Пожары класса В

• Материалы, загорание которых может привести к пожарам класса В, подразделяют на три группы:
• воспламеняющиеся и горючие жидкости,
• краски и лаки,
• воспламеняющиеся газы.
• Рассмотрим каждую группу отдельно.

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости

Легковоспла-меняющиеся жидкости — это жидкости с температурой вспышки до 60°С и ниже. Горючие жидкости - это жидкости, температура вспышки которых превышает 60°С. К горючим жидкостям относятся кислоты, растительные и смазочные масла, температура вспышки которых превышает 60°С.

Характеристики горючести:

Горят и взрываются при сме-шивании с воздухом и воспламенении не сами легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, а их пары. При соприкосновении с воздухом начинается испарение этих жидкостей, скорость которого увели-чивается при нагревании жидкостей. Для снижения опасности пожара их следует хранить в закрытых емкостях. При использовании жидкостей надо следить, чтобы воздействие воздуха на них было по возможности минимальным.

Взрывы воспламеняющихся паров наиболее часто происходят в отграниченном пространстве, таком, как контейнер, танк. Сила взрыва зависит от концентрации и природы пара, количества паровоздушной смеси и типа емкости, в которой находится смесь.

Температура вспышки - это общепринятый и наиболее важный, но не единственный фактор, определяющий опасность, которую представляет легковоспламеняющаяся или горючая жидкость. Степень опасности жидкости определяется также температурой воспламенения, диапазоном воспламеняемости, скоростью испарения, химической активностью при загрязнении или под воздействием теплоты, плотностью и скоростью диффузии паров. Однако при горении легковоспламеняющейся или горючей жидкости в течение небольшого промежутка времени эти факторы оказывают незначительное влияние на характеристики горючести.

Скорости горения и распространения пламени различных легковоспламеняющихся жидкостей несколько отличаются друг от друга. Скорость выгорания бензина составляет 15,2 - 30,5 см, керосина - 12,7 - 20,3 см толщины слоя в час. Например, слой бензина толщиной 1,27 см выгорит через 2,5 - 5 мин.

Продукты сгорания

При сгорании легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, кроме обычных продуктов сгорания, образуются некоторые специфические, свойственные именно этим жидкостям продукты сгорания. Жидкие углеводороды горят обычно оранжевым пламенем и выделяют густые облака черного дыма. Спирты горят чистым голубым пламенем, выделяя небольшое количество дыма. Горение некоторых терпенов и эфиров сопровождается бурным кипением на поверхности жидкости, тушение их представляет значительную трудность. При горении нефтепродуктов, жиров, масел и многих других веществ образуется акролеин - сильно раздражающий токсичный газ.

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости всех типов перевозятся танкерами в качестве наливного груза, а также в переносных емкостях, в том числе с размещением их в контейнерах.

На каждом судне имеется большое количество горючих жидкостей в виде мазута и дизельного топлива, которые используются для обеспечения движения судна и выработки электроэнергии. Мазут и дизельное топливо становятся особенно опасными, если перед подачей к форсункам производится их подогрев. При наличии в трубопроводах трещин эти жидкости вытекают и оказываются под воздействием источников воспламенения. Значительное растекание этих жидкостей приводит к очень сильному пожару.

К числу других мест, где имеются легковоспламеняющиеся жидкости, относятся камбузы, различные мастерские и помещения, в которых используются или хранятся смазочные масла. В машинном отделении мазут и дизельное топливо в виде остатков и пленок могут находиться на оборудовании и под ним.

Тушение

При возникновении пожара следует быстро перекрыть источник легковоспламеняю-щейся или горючей жидкости. Тем самым будет приостановлено поступление горючего вещества к огню, а люди, занятые борьбой с огнем, смогут воспользоваться одним из нижеперечисленных способов тушения пожара. Для этой цели используют слой пены, закрывающий горящую жидкость и препятствующий поступлению кислорода к огню. Кроме того, к районам, где происходит горение, может подаваться пар или углекислый газ. Посредством отключения вентиляции можно уменьшить поступление кислорода к пожару.

Охлаждение. Необходимо охлаждать емкости и районы, находящиеся под воздействием пожара, с помощью распыленной или компактной струи воды из водопожарной магистрали.

Замедление распространения пламени. Для этого на поверхность горения нужно подавать огнетушащий порошок.

В связи с тем, что одинаковых пожаров не бывает, трудно установить единую методику их тушения. Однако при тушении пожаров, связанных с горением легковоспламеняющихся жидкостей, необходимо руководствоваться следующим.

1. При небольшом растекании горящей жидкости следует ис-пользовать порошковые или пенные огнетушители либо распыленную струю воды.

2. При значительном растекании горящей жидкости надо применять порошковые огнетушители при поддержке пожарных рукавов для подачи пены или распыленной струи. Защиту оборудования, находящегося под воздействием огня, следует осуществлять с помощью струи воды

3. При растекании горящей жидкости по поверхности воды необходимо прежде всего ограничить растекание. Если это сделать удалось, нужно создать слой пены, покрывающий огонь. Кроме того, можно пользоваться распыленной струей воды большого объема.

4. Для предотвращения выхода продуктов сгорания из смотровых и мерительных лючков необходимо использовать пену, порошок, высокоскоростную или низкоскоростную распыленную струю воды, подаваемую горизонтально поперек отверстия, пока его нельзя будет закрыть.

5. Для борьбы с пожарами в грузовых танках следует применять палубную систему пенотушения и (или) систему углекислотного тушения или систему паротушения, если они имеются. Для тяжелых масел можно использовать водяной туман.

