih tela (tabela 4.1).

Tabela 4.1

Zavisnost boje topline od temperature

Prilikom sagorijevanja čvrstih materijalatemperatura požara uglavnom ovisi o vrsti materijala, veličini požarnog opterećenja, uvjetima protoka zraka i uklanjanju produkata sagorijevanja, kao i trajanju izgaranja.

Zavisnost temperature požara od trajanja sagorevanja za sve čvrste materije ima približno isti karakter.   U početku, temperatura naglo raste do maksimuma, a kako materijal izgori, postepeno se smanjuje. Kako se požarno opterećenje povećava, povećava se ukupno trajanje paljenja, povećava se maksimalna temperatura požara, temperatura se sporije smanjuje, ali karakter zavisnosti ostaje nepromijenjen.

U uslovima ograničene izmjene gasa, na primer, sa zatvorenim otvorima u stambenom području, povećanje temperature je znatno sporije. Maksimalna temperatura doseže 800-900 ° C.

Temperaturni uslovi u prostorijama pri sagorevanju tečnosti imaju svoje karakteristike.   Pošto se tečnosti obično nalaze u bilo kojim posudama (u paletama, spremnicima, itd.), Njihovo sagorijevanje često ima lokalni karakter. Pod ovim uslovima, ako je odnos područja gorenja prema površini palube blizu jedinici, temperatura požara je oko 1.100 ° C. Ako je područje gorenja samo mali dio površine palube, temperatura je znatno niža.

Temperatura vatre pri sagorevanju tečnosti i čvrstih materijala   ovisi o tome koji gorivi materijali prevladavaju: ako tekućine čine samo mali dio požarnog opterećenja, onda se temperaturni režim malo razlikuje od čvrstog materijala.

U slučaju unutrašnjih požara u zoni agresivne toplote, mogu nastati nagli konvektivni tokovi vrelih gasova koji se javljaju kada se promene uslovi izmene gasa, prouzrokovani otvaranjem vrata i drugih otvora.

Zona toplotnog napada je dio dimnog područja., može biti opasno za temperaturu osobe. Osoba može biti u vrlo kratkom vremenu na suhom zraku, sa temperaturom od 80 - 100 ° C. Dugotrajan boravak na temperaturi od 50 - 60 ° C uzrokuje najozbiljnije posljedice pregrijavanja. Vlažan vazduh na temperaturi od 50 - 60 ° C za mnoge ljude postaje nepodnošljiv za nekoliko minuta.

Pri procjeni opasnosti od požara od plinova   odrediti područje paljenja u zraku, maksimalni tlak eksplozije, temperaturu samozapaljenja, kategoriju eksplozivne smjese, minimalnu energiju paljenja, minimalni sadržaj eksplozivnog kisika, nominalnu brzinu izgaranja.

Prilikom procjene opasnosti od požara tekućinaodrediti grupu zapaljivosti, tačku paljenja, temperaturu paljenja, granice temperature paljenja, stopu sagorijevanja. Za zapaljive tekućine, dodatno se određuju područje zapaljenja u zraku, maksimalni tlak eksplozije, kategorija eksplozivne smjese, minimalna energija paljenja, minimalni sadržaj eksplozivnog kisika i normalna brzina gorenja.

Prilikom procjene opasnosti od požara sve čvrste materije i materijali određuju grupu zapaljivosti, temperaturu paljenja. Za čvrste materije sa tačkom topljenja ispod 300 ° C dodatno određuju: tačku paljenja, temperaturne granice zapaljenja pare u vazduhu.
  Kod poroznih, vlaknastih i rasutih materijala, ako je potrebno, dodatno se određuje temperatura samozagrijavanja, temperatura tinjača tijekom spontanog izgaranja, temperaturni uvjeti termičkog samozapaljenja.
  Za supstance koje su u prahu ili koje mogu formirati prašinu, donja granica paljenja vazduhoplovne suspenzije, maksimalni eksplozivni pritisak vazduhoplovstva, minimalna energija paljenja vazduhoplovstva, minimalni eksplozivni sadržaj kiseonika se dodatno određuju.

Prilikom procjene opasnosti od požara neke tvari   potrebno je proučiti njegova svojstva, identificirati mogućnost njihove promjene tijekom vremena i kada se koriste u određenim uvjetima. Posebno je važno uzeti u obzir kada se supstanca dodiruje sa drugim aktivnim supstancama tokom dužeg zagrijavanja, zračenja i drugih vanjskih utjecaja, zbog čega se njegove fizičko-kemijske osobine mogu promijeniti.

Prilikom ispitivanja brodogradnje i drugih čvrstih materijala za zapaljivost, inicijalno se otkriva grupa zapaljivih materijala metoda vatrenih cijevi.

Materijal koji se smatra zapaljivim.ako, kada se testira metodom protivpožarne cijevi, vrijeme za samozapaljenje ili tinjanje prelazi 1 min, a gubitak težine uzorka je 20%. Zapaljivi materijali uključuju i materijale koji samostalno gori plamenom preko cijele površine uzorka, bez obzira na gubitak težine i vrijeme njegovog sagorijevanja. Takvi materijali se ne podvrgavaju daljem ispitivanju.

Materijali koji imaju gubitak težine manji od 20%, kao i materijali koji gube 20% ili više težine, ali paljenje ili tinjaju manje od 1 minuta sami za konačnu procenu stepena zapaljivosti podvrgnuti su dodatnim testovima na metoda kalorimetrije.