Каковы условия воспламенения горючей жидкости. Самовозгорание, воспламенение, температура вспышки и горения, взрыв вещества. Опасные факторы пожара

Для создания НКПРП паров над поверхностью жидкости достаточно нагреть до температуры, равной НТПРП, не всю массу жид­кости, а лишь только ее поверхностный слой.

При наличии ИЗ такая смесь будет способ­на к воспламенению. На практике чаще всего используются понятия температура вспышки и воспламенения.

Под температурой вспышки понимают наименьшую темпера­туру жидкости, при которой над ее поверхностью в условиях спе­циальных испытаний образуется концентрация паров жидкости, способная к воспламенению от ИЗ, но скорость их образования недостаточна для последующего горения. Таким образом, как при температуре вспышки, так и при нижнем тем­пературном пределе воспламенения над поверхностью жидкости образуется нижний концентрационный предел воспламенения, однако в последнем случае HKПРП создается насыщенными пара­ми. Поэтому температура вспышки всегда несколько выше, чем НТПРП. Хотя при температуре вспышки имеет место кратковременное воспламенение паров в воздухе, которое не спо­собно перейти в устойчивое горение жидкости, тем не менее при определенных условиях вспышка паров жидкости способна явить­ся источником возникновения пожара.

Температура вспышки принята за основу классификации жидкостей на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ). К ЛВЖ относятся жидкости, имеющие температуру вспыш­ки в закрытом тигле 61 0 С или в открытом 65 0 С и ниже, к ГЖ – с температурой вспышки в закрытом тигле более 61 0 С или в открытом тигле 65 0 С.

I разряд – особо опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от -18 0 С и ниже в закрытом тигле или от -13 0 С и ниже в открытом тигле;

II разряд – постоянно опасные ЛВЖ, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки выше -18 0 С до 23 0 С в закрытом тигле или от -13 до 27 0 С в открытом тигле;

III разряд – ЛВЖ, опасные при повышенной темпе­ратуре воздуха, к ним относятся легко воспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки от 23 до 61 0 С в закрытом тигле или от 27 до 66 0 С в открытом тигле.

В зависимости от температуры вспышки устанавли­вают безопасные способы хранения, транспортирования и применения жидкостей для различных целей. Темпе­ратура вспышки жидкостей, принадлежащих к одному и тому же классу, закономерно изменяется с изменени­ем физических свойств членов гомологического ряда (табл. 4.1).

Таблица 4.1.

Физические свойства спиртов

	Молекулярная	Плот-ность,	Температура, К
Метиловый СН 3 ОН
Этиловый С 2 Н 5 ОН
н-Пропиловый С 3 Н 7 ОН
н-Бутиловый С 4 Н 9 ОН
н-Амиловый С 5 Н 11 ОН

Температура вспышки повышается с увеличением молекулярной массы, темпе­ратуры кипения и плотности. Эти закономерности в го­мологическом ряду говорят о том, что температура вспышки связана с физическими свойствами веществ и сама является физическим параметром. Необходимо от­метить, что закономерность изменения температуры вспышки в гомологических рядах нельзя распространятьна жидкости, принадлежащие к разным классам органических соединений.

При смешении горючих жидкостей с водой или четы-реххлористым углеродом давление горючих паров при той же температуре понижается, что приводит к повышению температуры вспышки. Можно разбавить горючую жидкость до такой степени, что получившаяся смесь не будет иметь температуру вспышки (см. табл. 4.2).

Практика пожаротушения показывает, что горение хорошо растворимых в воде жидкостей прекращается, когда концентрация горючей жидкости достигает 10-25 %.

Таблица 4.2.

Для бинарных смесей горючих жидкостей, хорошо растворимых друг в друге, температура вспышки находится между температурами вспышки чистых жидкостей и приближается к температуре вспышки одной из них в зависимости от состава смеси.

С повышением температуры жидкости скорость испарения увеличивается и при определенной температуре достигает такой величины, что раз подожженная смесь продолжает гореть после удаления источника воспламенения. Такую температуру жидкости принято называть температурой воспламенения . Для ЛВЖ она отличается на 1-5 0 С от температуры вспышки, а для ГЖ – на 30-35 0 С. При температуре воспламенения жидко­стей устанавливается постоянный (стационарный) про­цесс горения.

