PROCES SPALANIA. ROZWÓJ POŻARU.

Prezentacja na temat: "PROCES SPALANIA. ROZWÓJ POŻARU."— Zapis prezentacji:

1 PROCES SPALANIA. ROZWÓJ POŻARU.
wtorek, 28 marca 2017

2 Cele dydaktyczne wymienić rodzaje procesów spalania
określić czynniki niezbędne do zaistnienia spalania scharakteryzować spalanie się ciał stałych, cieczy i gazów omówić zjawiska towarzyszące spalaniu oraz wynikające z tego zagrożenia znać przebieg rozwoju pożaru wskazać czynniki decydujące o możliwościach rozprzestrzeniania się pożaru omówić sposoby przerywania procesu spalania dobrać i zastosować odpowiedni środek gaśniczy zgasić pożar w zarodku, ugasić palącą się odzież na człowieku, wezwać straż pożarną. wtorek, 28 marca 2017

3 Słowa kluczowe strefa spalania spalanie strefa oddziaływania cieplnego
strefa zadymienia ognisko pożaru rozgorzenia spalanie zapłon zapalenie samozapalenie wybuch granice wybuchowości płomień dym pożar wtorek, 28 marca 2017

4 Spalanie Spalaniem nazwiemy złożony fizykochemiczny proces wzajemnego oddziaływania materiału palnego (paliwa) i powietrza (utleniacza) charakteryzujący się wydzielaniem ciepła i światła, a także gazów i dymów. Odróżnia się dwa rodzaje procesu spalania: spalanie bezpłomieniowe (tlenie) - proces spalania niektórych paliw stałych, charakteryzujących się tym, ze w czasie spalania nie występuje płomień, tzn. nie tworzy się (lub w minimalnej ilości) palna faza lotna. spalanie płomieniowe - proces spalania palnej fazy lotnej. SP ma miejsce podczas spalania gazów, cieczy i materiałów stałych, które podczas ogrzewania przechodzą w stan lotny. wtorek, 28 marca 2017

5 Spalanie bezpłomieniowe
Spalaniem bezpłomieniowe wymaga zaistnienia trzech czynników do powstania procesu spalania i jego trwania: ciepło tlen palny materiał wtorek, 28 marca 2017

6 Spalanie bezpłomieniowe
wtorek, 28 marca 2017

7 Spalanie płomieniowe Spalaniem płomieniowe wymaga zaistnienia czterech czynników do powstania procesu spalania i jego trwania. Łączenie się materiału palnego z tlenem jest poprzedzone termicznym rozpadem cząsteczek na atomy, które łatwiej wchodzą w reakcje. ciepło tlen rodnikowa reakcja palny materiał wtorek, 28 marca 2017

8 Spalanie płomieniowe wtorek, 28 marca 2017

9 Zapalenie, zapłon i samozapalenie
Proces spalania może nastąpić w wyniku zapalenia, zapłonu lub samozapalenia. Zapalenie polega na równomiernym ogrzaniu materiału palnego do takiej temperatury, w której zapali się on samorzutnie w całej masie bez udziału tzw. punktowego bodźca energetycznego. Zapłon to zapalenie mieszaniny palnej punktowym bodźcem energetycznym. Dzieje się to w ograniczonej przestrzeni, a czoło płomienia przemieszcza się następnie już samoczynnie na całą pozostałość mieszaniny. Dotyczy cieczy palnych. Samozapalenie jest to egzotermiczny proces zachodzący w wyniku zmian biologicznych, fizycznych lub chemicznych. Wytworzone ciepło powoduje zapalenie się materiału bez zewnętrznego bodźca energetycznego. wtorek, 28 marca 2017

10 Klasyfikacja materiałów z uwagi na parametry pożarowe
MATERIAŁY NIEPALNE PALNE NIEDYMIĄCE NIETOKSYCZNE NIE KAPIĄCE pod wpływem ognia NIE ODPADAJĄCE pod wpływem ognia NIEZAPALNE TRUDNO ZAPALNE ŁATWO ZAPALNE