6. Для тушения пожара на камбузе надо употреблять углекислотные или порошковые огнетушители.

7. Если горит оборудование, работающее на жидком топливе, необходимо применять пену или распыленную воду.

Краски и лаки

Хранение и использование большинства красок, лаков и эмалей, кроме тех, которые имеют водяную основу, связано с высокой пожарной опасностью. Масла, содержащиеся в масляных красках, сами по себе не являются легковоспламеняющимися жидкостями (льняное масло, например, имеет температуру вспышки выше 204°С). Но в состав красок обычно входят воспламеняющиеся растворители, температура вспышки которых может составлять всего 32°С. Все остальные компоненты многих красок также являются горючими. То же относится к эмалям и масляным лакам.

Даже после высыхания большинство красок и лаков продолжают оставаться горючими, хотя воспламеняемость их значительно снижа-ется при испарении растворителей. Воспламеняемость сухой краски фактически зависит от воспламеняемости ее основы.

Характеристики горючести и продукты сгорания

Жидкая краска горит очень интенсивно, при этом выделяется много густого черного дыма. Горящая краска может растекаться, так что пожар, связанный с горением красок, напоминает горение масел. В связи с образованием плотного дыма и выделением токсичных паров при тушении горящей краски в закрытом помещении следует пользоваться дыхательными аппаратами.

Пожары красок часто сопровождаются взрывами. Поскольку краски обычно хранятся в плотно закрытых банках или барабанах вместимостью до 150 - 190 л, пожар в районе их хранения может легко вызвать нагревание барабанов, в результате чего эти емкости способны разорваться. Краски, содержащиеся в барабанах, мгновенно воспла-меняются и при воздействии воздуха взрываются.

Обычное местонахождение на судне

Краски, лаки и эмали хранятся в малярных, расположенных в носовой или кормовой части судна под главной палубой. Малярные должны быть изготовлены из стали или полностью обшиты металлом. Эти помещения могут обслуживаться стационарной системой углекислого тушения или другой одобренной системой.

Тушение

Поскольку жидкие краски содержат растворители с низкой температурой вспышки, для тушения горящих красок вода непригодна. Для тушения пожара, связанного с горением большого количества краски, необходимо применять пену. Воду можно исполь-зовать, чтобы охладить окружающие поверхности. При возгорании небольших количеств краски или лака можно употреблять углекислотные или порошковые огнетушители. Для тушения сухой краски можно пользоваться водой.

Воспламеняющиеся газы. В газах молекулы не связаны друг с другом, а находятся в свободном движении. Вследствие этого газообразное вещество не имеет собственной формы, а принимает форму той емкости, в которую оно заключено. Большинстве- твердых веществ и жидкостей, если температура их достаточно повысится, может быть превращено в газ. Этот термин «газ» означает газообразное состояние вещества в условиях так называемых нормальных температур (21°С) и давления (101,4 кПа).

Любой газ, который горит при нормальном содержании кислорода в воздухе; называется воспламеняющимся газом. Как и другие газы и пары, воспламеняющиеся газы горят только тогда, когда их концентрация в воздухе находится в пределах диапазона горючести и смесь подогревается до температуры воспламенения. Как правило, воспламеняющиеся газы хранят и перевозят на судах в одном из следующих трех состояний: сжатом, сжиженном и криогенном. Сжатый газ - это газ, который при нормальной температуре полностью находится в газообразном состоянии в емкости под давлением. Сжиженный газ - это газ, который при нормальных температурах частично находится в жидком, а частично в газообразном состоянии в емкости под давлением. Криогенный газ - это газ, который сжижен в емкости при температуре значительно ниже нормальной при низких и средних давлениях.

Основные опасности

Опасности, которые представляет газ, находящийся в емкости, отличаются от тех, которые возникают при выходе его из емкости. Рассмотрим каждую из них в отдельности, хотя они могут существовать одновременно.

Опасности ограниченного объема. При нагревании газа в ограниченном объеме его давление возрастает. При наличии большого количества теплоты давление может повыситься настолько, что станет причиной утечки газа или разрыва емкости. Кроме того, при соприкосновении с огнем может произойти уменьшение прочности материала емкости, что также способствует ее разрыву.

Для предотвращения взрывов сжатых газов на танках и баллонах устанавливают предохранительные клапаны и плавкие вставки. При расширении в емкости газ вызывает открывание предохранительного клапана, в результате чего снижается внутреннее давление. Нагруженное пружиной устройство вновь закроет клапан, когда давление снизится до безопасного уровня. Может использоваться также вставка из плавящегося металла, которая при определенной температуре будет расплавляться. Вставка заглушает отверстие, обычно находящееся в верхней части корпуса емкости. Теплота, образующаяся при пожаре, угрожает емкости, содержащей сжатый газ, вызывает расплавление вставки и дает возможность газу выходить через отверстие, тем самым предупреждая образование в ней давления, которое приводит к взрыву. Но поскольку такое отверстие нельзя закрыть, газ будет выходить до тех пор, пока емкость не окажется пустой.

