План-конспект: сведения о горении и горючих веществах

У Т В Е Р Ж Д А Ю

Начальник ПСЧ-64 2 ПСО ФПС ГПС ГУ МЧС России по Красноярскому краю

капитан внутренней службы

А.В. Сокольчик

«____» ____________ 2020 г.

ПЛАН-КОНСПЕКТ проведения занятий

Тема №10: Общие сведения о горении и горючих веществах, пожаре и его развитии. Основные способы прекращения горения при пожаре. Инженерно-технические решения, направленные на ограничение распространения пожара

Вид занятия: Классно-групповое.

Отводимое время: 4 часа

Цель занятия: Изучить общие сведения о горении и горючих веществах, пожаре и его развитии. Основные способы прекращения горения при пожаре. Инженерно-технические решения, направленные на ограничение распространения пожара.

Приказ МЧС России от 26.10.2017 № 472 «Об утверждении Порядка подготовки личного состава пожарной охраны».

М.Д. Безбородько.

Учебник «Пожарная техника». М. 2004.

Правила по охране труда в подразделениях ФПС Государственной противопожарной службы. Утверждены приказом МТ и СЗ РФ от 23.12.2014 № 1100н. Развёрнутый план занятия:

Учебные вопросы

№1 Основы процесса горения. Общее понятие о пожаре. Время 115 мин

Основы процесса горения

Основа горения — экзотермическая окислительно-восстановительная реакция (комплекс реакций) вещества с окислителем.

Горение – сложное, быстро протекающее химическое превращение, сопровождающееся свечением и выделением большого количества теплоты.

Для возникновения горения необходимы условия:

• наличие горючего вещества;
• горючее вещество и окислитель должны быть нагреты до определенной температуры источником тепла: источником воспламе­нения, пламенем, искрой, накаленным телом и т.п.;
• наличие окислителя (чаще кислорода);
• при изменении концентрации кислорода в воздухе изменяется и интенсивность горения (горение большинства веществ прекращается при содержании кислорода в воздухе менее 14%);
• источник воспламенения.

В установившемся процессе горения постоянным источником воспламенения является зона горения. При нагревании жидкие и твердые горючие вещества, испаряясь (разлагаясь), прев­ращаются в газообразные, которые образуют горючие смеси с кислородом или другими окислителями. Для начала горения газовоздушной смеси, не обязательно наличие внешнего источника воспламенения, достаточно повышения температуры до определенного предела.

Основные направления прекращения горения:

• снижение скорости тепловыделения;
• увеличение скорости теплоотвода от зоны горения.

Основные способы прекращения горения:

• охлаждение реагирующих веществ;
• изоляция реагирующих веществ от зоны горения;
• разбавление реагирующих веществ до негорючих концентраций не поддерживающих горение;
• химического торможения реакции горения.

Общее понятие о пожаре

Пожаром называется неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства. Пожар представляет собой сложный физико-химический процесс, включающий помимо горения явления массо- и теплообмена, развивающиеся во времени и в пространстве. Основными свойствами пожара является тенденция к самопроизвольному развитию, распространению и продолжению.
Характеризуется признаками:

• неконтролируемым процессом горения, возникшего по различным причинам;
• протеканием горения вне специального очага;
• продолжением горения до тех пор, пока:
  

а) не выгорят все горючие вещества и материалы, до­ступные пожару;

б) в процессе горения не возникнут условия, приво­дящие к самопогашению;

в) не будут приняты специальные меры по тушению;

• нанесением обществу экономического ущерба в результате уничтоже­ния (повреждения) материальных ценностей.

Классификация пожаров

С целью детального изучения пожаров и разработки тактики борьбы с ними все пожары классифицируются по группам, классам и видам. Классификация их проводится на основе распределения по признакам сходства и различия по:

1) условиям массо- и теплообмена с окружающей средой:

а) на открытом пространстве:

• Отдельный — пожар, возникающий в отдельном здании или сооружении.
• Сплошной пожар – одновременное, интенсивное горение преобладающего числа зданий и сооружений на данном участке застройки.
• Массовый пожар — совокупность отдельных и сплошных пожаров в населенных пунктах, и на промышленных предприятиях.
• Огневой шторм — это особая форма пожара, характеризующаяся образованием единого гигантского турбулентного факела пламени с мощной колонкой восходящих потоков продуктов горения и нагретого воздуха и притоком свежего воздуха к границам огневого шторма со скоростью не менее 14-15 м/с.