Между температурой вспышки в закрытом тигле и нижним тем­пературным пределом воспламенения имеется корреляционная связь, описываемая формулой:

Т вс – Т н.п. = 0,125Т вс + 2. (4.4)

Это соотношение справедливо при Т вс < 433 К (160 0 С).

Существенная зависимость температур вспышки и воспламене­ния от условия эксперимента вызывает определенные трудности при создании расчетного метода оценки их величин. Одним из наиболее распространенных из них является полуэмпирический метод, предложенный В. И. Блиновым:

, (4.5)

где Т вс – температура вспышки, (воспламенения), К;

р вс – парциальное давление насыщенного пара жидкости при температуре вспышки (воспламенения), Па;

D 0 – коэффициент диффузии паров жидкости, м 2 /с;

n – количество молекул кислорода, необходимое для пол­ного окисления одной молекулы горючего;

Горением называют сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, характеризующийся самоускоряющимся химическим превышением и сопровождающийся выделением большого количества теплоты и лучистой энергии.

Для возникновения и развития процесса горения необходимы горючее вещество, окислитель и источник воспламенения, инициирующий реакцию между горючим и окислителем. Горение отличается многообразием видов и особенностей. В зависимости от агрегатного состояния горючих веществ горение может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении компоненты горючей смеси находятся в одинаковом агрегатном состоянии (чаще в газообразном). Причём если реагирующие компоненты перемешаны, то происходит горение предварительно перемешанной смеси, которое иногда называют кинетическим (поскольку скорость горения в этом случае зависит только от кинетики химических превращений). Если газообразные компоненты не перемешаны, то происходит диффузное горение (например, при поступлении потока горючих паров в воздух). Процесс горения лимитируется диффузией окислителя. Горение, характеризующееся наличием раздела фаз в горючей системе (например, горение жидкости и твёрдых материалов), является гетерогенным. Горение дифференцируется также по скорости распространения пламени, и в зависимости от этого фактора оно может быть дефлаграционным (в пределах нескольких м/с), взрывным (десятки и сотни м/с) и детонационным (тысячи м/с). Кроме того, горение бывает ламинарным (послойное распространение фронта пламени по свежей горючей смеси) и турбулентным (перемешивание слоёв потока с повышенной скоростью выгорания).

Как правило, пожары характеризуются гетерогенным диффузным горением, а скорость горения зависит от диффузии кислорода воздуха в среде. Возникновение и развитие пожаров существенно зависит от степени пожарной опасности веществ. Одним из критериев пожарной опасности твёрдых, жидких и газообразных веществ является температура самовоспламенения, т.е. способность вещества самовоспламеняться.

Для зарождения эндогенного пожара необходимо наличие вещества, способного быстро окислятся при низких температурах, в результате чего может произойти самовозгорание. Это свойство вещества получило название химической активности к самовозгоранию. В результате окисления и накопления тепла самонагревание переходит в воспламенение.

Воспламенение - это качественно новый и отличный от самонагревания процесс, отличающийся большими скоростями окисления, выделением теплоты и излучением света. Самонагревание и самовоспламенение зарождается отдельными небольшими гнёздами, в связи с чем, обнаружить его очень трудно.

Самовозгорание происходит вследствие накопления тепла внутри вещества и не зависит от воздействия внешнего источника тепла.

Все вещества по их опасности в отношении самовозгорания можно разделить на четыре группы:

* вещества, способные самовозгораться при контакте с воздухом при обычной температуре (растительные масла, олифа, масляные краски, грунтовки, бурые и каменные угли, белый фосфор, алюминиевая и магниевая пудра, сажа и т.д.);

* вещества, способные самовозгораться при повышенных температурах окружающего воздуха (50°С и выше) и в результате внешнего нагрева до температур, близких к температурам их воспламенения и самовоспламенения (пленки нитролаков пироксилиновые и нитроглицериновые пороха, растительные полувысыхающие масла и приготовленные из них олифы, скипидар и т.д.);

* вещества, контакт которых с водой вызывает процесс горения (щелочные металлы, карбиды щелочных металлов, карбид кальция, алюминия и т.д.);

* вещества, вызывающие самовозгорание горючих веществ при контакте с ними (азотная, магниевая, хлорноватистая, хлористая и другие кислоты, их ангидриды и соли; перекиси натрия, калия, водорода и др.; газы - окислители - кислород, хлор и др.).