Взрыв может произойти при отсутствии предохранительных устройств или в случае, если они не сработают. Причиной взрыва также может быть быстрое повышение давления в емкости, когда предохранительный клапан не в состоянии обеспечить снижение давления с такой скоростью, которая предотвратила бы создание давления, способного вызвать взрыв. Танки и баллоны могут, кроме того, взрываться при снижении их прочности в результате соприкосновения пламени с их поверхностью. Воздействие пламени на стенки емкости, находящиеся выше уровня жидкости, опаснее, чем соприкосновение с той поверхностью, которая контактирует с жидкостью. В первом случае теплота, излучаемая пламенем, поглощается самим металлом. Во втором случае большая часть теплоты поглощается жидкостью, но при этом также создается опасное положение, так как поглощение теплоты жидкостью может вызвать опасное, хотя и не столь быстрое повышение давления. Орошение поверхности емкости водой позволяет предупредить бурный рост давления, но не гарантирует предотвращения взрыва, особенно если пламя воздействует и на стенки емкости.

Разрыв емкости. Сжатый или сжиженный газ обладает большим запасом энергии, сдерживаемой емкостью, в которой он находится. При разрыве емкости эта энергия освобождается обычно очень быстро и бурно. Газ выходит, а емкость или ее элементы разлетаются.

Разрывы емкостей, содержащих сжиженные воспламеняющиеся газы, под воздействием пожаров нередки. Этот тип разрушения называется взрывом расширяющихся паров кипящей жидкости. При этом, как правило, разрушается верхняя часть емкости, в том месте где она соприкасается с газом. Металл растягивается, истончается и рвется по длине.

Сила взрыва зависит главным образом от количества испаряющейся жидкости при разрушении емкости и массы ее элементов. Большинство взрывов происходит, когда емкость заполнена жидкостью от 1/2 до примерно 3/4 ее высоты. Небольшая емкость, не имеющая изоляции, может взорваться через несколько минут, а очень большая емкость, даже если она не охлаждается водой, - лишь через несколько часов. Неизолированные емкости, в которых находится сжиженный газ, можно защитить от взрыва, подавая на них воду. В верхней части емкости, где находятся пары, должна поддерживаться водяная пленка.

Опасности, связанные с выходом газа из ограниченного объема. Эти опасности зависят от свойств газа и места их выхода из емкости. Все газы, кроме кислорода и воздуха, представляют опасность, если они вытесняют требуемый для дыхания воздух. Особенно это касается газов, не имеющих запаха и цвета, таких как азот и гелий, поскольку нет никаких признаков их появления.

Токсичные или ядовитые газы опасны для жизни. Если они выходят наружу вблизи пожара, то преграждают доступ к огню людям, которые ведут с ним борьбу, или вынуждают их пользоваться дыхательными аппаратами.

Кислород и другие газы-окислители являются невоспламеняющимися, но они могут вызывать воспламенение горючих веществ при температуре ниже обычной.

Попадание газа на кожу вызывает обморожение, которое может иметь серьезные последствия при длительном воздействии. Кроме того, при воздействии низких температур многие материалы, такие как углеродистая сталь и пластмассы, становятся хрупкими и разрушаются.

Выходящие из емкости воспламеняющиеся газы представляют опасность взрыва и пожара или того и другого одновременно. Выходящий газ при скоплении и смешивании с воздухом в ограниченном пространстве взрывается. Газ будет гореть, не взрываясь при скоплении газовоздушной смеси в количестве, недостаточном для взрыва, или при очень быстром воспламенении, или если он находится в неограниченном пространстве и может рассеиваться. Таким образом, при вытекании воспламеняющегося газа на открытую палубу, как правило, возникает пожар. Но при вытекании очень большого количества газа окружающий воздух или судовая надстройка могут настолько ограничить его рассеивание, что произойдет взрыв, называемый взрывом на открытом воздухе. Так взрываются сжиженные некриогенные газы, водород и этилен.

Свойства некоторых газов.

Далее рассмотрены наиболее важные свойства некоторых воспламеняющихся газов. Этими свойствами объясняется различная степень тех опасностей, которые возникают в случае скопления газов в ограниченном объеме или при их растекании.

Ацетилен. Этот газ перевозится и хранится, как правило, в баллонах. В целях безопасности внутри баллонов с ацетиленом помещают пористый заполнитель - обычно диатомовую землю, имеющую очень небольшие поры или ячейки. Кроме того, заполнитель пропитывается ацетоном - воспламеняющимся материалом, который легко растворяет ацетилен. Таким образом, баллоны с ацетиленом содержат значительно меньше газа, чем это кажется. В верхней и нижней частях баллонов установлено по несколько плавких вставок, через которые газ выходит в атмосферу в случае, если в баллоне температура или давление повышаются до опасного уровня.

Выход ацетилена из баллона может сопровождаться взрывом или пожаром. Ацетилен возгорается легче, чем большинство воспламе-няющихся газов, и горит более быстро. Это способствует усилению взрывов и создает трудности для вентиляции, позволяющей предотвратить взрыв. Ацетилен лишь немного легче воздуха, поэтому при выходе из баллона он легко перемешивается с воздухом.

Безводный аммиак. Состоит из азота и водорода и используется в основном для производства удобрений, в качестве холодильного агента и источника водорода, необходимого при термической обработке металлов. Это довольно токсичный газ, но присущие ему резкий запах и раздражающее действие служат хорошим предупреждением о его появлении. Сильные утечки этого газа стали причиной быстрой гибели многих людей до того, как они смогли покинуть район его появления.

Безводный аммиак перевозится в грузовых автомобилях, желез-нодорожных вагонах-цистернах и баржах. Он хранится в баллонах, цистернах и в криогенном состоянии в изолированных емкостях. Взрывы расширяющихся паров кипящей жидкости в неизолированных баллонах, содержащих безводный аммиак, редки, что объясняется ограниченной воспламеняемостью газа. Если такие взрывы все же происходят, то обычно они бывают связаны с пожарами других горючих веществ.

При выходе из баллона безводный аммиак может взрываться и гореть, но его высокий нижний предел взрываемости и низкая теплота сгорания значительно снижают эту опасность. Выход большого количества газа при использовании его в системах охлаждения, а также хранение при необычайно высоком давлении могут привести к взрыву.

Этилен. Представляет собой газ, состоящий из углерода и водорода. Обычно он применяется в химической промышленности, например, при изготовлении полиэтилена; в меньших количествах используется для дозревания фруктов. Этилен имеет широкий диапазон воспламеняемости и быстро горит. Будучи нетоксичным, он является анестезирующим и удушающим средством.

Этилен перевозится в сжатом виде в баллонах и в криогенном состоянии в теплоизолированных грузовых автомобилях и желе-знодорожных вагонах-цистернах. Большинство баллонов с этиленом защищено от избыточного давления разрывными диафрагмами. Баллоны с этиленом, применяемые в медицине, могут иметь плавкие вставки или комбинированные предохранительные устройства. Для защиты цистерн применяют предохранительные клапаны. Баллоны могут разрушаться под воздействием пожара, но не расширяющихся паров кипящей жидкости, поскольку жидкости в них нет.

При выходе этилена из баллона возможны взрыв и пожар. Этому способствуют широкий диапазон воспламеняемости и высокая скорость горения этилена. В раде случаев, связанных с выходом в атмосферу большого количества газа, происходят взрывы.

Сжиженный природный газ. Представляет собой смесь веществ, состоящих из углерода и водорода, основным компонентом которых является метан. Кроме того, в нем содержатся этан, пропан и бутан. Сжиженный природный газ, используемый в качестве топлива, нетоксичен, но является удушающим веществом.

Сжиженный природный газ перевозится в криогенном состоянии на судах-газовозах. Хранится в изолированных емкостях, защищенных от избыточного давления предохранительными клапанами.

Выход сжиженного природного газа из баллона в закрытое помещение может сопровождаться взрывом и пожаром. Данные испытаний и опыт показывают, что взрывов сжиженного природного газа на открытом воздухе не происходит.

Сжиженный нефтяной газ

Данный газ является смесью веществ, состоящих из углерода и водорода. Промышленный сжиженный нефтяной газ - это, как правило, пропан или нормальный бутан либо их смесь с небольшими количествами других газов. Он нетоксичен, но является удушающим веществом. Используется в основном в качестве топлива в баллонах для бытовых нужд.

Сжиженный нефтяной газ перевозится в виде сжиженного газа в неизолированных баллонах и цистернах на грузовых автомобилях, в железнодорожных вагонах-цистернах и на судах-газовозах. Кроме того, он может перевозиться морем в криогенном состоянии в теплоизолированных емкостях. Хранится в баллонах и теплоизо-лированных цистернах. Для защиты емкостей сжиженного нефтяного газа от избыточного давления обычно используют предохранительные клапаны. В некоторых баллонах устанавливают плавкие вставки, а иногда предохранительные клапаны и плавкие вставки вместе. Большая часть емкостей может разрушаться при взрывах расширяющихся паров кипящей жидкости.

Выход сжиженного нефтяного газа из емкости может сопро-вождаться взрывом и пожаром. Поскольку этот газ используется в основном в помещениях, взрывы происходят чаще, чем пожары. Опасность взрыва усиливается в связи с тем, что из 3,8 л жидкого пропана или бутана получается 75 - 84 м 3 газа. При выходе большого количества сжиженного нефтяного газа в атмосферу может произойти взрыв.

Обычное местонахождение на судне

Сжиженные воспламеняю-щиеся газы, такие как сжиженные нефтяной и природный газы, перевозят наливом на танкерах. На грузовых судах баллоны с воспламеняющимся газом перевозят только на палубе.

Тушение

Пожары, связанные с возгоранием воспламеняющихся газов, можно тушить с помощью огнетушащих порошков. Для некоторых видов газов следует применять углекислый газ и хладоны. При пожарах, вызванных возгоранием воспламеняющихся газов, большую опасность для людей, ведущих борьбу с огнем, представляет высокая температура, а также то обстоятельство, что газ будет продолжать выходить и после тушения пожара, а это может вызвать возобновление пожара и взрыв. Порошок и распыленная струя воды создают надежный тепловой экран, в то время как углекислый газ и хладоны не могут создать барьера для теплового излучения, образующегося при горении газа.

Рекомендуется дать газу возможность гореть до тех пор, пока его поток нельзя будет перекрыть у источника. Не следует делать попыток потушить пожар, если это не приведет к прекращению потока газа. До тех пор, пока поток газа к пожару нельзя остановить, усилия людей, ведущих борьбу с пожаром, следует направить на защиту окружающих горючих материалов от: воспламенения под воздействием пламени или высокой температуры, возникающей во время пожара. В этих целях обычно используют компактные или распыленные струи воды. Как только прекратится поступление газа из емкости, пламя должно погаснуть. Но если пожар был потушен до окончания истечения газа, необходимо следить за предупреждением возгорания выходящего газа.

Пожар, связанный с горением сжиженных воспламеняющихся газов, таких как сжиженные нефтяной и природный газы, может быть взят под контроль и потушен посредством создания плотного слоя пены на поверхности растекшегося горючего вещества.

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.