б) в ограждениях:

• регулируемые воздухообменом — протекают при ограниченном содержании кислорода в газовой среде помещения и избытке горючих веществ и материалов. Содержание кислорода в помещении определяется условиями его вентиляции, т.е. площадью приточных отверстий или расходом воздуха, поступающего в помещение пожара с помощью мех. систем вентиляции.
• регулируемыми пожарной нагрузкой — протекают при избытке кислорода воздуха в помещении и развитие пожара зависит от пожарной нагрузки. По своим параметрам приближаются к пожарам на открытом пространстве.

2) виду горящих материалов и веществ на классы и подклассы:

• а) класс А – горение твердых веществ и материалов;
• б) класс В – горение паров ЛВЖ и ГЖ;
• в) класс С – горение газов (например водород, пропан и др.);
• г) класс Д – горение металлов и их сплавов;
• д) класс Е – горение в электроустановках.

3) признаку распространения горения:

• а) распространяющиеся, увеличиваются геометрические размеры пожара (ширина фронта, периметр, радиус и т. д.);
• б) не распространяющиеся — остаются неизменными.

4) характеру воздействия на ограждения:

• а) локальные пожары — характеризуются слабым тепловым воздействием на ограждения и развиваются при избытке воздуха, и зависят от вида горючих веществ и материалов, их состояния и расположения в помещении.
• б) объемные пожары — характеризуются интенсивным тепловым воздействием на ограждения.

5) принадлежности пожаров к объектам:

различают на: гражданских, промышленных, сельскохозяйственных объектах, на объектах транспорта, в лесном фонде.

6) размерам пожаров и др. (на основании условно прини­маемых различий);

подразделяются на малые, средние и крупные, что определяется: ущербом, площадью, объемом, количеством требуемых сил и средств, и т.д.

7) продолжительности:

• кратковременными (малопродолжительными);
• среднепродолжительными;
• затяжными.

Приведенная классификация является условной, поскольку могут в ходе своего развития переходить из одного класса, вида, группы в другой.Однако для практики тушения пожаров рассмотренная классификация необходимо, т.к. позволяет определить способы и приемы прекращения горения, вид огнетушащего вещества, организацию боевых действий подразделений при тушении пожара на данный момент развития пожара.

Зоны пожара

Каждый пожар представляет собой единственную в своем роде ситуацию, определяемую различными событиями и явлениями, носящими случайный характер, например изменение направления и скорости ветра во время пожара и т.п. Поэтому точно предсказать развитие во всех деталях не представляется возможным. Однако пожары обладают общими закономерностями, что позволяет построить аналитическое описание общих явлений пожаров и их параметров.

Пространство, в котором происходит пожар, условно подразделяется на зоны: горения(1), теплового воздействия(2) и задымления(3).

Затрудняют действия по тушению и представляет угрозу жизни (здоровью).

Каждая зона имеет особенности и параметры, оказывающие влияние на общую обстановку в условиях по­жара, что учитываются при орга­низации боевых действий.

Показатели, характеризующие зоны, непостоянны, и из­меняются во времени и пространстве, — называются параметрами пожара.

Изменение параметров пожара во времени от начала его возникновения до полной ликвидации го­рения называется развитием пожара.

Зона горения

пространство, в котором протекают процессы разложение и горение горючих веществ и материалов твердых, жидких, газов, паров в объеме диффузионного факела пламени. Характеристика зоны горения отражается на параметрах тушения и требуемых интенсивностях подачи огнетушащих средств, времени тушения, а также на общем количестве сил и средств, необходимых для ликвидации пожаров.