Важнейшей характеристикой твердых сыпучих материалов является степень их возгораемости.

Все материалы, независимо от области применения делятся на три группы:

* Несгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются.

* Трудносгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть при наличии источника огня, а после удаления источника огня горение и тление прекращается.

* Сгораемые материалы, которые под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

Некоторые химические вещества, горючие и смазочные материалы в определенных концентрациях и условиях способны не только к возгоранию от источников тепла, но и к взрыву.

Пожарная опасность веществ (газообразных, жидких, твердых) определяется рядом показателей, характеристика и количество которых зависят от агрегатного состояния данного вещества.

Критериями пожарной опасности твердых, жидких и газообразных веществ являются: температура вспышки, температура воспламенения и самовоспламенения, индекс распространения пламени, кислородный индекс, коэффициент дымообразования, показатель токсичности продуктов горения и т.д.

Одним из критериев пожарной опасности горючих жидкостей является температура вспышки.

Температурой вспышки паров горючей жидкости называется та минимальная температура жидкости, при которой в условиях нормального давления жидкость выделяет над своей свободной поверхностью пары в количестве, достаточном для образования с окружающим воздухом смеси, вспыхивающей при поднесении к ней открытого огня.

К легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ) относятся жидкости, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки не выше 61°? в закрытом тигле и 66°С в открытом тигле.

К горючим жидкостям (ГЖ) относятся жидкости, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющие температуру вспышки выше 61°? в закрытом тигле и 66°С в открытом тигле.

Температурой воспламенения называют ту минимальную температуру, при которой нагреваемая в определённых условиях жидкость загорается при поднесении к ней пламени и горит в течение (не менее) 5с. Температура воспламенения опаснее, чем температура вспышки, так как пары и жидкость при воспламенении продолжают гореть после удаления пламени.

При строительных работах, особенно при приготовлении мастик, покрасочных работах, необходимо чётко знать степень возгораемости находящихся поблизости материалов и конструкций, правильно организовать контроль по предупреждению пожаров и обеспечить необходимым количеством средств тушения.

В зависимости от вида горючего материала пожары подразделяются на классы: А, В, С и Д (рис. 4.2.1.).

Пожары сопровождаются опасными и вредными явлениями, которые необходимо учитывать при проектировании и строительстве зданий и сооружений, ведении работ. С точки зрения пожарной безопасности очень важно принять правильное планировочное решение, предложить защиту строительных конструкций, предусмотреть необходимые пути эвакуации.

Взрыв - это разновидность горения и характеризуется чрезвычайно быстрыми процессами физико- химических превращений горючих веществ с образованием огромных количеств тепловой энергии, практически, без рассеивания тепла в окружающую среду.

Различают два концентрационных предела взрываемости веществ.

Минимальная концентрация газа, пара или пыли в смеси с воздухом, способная к воспламенению или взрыву называется нижним пределом воспламенения (НП).

Наибольшая концентрация газов или паров в воздухе, при которой ещё возможно воспламенение или взрыв (в дальнейшем с повышением концентрации воспламенение или взрыв считаются невозможными) н азывается верхним пределом воспламенения (ВП).

Взрыв от горения отличается ещё большей скоростью распространения огня. Так, скорость распространения пламени во взрывчатой смеси, находящейся в закрытой трубе, 2000 - 3000 м/с. Сгорание смеси с такой скоростью называется детонацией . Возникновение детонации объясняется сжатием, нагревом и движением несгоревшей смеси перед фронтом пламени, что приводит к ускорению распространения пламени и возникновению в смеси ударной волны. Образующиеся при взрыве газовоздушной смеси воздушные ударные волны обладают большим запасом энергии и распространяются на значительные расстояния. Во время движения они разрушают сооружения и могут стать причиной несчастных случаев. Оценка опасности воздушных ударных волн для людей и различных сооружений производится по двум основным параметрам - давлению во фронте ударной волны?Р и сжатию ф. Под фазой сжатия понимается время действия избыточного давления в волне. При ф? 11 мс безопасным для людей считается давление 0,9-113 Па. Расчёты безопасных расстояний для людей при потенциальной угрозе взрыва ведутся только по давлению во фронте ударной волны, так как при взрывах всегда ф во много раз больше 11 мс