11 Charakterystyka materiałów palnych
Łatwo zapalny: jego znormalizowana próbka w określonych warunkach poddana działaniu płomienia lub promieniowania cieplnego zapala się płomieniem i po odjęciu źródła ciepła pali się dalej Trudno zapalny: jego znormalizowana próbka w określonych warunkach poddana działaniu płomienia lub promieniowania cieplnego pali się w obszarze działania źródła ciepła, a po jego usunięciu gasną wtorek, 28 marca 2017

12 Charakterystyka materiałów palnych
Materiał niezapalny: jest to materiał, którego próbki poddane badaniom w określonych warunkach w ciągu ustalonego czasu: nie zapalają się, nie powodują wydzielania palnych gazów mogących zapalić się za pomocą płomienia umieszczonego nad powierzchnią próbki oraz nie spowodują wydzielania ciepła w takich ilościach, by podnieść temperaturę do określonych wartości. wtorek, 28 marca 2017

13 Spalanie ciał stałych Ciała stałe pod wpływem ciepła poddane zostają rozkładowi termicznemu, wydzielając substancje lotne, palące się płomieniem. Na powierzchni tworzy się powłoka węglowa ulegająca procesowy żarzenia. Im większe jest rozdrobnienie materiału, tym większa jest powierzchnia i szybkość spalania. Pyły są rozdrobnioną formą ciała stałego, które mogą spalać się płomieniowo, bezpłomieniowo oraz w przypadku wzburzenia - wybuchowo. wtorek, 28 marca 2017

14 Spalanie ciał stałych CIEPŁO CIEPŁO CIEPŁO CIEPŁO palenie zapalenie
utlenienie parowanie topnienie np. siarka, stearyna, fosfor CIEPŁO palenie zapalenie utlenienie rozkład np. papier, drewno, słoma CIEPŁO palenie zapalenie utlenienie parowanie np. kamfora, naftalina itp. wtorek, 28 marca 2017

15 Spalanie cieczy palnych
Ciecze palne spalają się powierzchniowo, parując uprzednio. Zapalenie następuje z chwilą gdy osiągnięte zostanie odpowiednie stężenie par i pojawi się odpowiedni bodziec energetyczny o odpowiedniej temperaturze i pojemności cieplnej. Spalaniu ulegają tylko pary cieczy palnej, a wytworzone ciepło podgrzewa ciecz intensyfikując proces parowania i spalania. Spalanie przebiega z wydzielaniem się płomienia o stosunkowo wysokiej temperaturze. Spalanie par cieczy może przebiegać wybuchowo. wtorek, 28 marca 2017

16 Schemat spalania cieczy palnych
O2 strefa spalania pary cieczy palnej ciecz palna wtorek, 28 marca 2017

17 Spalanie gazów palnych
Gazy palne spalają się objętościowo, a przebieg spalania może mięć charakter spalania deflagracyjnego (propagacyjnego) lub wybuchowego. Gazy wydobywające się ze zbiornika pod ciśnieniem mogą spalać się w sposób ciągły i stabilny, jednakże będą powodować nagrzewanie się otoczenia, powodują rozprzestrzenianie się pożaru. Spalanie gazów przebiega z wydzielaniem się płomienia o wysokiej temperaturze. Do zapalenia gazu palnego wystarczy bardzo niewielki bodziec energetyczny. Spalanie wybuchowe jest spalaniem objętościowym, skutkującym gwałtownym przyrostem ciśnienia. Spalanie wybuchowe może wystąpić tylko wtedy gdy jej stężenie w powietrzu znajdować się będzie w przedziale dolnej i górnej granicy wybuchowości. wtorek, 28 marca 2017

18 Spalanie materiałów cieczy gazów CIEPŁO CIEPŁO utlenienie zapalenie
parowanie cieczy palenie CIEPŁO zapalenie utlenienie gazów wtorek, 28 marca 2017