Характеризуется:

1) Физическими параметрами

а)Vл, линейной скоростью распространения горения- величина, характеризуемая движением фронта пламени в единицу времени (м/мин), табличная величина, зависит от:

• агрегатного состояния, физико-химических свойств, плотности распределения в пространстве и се­чения элементов пожарной нагрузки (мебели, горючих конструкций, различных складированных материалов и т.п.).
• начальной температуры, теплофизических свойств, способности горючего к воспламенению, интенсивности газообмена на пожаре, плотности теплового потока на поверхности веществ и материалов и др.
• поло­жения в пространстве: горизонтальные поверхности го­рят медленнее, чем наклонные и вертикальные. Наклонные и вертикальные повер­хности твердых веществ и материалов при горении, начинавшемся внизу, попадают в тепловой поток, способствующий интенсивному нагреву и выде­лению горючих газов.

б) пожарной нагрузкой, понимают массу всех горючих и трудногорючих материалов, приходящихся на 1м2 площади помещения или площади, занимаемой этими материалами на открытой площадке, кг/м2. Чем больше нагрузка, тем продолжительнее пожар.

в) Vm массовая скорость выгорания, кг/(м2·с) понимают потерю массы материала (вещества) в единицу времени при горении, и зависит от:

• агрегатного состояния горючего вещества;
• начальной температуры;
• концентрации кислорода (окислителя) в окружающей среде.

Массовая скорость выгорания:

• ГЖ и ЛВЖ определяется интенсивностью их испарения.
• твердых веществ зависит от вида горючего, его размеров, величины свободной поверхности и ориентации по отношению к месту горения; температуры пожара и интенсивности газообмена.

г) интенсивность тепловыделения — величина, равная по значению теплу, выделяющемуся на пожаре за единицу времени. (кДж/м). Определяется массовой скоростью выгорания веществ и материалов и их теплового содержания.

2) Геометрическими параметрами

а) площадь пожара (Sп) — это площадь поверхности горения веществ, материалов, зданий, их частей и других предметов на поверхность земли (пола помещения) совместно с разрывами без горючих материалов, которые для ограничения распространения горения существенного значения не имеют. Площадь пожара имеет свои границы: периметр и фронт.

б) скоростью роста площади — это скорость увеличения площади в единицу времени Vs= Sп/ — (м2/мин);

в) периметр пожара (Pп) — длина внешней граница площади пожара. Величина имеет зна­чение для оценки обстановки на круп­ных пожарах, когда сил и средств для туше­ния по всей площади в данный момент недостаточно.

г) фронт пожара (Фп) — часть периметра пожара, в направлении которого происходит распространение горения. Имеет значение для оценки обстановки, определения решающего на­правления боевых действий, для расчета сил и средств, требуемых на момент локализации пожара.

Зона теплового воздействия

часть пространства, которая примыкает к зоне горения и в этой части пространства протекают процессы теплообмена между поверхностью пламени, окружающими конструкциями и горючими материалами.
Тепло, передаваемое во внешнюю среду, способствует распространению пожара, а так же:

усложняет обстановку на пожаре (повышение температуры, деформацию конструкций и т.д.);

является одной из причин развития пожара;

вызывает движение газовых потоков и вытекающие из этого последствия (задымление помещений и территории и др.).

Сколько тепла выделяется в зоне химической реакции горения, столько его и отводится от нее.

Qоб = Qг + Qср
где: Qоб
Qср Для поддержания и продолжения горения требуется до 3 % выделяющегося тепла:

• путем излучения передается горящим веществам и затрачивается на их разложение и испарение;
• берут за основу при определении способов и приемов прекращения горения на пожарах и установлении нормативных параметров тушения.

Процесс теплообмена горячих газов, факела пламени и ограждающих конструкций при пожаре носит сложный характер и осуществляется одновременно:

• тепловым излучением;
• конвекцией;
• теплопроводностью.

Размеры зоны зависят от:

• удельной теплоты пожара (Количество выделяемой теплоты при горении зависит от удельной теплоты сгорания веществ и материалов);
• температуры зоны го­рения;
• способов передачи тепла;
• вида пожара, га­зового обмена, метеоусловий и др. факторов.

Границы зоны: где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без средств тепловой защиты. Считается, что внешняя граница зоны составляет темпера­туру продуктов сгорания 50-60С.

Температура пожара не является величиной по­стоянной и изменяется во времени и пространстве, что называется температурным режимом пожара.

