Три стадии пожара в здании. Фазы развития пожара

Лекция №5. Пожары.

Физико-химические основы пожаров. Виды горения при пожарах. Участвующие в горении вещества и характеризующие их параметры. Параметры пожаров. Классификация пожаров. Внутренние и открытые пожары. Тушение пожаров. Огнетушащие вещества.

Согласно ГОСТу пожар это неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб и представляющее угрозу для здоровья и жизни человека.

В основе горения в подавляющем большинстве лежат быстротекущие химические реакции окисления сгораемых материалов кислородом воздуха, в первую очередь углерода с образованием СО 2 , и водорода с образовани­ем Н 2 О.

Для всех пожаров характерны:

Горение с выделением тепла и продуктов сгорания;

Газообмен, осуществляемый по механизму конвективных газовых по­токов, обеспечивающий приток кислорода воздуха в зону горения и отвод продуктов сгорания из нее;

Передача тепла из зоны горения в окружающее пространство, в том числе горючим материалам, без чего невозможен непрерывный процесс го­рения.

Виды горения при пожарах.

Под воздействием тепла, выделяемого источником зажигания, газы, жидкости, твер­дые вещества и пыли ведут себя по-разному. При пожарах различают два основных вида горения: гомогенное и гетерогенное.

При гомогенном горении окислитель и горючее находятся в газовой фазе. Помимо того, что гомогенное горение имеет место при сгорании го­рючего газа, все горючие жидкости перед воспламенением испаряются, об­разуя газообразную среду. Большинство твердых веществ в процессе наг­рева при пожаре плавятся, разлагаются и испаряются, выделяя газообраз­ные фракции. Полученная любым из этих превращений газообразная среда смешивается с воздухом и горит.

При гетерогенном горении горючее находится в твердом состоянии, а окислитель в газообразном, и реакция окисления горючего происходит в твердой фазе. Твердые вещества, превращенные в пыль (угольную, метал­лическую, текстильную), при перемешивании с воздухом образуют пожа­ровзрывоопасные пылевоздушные смеси.

Поскольку при горении на пожарах роль окислителя чаще всего вы­полняет кислород воздуха, окружающего зону протекания химических реак­ций, интенсивность горения определяется не скоростью протекания этих реакций, а скоростью поступления кислорода из окружающей среды в зону горения.

Зоны пожара.

В пространстве, в котором развивается пожар, условно рассматрива­ют три зоны: горения, теплового воздействия и задымления.

Зоной горения называется часть пространства, в которой происходит подготовка горючих веществ к горению (подогрев, испарение, разложение) и их горение.

Зоной теплового воздействия называется часть пространства примы­кающая к зоне горения, в котором тепловое воздействие приводит к замет­ному изменению состояния материалов и конструкций и делает невозможным пребывание в ней людей без специальной защиты. Внешняя граница этой зоны соответствует температуре 60-70 о С.

Зоной задымления называется часть пространства в котором от дыма создается угроза жизни и здоровью людей (статистика показывает, что большая часть людей на пожаре гибнет от удушья).

Участвующие в горении вещества и характеризующие их параметры.

Основные положения

По агрегатному состоянию участвующие в горении вещества подразде­ляют на газообразные, жидкие и твердые.

К газам относятся вещества, абсолютное давление паров которых при температуре 50 о С равно или превышает 300кПа, или критическая тем­пература которых менее 50 о С.

К жидкостям - вещества, температура плавления (каплепадения) которых менее 50 о С.

К твердым - вещества с температурой плавления (каплепадения) 50 о С и выше. В твердых ве­ществах особую группу составляют пыли, т.е. диспергированные вещества с размером частиц менее 850мкм.

По возможности возгорания вещества подразделяют на негорючие, трудногорючие и горючие. Негорючие (несгораемые) - это вещества и ма­териалы, не способные гореть на воздухе. Трудногорючие (трудносгораемые) - это вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления. Горючие (сгораемые) - это вещества и материалы способные са­мовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоя­тельно гореть после его удаления.

Из группы горючих выделяют легковоспламеняющиеся вещества и мате­риалы, т.е. такие, которые способны воспламеняться от кратковременного (до 30 секунд) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пла­мя спички, искра, сигарета и т.п.).

Параметры пожаров.

К основным параметрам пожара относятся: пожарная нагрузка, массовая скорость выгорания, скорость распространения пожара, температура пожара, интенсивность выделения тепла и др.

Пожарная нагрузка помещения состоит из постоянной (все сгораемые конструкции сооружения) и временной (находящиеся в помещении материа­лы).

Массовая скорость выгорания - потеря массы горящего материала в единицу времени. Она зависит от отношения площади поверхности горения веществ к их объему, плотности упаковки, условий газообмена и других причин. Чем больше скорость выгорания, тем выше температу­ра, развиваемая при пожаре.

Скорость распространения пожара определяется скоростью распрост­ранения пламени по поверхности горючего материала. Она зависит от мно­гих факторов (вида материала, способности к воспламенению, начальной температуры, направления газового потока, степени измельчения материа­ла и др.).

При увеличении температуры скорость увеличивается, а при достиже­нии температуры самовоспламенения материалов их поверхность охватыва­ется пламенем почти мгновенно.

Классификация пожаров.

В зависимости от вида горящего материала различают пожары классов А,В,С,Д.

При пожарах класса А - горят твердые вещества,

класса В - горят жидкости,

класса С - горят газы,

класса Д - горят металлы.

Каждый из рассмотренных классов делится на подклассы (Классификация ИСО).

По признаку изменения площади пожары делятся на распространяющие­ся и нераспространяющиеся.

По масштабу различают отдельный пожар (горит одно здание или одно сооружение), сплошной пожар (одновременное горение преобладающего числа зданий и сооружений на данном участке застройки), массовый пожар (со­вокупность отдельных и сплошных пожаров). При слабом ветре массовый пожар может перейти в огненный шторм (образование одного гигантского турбулентного факела и радиального притока воздуха).

По условиям массо и теплообмена с окружающей средой различают по­жары в ограждениях (внутренние пожары) и на открытой местности (отк­рытые пожары).

Внутренние пожары.

Стадии пожара в помещении.

При пожарах в помещении выделяют три стадии - начальную, основную (развитую), конечную.

Как бы неожиданно ни возникал пожар, дальнейшее его развитие будет идти по определенной схеме.

Описание и характеристика фаз пожара

Всего различают несколько фаз пожара:

1. Начало возгорания.
2. Интенсификация горения.
3. Объемное развитие пожара:

• в закрытом объеме;
• в открытом объеме.

1. Стабилизация.
2. Снижение интенсивности.
3. Догорание.

С началом возгорания среднеобъемная температура вырастает до 200 град., увеличивается, а затем медленно снижается расход приточного кислорода. Одновременно растет процент диоксида углерода (13% и больше).

Горючие материалы проходят бурный процесс разложения, выгорают под действием теплоты. Длительность 1 фазы пожара в среднем составляет 2-30% общей продолжительности процесса (или 1-10 минут), более точно данный показатель будет зависеть от таких параметров:

• скорость выгорания материалов;
• скорость распространения огня.

2 фаза, уже исходя из ее названия, характеризуется интенсификацией всех параметров, имевших место в самом начале возгорания:

• увеличивается объем зоны пожара;
• растут тепловые потоки;
• скорость распространения огня также увеличивается;
• температура в помещении поднимается до отметок в 250-300 град.

Длительность второй фазы - около 5-10 минут.

Далее процесс начинает не просто распространяться линейно по поверхности горючего материала, а захватывать объем помещения. Воспламеняются все имеющиеся в помещении горючие материалы и предметы, даже находящиеся на расстоянии от прямого пламени. Происходит это через воздушные просветы при содействии тепловых потоков.

В тот момент, когда в помещении нарушается целостность остекления (что происходит при температуре в 300 град. Цельсия), резко возрастает интенсивность газообмена и увеличивается приток кислорода. Как результат, наблюдается:

• небольшое снижение температуры в помещении;
• рост полноты сгорания;
• рост скорости выгорания;
• рост скорости распространения горения;
• рост удельного и общего тепловыделения.

После незначительного снижения, температура опять резко возрастает до значений 800-900 град., становятся максимальными интенсивность выгорания и задымленность помещения.

На 20-25 минуте со времени начала пожара наблюдается переход процесса в фазу стабилизации. Продолжительность этой стадии - около получаса.

В том случае, если пожар развивается свободно (т. е. отсутствуют попытки его тушения), за фазой стабилизации следует фаза снижения интенсивности. Количество продуктов горения в этой фазе максимально, концентрация кислорода, наоборот, минимальна (16-17%). В помещении постепенно спадает задымленность, уменьшается температура, растет оптическая плотность среды.

Пожар постепенно затухает, сила и площадь горения снижаются. Наблюдается медленное тление, а после - полное прекращение пожара.

Важные моменты

Следует помнить, что доступ на место пожара (даже после полной остановки огня) запрещен. Причин этого несколько - от угрозы обвала выгоревших конструкций до необходимости обследования места происшествия экспертами.

В случае прибытия службы пожарной охраны на место пожара (на любой стадии возгорания), сотрудники сначала производят разведовательные работы, устанавливая наличие и характер угрозы для людей; наличие людей в горящем здании; точное местонахождение очага возгорания; площадь пожара и т. д.

На основании установленной руководителем информации, у пожарников появляется возможность действовать более осознанно и эффективно.

Основные факторы пожара
Процесс тушения огня может быть осложнён некоторыми сопутствующими опасностями, которые возникают в виде основных факторов пожара . К таковым отнесены: 1. пламя и искры; 2. тепловой поток; 3. повышенная температура окружающей среды; 4. повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения; 5. пониженная концентрация кислорода; 6. снижение видимости в дыму. Выделяют также сопутствующие проявления основных факторов пожара - это: 1. осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, строений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; 2. радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую среду из разрушенных технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; 3. вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества; 4. опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара; 5. воздействие огнетушащих веществ.

Типы пожаров

В зависимости от вида горящих веществ и материалов выделяют соответствующие типы пожаров . Они условно обозначаются буквами. К типу А1 относится горение твёрдых веществ, которое сопровождается тлением – тушатся водой со смачивателямми, хладоном, порошкамии типа АВСЕ; к типу А2 относится горение твёрдых веществ без тления – тушатся любыми видами огнетушащих веществ. Типы пожаров категории В1 и В2 – это горение жидких веществ, не растворимых и растворимых в воде, соответственно – тушатся при посощи установок пенного пожаротушения , мелкораспыленной водой, хладонами, порошками типа АВСЕ и ВСЕ. Категория С – горение газообразных веществ, например, бытового газа, пропана – тушатся объемным способом и флегматизацией газовых составов, порошками типа АВСЕ и ВСЕ, водой для охлаждения оборудования. Горение металлов относится к типу пожаров категории D: D1 – лёгкие металлы (алюминий, магний); D2 – щелочные металлы (натрий, калий); D3 – горение металлосодержащих соединений (металлоорганические соединения, гидраты металлов). Класс Е – горение электрооборудования под напряжением до 10 000 Вольт.

Многоуровневая безопасность – залог эффективности современного бизнеса. Для надежной защиты предприятия от противоправных посягательств необходимо воспользоваться услугами профессиональных охранных структур.

Процессы развития пожара можно разделить на несколько характерных фаз.

В I фазе пожара при повышении среднеобъемной температуре до 200°С и более расход приточного воздуха увеличивается, а затем постепенно снижается. Одновременно понижается уровень нейтральной зоны (плоскости равных давлений), сокращается площадь приточной части проемов в ограждениях и, соответственно, увеличивается площадь вытяжной части. С такой же примерно скоростью снижается уровень объемной доли кислорода, поступающего в зону горения (до 8 %), и повышается объемная доля диоксида углерода в уходящих газах (до 13 %). Этот процесс объясняется тем, что при температуре 150-200°С бурно проходят экзотермические реакции разложения горючих материалов, растет скорость их выгорания под влиянием теплоты, выделяющейся на пожаре. Количество теплоты, выделяющейся на пожаре в единицу времени, зависит от низшей теплоты сгорания материалов, площади поверхности горения, массовой скорости выгорания материалов с единицы поверхности и полноты сгорания.

При пожаре в помещении нагрев горючих материалов и ограждающих конструкций происходит как конвективным, так и лучистым теплообменом. При открытых пожарах теплота в окружающую среду передается излучением.

Независимо от механизма передачи теплоты продолжительность I фазы пожара полностью зависит от скорости выгорания материалов и скорости распространения пламени. В зависимости от условий газообмена, состава и способа распределения пожарной нагрузки в помещении или на открытом пространстве, время развития пожара в I фазе колеблется от 2 до 30 % общей его продолжительности.

К концу I фазы пожара резко возрастает температура в зоне горения, пламя распространяется на большую часть горючих материалов и конструкций, стремительно увеличивается высота факела, значительно уменьшается концентрация кислорода и соответственно увеличивается концентрации оксида и диоксида углерода.

Затем начинается второй этап развития пожара (II фаза пожара). Весь описанный выше процесс повторяется, но уже с большей интенсивностью. Быстрее растет объем зоны горения, еще интенсивнее конвективный тепловой, газовый и лучистый потоки, увеличивается площадь пожара, в том числе и за счет увеличения скорости распространения пожара, круче растет температура в помещении. Этот второй этап длится примерно 5-10 мин. Начинается III этап пожара - бурный процесс нарастания всех рассмотренных выше параметров. Среднеобъемная температура в помещении поднимается до 250 - 300°С. Начинается так называемая стадия объемного развития пожара, когда пламя заполняет практически весь объем помещения, а процесс распространения пламени происходит уже не по поверхности твердых горючих материалов, а дистанционно, через разрывы в пожарной нагрузке, под действием конвективных и лучистых потоков тепла воспламеняются отдельно отстоящие от зоны горения предметы и горючие материалы.

Начинается "объемная фаза" развития пожара и фаза объемного распространения пожара. При температуре газовой среды в помещении 300°С происходит разрушение остекления, догорание продуктов сгорания может при этом происходить и за пределами помещения (огонь вырывается из проемов наружу). Скачком изменяется интенсивность газообмена: она резко возрастает, интенсифицируется процесс оттока горячих продуктов горения и приток свежего воздуха в зону горения (IV этап пожара). При этом температура в помещении может кратковременно несколько снизиться. Но, в соответствии с изменением условий газообмена, резко возрастают такие параметры пожара, как полнота сгорания, скорость выгорания и скорость распространения процесса горения. Соответственно резко возрастает удельное и общее тепловыделение на пожаре. Температура, несколько снизившаяся в момент разрушения остекления из-за притока холодного воздуха, резко возрастает, достигая 500 - 600°С. Процесс развития пожара бурно интенсифицируется, увеличивается численное значение всех параметров пожара, рассмотренных выше. Площадь пожара, среднеобъемная температура в помещении (800 - 900°С), интенсивность выгорания пожарной нагрузки и степень задымления достигают максимальных величин.

Параметры пожара стабилизируются. Эта V фаза наступает обычно на 20 - 25 мин и длится в зависимости от величины и характера пожарной нагрузки еще 20 - 30 мин и более.

Затем (при условии свободного развития пожара) начинает постепенно наступать VI фаза пожара, характерная постепенным снижением его интенсивности, так как основная часть пожарной нагрузки уже выгорела.

Толщина обугленного слоя на поверхности горючего материала, составляющая 5 - 10 мм, препятствует дальнейшему проникновению тепла вглубь и выходу летучих фракций из горючего материала. Кроме того, наиболее летучие фракции под действием высокой температуры в помещении уже выделились. Интенсивность их поступления в зону горения снижается. Верхний слой угля начинает гореть беспламенным горением по механизму гетерогенного окисления, поглощая значительную часть кислорода воздуха, поступающего в зону горения. В помещении накопилось большое количество продуктов горения. Среднеобъемная концентрация кислорода в помещении снизилась до 16 - 17%, а концентрация продуктов горения, препятствующих интенсивному горению, возросла до предельного значения. Интенсивность лучистого переноса тепла к горючему материалу уменьшилась из-за снижения температуры в зоне горения и повышения оптической плотности среды. По причине большого задымления среда стала менее прозрачной даже для теплового излучения.

Интенсивность горения медленно снижается, что влечет за собой понижение всех остальных параметров пожара (вплоть до площади горения). Площадь пожара не сокращается, она может расти или стабилизироваться, а площадь горения сокращается. Наступает VII стадия пожара - догорание в виде медленного тления, после чего через некоторое, иногда весьма продолжительное время, пожар догорает и прекращается. В настоящее время большинство объектов оборудуются автоматическими системами пожарной сигнализации и тушения пожара. Автоматические системы пожарной сигнализации должны сработать на I стадии развития пожара. Автоматические системы тушения пожара должны включаться на I или II фазе его развития. В этой фазе пожар еще не достиг максимальной интенсивности развития. Тушение пожара передвижными средствами начинается, как правило, через 10-15 мин после извещения о пожаре, т.е. через 15--20 мин после его возникновения (3-5 мин до срабатывания системы сигнализации о пожаре; 5--10, а то и более, мин -- следование на пожар; 3--5 мин разведка и боевое развертывание). То есть, тактико-технические действия, как правило, начинаются на III-- IV фазе, а иногда и на V фазе развития пожара, когда его параметры достигли наибольшей интенсивности своего развития или максимального значения.

Ответ: начальная стадия,

основная (развитая) стадия,

конечная стадия.

Эти стадии характерны для всех пожаров независимо от того, где произошел пожар: на открытом пространстве или в помещении.

I фаза (10 мин) - начальная стадия , включающая переход возгорания в пожар (1-3 мин) и рост зоны горения (5-6 мин).

В течение первой фазы происходит преимущественно линейное распространение огня вдоль горючего вещества или материала. Горение сопровождается обильным дымовыделением, что затрудняет определение места очага пожара. Среднеобъемная температура повышается в помещении до 200°С (темп увеличения среднеобъемной температуры в помещении 15°С в 1 мин). Приток воздуха в помещение сначала увеличивается, а затем медленно снижается. Поэтому очень важно в это время обеспечить изоляцию данного помещения от наружного воздуха не рекомендуется открывать или вскрывать окна и двери в горящее помещение. В некоторых случаях, при достаточном обеспечении герметичности помещения, наступает самозатухание пожара, и вызвать пожарные подразделения при первых признаках пожара (дым, пламя). Если очаг пожара виден, необходимо по возможности принять меры к тушению пожара первичными средствами пожаротушения до прибытия пожарных подразделений.

Продолжительность I фазы составляет 2-30% от общей продолжительности пожара.

II фаза (30-40 мин) - стадия объемного развития пожара.

Бурный процесс, температура внутри помещения поднимается до 250-300 о С, начинается объемное развитие пожара, когда пламя заполняет весь объем помещения, и процесс распространения пламени происходит уже не поверхностно, а дистанционно, через воздушные разрывы. Разрушение остекления через 15-20 мин от начала пожара. Из-за разрушения остекления приток свежего воздуха резко увеличивает развитие пожара. Темп увеличения среднеобъемной температуры - до 50°С в 1 мин. Температура внутри помещения повышается с 500-600 до 800-900°С. Максимальная скорость выгорания - 10-12 мин.

Стабилизация пожара происходит на 20-25 минуте от начала пожара и продолжается 20-30 мин.

III фаза - затухающая стадия пожара.

Догорание в виде медленного тления, после чего через некоторое время (иногда весьма продолжительное) пожар догорает и прекращается.

Развитие пожара - это изменение его параметров во времени и в пространстве от начала возникновения до полной ликвидации горения.

В развитии пожара различают три периода (промежутка): свободного развития t св , локализации t лок и ликвидации t лик пожа­ра

Свободное горение - развитие пожара происходит беспрепятствен­но от начала его возникновения до принятия начальных мер по ту­шению

Локализация- стадия (этап) тушения пожара, на которой отсутствует или ликвидирована угроза людям и (или) животным, прекращено распространение пожара и созданы условия для его ликвидации имеющимися силами и средствами.

Ликвидация- стадия (этап) тушения пожара, на которой прекращено горение и устранены условия для его самопроизвольного возникновения.

4. Психологическая подготовка спасателей к действиям в ЧС. Мобилизация
физических и психологических резервов организма.

Ответ: Экстремальными (от лат. extremum – крайний, предельный) называют ситуации , которые ставят перед человеком большие трудности, обязывают его к полному, крайнему, предельному напряжению сил и возможностей, чтобы справиться с ними и решить стоящую задачу.