Пожар в резервуаре начинается, в большинстве случаев, со взрыва паровоздушной смеси, находящейся под его крышей.В результате взрыва происходит полный срыв или частичное разрушение крыши резервуара и загорание жидкости на всей свободной поверхности. Сила взрыва, как правило, большая у тех резервуаров, где имеется большое газовое пространство, заполненное смесью паров нефтепродукта с воздухом (низкий уровень жидкости). В зависимости от силы взрыва в вертикальном металлическом резервуаре может наблюдаться следующая обстановка: --- - - крыша срывается полностью, ее отбрасывает в сторону на расстояние 20-30 м; жидкость горит на всей площади резервуара.

Крыша несколько приподнимается, открывается полностью или частично, затем погружается в горящую жидкость.

Крыша деформируется и образует небольшие щели в местах крепления к стенке резервуара, а также в сварных швах самой крыши.

Обстановка на пожаре в результате разгерметизации крыши резервуара.

При пожаре в железобетонных заглубленных (подземных) резервуарах от

взрыва происходит разрушение кровли, в которой образуются отверстия больших размеров, затем в процессе пожара может произойти обрушение покрытия.

Обрушение крыши железобетонного заглубленного (подземного) резервуара.

У цилиндрических горизонтальных резервуаров при взрыве чаще всего происходит разрыв одной из торцевых стенок, что нередко приводит к срыву резервуара с фундамента, его опрокидыванию и разливу жидкости.

Последствия взрыва в горизонтальном цилиндрическом резервуаре.

При горении нефтепродуктов по всей площади зеркала резервуара высота светящейся части пламени составляет 1,5-2 диаметра резервуара и составлять более 40 м.В условиях ветра пламя наклоняется под углом к горизонту, иногда касаясь поверхности земли, и имеет примерно те же размеры.

Выделяющаяся тепловая энергия передается стенкам резервуара,

верхнему слою нефтепродукта, в окружающую среду и вызывает нагрев соседних резервуаров и коммуникаций. В результате этого возможно: образование взрывоопасных концентраций в соседних резервуарах, что может привести к взрыву и его загоранию; факельное горение паров нефтепродуктов у дыхательных клапанов или не плотностях крыши соседних резервуаров; нагрев коммуникаций, их деформация, вытекание и горение жидкости из них

12. Стационарные системы тушения пожаров воздушно-механической пеной. На складах нефти и нефтепродуктов необходимо предусматривать пожаротушение воздушно механической пеной средней и низкой кратнос-ти. Предусматриваются установки: стационарные автоматического тушения пожара, стационарные неавтоматического тушения пожара и передвижные. Здания и помещения СНН, подлежащие оборудованию стационарными установками автоматического пожаротушения, приведены в таблице.

Здания склада	Помещения, подлежащие оборудованию установками автоматического пожаротушения
1. Здания продуктовых насосных станций (кроме резервуарных парков магистральных нефтепроводов), кан-нализационных насосных станций для перекачки неочищенных произ-водственных сточных вод (с нефть-ю и нефтепродуктами) и уловлен-ных нефти и нефтепродуктов.	Помещения для насосов и узлов задвижек площадью пола 300 м2 и более.
2. Здания насосных станций резервуарных парков магистральных нефтепроводов.	Помещения для насосов и узлов задвижек на станциях производительностью 1200 м3/ч и более.
3. Складские здания для хранения нефтепродуктов в таре.	Складские помещения площадью 500 м2 и более для нефтепродуктов с температурой вспышки 120 °С и ниже, площадью 750 м2 и более – для остальных нефтепродуктов.
4. Прочие здания склада (разливочные, расфасовочные и др.)	Производственные помещения площадью более 500 м2, в которых имеются нефть и нефтепродукты в количестве более 15 кг/ м2.

Стационарная установка автоматического тушения пожара состоит из насосной станции, резервуаров для воды, пенообразователя или его раствора, установленных на резервуарах и в зданиях генераторов пены, трубопроводов для подачи раствора пенообразователя (растворопроводов) к генераторам пены и средств автоматизации.

Стационарная установка неавтоматического тушения пожара состоит из тех же элементов, что и стационарная автоматическая, за исключением стационарно установленных генераторов пены и средств автоматизации; на растворопроводах предусматриваются пожарные гидранты или стояки с соединительными головками для присоединения пожарных рукавов и генераторов пены для пожара.

13. АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ ВОЗДУШНО­МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕНОЙ

В состав системы автоматического тушения пожара входит пожарная насосная, автоматика которой должна обеспечивать: автоматический пуск рабочего насоса;

автоматический пуск резервного насоса в случае отказа рабочего насоса в тече­ние установленного времени;

автоматическое включение запорной арматуры с электроприводом; автоматическое переключение цепей управления с рабочего на резервный ис­точник питания электрической энергией (при исчезновении напряжения на рабочем вводе);

автоматический пуск рабочего насоса-дозатора;

автоматический пуск резервного насоса-дозатора в случае отказа рабочего на­соса в течение установленного времени;

формирование командного импульса автоматического отключения вентиляции технологического оборудования;

формирование командного импульса автоматического отключения приемников энергии 3-й и 2-й категории.

В помещении насосной станции должна быть предусмотрена светозвуковая сигнализация:

о наличии напряжения на основном и резервном вводах электроснабжения и за­землении фаз на землю (по вызову);

об отключении автоматического пуска насосов и насоса-дозатора; об аварийном уровне в резервуаре воды и в дренажном приямке.