Зная который, можно:

• прогнозировать развитие пожара;
• производить необходимые расчеты по газообмену;
• определять угрозу взрывов технологических аппара­тов, деформации строительных конструкций;
• обосно­вать целесообразные решения по тушению и защите людей;

Зона задымления — часть простран­ства заполненная дымовыми газами, примыкающего к зоне горения, в котором невозможно (или затрудняется) ведение действий подразделений без СИЗОД и из-за недостатка видимости. Включает всю зону теплового воздействия и значительно превышать ее.

1) Дым — это дисперсная система из продуктов горения и воздуха, состоящая из газов, паров и раскаленных частиц. Объем выделившегося дыма, его плотность и токсичность зависят от свойств горящего материала и от условий протекания процесса горения. Особенно плотное задымление возникает при горении таких веществ, как каучук, шерсть, хлопок, бензин, нефть и др.

2) Являются основным препятствием для успешного ведения действий личным составом, создают опасность для жизни и здоровья людей, оказавшихся в зоне задымления.

3) Выделяются газообразные, жидкие и твердые вещества. Их называют продуктами горения, т.е. веществами, образовавшимися в результате горения. Они распространяются в газовой среде и создают задымление. Сильному дымообразованию способствует химический недожог, т.е. в зону горения в единицу времени поступает недостаточное количество кислорода и реакция сгорания (окисления) протекает не полностью.

4) С по­вышением температуры увеличивается токсичность ды­мовых газов и уменьшается их средняя плотность.

Границы зоны: считаются места, где видимость предметов 6 — 12 м, концентрация кислорода в дыме не менее 16 % и токсичность газов не представляет опасности для людей, без средств защиты органов дыхания. Практически установить границы зон при пожаре не представляется возможным, т.к. происходит их непрерывное изменение, и можно говорить лишь об условном их расположении.

Характеризуется: площадью, объемом, плотностью и временем задымления, концен­трацией дыма, токсичностью выделяемых газов, ско­ростью движения дымовых потоков, цветом и запахом веществ, входящих в состав дыма, его температурой и другими параметрами.

Опасные факторы:

снижение видимости, определяется концентрацией дыма (это количество продуктов горения, в единице объема помещения, г/м3), и наибольшая плот­ность и опасность отравления создается в верхних частях помещений.
действие СО и СО2, на организм комбинировано, поэтому общая токсичность опасна для жизни, даже при незначительных концентрациях. При значительных концентрациях продуктов сгорания в составе дыма понижается процентное содержание кислорода, концентрации кислорода воздухе:14-16% — наступает кислородное голодание, а 9% — создается угроза жизни. Чаще всего отравляют действия токсичных продуктов сгорания: оксиды углерода, азота, фосген, синильную кислоту, хлорид водорода и др. По характеру дыма (цвет, запах) можно определить род го­рящих веществ и присутствие вредных газов.

Опасные факторы пожара

Иногда пожары приводят к гибели людей, вследствие воздействия ОФП: отравления продуктами сгорания, воздей­ствия высокой температуры, взрывов, обрушений кон­струкций и др. причин.

Опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ценности, являются:

• пламя и искры;
• повышенная температура окружающей среды;
• токсичные продукты горения и термического разложения;
• дым;
• пониженная концентрация кислорода.

К вторичным проявлениям ОФП, относятся:

• осколки, части разрушившихся аппаратов, агрегатов, установок, конструкций;
• радиоактивные, токсичные вещества, из разрушенных аппаратов (установок);
• электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов;
• опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;
• огнетушащие вещества.

2. Учебный вопрос №2 — Условия и механизм прекращения горения. Время 45 мин

3.Условия и механизм прекращения горения

Условия прекращения горения

Процесс развития пожара остается неуправляемым лишь до вмешательства человека или автоматических средств тушения.

Основные направления и способы прекращения горения:

• снижение скорости тепловыделения;
• увеличение скорости теплоотвода от зоны горения.

Основа прекращения горения — снижение температуры зоны горения до значений ниже температуры затухания, достигается на основе четырех принципов прекращения горения:

• охлаждение реагирующих веществ;
• изоляция реагирующих веществ от зоны горения;
• разбавление реагирующих веществ до негорючих концентраций;
• химического торможения реакции горения.

