Окислители

Смеси (МВСК) и способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами.

Наибольшую пожарную опасность представляют пыли, взвешенные в воздухе (аэрозоли, аэровзвеси, пылевоздушные смеси). Они способны к распространению пламени на неограниченное расстояние от источника зажигания.

Пожарная статистика показывает, что ежегодно происходит большое количество взрывов пылей на предприятиях угледобывающей, мукомольной, химической и других отраслей промышленности, на зерновых элеваторах и многих других объектах, где обращаются или образуются пылевидные горючие материалы.

Распространение пламени по пылевоздушной смеси - очень сложный процесс, не поддающийся точному математическому описанию. Механизм распространения пламени по аэрозолю пытались объяснить с позиций классической тепловой теории Я.Б.Зельдовича и Н.Н.Семенова, радиационной теории (О.М.Тодес), "эстафетной" теории (Л.А.Клячко) и многих других. Но ни одна из них не может объяснить все происходящие в пылевидном облаке явления. В действительности распространение фронта пламени по аэрозолю происходит в результате протекающих одновременно и последовательно многих процессов: передаче теплоты из зоны горения в свежую смесь конвекцией, кондукцией и радиацией, факельном зажигании свежих пылинок от горящих и т.д.

Принципиальным отличием от механизма горения паро- газо-воздушных смесей является турбулентный режим распространения пламени по аэрозолям, т.е. искривление его фронта, образование "языков" пламени, непостоянство нормальной скорости горения, а отсюда часто и повышенные значения скорости распространения пламени.

Взрыв пыли - это быстрое сгорание аэрозоля с мгновенным выделением теплоты и газообразных продуктов. При таком взрыве быстро возникает давление, и волны сжатия распространяются в окружающей среде со скоростью до нескольких сотен м/с. Ударная волна очень часто взвихривает, поднимает в воздух осевшую пыль (аэрогель), после чего следует новая серия взрывов. Особенно страдают от пылевых взрывов зерновые элеваторы, предприятия мукомольной и комбикормовой промышленности.

Взрыв может возникнуть только в том случае, если концентрация пыли находится в концентрационной области распространения пламени. НКПР для пылей колеблется в очень широких пределах - от нескольких граммов до килограммов в одном кубическом метре. ВКГТР по величине огромен (от

нескольких до десятков кг/м ), в реальных условиях никогда и нигде не достигается, поэтому для пылей его не определяют.

НКПР пылей сильно зависит от их дисперсности, влажности и зольности (рис.7.7). Промышленные пыли все без исключения переменного состава, поэтому при решении ов пожарной профилактики на разных предприятиях необходимо каждый раз определять НКПР пыли и ее концентрацию в конкретных производственных условиях.

Рис.7.7. Зависимость НКПР пылей от их дисперсности (а),содержания влаги (б) и золы (в)

Для иллюстрации порядка величин в табл.7.6 приведены основные показатели пожарной опасности некоторых пылей.

химической активности встречаются только в условиях производства (в цехах, на складах сырья, промежуточной и конечной продукции, на транспорте и т.п.).

По агрегатному состоянию горючие вещества и материалы подразделяются на газообразные, жидкие и твердые.

Окислители - это вещества, атомы которых в химических превращениях принимают электроны. Среди простых веществ к ним относятся все галогены, кислород, азот. Наиболее распространенным в природе окислителем является кислород воздуха. Именно ему человечество обязано широким распространением пожаров на Земле. Воздух содержит 21% по объему кислорода и 79% азота. На один объем (моль) кислорода в воздухе приходится 79/21 = 3,76 объема (моля) азота, который не вступает в реакции горения (исключение составляют реакции горения металлов). Однако азот приходится учитывать при составлении уравнений материального и теплового баланса процессов горения, поскольку часть теплоты расходуется на его нагревание. Горение в воздухе - основной процесс на пожаре, однако во многих технологических процессах используется воздух, обогащенный кислородом, и даже чистый кислород (например, металлургические производства, газовая сварка, резка и т.д.). С атмосферой, обогащенной кислородом, можно встретиться в подводных и космических аппаратах, доменных процессах и т.д. Такие горючие системы имеют повышенную пожарную опасность. Это необходимо учитывать при разработке систем пожаротушения, пожарно-профилактических мероприятий и при пожарно-технической экспертизе пожаров.

Помимо кислорода воздуха и галогенов, окислителями в реакциях горения могут выступать и сложные вещества, например, соли кислородсодержащих кислот - нитраты, хлораты и т.п., применяемые в

Таблица 7.6.Основные пожароопасные свойства некоторых пылей

Вещество E_min, НКПР, P_max, dP/dt, МВСК, мДж г/м³ кПа кПа/с % об.

Алюминий					3,0
Сера					10,0
Сурьма					16,0
Полистирол					9,5

Минимальная энергия зажигания пылей снижается с уменьшением их дисперсности и влаги. E_min пылей в 10-20 раз выше, чем у газов и паров горючих жидкостей.

Максимальное давление взрыва пылей зависит от их химической природы, дисперсности и ряда других факторов. По своей абсолютной величине оно несколько выше, чем у газопаровоздушных смесей, поскольку при горении пылей развиваются очень высокие температуры, в ряде случаев превышающие 3000 °С.

Пылевоздушные смеси горят в широком интервале концентраций кислорода. Наименьшее значение МВСК имеют вещества типа магния и алюминия: всего 2-3 % об. Как отмечалось выше, некоторые металлы и особенно их пыли , способны гореть, т.е. взрываться в среде азота, оксидов углерода, например, те же алюминий и магний.

ТЕМА 10. ВЗРЫВЫ И ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА. Лекция 16 .

Вопросы:

1. Явление взрыва. Типы взрывов. Химический и физический взрывы.

2. Классификация взрывчатых веществ по химическому составу и областям применения.