Развернуть содержание

По “Правилам устройства электроустановок” определение горючей жидкости звучит довольно лаконично – это жидкость, которая вспыхнуть при температуре больше 61℃, продолжая после этого самостоятельно гореть без внешнего инициирования, воздействия. Легковоспламеняющаяся жидкость согласно ПУЭ – это ГЖ с Т вспышки не больше 61℃, причем те из них, что имеют давление испарения не меньше 100 кПа при Т = 20℃ являются взрывоопасными.

ГЖ относят к пожароопасным материалам, но они являются взрывоопасными, если в ходе технологического процесса нагреты до Т вспышки.

Подобное предварительное категорирование объектов защиты позволяет на этапе проектирования, начала эксплуатации принять организационные, технические решения по выбору, монтажу, подходящих по требованиям нормативных документов, например, таких как видов, типов , в т.ч. взрывозащищенных извещателей пламени, датчиков дыма для установок АПС, стационарных систем пожаротушения; для ликвидации первичных очагов возгораний в помещениях с наличием ЛВЖ, ГЖ.

Дополнительные сведения в таблице:

Наименование материала	Аналог или исходный материал	Низшая теплота сгорания	Плотность ГЖ	Удельная скорость выгорания	Дымообразующая способность	Потребление кислорода	Выделение CO 2	Выделение CO	Выделение HCL
		Q н	р	Ψ уд	D m	L O 2	L CO 2	L CO	L HCl
		МДж/кг	кг/м 3	кг/м 2 с	Нп м 2 /кг	кг/кг	кг/кг	кг/кг	кг/кг
Ацетон	Химическое вещество; ацетон	29,0	790	0,044	80,0	-2,220	2,293	0,269	0
Бензин А-76	Бензин А-76	43,2	745	0,059	256,0	-3,405	2,920	0,175	0
Дизельное топливо; соляр	Дизельное топливо; соляр	45,4	853	0,042	620,1	-3,368	3,163	0,122	0
Индустриальное масло	Индустриальное масло	42,7	920	0,043	480,0	-1,589	1,070	0,122	0
Керосин	Керосин	43,3	794	0,041	438,1	-3,341	2,920	0,148	0
Ксилол	Химическое вещество; ксилол	41,2	860	0,090	402,0	-3,623	3,657	0,148	0
Лекарственные препараты, содержащие этиловый спирт и глицерин	Лекарств. препарат; этил. спирт + глицерин (0,95+0,05)	26,6	813	0,033	88,1	-2,304	1,912	0,262	0
Нефть	Сырье для нефтехимии; нефть	44,2	885	0,024	438,0	-3,240	3,104	0,161	0
Толуол	Химическое вещество; толуол	40,9	860	0,043	562,0	-3,098	3,677	0,148	0
Турбинное масло	Теплоноситель; турбинное масло ТП-22	41,9	883	0,030	243,0	-0,282	0,700	0,122	0
Этиловый спирт	Химическое вещество; этиловый спирт	27,5	789	0,031	80,0	-2,362	1,937	0,269	0

Источник: Кошмаров Ю.А. Прогнозиро­вание опасных факторов пожара в помещении: Учебное пособие

Класс пожара горючих жидкостей

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости в силу своих параметров при горении как в закрытых помещениях производственных, складских строений, технологических сооружений, так и на открытых промышленных площадках; где размещены наружные установки по переработке нефти, газового конденсата, аппараты химического органического синтеза, объекты хранения сырья, готовой товарной продукции при возникновении очагов возгораний, распространении пожара относят его к классу В.

Символ класса пожара наносится на емкости с ЛВЖ, ГЖ, объекты их хранения, что позволяет оперативно сделать правильный выбор , сократив время на разведку, локализацию и ликвидацию очагов возгорания таких веществ, их смесей; минимизировать материальный ущерб.

Классификация горючих жидкостей

Температура вспышки горючей жидкости является одним из основных параметров для классифицирования, отнесения ГЖ к тому или иному виду.