Классификация огнетушащих веществ

По основному (доминирующему) признаку прекращения горения огнетушащие вещества подразделяются на:

• охлаждающего действия (вода, твердый диоксид углерода и др.);
• разбавляющего действия (негорючие газы, водяной пар, тонкораспыленная вода, и т.п.);
• изолирующего действия (ВМП, сыпучие негорючие материалы и пр.);
• ингибирующего действия (галоидированные углеводороды: бромистый метилен, бромистый этил, огнетушащие составы на их основе и др.);

Примечание: огнетушащие вещества, поступая в зону горения, прекращают горение комплексно, а не избирательно, например: вода, являясь огнетушащим веществом охлаждения, попадая на поверхность горящего материала, частично будет действовать как вещество разбавляющего и изолирующего действия. Неправильное использование огнетушащих веществ может способствовать дальней­шему развитию пожара.

Применение определенного способа и приема прекращения горения, огнетушащего вещества зависит от:

• условий и характера развития пожара;
• свойств и состояния горючих материалов;
• трудоемкости и безопасности выполняемой работы личным составом;
• наличием сил и средств.

3.Учебный вопрос №3- Инженерно-техническое решения, направленные на ограничения распространения пожара. Время 20 мин

• Местные преграды
• Противопожарные стены
• Противопожарные перегородки
• Противопожарный занавес

Возможными путями распространения пожара на предприятиях могут служить поверхности открыто хранящихся или обрабатываемых материалов и веществ; поверхности разлившихся ЛВЖ и ГЖ; паровоздушные горючие объемы; транспортные коммуникации в зданиях (коммуникационные каналы, шахты и ниши, лифтовые шахты); кабельные туннели, тех­нологическое оборудование, взрывная волна, дверные, оконные и технологические проёмы; воздуховоды систем вентиляции; промышленная канализация; сгораемые конструкции зданий.

Предотвращение распространения пожара и исключение взрывов обеспечиваются следующими мерами:

• применением основных строительных конструкций объектов из несгораемых материалов с регламентированными пределами огнестойкости;
• пропиткой деревянных конструкций огнезащитными составами (антипиренами);
• нанесением на металлические и сгораемые конструкции огнезащитных составов;
• устройством противопожарных преград (противопожарные стены, перегородки, перекрытия, двери, окна, противопожарные ворота, люки, клапана, противопожарные зоны и т.п.);
• устройством ограждающих конструкций вертикальных комму­никаций (лифтовые шахты, коммуникационные каналы, шахты и ниши) из противопожарных перегородок 1-го типа с противопожарными дверями 2-го типа, а также заделкой негорючими материалами на толщину перекрытия воздуховодов, трубопроводов, кабелей и проводов;
• установлением предельно допустимых площадей противопожарных отсеков и секций, ограничением этажности зданий в соответствии с требованиями нормативных документов;
• предотвращением или ограничением растекания ЛВЖ и ГЖ при пожарах (устройство бортиков, порогов, пандусов, лотков и т.п.);
• применением огнепреграждающих устройств в оборудовании (огнепреградители, гидрозатворы, сухие затворы, автоматически закрывающиеся задвижки, обратные клапаны и т.д.);
• устройством аварийного слива огнеопасных жидкостей, аварийного отключения и переключения аппаратов и коммуникаций;
• ограничением количества горючих веществ и материалов в цехах, на складах и т.д.;
• периодической очисткой территории, на которой распола­гается объект, помещений, коммуникаций, аппаратуры от горючих отходов, отложений пыли, пуха и т.д.;
• заменой ЛВЖ и ГЖ на пожаробезопасные или менее опасные технические моющие средства;
• уменьшение и массы и объёма горючих веществ и материалов, находящихся одновременно в помещении или на открытых площадках;
• применением автоматических установок пожарной сигнали­зации и пожаротушения.

  Пособия и оборудование, используемые на занятии: конспект, тетрадь.

  Руководитель занятия:
  Заместитель начальника 2 ПСО ФПС

  ГПС ГУ МЧС России по Красноярскому краю

  капитан внутренней службы Степаненко С.М.

Полный текст с изображениями и дополнительными формулами можно скачать здесь.