Розділ «4.3. Загальні відомості про процес горіння. Показники пожежовибухонебезпечності речовин та матеріалів»

4.3.1. Поняття про горіння. Види горіння

Правильна організація протипожежних заходів і гасіння пожеж неможливі без чіткого розуміння сутності хімічних та фізичних процесів, які відбуваються під час горіння речовин. Тому досконале знання цих процесів дає можливість у разі необхідності швидко припиняти їх протікання та успішно боротися з вогнем.

Горіння - це екзотермічна реакція окиснення речовини, яка супроводжується виділенням диму та (або) виникненням полум'я та (або) світінням (ДСТУ 2272-93).

Дим - видимі тверді та (або) рідинні часточки в газах, утворені внаслідок горіння або піролізу матеріалів.

Полум'я - зона горіння в газовій фазі з видимим випромінюванням світла.

Світіння - безполуменеве горіння матеріалу (речовини) у твердій фазі з видимим випромінюванням світла із зони горіння (наприклад, тління).

Горіння являє собою комплекс взаємопов'язаних хімічних і фізичних процесів. Основними такими процесами є: виділення значної кількості тепла; швидке хімічне перетворення горючої речовини внаслідок реакції окиснення.

Найбільш загальною властивістю горіння є властивість утвореного осередку полум'я переміщуватися по всій горючій суміші шляхом передавання тепла або дифузії активних частинок із зони горіння до свіжої суміші. У першому разі реалізується тепловий, а в другому - дифузний механізм поширення полум'я. Зазвичай, горіння протікає за комбінованим тепловим дифузним механізмом.

В основному розрізняють такі види горіння:

- за кількістю окисника: повне та неповне;

- за швидкістю поширення полум'я: дефлаграційне (від кількох сантиметрів до кількох метрів за секунду), вибухове (десятки, сотні метрів за секунду), детонаційне (тисячі метрів за секунду);

- за агрегатним станом речовин, що беруть участь у процесі горіння: гомогенне (речовини мають однаковий агрегатний стан, наприклад, горіння горючих газів на повітрі) та гетерогенне (речовини мають різний агрегатний стан і наявна межа їх розподілу, наприклад, горіння рідин і твердих речовин на повітрі).

Повне горіння відбувається, якщо є достатня кількість окисника. Під час такого горіння утворюються продукти, нездатні до подальшого окиснення та горіння (діоксид вуглецю, водяна пара, сірчаний ангідрид тощо). Для повного горіння горючої речовини на повітрі необхідна його відповідна кількість. Так, для повного горіння 1 кг деревини необхідно 4,18 м3 повітря, 1 кг торфу- 5,8 м3, 1 кг бензину - 10,25 м3, 1 кг пропану - 23,8 м3.

Якщо кількість окисника є недостатньою, то горіння буде неповним і реакція окиснення речовини пройде не до кінця. Під час неповного горіння утворюються, як правило, токсичні та горючі речовини (монооксид вуглецю, альдегіди, смоли, спирти тощо), які за певних умов здатні до подальшого горіння. Ознакою неповного горіння є дим. У більшості випадків на пожежах спостерігається неповне горіння речовин і як наслідок - значне виділення диму.

Треба зазначити, що під час повного горіння ефективність згорання палива є значно вищою. При неповному горінні 1 кг вугілля утворюється майже в чотири рази менше тепла, ніж при його повному горінні. Крім того, з витяжної труби опалювальної установки йде дим та іноді летить сажа.

Якщо при гомогенному горінні горюча речовина та окисник не перемішані між собою, то відбувається дифузне горіння. У цьому випадку швидкість горіння є відносно невисокою, оскільки залежить від швидкості дифузії окисника в зону горіння.

Коли окисник та горюча речовина перебувають в однаковому агрегатному стані й рівномірно перемішані між собою (наприклад, суміш горючого газу і повітря), то відбувається гомогенне кінетичне горіння. У цьому випадку швидкість горіння не залежить від дифузії повітря, а визначається швидкістю хімічної реакції і проявляється як вибух або детонація.

Пожежі, як правило, характеризуються гетерогенним дифузним горінням, швидкість переміщення полум'я якого залежить від швидкості дифузії кисню повітря до осередку горіння.

4.3.2. Умови, необхідні для виникнення горіння