ГОСТ 12.1.044-89 определяет ее как наименьшую температуру сконденсированного вещества, имеющего над поверхностью пары, что способны вспыхнуть в воздушной среде помещения, или на открытом пространстве при поднесении низкокалорийного источника открытого пламени; но устойчивого процесса горения при этом не возникает.

А самой вспышкой считается мгновенное выгорание воздушной смеси паров, газов над поверхностью горючей жидкости, что визуально сопровождается кратковременным периодом видимого свечения.

Полученное в результате испытаний, например, по в закрытом лабораторном сосуде, значение Т℃, при которой вспыхивает ГЖ, характеризует ее взрывопожарную опасность.

Важными параметрами для ГЖ, ЛВЖ, указанными в этом государственном стандарте, также являются следующие параметры:

• Т воспламенения является наименьшей температурой горючих жидкостей, выделяющих горючие газы/пары с такой интенсивностью, что при поднесении источника открытого огня они воспламеняются, продолжая гореть при его изъятии.
• Этот показатель важен при классифицировании групп горючести веществ, материалов, опасности технологических процессов, оборудования, в которых участвуют ГЖ.
• Т самовоспламенения – это минимальная температура ГЖ, при которой происходит самовоспламенение, которое в зависимости от сложившихся условий в защищаемом помещении, объекте хранения, корпусе технологического оборудования – аппарата, установки может сопровождаться горением открытым пламенем и/или взрывом.
• Полученные данные по каждому виду ГЖ, способных к самовоспламенению, позволяет выбирать подходящие типы электрооборудования во взрывозащищенном исполнении, в т.ч. для установок зданий, строений, сооружений; для разработки мероприятий по взрывопожарной безопасности.

Для сведения: «ПУЭ» определяет вспышку быстрым выгоранием горючей воздушной смеси без образования сжатого газа; а взрыв – горением моментального типа с образованием сжатых газов, сопровождающимся появлением большого количества энергии.

Важны также скорость, интенсивность испарения ГЖ, ЛВЖ со свободной поверхности при открытых резервуарах, емкостях, корпусах технологических установок.

Пожары ГЖ опасны также по следующим признакам:

• Это распространяющиеся очаги пожаров, что связано с розливом, свободным растеканием горючих жидкостей по площадям помещений или территории предприятий; если не приняты меры к изоляции – обвалование емкостей хранения, наружных технологических установок; наличие строительных преград с установленными в проемах стен .
• Пожары ГЖ могут быть как локальными, так и объемными, в зависимости от вида, условий хранения, объема. Так как объемное горение интенсивно воздействует на несущие элементы зданий, строений, то обязательно необходима .

Следует также:

• Устанавливать на воздуховодах вентиляционных систем помещений, где имеются ГЖ, для ограничения распространения поджара по ним.
• Проводить для сменного, оперативного/дежурного персонала, организовать ответственных за противопожарное состояние объектов хранения, переработки, транспортировки, транзита ЛВЖ, ГЖ, ведущих специалистов, ИТР; проведение регулярных практических тренировок с членами ДПД предприятий, организаций; ужесточить процесс , проводить строгий контроль за местом их проведения, в т.ч. после окончания.
• Устанавливать на дымовые, выхлопные трубы отопительных, силовых агрегатов, печей, монтировать на трубопроводах технологической цепочки по транспортировке ЛВЖ, ГЖ по территории производственных предприятий.

Список, конечно, далеко не полон, но все необходимые мероприятия можно без труда найти в нормативно-технической базе документов по ПБ.

Как правильно хранить ЛВЖ и ГЖ жидкости, наверное этим вопросом задается большинство людей. Ответ можно найти в «Техническом регламенте о требованиях пожарной безопасности” от 22.07.2008 № 123-ФЗ», в таблице 14 Категории складов для хранения нефти и нефтепродуктов. Более подробная информация по хранению и расстоянию до объектов, представлена в . (СП 110.13330.2011)

Тушение пожаров класса В, согласно нормам, производят следующими :

• Воздушно-механической пеной, получаемой из водных растворов пенообразователя. Для тушения производственных, складских помещений зданий особенно эффективны .
• Огнетушащим порошком, для чего используют .
• Используют для небольших по площади, объему помещений, отсеков, например, расходных складов ГСМ, моторных отделений.

