Промышленные предприятия часто характеризуются повышенной взрывопожароопасностью, так как их отличает сложность производственных установок, значительное количество легковоспламеняющихся и горючих жидкостей; сжиженных горючих газов; твердых сгораемых материалов; большое количество емкостей и аппаратов, в которых находятся пожароопасные продукты под давлением; разветвленная сеть трубопроводов с регулировочной аппаратурой; большая оснащенность электроустановками.
Согласно стандартному определению, пожар — это неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.
Горение — это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и свечением. Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя (обычно кислород воздуха) и источника зажигания. Кроме того, необходимо, чтобы горючее вещество было нагрето до определенной температуры и находилось в определенном количественном соотношении с окислителем, а источник загорания имел бы определенную энергию. Окислителями являются также хлор, фтор, оксиды азота и другие вещества.
Вещества, способные самостоятельно гореть после удаления источника зажигания, называются горючими в отличие от веществ, которые на воздухе не горят и называются негорючими. Промежуточное положение занимают трудногорючие вещества, которые возгораются при действии источника зажигания, но прекращают горение после удаления последнего.
Различают несколько видов горения. Вспышка — быстрое сгорание горючей смеси без образования повышенного давления газов. Возгорание — возникновение горения от источника зажигания/ Воспламенение — возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Самовозгорание — горение, возникающее при. отсутствии внешнего источника зажигания. Самовоспламенение — самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Взрыв — чрезвычайно быстрое горение, при котором происходит выделение энергии и образование сжатых газов, способных производить механические разрушения.
Температурой вспышки называется самая низкая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные давать вспышку в воздухе от источника зажигания, но скорость образования паров и газов недостаточна для устойчивого горения. По температуре вспышки горючие вещества делятся на два класса: легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) и горючие жидкости (ПК). К классу ЛВЖ относятся жидкости с температурой вспышки, не превышающей 61 °С (или 66 °С в открытом тигле); это бензин, этиловый спирт, ацетон, нитроэмали и др. Жидкости, имеющие температуру вспышки выше 61 °С (или 66 °С в открытом тигле), относятся к классу ПК (масла, мазут, формалин и др.).
Температура воспламенения — наименьшая температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при поднесении источника зажигания возникает устойчивое горение.
Температурой самовоспламенения называют самую низкую температуру вещества, при которой оно загорается в процессе нагревания без непосредственного контакта с огнем.
Самовоспламенение возможно только при определенных соотношениях горючего вещества и окислителей. Существует понятие: нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения. Интервал между ними называется диапазоном или областью воспламенения. Различают и температурные пределы воспламенения.
Процессы самовозгорания в зависимости от внутреннего импульса делятся на химические, микробиологические и тепловые. Химическое самовозгорание возникает от воздействия на вещество кислорода, воздуха, воды или от взаимодействия веществ (самовозгорание промасленных тряпок, спецодежды, ваты и даже металлических стружек). Микробиологическое самовозгорание происходит при соответствующих влажности и температуре в растительных продуктах (от грибка). Тепловое самовозгорание происходит в результате продолжительного действия незначительного источника тепла, при этом вещества разлагаются, адсорбируются и в результате действия окислительных процессов самонагреваются (опилки, ДВП, паркет при температуре 100°C).
Существуют и другие показатели для оценки пожарной опасности веществ, определяемые по стандартным методикам. Принято различать два понятия, связанных с процессом горения: пожар и загорание. Под пожаром понимается неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Горение, не приносящее материального ущерба, называют загоранием.
Согласно ГОСТ 12.1.004 — 91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования» пожарная безопасность — это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей. С учетом этого определения разрабатывают профилактические мероприятия и систему пожарной защиты. Нормативная вероятность возникновения пожара принимается равной не более 10-6 в год на отдельный пожароопасный элемент рассматриваемого объекта. Такая же вероятность воздействия опасных факторов пожара в расчете на отдельного человека (риск) принимается при разработке системы пожарной защиты.
Опасными факторами пожара являются повышенная температура воздуха и предметов, открытый огонь и искры, токсичные продукты горения и дым, пониженная концентрация кислорода, взрывы, повреждение и разрушение зданий и сооружений.
Пожарная и взрывная опасность веществ и материалов — близкие характеристики, поясняемые в основном одними и теми же показателями. Различие между этими характеристиками заключается в скорости распространения пламени, которая для взрывных процессов существенно выше, чем при пожаре. Знание скорости распространения пламени необходимо для оценки возможной взрывной нагрузки на взрывоопасные здания и сооружения, а также для расчета и проектирования предохранительных (легкосбрасываемых) конструкций, предназначенных для сброса избыточного давления.
Пожаровзрывоопасность веществ и материалов определяется показателями (свойствами), характеризующими предельные условия возникновения процесса горения.
Если горючее вещество является газом, основными показателями являются: концентрационные пределы распространения пламени (КП) или пределы воспламенения, скорость распространения пламени Uп минимальное взрывоопасное содержание кислорода (МВСК), температура самовоспламенения Тс, давление взрыва Ртах, скорость его нарастания dP/dt, минимальная энергия зажигания (МЭЗ). Применяют также показатели: нижний концентрационный предел распространения пламени (НКП) и верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКП).
При оценке пожароопасности жидкостей перечисленные выше показатели дополняются следующими: — температура вспышки Твсп; — температура воспламенения Тв; — температурные пределы распространения пламени (ТП); — нижний предел (НТП) и верхний предел (ВТП) — это температуры жидкости, при которых давление насыщенных паров создает над жидкостью концентрации, соответствующие концентрационным пределам распространения пламени.
Пожарная опасность твердых веществ и материалов характеризуется их склонностью к возгоранию и самовозгоранию.
Одной из основных характеристик пожароопасности веществ и материалов является их горючесть — способность самостоятельно распространять горение (пламя). В зависимости от этой способности вещества и материалы подразделяют на горючие, трудногорючие и негорючие. К горючим относятся вещества и материалы, способные распространять горение на всю протяженность образца, к трудногорючим — распространяющие горение ограниченно около источника зажигания, к негорючим — при полном отсутствии распространения пламени.
Горючесть газов характеризуется наличием КП (концентрационного предела), горючесть жидкости — Тв (температурой воспламенения), горючесть твердых материалов определяется в условиях специальных испытаний путем распространения пламени по образцу испытываемого материала определенных размеров и при зажигании определенным источником зажигания.
Взрывоопасность аэрозолей характеризуется следующими параметрами: НКП нижний концентрационный предел, МВСК — минимальное взрывоопасное содержание кислорода, dp/dt — скорость нарастания давления, Тс — температура самовоспламенения, Ртах — максимальное давление взрыва.
Оценка и классификация взрывопожароопасности помещений и зданий основана на определении возможных разрушительных последствий пожаров и взрывов в этих объектах, а также опасных факторов этих явлений для людей (ОФП). Существует два метода оценки пожаровзрывоопасности объектов — детерминированный и вероятностный. Детерминированный характер носят следующие нормативные документы: «Общероссийские нормы технологического проектирования» (ОНТП) и «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ).
Вероятностный метод основан на концепции допустимого риска и предусматривает недопущение воздействия на людей ОФП с вероятностью, превышающей нормативную. Нормативным документом, основанным на вероятностном подходе, является ГОСТ 12.1.004—91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования».