Podstawowe pojęcia z
zakresu technologii pożaru
Podstawowe pojęcia z
zakresu technologii pożaru
Wszystkie materiały można podzielić na:
- niepalne,
- palne.
Materiałem niepalnym nazywamy taki materiał,
którego próbki poddane badaniom w określonych
warunkach i czasie, nie zapalają się, nie wydzielają
palnych gazów mogących zapalić się od płomienia
umieszczonego nad powierzchnią próbki, oraz nie
wydzielają ciepła w ilościach umożliwiających
podniesienie temperatury do określonych wartości.
Materiał palny to materiał, który nie spełnia warunków
niepalnego.
Materiały palne można podzielić na:
materiały trudno zapalne,
materiały łatwo zapalne.
Materiał trudno zapalny to taki, którego
znormalizowane próbki, w określonych warunkach
badań, poddane działaniu płomienia lub
promieniowania cieplnego, palą się w obszarze
działania źródła ciepła, natomiast po odjęciu tego
źródła - gasną.
Materiał łatwo zapalny, przy badaniu takim jak wyżej,
po odjęciu źródła ciepła pali się nadal.
Pożar-
niekontrolowany proces palenia się,
występujący w miejscu do tego nie
przeznaczonym, rozprzestrze-niający się w
sposób niekontrolowany, powodujący
zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi i zwierząt
oraz straty materialne.
Spalanie-
gwałtowny proces utleniania się materiałów palnych,
czyli łączenia się materiałów palnych z tlenem.
Podczas procesu spalania wydziela się ciepło, światło
oraz produkty spalania w postaci dymu i popiołów.
Łączenie się materiału palnego z tlenem jest
poprzedzone termicznym rozpadem cząsteczek na tzw.
„wolne atomy”. Rozpad ten wymaga pewnej
minimalnej temperatury, zwanej temperaturą
zapłonu. Aby kontynuować proces palenia, musimy
ciągle dostarczać nowego paliwa- materiału palnego.
Obydwa czynniki - paliwo (materiał palny) i utleniacz
(tlen) - muszą być dostarczone w ilościach
wystarczających do podtrzymania tego procesu oraz w
odpowiednich proporcjach. Postęp tej reakcji zależy od
stanu skupienia materiału palnego, jego reaktywności,
stężenia tlenu w atmosferze oraz od innych czynników
(np. wilgotności, rozdrobnienia materiału palnego).
Spalanie bezpłomieniowe (tlenie, żarzenie)-
typ spalania niektórych paliw stałych,
charakteryzujący się tym, że w czasie spalania nie
występuje płomień, tzn. że nie tworzy się, lub tworzy w
minimalnej ilości, palna faza lotna
Spalanie płomieniowe-
proces spalania palnej fazy lotnej. Ma miejsce podczas
spalania gazów, cieczy i materiałów stałych, które
podczas ogrzewania przechodzą w stan lotny.
Spalanie bezpłomieniowe przebiega na ogół w
niższych temperaturach, z mniejszą prędkością, z
przewagą ilościową produktów częściowego utleniania
węgla niż spalanie
płomieniowe.
Spalanie wybuchowe-
błyskawiczne spalanie ciała palnego w swojej całej
masie, zachodzące w bardzo krótkim czasie (ułamki
sekundy).
Płomień – emitujący światło gaz, w którym zachodzą
reakcje pirolizy, utleniania i spalania. Płomień jest
obszarem, w którym zachodzi spalanie jednofazowe
(paliwo i utleniacz są w formie gazowej). Emituje on
ciepło oraz promieniowanie elektromagnetyczne
(głównie w postaci podczerwieni i światła widzialnego).
W płomieniu dyfuzyjnym, z którym spotykamy się w
przypadku np. świecy czy zapalniczki, można wyróżnić
kilka warstw:
- stożek wewnętrzny, zwany także strefą rozkładu-
Następuje w nim rozkład cząsteczek paliwa (substancji
spalanej) na atomy oraz wolne rodniki. Tworzy on
niemal niewidoczną, świecącą słabym fioletowym
światłem warstwę w dolnej części płomienia. Tutaj
temperatura osiąga 800°C.
-stożek środkowy, zwany strefą spalania
niecałkowitego- Jest to najsilniej świecąca warstwa (to
od niej pochodzi żółte światło świecy). Następuje w niej
rozżarzanie cząsteczek węgla, które emitują kwanty
światła. W strefie tej z powodu niedoboru tlenu nie
może dojść do całkowitego utlenienia spalanej
substancji, dlatego przedmioty, które znajdą się w tej
warstwie są silnie redukowane. Z tego względu strefę tę
zwie się płomieniem redukującym. Tutaj temperatura
osiąga 900 - 950 °C.
-stożek zewnętrzny, zwany strefą spalania całkowitego-
W tym znajdującym się na zewnątrz płomienia stożku
świecącym słabym niebieskim światłem zachodzi
całkowite spalanie paliwa. W wyniku intensywnego
wydzielania się energii stożek ten odznacza się
najwyższą temperaturą. Panuje w nim pełny dostatek
tlenu, a z powodu dużej ilości jego wolnych rodników
substancje, które znajdą się w tym stożku są utleniane –
stąd jego nazwa – płomień utleniający. W nim
temperatura osiąga 1400 °C.