Применение распылённой воды для тушения пламени бензина и других ГЖ, имеющих низкую температуру вспышки, затруднено, так как капли воды не могут охладить нагретый поверхностный слой ниже температуры вспышки. Решающим фактором механизма огнетушащего действия ВМП является изолирующая способность пены.

При покрытии зеркала горения жидкости пеной прекращается поступление паров жидкости в зону горения, и горение прекращается. Помимо этого, пена охлаждает прогретый слой жидкости выделяющейся жидкой фазой - отсеком. Чем мельче пузырьки пены и больше поверхностное натяжение раствора пенообразователя, тем выше изолирующая способность пены. Неоднородность структуры, крупные пузырьки снижают эффективность пены.

Ликвидация очагов возгорания ЛВЖ, ГЖ производится и для особо важных объектов защиты; а также для помещений с различными по свойствам видами пожарной нагрузки, ликвидировать горение которых одним огнетушащим агентом сложно или невозможно.

Таблица интенсивности подачи 6-ти процентного раствора при тушении горючих жидкостей воздушно-механической пеной на основе пенообразователя ПО-1

Согласно . В.П. Иванников, П.П. Клюс,

Вещества	Интенсивность подачи раствора л/(с*м 2)
	Пена средней кратности	Пена низкой кратности
Разлитый нефтепродукт из аппаратов технологической установки, в помещениях, траншеях, технологических лотках	0,1	0,26
Тарные хранилища горючих и смазочных материалов	1	–
Горючая жидкость на бетоне	0,08	0,15
Горючая жидкость на грунте	0,25	0,16
Нефтепродукты первого разряда (температура вспышки ниже 28 °С)	0,15	–
Нефтепродукты второго и третьего разрядов (температура вспышки 28 СС и выше)	0,1	–
Бензин, лигроин, керосин тракторный и другие с температурой вспышки ниже 28 0С;	0,08	0,12*
Керосин осветительный и другие с температурой вспышки 28 °С и выше	0,05	0,15
Мазуты и масла	0,05	0,1
Нефть в резервуарах	0,05	0,12*
Нефть и конденсат вокруг скважины фонтана	0,06	0,15
Разлившаяся горючая жидкость на территории, в траншеях и технологических лотках (при обычной температуре вытекающей жидкости)	0,05	0,15
Этиловый спирт в резервуарах, предварительно разбавленный водой до 70 % (подача 10 % раствора на основе ПО-1С)	0,35	–

Примечания:

Звездочкой обозначено, что тушение пеной низкой кратности нефти и нефтепродуктов с температурой вспышки ниже 280 С допускается в резервуарах до 1000 м 3 , исключая низкие уровни (более 2 м от верхней кромки борта резервуара).

При тушении нефтепродуктов с применением пенообразователя ПО-1Д интенсивность подачи пенообразующего раствора увеличивается в 1,5 раза.