19 Spalanie materiałów palnych
Przykładowy rozkład temperatur w strefie spalania w zależności od rodzaju spalanego materiału Gazy Ciecze Ciała stałe Przykładowy rozkład temperatur w strefie spalania w zależności od rodzaju spalanego materiału wtorek, 28 marca 2017

20 Zjawisko pożaru POŻAR jest to niekontrolowany proces palenia
przebiegający w miejscu do tego celu nie przeznaczonym. POŻAR ukryty otwarty ZEWNĘTRZNY WEWNĘTRZNY pojedynczy blokowy przestrzenny WEWNĘTRZNY ZEWNĘTRZNY wtorek, 28 marca 2017

21 Zjawisko pożaru Pożar wewnętrzny rozwija się i rozprzestrzenia w zamkniętych przestrzeniach (wewnątrz budynków, urządzeń i innych obiektów). Pożary wewnętrzne ukryte przebiegają w pustych przestrzeniach stropów, ścian, czy też wewnątrz urządzeń i aparatur technologicznych. W obiekcie odczuwa się obecność lotnych substancji spalania, pojawiają się smugi dymu, które mogą powodować błędną lokalizację miejsca przebiegu procesu spalania, ponieważ dym przemieszczania się zgodnie z kierunkiem prądów i ciągów powietrznych. Pożary wewnętrzne otwarte rozwijają się w przestrzeni zamkniętej z widzialnym ogniskiem pożaru. Pożar zewnętrzny przebiega na zewnątrz budynku lub poza budynkiem (obiektem), na odkrytej przestrzeni (lasy, uprawy, składowiska otwarte itp.). Jego cechą charakterystyczną jest oddawanie energii cieplnej w przestrzeni nie ograniczonej elementami konstrukcyjnymi. wtorek, 28 marca 2017

22 Grupy pożarów Grupa Materiał palny Przykład A Ciała stałe organiczne
drewno, papier, węgiel, tkaniny, słoma, itd.. B Ciecze palne i substancje stałe topiące się benzyna, nafta i jej pochodne, alkohol, aceton, itd.. C Gazy metan, acetylen, propan, wodór, gaz miejski D Metale sód potas, fosfor, glin i ich stopy F Pożary produktów żywnościowych pożary tłuszczy i olejów w urządzeniach kulinarnych

23 bardzo duży Rodzaje pożarów duży do 70 m2 do 350 m3 do 1 ha
do 4 prądów gaśniczych mały 71÷300 m2 351÷1500 m3 1÷10 ha 5÷12 prądów gaśniczych średni 301÷1000 m2 1501÷5000 m3 10÷100 ha 13÷36 prądów gaśniczych duży ponad 1000 m2 ponad 5000 m3 ponad 100 ha bardzo duży POŻAR

24 Zjawisko towarzyszące procesom spalania
Zjawisko towarzyszące procesom spalania PŁOMIEŃ DYM LOTNE PRODUKTY SPALANIA STAŁE PRODUKTY SPALANIA Płomień to widzialna objętość gazowa, w której przebiegają procesy rozkładu termicznego, utleniania, spalania itd. Płomień powstaje w części przestrzeni, w której zachodzi chemiczna reakcja spalania. Wysokość temperatury płomienia może być różna w zależności od rodzaju spalanego materiału. Im jaśniejszy płomień tym wyższa jest jego temperatura. wtorek, 28 marca 2017

25 Zjawisko towarzyszące procesom spalania
Zjawisko towarzyszące procesom spalania Dym to składowe produkty spalania materiałów organicznych, w których rozproszone są małe cząstki gazowe i stałe, nadające mu charakterystyczną barwę, zapach, smak, gęstość i toksyczność, a także zdolność przenikania i przemieszczania się w otoczeniu. Dym o barwie niebieskiej, białej i żółtej oraz o smaku gorzkawym i słodkawym wskazuje na obecność substancji trujących. wtorek, 28 marca 2017

26 Zjawisko towarzyszące procesom spalania
Lotne produkty spalania to między innymi: dwutlenek węgla tlenek węgla metan wodór siarkowodór dwutlenek siarki wtorek, 28 marca 2017