Параллельно подаются сигналы в помещение пожарного поста или другого по­мещения с круглосуточным пребыванием дежурного персонала:

о возникновении пожара; о пуске насосов;

о начале работы спринклерной и дренчерной установок с указанием направле-нияпо которому подается вода (раствор пенообразователя) ;

об отключении звуковой сигнализации о пожаре;

о неисправности установки (исчезновении напряжения на основном вводе элек­троснабжения);

о падении давления в гидропневматическом баке или в импульсном устройстве;

об аварийном уровне воды в резервуаре и дренажном приямке;

о положении задвижек;

Продолжение 13 АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ ВОЗДУШНО­МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕНОЙ

о повреждении линий управления запорными устройствами, установленными на побудительных трубопроводах узлов управления дренчерных установок и насосов- дозаторов.

Звуковые сигналы о пожаре отличаются тональностью (ревуны, сирены) от зву­ковых сигналов о неисправности (звонок).

Автоматическое включение системы дублируется дистанционным включением от щита станции управления системой, а также с места возможного пожара.

Принцип действия пожарной колонки КПА основан на открывании и закрыва­нии клапана пожарного гидранта, с целью подачи воды из водопровода. Колонка КПА устанавливается на пожарный гидрант таким образом, чтобы квадратный ключ в ниж­ней части колонки, вошел в квадратный торцевой конец штока гидранта. Пожарная колонка навинчивается на гидрант путем вращения ее корпуса по часовой стрелке (торцовый ключ при этом не поворачивается). После этого открывается клапан гид­ранта (при закрытых вентилях колонки), путем вращения против часовой стрелки тор­цового ключа (клапан гидранта полностью открывается при 10-14 оборотах торцового ключа) и вода из водопроводной сети поступает в полость пожарной колонки. После присоединения рукавов к патрубкам пожарной колонки открываются вентили и вода из пожарной колонки поступает в рукавную линию.

14. Извещатели пожарные

Пожарные извещатели классифицируются по параметру активации и физиче­скому принципу обнаружения. Для обнаружения возгорания используются следую­щие параметры активации:

Концентрация в воздухе частиц дыма;

Температура окружающей среды;

Излучение открытого пламени.

Можно выделить пожарные извещатели пяти основных типов:

тепловые пожарные извещатели

дымовые извещатели

извещатели пламени

извещатели пожарные ручные

комбинированные пожарные извещатели

Тепловые пожарные извещатели реагируют на изменение температуры окру­жающей среды. Они устанавливаются в следующих случаях:

Когда в контролируемом объеме структура использующихся материалов та­кова, что при горении дает больше жара, чем дыма.

Когда распространение дыма затруднено вследствие либо тесноты [напри­мер, за подвесными потолками], либо внешних условий [низкая температура, боль­шая влажность и пр.]

Когда в воздухе присутствует высокая концентрация каких-либо аэрозольных частиц, не имеющих отношения к процессам горения [например, копоть от работаю­щих машин в гараже или мука на мукомольных производствах]

Простейшие максимальные тепловые пожарные извещате­ли состоят из спаянного контакта двух проводников. Обычно устанавливаемая в них максимальная температура составляет 75 °С.

Более сложные максимальные тепловые пожарные извещатели комплектуются термочувствительным полупроводниковым элементом

Во всех этих случаях необхо­димо использовать тепловые линейные пожарные извещатели.

Открытый факел пламени содержит характерное излучение как в ультрафиоле­товой, так и в инфракрасной частях спектра. Соответственно, существует два типа этих устройств: ультрафиолетовые и инфракрасные извещатели пламени.

Инфракрасныйизвещатель пламени с помощью ИК-чувствительного элемента и оптической фокусирующей системы регистрирует характерные

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.

Лекция 13

ГОРЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ

Потребление жидкого топлива в мировом хозяйстве достигает б настоящее время гигантских масштабов и продолжает неуклонно расти. Это приводит к постоянному развитию нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Жидкое топливо превратилось в настоящее время в важнейшее стратегическое сырье, и это обстоятельство приводит к необходимости создания громадных его запасов. Обеспечение пожарной безопасности при добыче, транспортировке, переработке и хранении жидкого топлива является важнейшей задачей органов пожарной охраны .

Воспламенение жидкости

Важнейшим свойством жидкости является ее способность к испарению. В результате теплового движения часть молекул, преодолевая силы поверхностного натяжения жидкости, переходит в газовую зону, образуя над поверхностью ЛВЖ, ГЖ паровоздушную смесь. За счет броуновского движения в газовой зоне имеет место и обратный процесс - конденсация. Если объем над жидкостью замкнутый, то при любой температуре жидкости устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации.

Таким образом, над поверхностью (зеркалом) жидкости всегда существует паровоздушная смесь, которая в состоянии равновесия характеризуется давлением насыщенных паров жидкости или их концентрацией. С ростом температуры давление насыщенных паров возрастает согласно уравнению Клайперона-Клазиуса:

где рнп - давление насыщенного пара, Па;

Qисп - теплота испарения - количество тепла, необходимое для перевода в парообразное состояние единицы массы жидкости, кДж/моль;

Т - температура жидкости, К.

Из (7.1) следует, что с увеличением температуры жидкости давление насыщенных паров (или их концентрация) возрастают экспоненциально (рис. 7.1). Таким образом, для любой жидкости всегда существует такой интервал температур, при котором кон­центрация насыщенных паров над зеркалом будет находиться в области воспламенения, т. е. HKJIB <ф п< ВКПВ

https://pandia.ru/text/80/195/images/image003_159.jpg" width="350" height="43 src=">

где Твс - температура вспышки (воспламенения), К;

Рвс - парциальное давление насыщенного пара жидкости при температуре вспышки (воспламенения), Па;

п - количество молекул кислорода, необходимое для полного окисления одной молекулы горючего;

В - константа метода определения.

Распространение пламени по поверхности жидкости.