Предприятия, на которых перерабатываются или используются горючие жидкости, представляют собой большую пожарную опасность. Это объясняется тем, что горючие жидкости легко воспламеняются, интенсивнее горят, образуют взрывоопасные паровоздушные смеси и плохо поддаются тушению водой.
Горение жидкостей происходит только в паровой фазе. Скорость испарения и количество паров жидкости зависят от ее природы и температуры. Количество насыщенных паров над поверхностью жидкости зависит от ее температуры и атмосферного давления. В состоянии насыщения число испаряющихся молекул равно числу конденсирующихся, и концентрация пара остается постоянной. Горение паровоздушных смесей возможно только в определенном диапазоне концентраций, т.е. они характеризуются концентрационными пределами распространения пламени (НКПРП и ВКПРП).
Нижние (верхние) концентрационные пределы распространения пламени – минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.
Концентрационные пределы могут быть выражены через температуру (при атмосферном давлении). Значения температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрационным пределам распространения пламени, называются температурными пределами распространения пламени (воспламенения) (нижним и верхним соответственно – НТПРП и ВТПРП).
Таким образом, процесс воспламенения и горения жидкостей можно представить следующим образом. Для воспламенения необходимо, чтобы жидкость была нагрета до определенной температуры (не меньше нижнего температурного предела распространения пламени). После воспламенения скорость испарения должна быть достаточной для поддержания постоянного горения. Эти особенности горения жидкостей характеризуются температурами вспышки и воспламенения.
В соответствии с ГОСТ 12.1.044 "Пожаровзрывоопасность веществ и материалов ", температурой вспышки называется наименьшая температура конденсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает. Температура вспышки соответствует нижнему температурному пределу воспламенения.
Температуру вспышки используют для оценки воспламеняемости жидкости, а также при разработке мероприятий для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности ведения технологических процессов.
Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, при котором интенсивность испарения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение.
В зависимости от численного значения температуры вспышки жидкости подразделяются на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ).
К легковоспламеняющимся жидкостям относятся жидкости с температурой вспышки не более 61 о С в закрытом тигле или 66 о С в открытом тигле.
Для ЛВЖ температура воспламенения обычно на 1-5 о С выше температуры вспышки, а для горючих жидкостей эта разница может достигать 30-35?С.
В соответствии с ГОСТ 12.1.017-80, в зависимости от температуры вспышки ЛВЖ подразделяются на три разряда.
Особо опасные ЛВЖ – с температурой вспышки от -18 о С и ниже в закрытом тигле или от -13 о С и ниже в открытом тигле. К особо опасным ЛВЖ относятся ацетон, диэтиловый спирт, изопентан и др.
Постоянно опасные ЛВЖ – это горючие жидкости с темпе-ратурой вспышки от -18 о С до +23 о С в закрытом тигле или от -13 о С до +27 о С в открытом тигле. К ним относятся бензил, толуол, этило-вый спирт, этилацетат и др.
Опасные при повышенной температуре ЛВЖ – это горючие жидкости с температурой вспышки от 23 о С до 61 о С в закрытом тигле. К ним относятся хлорбензол, скипидар, уайт-спирит и др.
Температура вспышки жидкостей , принадлежащих к одному классу (жидкие углеводороды, спирты и др.), закономерно изменяется в гомологическом ряду, повышаясь с увеличением молекулярной массы, температуры кипения и плотности. Температуру вспышки определяют экспериментальным и расчетным путем.
Экспериментально температуру вспышки определяют в при-борах закрытого и открытого типа:
– в закрытом тигле на приборе Мартенса-Пенского по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.044-89, – для нефтепродуктов;
– в открытом тигле на приборе ТВ ВНИИПО по методике, приведенной в ГОСТ 12.1.044-89, – для химических органических продуктов и на приборе Бренкена по методике, изложен-ной в том же ГОСТе, – для нефтепродуктов и масел.

Взрыво- и пожароопасность веществ зависит от их агрегат­ного состояния (газообразные, жидкие, твердые), физико-хими­ческих свойств, условий хранения и применения.

Основными показателями, характеризующими пожарную опасность горючих газов являются концентрационные пределы воспламенения, энергия зажигания, температура горения, нор­мальная скорость распространения пламени и др.

Горение смеси газа с воздухом возможно в определен­ных пределах, называемых концентрационными пределами воспламенения. Минимальные и максимальные концентрации горючих газов в воздухе, способные воспламеняться, называются соответственно нижним и верхним концентрационными предела­ми воспламенения.

Энергия зажигания определяется минимальной энергией искры электрического разряда, воспламеняющей данную газовоз­душную смесь. Величина энергии зажигания зависит от природы газа и концентрации. Энергия зажигания являет­ся одной из основных характеристик взрывоопасных сред при решении вопросов обеспечения взрывобезопасности электрообору­дования и разработке мероприятий по предупреждению образова­ния статического электричества.

Температура горения - это температура продукта химиче­ской реакции при горении смеси без тепловых потерь. Она зави­сит от природы горючего газа и концентрации его смеси. Наи­большая температура горения для большинства горючих газов составляет 1600-2000 °С.

Нормальной скоростью распространения пламени называет­ся скорость, с которой движется граничная поверхность между сгоревшей и несгоревшей частями смеси относительно несгорев­шей. Численно нормальная скорость пламени равна количеству (объему) горючей смеси, выгорающей на единице площади пламе­ни в единицу времени. Нормальная скорость пламени зависит от природы газа и концентрации его смеси. Для большинства горю­чих газов нормальная скорость пламени находится в пределах 0,3-0,8 м/с.

