Горение твердых горючих веществ в начальной стадии возникновения горения называется загоранием.
Для такой стадии характерны неустойчивость горения, сравнительно низкая температура в его зоне, малый размер факела пламени и небольшая площадь очага. Температура окружающей среды повышена незначительно, только непосредственно у очага горения.
Начальную стадию пожара (загорания) можно ликвидировать первичными средствами пожаротушения. Если пожар немедленно не погасить, то тепло, выделяющееся при горении, усилит процесс последнего. При этом размер факела пламени увеличится и горение перейдет в устойчивую форму. Одновременно повышается температура окружающей среды и усиливается действие тепловой энергии, излучаемой очагом горения. Для ликвидации такого загорания требуется большое количество первичных средств пожаротушения, водяных и пенных струй.
При недостаточной эффективности применяемых средств пожаротушения или позднем их использовании горение продолжает развиваться, зона его увеличивается на значительной площади. При этом возрастает температура, выделяется значительное количество тепловой энергии, увеличиваются конвекционные потоки воздуха. При указанных условиях возможны деформация и обрушение конструкций.
Чтобы ликвидировать такой пожар, требуется много сил и мощные средства.
Скорость горения материалов во время пожара различна и зависит от условий горения, состава горючего вещества и интенсивности передачи последним тепла из зоны горения.
Различают две скорости горения: весовую и линейную. Весовой скоростью называется вес (в т, кг) вещества, выгоревшего в единицу времени (в мин, ч). Линейной скоростью горения твердых горючих веществ называется скорость распространения огня (в м/мин) и скорость роста площади очага пожара (в м2/мин).
Скорость горения твердых веществ непостоянна и зависит от отношения их поверхности к объему, от влажности, доступа воздуха и других факторов.
На основании полученных данных при исследовании ряда случаев пожаров на речных судах линейная скорость распространения огня составляет от 0,05 до 2,5 м/мин, а скорость роста площади очага пожара — от 0,3 до 50,0 м2/мин.
В начале возникновения пожара, примерно в течение первых 2—3 мин, происходит интенсивное увеличение площади его очага на пассажирских судах до 41-44 м2/мин. Это объясняется тем, что в данный период много времени уходит на сбор личного состава экипажа судна и не ведется еще активной борьбы с пожаром. В последующие 10 мин, когда вводятся в действие стационарные средства водо- и пенотушения, рост площади очага пожара замедляется примерно до 6—7 м2/мин.
Исследованиями установлено, что пожаром пассажирское судно может быть уничтожено в течение 20—30 мин, если организация его тушения несовершенна.
Линейная скорость распространения огня определяет площадь очага пожара, а степень выгорания всего, что может гореть на этой площади,— продолжительность пожара.
Линейной скоростью горения жидкости является высота слоя ее (в мм, см), выгоревшего в единицу времени (в мин, ч).
Скорость распространения пламени огня при воспламенении горючих газов составляет от 0,35 до 1,0 м/сек.
Скоростью выгорания называется количество горючего, сгорающего в единицу времени с единицы площади горе- ния Oна характеризует интенсивность сгорания жидкости при
пожаре. Ее необходимо знать для определения расчетной про
должительности пожара в резервуарах, интенсивности тепловыделения температурного режима пожара и т. д.
Скорость выгорания жидкости непостоянна и зависит от ее начальной температуры, диаметра резервуара, уровня жидкости
в последнем, содержания в ней негорючих жидкостей, скорости
ветра и других факторов.
В резервуарах диаметром до 2 м скорость выгорания жидкостей возрастает с его увеличением. Практически она одинакова в резервуарах, диаметр которых больше 2 м.
Скорость выгорания жидкости, разлитой на поверхности, примерно такая же, как и в резервуарах, если толщина ее слоя значительна
Так, например, скорость выгорания нефти составляет 25 см/ч. бензина -40 см/ч, масла—20 см/ч.
При пламенном горении нефтепродукта в грузовом танке наблюдается прогревание жидкости.
Прогревание жидкости от верхних к нижним слоям происходит в массе тяжелых нефтей со скоростью 30 см/ч, а в массе п i mix нефтей — от 40 до 130 см/ч.
Керосин и дизельное топливо при горении прогреваются медленно, при этом не образуется прогретого слоя одинаковой температуры.
Нефть и мазут прогреваются вглубь весьма интенсивно, температура слоя почти всегда выше 100° С. Температура прогреют слоя нефти может достигать 300° С и нагревать донный слой воды в резервуаре
Температура прогретого слоя бензина обычно ниже 100° С, поэтому и не прогревается донный слой воды в емкости.
Прогревание жидкости в резервуарах может привести к ее вскипанию или выбросу. Под вскипанием понимается переход в пар большого количества мелких капелек воды, находящейся в нефтепродукте. При этом на поверхности жидкости образуется пена, которая может переливаться через борт резервуара. Под выбросом понимается мгновенный переход воды, находящейся на дне резервуара, в пар. В данном случае создается повышенное давление, под действием которого происходит выбрасывание горящей жидкости из резервуара.
Вскипание нефтепродуктов в большинстве случаев связано с присутствием в них воды и реже водяной подушки на дне резервуара. К вскипанию способны все нефтепродукты, содержащие воду, которая в процессе горения нагревается выше 100° С.
Нефть и мазут способны вскипать только при определенном
содержании в них влаги: у нефти—3,3% и мазута — выше 0,6%'.
Вскипать могут машинное масло и тяжелый бензин при напиши донного слоя воды.
Охлаждение водяными струями стенок резервуара и периодическое введение распыленной струи воды на одну треть или четверть поверхности горения предотвращают вскипание и перелив прогревшегося бензина или нефти из него.
Если (высота свободного борта превышает толщину прогретого слоя более чем в 2 раза, то при введении в зону горения распыленной струи воды вскипание наблюдается, но переливания жидкости из емкости не происходит.
К выбросу способны темные нефтепродукты — нефть, содержащая 3,8% влаги, мазут, содержащий до 0,6% влаги.
Выброс горящей жидкости может произойти, если: под слоем ее находится вода; жидкость при горении прогревается вглубь; температура прогретого слоя выше температуры кипения воды.
Выброс происходит в тот момент, когда нефтепродукт на границе раздела вода — нефтепродукт нагревается выше 100° С (примерно 150—300° С). После первого выброса нагретый до более высокой температуры слой нефтепродукта соприкасается вновь с водой и происходит мощный выброс.
Выброс по высоте, дальности и площади поражения зависит от диаметра резервуара. В емкости диаметром 1,387 м масса горящей нефти, выбрасываемая наружу, составляет от 51 до 145 кг при высоте от 10 до 20 высот емкости.
Длительность процесса выброса из емкости составляет от 3 до 60 сек. Время наступления выброса разное, начиная от 2 до 5 ч 30 мин от начала горения для различных нефтепродуктов при различных емкостях.
Обычно выброс сопровождается многочисленными взлетами нефтепродукта. Выброс всего нефтепродукта одним взлетом — редкое явление и наблюдается при небольшом слое оставшегося нефтепродукта и значительной его вязкости.
Характерным признаком начала выброса является возникновение вибраций стенок емкости, сопровождающихся шумом и возрастанием размеров факела пламени.
В емкостях большего диаметра выброс происходит быстрее, •чем в емкостях малого диаметра. Величина слоя водяной подушки на выброс не оказывает влияния.
Нормальной скоростью горения газо - и паровоздушной смеси называется скорость, с которой движется граничная поверхность между сгоревшим и несгоревшим газами относительно несгоревшего газа, находящегося в покое в непосредственной близости к поверхности горения.