Анализ влияния условий горения на скорость распространения пламени

Свойство пламени к самопроизвольному распространению имеет место не только в случае горения смесей горючих газов с окислителем, но и при горении жидкостей и твердых веществ. При локальном воздействии тепловым источником, например открытым пламенем, жидкость будет прогреваться, возрастет скорость испарения и при достижении поверхностью жидкости температуры воспламенения в месте воздействия источника произойдет зажигание паровоздушной смеси и установится устойчивое пламя, которое затем с определенной скоростью будет распространяться по поверхности холодной жидкости.

Что же является движущей силой распространения процесса горения и каков его механизм?

Распространение пламени по поверхности жидкости протекает в результате теплопередачи излучением, конвекцией и молекулярной теплопроводностью от зоны пламени к поверхности зеркала жидкости.

Основную роль в этом по современным представлениям играет теплоизлучение от пламени. Пламя, обладая высокой температурой (более 1000°С), способно, как известно, излучать тепловую энергию . Согласно закону Стефана-Больцмана, интенсивность лучистого теплового потока, отдаваемого нагретым телом, определяется соотношением:

где ε - степень черноты,

σ - постоянная Стефана - Больцмана, = 2079 ´ 10-7 кдж/(м2 ч К4)

T ф, T ж - t факела и поверхности жидкости, К

Это тепло расходуется на испарение (q1 ) и прогрев (q11 ) жидкости в глубину.

Qф = q1 +q11 = r ´ r ´ W + r ´ U ´ (Tж - T0) ´ c, где

r - теплота испарения, кдж/г

r - плотность, г/см3

W - линейная скорость выгорания, мм/ч

U - скорость прогрева в глубину, мм/ч

T0 - начальная т-ра жидкости, К

с - удельная теплоёмкость жидкости, дж/(г К)

Максимальная температура жидкости равна t её кипения.

В установившемся процессе горения наблюдается равновесие между скоростью испарения и скоростью выгорания.

Верхний слой жидкости нагревается до более высокой температуры, чем нижние. Температура у стенок выше, чем в середине резервуара.

Таким образом, скорость распространения пламени по жидкости, т. е. путь, пройденный пламенем в единицу времени, определяется скоростью прогрева поверхности жидкости, под воздействием лучистого теплового потока от пламени, т. е. скоростью образования горючей паровоздушной смеси над зеркалом жидкости.

Вода резко снижает температуру кипения нефти, мазута. При горении нефти, содержащей воду, происходит вскипание воды, что приводит к переливанию горящей жидкости через борт резервуара (т. наз. вскипание горящей жидкости.

Над поверхностью же открытого резервуара концентрация паров по высоте будет различной: у поверхности она будет максимальной и соответствовать кон­центрации насыщенного пара при данной температуре, а по мере подъема над поверхностью постепенно снижается вследствие конвективного и молекулярного уноса (рис, 7.3).

Таким образом, над поверхностью зеркала жидкости в открытом резервуаре при любой начальной температуре жидкости выше, чем Тст , будет находиться область, в которой концентрация паров в воздухе будет стехиометрической. При температуре жидкости Т2 эта концентрация будет находиться на высоте Ну от поверхности жидкости, а при температуре Т3, большей Т2, - на расстоянии Н ^Зст. При температуре, близкой к температуре вспышки жидкости ТВ распространение пламени по поверхности жидкости будет равной скорости его распространения по смеси паров в воздухе, на НКПВ, т. е. З-4см/с. При этом фронт пламени будет расположен у поверхности жидкости. При дальнейшем увеличении начальной температуры скорость распространения пламени по жидкости будет возрастать аналогично изменению нормальной скорости распространения пламени по паровоздушной смеси с увеличением ее концентрации.

Лекция 14

Скорость выгорания жидкостей, влияющие факторы.

При определённой температуре, выше tвс, раз подожжённая жидкость продолжает гореть после удаления источника зажигания. Такая минимальная температура называется температурой воспламенения (tвос). Для ЛВЖ она выше tвс на 1-5 оС, для ГЖ - на 30-35 оС.

Линейная скорость выгорания - высота столба жидкости, выгорающая в единицу времени:

Массовая скорость выгорания - масса жидкости, выгорающая в единицу времени с единицы площади поверхности:

Между линейной и массовой скоростями горения существует зависимость:

(следует следить за размерностями величин и при необходимости вводить поправочный коэффициент).

Прогрев жидкости по глубине. Нагрев поверхности жидкости лучистым потоком от пламени сопровождается передачей тепла вглубь ее. Этот теплоперенос осуществляется в основном тепло­проводностью и ламинарной конвекцией за счет движения нагре­тых и холодных слоев жидкости. Прогрев жидкости теплопровод­ностью осуществляется на небольшую глубину (2-5 см) и может быть описан уравнением вида

где Тх - температура слоя жидкости на глубине х, К;

Тк - температура поверхности (температура кипения), К; к - коэффициент пропорциональности, м-К

Этот тип температурного поля называется распределением тем­пературы первого рода.