Нормальная скорость пламени является одной из основных физико-химических характеристик, определяющих свойства сме­си, и определяющих скорость сгорания и соответственно время взрыва. Чем больше нормальная скорость пламени, тем меньше время взрыва и тем более жесткие его параметры.

Горение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей происходит только в паровой фазе . Горение паров в воздухе, также как и газов, возможно и в определенном диапазоне концентраций. Так как Максимально возможное содержание пара в воздухе не может быть больше, чем в состоянии насыщения, то концентрационные пределы воспламенения могут быть выражены через температуру. Значения температуры жидкости, при которых концентрация насыщенных паров в воздухе над жидкостью равна концентрацион­ным пределам воспламенения, называется температурными пре­делами воспламенения (нижним и верхним соответственно).

Таким образом, для воспламенения и горения жидкости не­обходимо, чтобы жидкость была нагрета до температуры, не меньшей, чем нижний температурный предел воспламенения. После воспламенения скорость испарения должна быть достаточной для поддержания постоянного горения. Эти особенности горения жидкостей характеризуются температурами вспышки и воспла­менения.

Температурой вспышки называется наименьшее значение температуры жидкости, при которой над ее поверхностью образу­ется паровоздушная смесь, способная вспыхивать от постороннего источника зажигания. При этом устойчивого горения жидкости не возникает.

По температуре вспышки жидкости делятся на легковос­пламеняющиеся (ЛВЖ),. температура вспышки которых не пре­вышает 45 °С (спирты, ацетон, бензин и др.) и горючие (ГЖ), температура вспышки которых более 45 °С (масла, мазуты, гли­церин и др.).

Температурой воспламенения называется наименьшее значение температуры жидкости, при которой интенсивность ис­парения ее такова, что после зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение. Для ЛВЖ темпе­ратура воспламенения обычно на 1-5 °С выше температуры вспышки, а для ГЖ эта разница может достигать 30-35 °С.

Паровоздушные смеси, также как и газовоздушные, явля­ются взрывоопасными. Их взрывоопасность характеризуется па­раметрами, определяющими взрывоопасность газовоздушных сме­сей, - энергией зажигания, температурой горения, нормальной скоростью распространения пламени и др.

Пожарная опасность твердых горючих веществ и материа­лов характеризуется теплотворной способностью 1 кг вещества, температурами горения, самовоспламенения и воспламенения, скоростью выгорания и распространения горения по поверхности материалов.

Пожаро- и взрывоопасные свойства пылей определяются концентрациями пылевоздушной смеси, наличия источника за­жигания с достаточной тепловой энергией, размера пылинок и др.

Мелкие частицы твердых горючих веществ размеров 10~5-10~7 см могут долгое время находиться в воздухе во взвешен­ном состоянии, образуя дисперсную систему - аэровзвесь. Для воспламенения аэровзвеси необходимо, чтобы концентрация пыли в воздухе была не менее нижнего концентрационного предела воспламенения. Верхний концентрационный предел воспламене­ния пылевоздушной смеси в большинстве случаев является очень высоким и трудно достижимым (для торфяной пыли - 2200 г/м3, сахарной пудры - 1350 г/м3).

Тепловая энергия источника зажигания для воспламенения пылевоздушной смеси должна быть порядка нескольких МДж и более.

В зависимости от значения нижнего концентрационного предела воспламенения пыли подразделяются на взрывоопасные и пожароопасные. К взрывоопасным относятся пыли с нижним концентрационным пределом воспламенения до 65 г/м3 (пыль се­ры, сахара, муки), а пожароопасным - пыли с нижним пределом воспламенения выше 65 г/м3 (табачная и древесная пыль).

Пожарную опасность веществ и материалов характеризуют; и такие свойства как склонность некоторых веществ и материалов к электризации и самовозгоранию при соприкосновении с возду­хом (фосфор, сернистые металлы и др.). водой (натрий, калий, карбид кальция и др.) и друг с другом (метан + хлор, азотная ки­слота + древесные опилки и т.д.).

Пожарная опасность негорючих веществ и материалов опре­деляется температурой, при которой они обрабатываются, воз­можностью выделения искр, пламени, лучистого тепла, а также потерей несущей способности и разрушением.