Пределы воспламеняемости газов


Горючие газы и твердые измельченные вещества (пыль горючих веществ) образуют горючие смеси прибой температуре, твердые вещества, а также жидкости — только при определенных температурах в границах минималь­ного (нижнего) и максимального (верхнего) концентрационных пределов.

При внесении искры, открытого огня в среду концентрации паров или газов, равной нижнему концентрационному пределу воспламенения, они вспыхивают, сам же продукт (горючее вещество) не воспламеняется.

Температура возгорания — самая низкая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от постороннего источника зажигания; устойчивого горения веще­ства не возникает. При температуре вспышки мгновенно сгора­ет только образовавшаяся смесь паров или газов с воздухом.

Температура возгорания является основным показателем степени огнеопасности горючих жидкостей и принята за основу их классификации по степени пожарной опасности. Ее учитывают при классификации производств, помещений и электроустановок по степени пожарной опасности в соответствии со

СНиП и Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), при   работке противопожарных мероприятий в целях обеспечения пожарной безопасности и техники безопасности во время погрузки, выгрузки, транспортировки, а также при зачистке, дегазации и ремонте нефтеналивных судов

Условия горения


Пределы воспламеняемости газовПонятие пожарной опасности тесно связано с горючестью веществ, материалов, то есть с их способностью загораться и гореть в течение определенного времени. Чтобы горение произошло, необходимо наличие 3-х факторов:

  • потенциально горючего вещества;
  • окислителя;
  • источника огня (или высокой температуры).

Без присутствия одного из них реакция невозможна, так как суть горения — самораспространяющийся окислительный процесс. Идеальным окислителем является кислород. Быстрее всего вещество сгорает в чистом кислороде, но если его содержание в газовой смеси падает до 10%, то процесс прекращается. Кроме кислорода, окислителями являются хлор, фтор, бром, йод и некоторые другие элементы таблицы Менделеева.

Пределы воспламеняемости газов


Некоторые вещества, например черный порох, содержат окислитель внутри себя, среди своих компонентов. Поэтому порох может гореть в безвоздушной среде и даже в вакууме, а вот дерево, к примеру, в таких условиях не загорится.

Полыхать могут вещества, находящиеся в любом физическом состоянии — твердом, жидком или газообразном (четвертый тип, плазма, в этом вопросе не рассматривается). При этом в силу ряда причин наибольшую пожарную опасность представляет воспламенение горючих жидких веществ и газов, которое происходит легче и может иметь характер взрыва.

Пределы воспламеняемости газов

Дело в том, что большинство твердых веществ, включая бумагу, дерево, некоторые виды пластмассы, в своем исходном состоянии не горят. Воспламеняются пары этих веществ, которые начинают образовываться при нагревании. Горит паровоздушная смесь над твердым телом, хотя зрительно кажется, что воспламенился сам объект. Список твердых веществ, способных гореть де-факто, без плавления и испарения, относительно невелик. Среди них можно назвать кокс и древесный уголь, которые сами по себе являются продуктами распада, происходящего в процессе горения, каменного угля и древесины соответственно.

Таким образом, для возгорания необходимо (в большинстве случаев) образование смеси из горючих продуктов испарения или разложения исходного сырья — и воздуха, в котором должен содержаться кислород — не менее 10%. Чем больше процент кислорода, тем активнее идет реакция.

Самовоспламеняющиеся материалы

Пределы воспламеняемости газовК самым известным веществам, способным к самовозгоранию и поэтому обладающим повышенной пожарной опасностью, относятся:

Обратите внимание!

  • бурый уголь;
  • торф;
  • древесные опилки;
  • минеральное масло;
  • белый фосфор;
  • эфир;
  • скипидар.

Эти вещества могут самостоятельно загореться, всего лишь контактируя с воздухом. Некоторые из них, как, например, бурый уголь и белый фосфор, вспыхивают при нормальной температуре, другим требуется нагрев окружающей среды для запуска реакции. В соответствии с ГОСТ 12.1.011-78 о классификации взрывоопасных смесей, все подобные элементы делятся на группы по температуре самовоспламенения. Группа Т6 присвоена веществам с наименьшей температурой самовозгорания в пределах 85 ℃, Т1 — с наибольшей, свыше 450 °.

Некоторые вещества загораются при контакте не с атмосферным воздухом, а, например (и как это ни странно) с водой. К ним относятся натрий, гидриды кальция и магния, смесь йода и цинка.