Ламинарная конвекция возникает в результате различной тем­пературы жидкости у стенок резервуара и в его центре, а также вследствие фракционной разгонки в верхнем слое при горении смесей. Дополнительная передача тепла от нагретых стенок ре­зервуара к жидкости приводит к прогреву ее слоев у стенок до более высокой температуры, чем в центре. Более нагретая у стенок жидкость (или даже пузырьки пара в случае ее перегрева у сте­нок выше температуры кипения) поднимается вверх, что способ­ствует интенсивному перемешиванию и быстрому прогреву слоя жидкости на большую глубину. Образуется так называемый гомотермический слой, т. е. слой с практически постоянной темпе­ратурой, толщина которого растет во времени горения. Такое температурное поле называют распределением температуры второго рода (рис. 7.7). Образование гомотермического слоя воз­можно также и в результате фракционной перегонки приповерх­ностных слоев смесей жидкостей, имеющих различную температу­ру кипения. По мере выгорания таких жидкостей приповерхност­ный слой обогащается более плотными высококипящими фракциями, которые опускаются вниз, способствуя тем самым конвек­тивному прогреву жидкости.

Определяющее влияние перегрева жидкости у стенок резервуа­ра на формирование гомотермического слоя подтверждают сле­дующие экспериментальные данные. При горении бензина в ре­зервуаре диаметром 2,64 мм без охлаждения стенок приводило к достаточно быстрому образованию гомотермического слоя. При интенсивном охлаждении стенок прогрев жидкости на глубину осуществлялся главным образом теплопроводностью и в процес­се всего времени горения имело место распределение температу­ры первого рода. Установлено, что чем выше температура кипе­ния жидкости (дизельное топливо, трансформаторное масло), тем труднее образуется гомотермический слой. При их горении темпе­ратура стенок резервуара редко превышает температуру кипения. Однако при горении влажных высококипящих нефтепродуктов вероятность образования гомотермического слоя также высока. При прогреве стенок резервуара до 100°С и выше образуются пу­зырьки водяного пара, которые, устремляясь вверх, вызывают интенсивное перемешивание всей жидкости и быстрый прогрев вглубину. Возможность образования достаточно толстого гомотермического слоя при горении влажных нефтепродуктов чревата явле­ниями вскипания и выброса жидкости.

Исходя из рассмотренных выше представлений о механизме выгорания жидкости, проанализируем влияние некоторых факто­ров на массовую скорость.

Скорость выгорания зависит от: рода жидкости, температуры, диаметра резервуара, уровня жидкости, скорости ветра.

Для горелок малых диаметров скорость сгорания сравнительно велика. При увеличении диаметра скорость сначала снижается из-за нагрева от стенок, затем возрастает, т. к. ламинарное горение переходит в турбулентное и остаётся постоянным при диаметрах ³ 2 м.

При турбулентном горении ниже полнота горения (появляется копоть), увеличивается тепловой поток от пламени, быстрее отводятся пары, увеличивается скорость испарения.

При снижении уровня жидкости затрудняются процессы тепломассопереноса (отток продуктов горения, приток окислителя, пламя удаляется от поверхности жидкости), поэтому скорость горения падает и при определённом расстоянии жидкости от верхнего борта резервуара (критическая высота самотушения) горение становится невозможным. Критическая высота самотушения при Æ = 23 м равна 1 км (реальная высота резервуара= 12 м).

Оценив доли тепла от общего тепловыделения при горении жидкости, которая затрачивается на ее подготовку следует, что менее 2% от общего тепловыделения при горении жидкости затрачивается на поставку ее паров в зону горения. В момент установления процесса выгора­ния температура поверхности жидкости резко возрастает от тем­пературы воспламенения до температуры кипения, которая в дальнейшем по мере выгорания остается неизменной. Однако это справедливо только для индивидуальных жидкостей. В процессе горения смеси жидкостей, имеющих разную температуру кипения (бензины, нефть и т. д.), происходит как бы их фракционная перегонка. Вначале происходит выход легкокипящих фракций, затем всех более высококипящих. Этот процесс сопровождается постепенным (квазистациоиарным) повышением температуры на поверхности жидкости. Влажное горючее может быть представлено как смесь двух жидкостей (горючее + вода), в процессе горения которых проис­ходит их фракционная разгонка. Если температура кипения горю­чей жидкости меньше температуры кипения воды (100°С), то происходит преимущественное выгорание горючего, смесь обога­щается водой, скорость выгорания снижается и, наконец, горение прекращается. Если температура кипения жидкости больше 100°С, напротив, вначале преимущественно испаряется влага, концентрация ее снижается: скорость выгорания жидкости возрастает, вплоть до скорости горения чистого продукта (рис. 7.11).

Влияние скорости ветра. Как правило, с повышением скорости ветра скорость выгорания жидкости увеличивается. Ветер интенси­фицирует процесс смешения горючего с окислителем, повышая температуру пламени и приближая пламя к поверхно­сти горения.

Все это повышает интенсивность теплового потока, поступаю­щего на нагрев и испарение жидкости, следовательно, приводит к росту скорости выгорания. При большей скорости ветра пламя может срываться, что приведет к прекращению горения. Так,- на­пример, при горении тракторного керосина в резервуаре диамет­ром З"М наступал срыв пламени при достижении скорости ветра 22 м-с-1.

Влияние концентрации кислорода в атмосфере. Большинство жидкостей не способны к горению в атмосфере с содержанием кислорода менее 15%. С повышением концентрации кислорода выше этого предела скорость выгорания возрастает (рис. 7.12). В атмосфере, обогащенной кислородом, горение жидкости проте­кает с выделением большого количества сажи в пламени и на­блюдается интенсивное кипение жидкой фазы. Для многокомпо­нентных жидкостей (бензин, керосин и т. п.) температура поверх­ности с увеличением содержания кислорода в окружающей среде возрастает (рис. 7.13).

Повышение скорости выгорания и температуры поверхности жидкости с ростом концентрации кислорода в атмосфере обусловлено увеличением излучающей способности пламени в результате роста температуры горения и высокого содержания сажи в нем.