火災の発生と発生のメカニズム。労働安全衛生

火災の発生と発生のメカニズム。労働安全衛生

労働保護

火災 - これは制御されない燃焼であり、物的損害、国民の生命と健康、社会と国家の利益に損害を与えます。人間の制御下での燃焼は、損害を引き起こさない限り火災ではありません。

無許可の火災、 つまり、点火源の影響下での燃焼の開始は、次の方法を使用して直ちに排除する必要があります。 一次消火設備 （消火器または消火用水の供給）。しかし、教育機関の責任者は、訓練を受けた職員であっても消火するのは安全ではなく、学童の消火は受け入れられないことを覚えておく必要がある。

燃える - これは物質の発熱酸化反応であり、発光、炎、煙の出現という XNUMX つの要素のうちの少なくとも XNUMX つを伴います。 くすぶり - 材料の無炎燃焼。

自然発火 - これは、自己開始された発熱プロセスの結果としての発火です。炎症 - 点火源の影響による激しい燃焼の始まり。点火とは異なり、点火は激しい燃焼のみを伴います。

燃焼は、可燃性物質、酸化剤、発火源という XNUMX つの必須構成要素の存在下で発生します。

期間中 可燃物 外部発火源が取り除かれた後に自然発火する可能性のある物質を指します。可燃性物質は、固体、液体、または気体の状態にあります。可燃性物質は、ほとんどの有機物質、多くのガス状無機化合物や物質、多くの金属などです。ガスは火災や爆発の最大の危険性があります。

着火用 引火性液体 その表面上では、まず蒸気と空気の混合物が形成されなければなりません。液体の燃焼は気相でのみ可能です。一方、液体自体の表面は比較的冷たいままです。可燃性液体の中で、最も危険なクラスは可燃性液体（FLL）です。可燃性液体には、ガソリン、アセトン、ベンゼン、トルエン、一部のアルコール、エーテルなどが含まれます。

予熱なしで (室温で) 空気と接触すると自己発火する可能性のある物質 (気体、液体、固体) が多数あります。このような物質は自然発火性物質と呼ばれます。これらには、白リン、軽金属の水素化物および有機金属化合物などが含まれます。

また、かなり多くの物質が空気中の水や水蒸気と接触すると化学反応が始まり、大量の熱を放出します。放出された熱の作用により、可燃性の反応生成物および出発物質の自己発火が発生します。この物質群には、アルカリおよびアルカリ土類金属 (リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、ウランなど)、これらの金属の水素化物、炭化物、リン化物、低分子量有機金属化合物 (トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリエチルホウ素) などが含まれます。。

燃える個体より複雑なメカニズムに従って、いくつかの段階で発生します。外部ソースにさらされると、固体の表面層が加熱され、そこからガス状の揮発性生成物の放出が始まります。このプロセスには、固体の表面層の溶融、またはその昇華（溶融段階をバイパスするガスの形成）が伴う場合があります。空気中の可燃性ガスが一定の濃度（濃度の下限）に達すると、可燃性ガスが発火し、放出された熱によって表層自体に作用し始め、表層が溶けて可燃性ガスと固体蒸気の新たな部分が生成されます。燃焼ゾーンに入ります。

木材を例に挙げてみましょう。 110℃に加熱すると木材が乾燥し、樹脂がわずかに蒸発します。 130℃で弱い分解が始まります。木材の分解（変色）は 150°C 以上の温度でより顕著に発生します。 150～200℃で生成される分解生成物は主に水と二酸化炭素であるため、燃焼することはありません。 200℃を超える温度では、木材の主成分である繊維が分解し始めます。これらの温度で生成されるガスは、大量の一酸化炭素、水素、炭化水素、および他の有機物質の蒸気を含むため、可燃性です。これらの製品が空気中に十分な濃度になると、特定の条件下で発火します。

可燃性物質が溶融中に広がると、燃焼源（ゴム、ゴム、金属など）が増加します。物質が溶融しない場合、酸素は徐々に燃料の表面に近づき、そのプロセスは不均一燃焼（コークス燃焼など）の形をとります。固体の燃焼プロセスは複雑かつ多様であり、多くの要因（固体材料の分散、水分含有量、表面の酸化膜の存在とその強度、不純物の存在など）に依存します。

より激しい（しばしば爆発を伴う）のは、細かい金属粉末や塵状の可燃性物質（木粉、粉砂糖など）の発火です。

として 酸化剤 火災の場合、最も多くの場合酸素が放出され、空気中の酸素の含有量は約21％です。強力な酸化剤には、過酸化水素、硝酸、硫酸、フッ素、臭素、塩素およびそれらのガス状化合物、無水クロム、過マンガン酸カリウム、塩素酸塩およびその他の化合物があります。

溶融状態で非常に高い活性を示す金属と相互作用する場合、通常は不活性であると考えられている水、二酸化炭素、その他の酸素含有化合物が酸化剤として作用します。

しかし、燃料と酸化剤の混合物が存在するだけでは、燃焼プロセスを開始するには十分ではありません。もっといります 着火源。 化学反応が起こるためには、十分な数の活性分子、そのフラグメント（ラジカル）、または（分子に結合する時間がまだない）遊離原子が必要であり、これらは活性化に等しい過剰なエネルギーを持っています。特定のシステムのエネルギー、またはそれを超えるエネルギー。

活性な原子や分子の出現は、システム全体が加熱されるとき、ガスが加熱された表面と局所的に接触するとき、炎、放電（スパークまたはアーク）、容器壁の局部的加熱にさらされるときに発生します。摩擦の結果、または触媒が導入された場合など。

発火源は、ガスシステムの突然の断熱 (環境との熱交換なし) 圧縮や衝撃波の衝撃である場合もあります。

実際の火災や爆発の発生と進展のメカニズムは、連鎖熱プロセスの組み合わせによって特徴づけられることが現在では確立されています。発熱による酸化反応は熱により連鎖的に促進され続けます。最終的に、燃焼の開始と進行に対する臨界（制限）条件は、熱放出と、反応系と環境との熱と物質移動の条件によって決まります。

燃焼停止のメカニズムの下で、燃焼プロセス (反応) の終了に至る要因の体系を理解します。

フレームアウトメカニズム 人間の関与なしで実現される場合には、自然に条件付けすることができます (たとえば、自然界における燃焼の自己清算)。同時に、燃焼を停止するメカニズムの本質を知ることで、小さな燃焼中心の除去と消火の両方にそれを意図的に使用することが可能になります。

書き込みを停止するには、次の条件のうち少なくとも XNUMX つを満たす必要があります。

燃料蒸気の新しい部分の燃焼ゾーンへの侵入の停止;
酸化剤（空気酸素）の供給の停止。炎からの熱流の減少。燃焼ゾーン内の活性粒子（ラジカル）の濃度の減少。

このように、 消火の可能な原則（方法）は次のようになります。:

蒸発、昇華、または分解の結果として一定量の熱を帯びる物質を炎の中に導入することによって、燃焼中心の温度を燃料の自己発火温度または引火点よりも低く下げること（水は古典的なものです）物質）;
可燃性物質を燃焼中心の火炎の衝撃から隔離することによって（例えば、高密度ブランケットを使用して）、燃焼ゾーンに入る燃料蒸気の量を減らす。
不燃性添加剤（窒素、二酸化炭素など）で媒体を希釈することにより、気体媒体中の酸素濃度を低減する。
活性ラジカルの結合による化学酸化反応速度の低下と、特殊な化学活性物質（阻害剤）の導入による火炎内で起こる燃焼連鎖反応の中断。
炎が消火剤の粒子間の狭い通路を通過するときに消火するための条件を作り出す（防火効果）。
燃焼源に対する消火剤の噴流の動的衝撃の結果として起こる火炎の破壊。

原則として、消火プロセスには複合的な特徴があります。したがって、フォームには断熱効果と冷却効果があり、粉末組成物には抑制効果、難燃効果、および動的効果があります。

火災の危険 (OFP) は、人的および (または) 物的損害につながる可能性のある要因です。 OFP はプライマリとセカンダリに分けられます。

主なものは次のとおりです。

炎と火花;
周囲温度の上昇;
燃焼および熱分解による有毒生成物。
煙;
酸素濃度が下がります。

一次RPPを評価するときは、それらの主なものは燃焼と熱分解の有毒生成物であり、300〜400℃に加熱された非常に有毒な有毒物質の混合物であり、2003つまたは77,7つの人間の呼吸器官を麻痺させることを覚えておく必要があります。息をする。 80 年の火災による死亡者の統計によると、死者の 70% がこの特定の OFP による影響を受けており、前年の平均ではこの数字は XNUMX% の水準にあります。同時に、最大許容周囲温度上昇も標準化されており、人に対してXNUMX℃であることに留意する必要があります。

人の高さで部屋から出たときの火災時の燃焼生成物の温度上昇のダイナミクス 次の設定例があります。

最初の 160 分間 - 約 XNUMX°C まで。
350 分間 - 約 XNUMX°C まで。

その結果、室内では約 2 分で燃焼生成物の限界温度に達するため、生徒を避難させる際にはこの温度を考慮する必要があります。

最も重要な OFP の 27 つは、燃焼室のガス環境内の酸素含有量の減少です。きれいな空気では、その含有量は17％に達します。燃えている建物では、激しい燃焼により酸素含有量が大幅に減少します。その危険値は XNUMX% 以内です。職務従事者やその他の人による使用を目的としたフィルター付き呼吸用保護具を使用する場合は、このことを考慮する必要があります。つまり、火災の中で、例えば自己救助者によって保護されている人は、有毒な燃焼生成物ではなく、燃えている建物のガス環境の酸素不足によって死亡する可能性があります。

消火 - 複雑な専門的な仕事。この問題を解決できるのは、常に断熱性の呼吸用保護具を使用し、訓練を受け、十分な設備を備えた消防署だけです。

二次OFPには次のものが含まれます。

破片、崩壊メカニズムの一部、建物の構造など。
破壊されたメカニズムおよびユニットからの有毒物質および物質。
機構の通電部分による絶縁損失による電圧。
火災による危険な爆発要因。消火剤。
火災発生のダイナミクスには、いくつかの主要なフェーズがあります。

第 10 段階 (最大 1 分) は初期段階で、約 3 ～ 5 分で点火から火災への移行と、6 ～ XNUMX 分以内の燃焼ゾーンの成長が含まれます。この場合、可燃性の物質や材料に沿って主に直線的に火災が広がり、大量の煙の放出が伴います。この段階では、密閉された部屋で火災が自己消火する場合があるため、外気の侵入から部屋を確実に隔離することが非常に重要です。

第 30 段階は火災が容積的に進行する段階で、所要時間は 40 ～ XNUMX 分です。容積燃焼への移行を伴う急速な燃焼プロセスが特徴です。火炎伝播のプロセスは、燃焼エネルギーが他の物質に伝達されるため、遠隔的に発生します。

15〜20分後、ガラスが壊れ、酸素供給が急激に増加し、温度（800〜900℃まで）と燃え尽き率が最大値に達します。最大値での火災の安定は20〜25分で発生し、さらに20〜30分間続きます。この場合、可燃性物質の大部分が燃え尽きます。

第 XNUMX 段階は火災の減衰段階、つまりゆっくりくすぶりの形で後燃えし、その後火災は止まります。

火災の発生のダイナミクスの分析により、次のことが可能になります。結論.

技術的な防火システム（警報および自動消火装置）は、燃焼強度が最大に達する前、より良くは火災の初期段階で機能する必要があります。これにより、教育機関の長は、人々を保護するための措置を組織するための時間的余裕が得られます。

消防署は、原則として、通報から 10 ～ 15 分後、つまり火災が発生してから 15 ～ 20 分後に到着します。このとき、火災の容積が大きくなり、最大の強度が現れます。

著者: Volkhin S.N.、Petrova S.P.、Petrov V.P.

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