Другие группы веществ могут вспыхивать при контакте с сильными кислотами, например с азотной.

Самовозгорание не всегда сопровождается пламенем. В частности, торф или опилки, контактируя с атмосферой, могут медленно тлеть, образовывая большое количество дыма, но почти не выделяя пламени.

Разделение на группы по горючести


Для корректной оценки пожарной безопасности различных материалов и веществ был разработан и введен в действие закон № 123-ФЗ (последняя действующая редакция от 29.07.2017).

Данный нормативный акт дифференцирует все известные материалы на строительные, текстильные и кожевенные и все остальные. Для последних, не относящихся к строительству, текстильной или кожевенной промышленности, используется упрощенная градация по степени пожарной опасности.

Итак, любые вещества и материалы, кроме упомянутых обособленных групп, делятся на горючие, трудногорючие и негорючие.

Пределы воспламеняемости газов

Первые способны полыхать или тлеть без источника горения, в том числе и загораться самостоятельно, поэтому они представляют высокую пожарную опасность.

Трудногорючие могут гореть, но только при непосредственном контакте с источником пламени. С точки зрения пожарной опасности это не самый худший вариант материалов.

Негорючие вещества или материалы не взаимодействуют для горения с воздухом (или не горят вообще). Но в эту же группу отнесены и те, которые могут образовывать горючие смеси при контакте, например, с водой, а также окислители, например тот же кислород.


Необходимо помнить, что некоторые негорючие вещества способны поддерживать горение или быть взрывоопасными.

Показатели пожарной опасности

Строительные материалы, оживальные и текстильные выделяют в отдельную группу, которая наиболее часто становится источником пожара. Поэтому ей отдельно посвящена 13-я статья закона № 123-ФЗ, которая описывает основные показатели и свойства этих веществ по отношению к огню.

К показателям пожарной опасности этих материалов относится воспламеняемость, горючесть, возможность распространения пламени, образование дыма, токсичность.

Параметр воспламеняемости означает количество энергии, которое должно быть затрачено тепловым потоком на воспламенение определенного участка поверхности. Определяется в киловаттах на квадратный метр. Легковоспламеняемым веществам достаточно 20 кВт/м2, умеренновоспламеняемым — 20-35 кВт/м2, трудновоспламеняемым нужно больше 35 кВт/м2, чтобы начался пожар.

Пределы воспламеняемости газов


По горючести материалы данной группы делятся на негорючие и горючие, последние имеют градацию: слабо-, умеренно-, нормально-, сильногорючие. Параметр определяется температурой выделяемого дыма, степенью повреждения объекта и длительностью самостоятельного (без внешнего источника) горения.

Большинство органических веществ данной группы умеренно-, нормально- и сильногорючие (например, дерево, хлопок). Слабогорючие — это, как правило, композиты из органических и неорганических веществ, например, фибролит, войлок с глиняной пропиткой.

Негорючие материалы в большинстве своем — неорганика. Хорошим примером являются гипс, глина, бетон.

Пределы воспламеняемости газов

Способность веществ распространять пламя по своей поверхности, то есть быстро гореть, зависит от количества тепла, необходимого для воспламенения определенного участка. Так же, как и воспламеняемость, выражается в киловаттах на квадратный метр. У нераспространяющих горение материалов этот параметр — более 11 кВт/м2, у сильнораспространяющих — меньше 5 кВт/м2.

Дымообразующий фактор — это количество вырабатываемого при горении дыма. Выражается коэффициентом дымообразования, минимум — 50 м2/кг, максимум — 500 м2/кг.

Пределы воспламеняемости газов

По ядовитости продуктов горения (выделяемых при этом газов и веществ, содержащихся в дыме) все вещества градуируются от чрезвычайно опасных до мало опасных.

Особенности жидкостей


Пределы воспламеняемости газовЖидкостной пожар относится к числу наиболее опасных, так как воспламеняемые жидкости вспыхивают быстрее, чем твердые вещества, горят достаточно долго и с большим выделением тепла, а огонь моментально распространяется по всей поверхности жидкости.

Напомним, что горит не сама жидкость (бензин, керосин, масло), а газы, образующиеся над ее поверхностью при испарении. Многие жидкости с особой легкостью образуют огнеопасные газовоздушные смеси.

Тушение жидкостного пожара затруднено из-за невозможности применять основные способы. Тушить его водой, закидывать песком, если горит поверхность глубокой емкости, невозможно.

Пределы воспламеняемости газов

Все горючие жидкие вещества классифицируются по температуре воспламенения:

  • 1 класс: < -13 ℃;
  • 2 класс: от -13 до 28 ℃;
  • 3 класс: от 29 до 61;
  • 4 класс: от 62 до 120;
  • 5 класс: > 120.

Первые три класса — это легко воспламеняемые жидкости (ЛВЖ). Группа представляет наибольшую пожарную опасность, склонна к самовоспламенению или образованию потенциально опасных газо-воздушных смесей при нормальных температурных условиях. Требует особых режимов хранения.

Четвертый и пятый — обычные воспламеняемые жидкости. К ним относятся, в частности, многие используемые в обиходе химикаты и продукты переработки нефти — бензин, керосин, метиловый, этиловый и другие спирты. Вещества образовывают опасные смеси собственных паров с воздухом при нагреве больше температуры вспыхивания. Также требуют особых условий хранения, но считаются относительно безопасными.

При смешении газа с воздухом образуется взрывоопасная смесь, при этом концентрация газа зависит от его состава. Пределы воспламеняемости — это то количество газа в смеси, при котором происходит воспламенение и самопроизвольное распространение пламени.

До нижнего предела воспламеняемости (т.е. до минимального количества газа в смеси) не происходит воспламенение и горение. Между нижним и верхним пределами воспламеняемости смесь начинает гореть, в том числе и после удаления источника зажигания.



Газ Смесь газа и кислорода Смесь газа и воздуха
Содержание, об. % Содержание, об. % Максимальное
давление взрыва,
МПа
Коэффициент избытка воздуха при пределах воспламенения
При пределах воспламеняемости При пределах воспламеняемости При стехиометрическом составе смеси При составе смеси, дающем максимальное давление взрыва
нижнем верхнем нижнем верхнем нижнем верхнем
Водород 4,0 94,0 4,0 75,0 29,5 32,3 0,739 9,8 0,15
Оксид углерода 12,5 94,0 12,5 74,0 29,5 2,9 0,15
Метан 5,0 6,0 5,0 15,0 9,5 9,8 0,717 1,8 0,65
Этан 3,0 56,0 3,2 12,5 5,68 6,28 0,725 1,9 0,42
Пропан 2,2 55,0 2,3 9,5 4,04 4,60 0,858 1,7 0,40
н-Бутан 1,7 49,0 1,7 8,5 3,14 3,6 0,858 1,7 0,35
Изобутан 1,7 49,0 1,8 8,4 3,14 ~1,8 0,35
н-Пентан 1,4 7,8 2,56 3,0 0,865 1,8 0,31
Этилен 3,0 80,0 3,0 16,0 6,5 8,0 0,886 2,2 0,17
Пропилен 2,0 53,0 2,4 10,0 4,5 ~5,1 ~0,89 1,9 0,37
Бутилен 1,47 50,0 1,7 9,0 3,4 ~4,0 ~0,88 1,7 0,35
Ацетилен 2,5 89,0 2,5 80,0 7,75 14,5 1,03 3,3 0,019

Температура самовоспламенения — это минимальный показатель температуры, при которой начинается процесс горения без внешнего подвода теплоты. Значения в таблице являются экспериментальными данными, так как фиксированные показатели сложно получить на практике из-за влияния многих факторов: степени однородности газовоздушной смеси, содержания газа, давления, способа нагрева и т.д.

Газ Температура самовоспламенения, °С Газ Температура самовоспламенения, °С
Водород 530

Этилен

455
Оксид углерода 610

Пропилен

455
Метан 650

Бутилен

455
Этан 510

Ацетилен

335
Пропан 500

Сероводород

290
Бутан 429

Коксовый газ

560

Использованные источники

  1. trudova-ohrana.ru/protivopogarnay-bezopasnost/processy-gorenija-i-sposoby-likvidacii-gorenija/593-temperatury-vozgoranija.html
  2. protivpozhara.com/zaschita/teorija-stojkosti/pozharnaja-opasnost-veshhestv-i-materialov
  3. sargs.ru/proektirovschiku/poleznaja_informacija/predely_vosplamenyaemosti_gazov/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.