W zależności od sposobu wymieszania paliwa z
powietrzem wyróżnia się:
- spalanie dyfuzyjne występujące przy braku
wstępnego wymieszania paliwa z powietrzem (spalanie
się ciał stałych, cieczy swobodnie parujących, czystych
gazów na końcu palnika). Spalanie dyfuzyjne jest
stosunkowo łatwo przerwać.
- spalanie kinetyczne to spalanie mieszaniny paliwa
(gazu lub par, pyłów) z powietrzem. Przerwanie
spalania kinetycznego jest trudniejsze.
Trzy strefy przestrzeni, w której powstał pożar oraz
występują towarzyszące mu zjawiska mające wpływ na
sytuację pożarową:
- strefa spalania,
- strefa oddziaływania
cieplnego,
- strefa zadymienia.
Aby mogło dojść do rozpoczęcia procesu spalania,
materiał musi osiągnąć temperaturę zapłonu lub
zapalenia.
- temperatura zapłonu- najniższa temperatura, przy
której zgromadzone nad powierzchnią materiału
palnego pary mogą palić się w wyniku zetknięcia z
„punktowym bodźcem energetycznym”.
- temperatura zapalenia-najniższa temperatura
materiału, który ogrzewany strumieniem ciepła
dostarczonym z zewnątrz w wyniku rozkładu
termicznego wydziela palną fazę lotną
o stężeniu umożliwiającym jego zapalenie się tzn.
samorzutne pojawienie się płomienia.
Samozapalenie- zapoczątkowanie reakcji spalania
zachodzą-ce w wyniku zmian biologicznych lub
fizycznych i chemicznych materiałów, przy czym
samonagrzewanie się materiałów i w konsekwencji
ich zapalenie, następuje samorzutnie.
Parametry rozwoju pożarów
Rozwój każdego pożaru zależy od szybkości spalania,
temperatury oraz intensywności wymiany gazowej.
Szybkość spalania, która jest ilością spalonej
substancji w jednostce czasu na określonej powierzchni,
zależy od właści-wości fizykochemicznych substancji, jej
temperatury, wymiany ciepła, wymiany gazowej i
warunków meteorologicznych.
Temperatura pożaru wewnętrznego jest średnią
temperatur w płonącym pomieszczeniu. Temperatura
pożaru zewnętrzne-go, to temperatura płomienia,
inaczej - strefy spalania.
Intensywność wymiany gazowej. Wymiana gazowa
to ruch ogrzanych produktów spalania
przemieszczających się od sfery spalania na zewnątrz i
dopływającego powietrza z zewnątrz do strefy spalania.
Intensywność opisuje się ilością dopływającego
powietrza w jednostce czasu w stosunku do powierzchni
pożaru. Intensywność wymiany gazów jest oczywiście
znacznie większa w przypadku pożarów zewnętrznych
niż w przypadku pożarów wewnętrznych.
Rozprzestrzenianie się pożaru.
Jest to przyrost parametrów geometrycznych takich jak:
powierzchnia, objętość, obwód.
Liniowa prędkość rozprzestrzeniania się pożaru jest
stosunkiem drogi, jaką przebył płomień po płonącej
powierzchni do jednostki czasu. Prędkość liniowa przy
pożarach cieczy palnych jest nieporównywalnie
większa, niż przy pożarach ciał stałych.
Pożary materiałów stałych, w zależności od ich
ułożenia, mogą rozprzestrzeniać się wzdłuż powierzchni
pionowych i poziomych. Najszybciej płomień przesuwa
się po powierzchniach pionowych z dołu do góry, a
najwolniej z góry w dół.
Podczas palenia się cieczy ogień prawie natychmiast
rozszerza się na całą jej powierzchnię. W przypadku
zbiorników jest to powierzchnia ograniczona ich
ścianami. Dalsze rozprzestrze-nianie pożaru może mieć
miejsce w przypadku rozlania się cieczy poza ściany
zbiornika na skutek wrzenia i rozpryski-wania lub
wybuchu.
Gazy spalają się momentalnie w całej objętości
mieszaniny z powietrzem. W przypadku zbiorników i
rurociągów gazowych rozmiary pożaru ograniczone są
do fontanny płomieniowej przy powstałej szczelinie
wylotowej (zjawisko wykorzystywane do konstruowania
palników gazowych).
Wielkość
pożarów
Pożary, w wyniku których zostały
spalone lub zniszczone:
Liczba
podanych
prądów
gaśniczych
Obiekty lub ich części,
ruchomości, składowiska
materiałów, maszyny,
urządzenia, surowce,
paliwa itp.
Lasy,
uprawy,
trawy,
torfowisk
a o pow.
o
powierzchni
w m
2
lub objętości
w m
3
Małe
do 70
do 350
Do 1ha
do 4
Średnie
71-300
351- l 500
1- 10ha
5-12
Duże
301 - l 000
1501-5000
10- 100ha 13- 16
Bardzo duże ponad l 000 Ponad 5000 Ponad
100ha
Ponad 16