27 Zjawisko towarzyszące procesom spalania
Stałe produkty spalania to między innymi: sadza (cząstki nie spalonego węgla), popiół (mineralne zanieczyszczenia, które powstają w procesie spalania), żużel (po przekroczeniu temperatury właściwej dla danego materiału popiół stapia się tworząc szklistą masę zwaną żużlem). wtorek, 28 marca 2017

28 STREFOWY MODEL POŻARU Każdy pożar, niezależnie od tego w jaki sposób został zainicjowany proces spalania, posiada swój początek tak w czasie jaki i w konkretnej przestrzeni. Stąd tez miejsce, w którym powstał pożar określa się mianem ogniska pożaru. Miejsce tym jest zawsze ściśle określony punkt w pomieszczeniu, urządzeniu, aparaturze, instalacji itd. Przestrzeń w której powstał pożar oraz zjawiska mu towarzyszące, mające wpływ na sytuację pożarową, można umownie podzielić na cztery strefy: strefa konwekcyjna strefa spalania strefa zadymienia Strefa oddziaływania cieplnego materiał palny materiał palny strefę spalania, strefę konwekcyjną strefę zadymienia strefę oddziaływania cieplnego, wtorek, 28 marca 2017

29 Strefa spalania Strefa spalania to przestrzeń, w której następuje przygotowanie materiałów palnych do spalania (tworzenie fazy gazowej) oraz ich spalania. Parametrami charakteryzującymi strefę spalania są: temperatura płomieni, szybkość spalania materiału palnego, wielkość strefy spalania t.j. objętość i wysokość strefa konwekcyjna strefa spalania strefa zadymienia Strefa oddziaływania cieplnego materiał palny materiał palny wtorek, 28 marca 2017

30 Strefa konwekcyjna Strefa konwekcyjna występuje w początkowej fazie pożaru wewnętrznego (do czasu zaistnienia rozgorzenia) oraz w całym okresie pożaru zewnętrznego. Strefę konwekcyjną tworzą unoszące się ku górze gorące produkty spalania, tworząc kształt słupa konwekcyjnego. strefa konwekcyjna strefa spalania strefa zadymienia Strefa oddziaływania cieplnego materiał palny materiał palny wtorek, 28 marca 2017

31 Kolumna Konwekcyjna Ognia
pomieszczenie spalający się materiał palny Kolumna Konwekcyjna Ognia tzw. KKO

32 Strefa oddziaływania cieplnego
Strefa oddziaływania cieplnego to część przestrzeni wokół strefy spalania, w której wydzielające się ciepło stwarza niebezpieczeństwo zmian w sytuacji pożarowej i zagrożenie dla ludzi. Za graniczą temperaturę strefy przyjmuje się 60oC. Rozmiary strefy zależą w szczególności od: rodzaju pożaru (zewnętrzny lub wewnętrzny), wielkości strefy spalania, temperatury spalania, sposobów rozchodzenia się ciepła. strefa konwekcyjna strefa spalania strefa zadymienia Strefa oddziaływania cieplnego materiał palny materiał palny wtorek, 28 marca 2017

33 Strefa zadymienia (strefa podsufitowa)
Strefa zadymienia to przestrzeń wypełniona dymem (gazowe produkty spalania materiałów organicznych, w których rozproszone są cząsteczki stałe i ciekłe procesu spalania). Prowadzenie działań w strefie zadymionej jest utrudnione ponieważ występuje zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi. strefa konwekcyjna strefa spalania strefa zadymienia Strefa oddziaływania cieplnego materiał palny materiał palny wtorek, 28 marca 2017

34 FAZY ROZWOJU POŻARU Praktyka pożarnicza wskazuje, że każdy pożar ma pewne swoiste właściwości (prawidłowości) rozwoju, zwane fazami rozwoju pożaru. Rozróżnia się trzy zasadnicze fazy, przy czym ognisko pożaru należy traktować jako element inicjujący pożar. wtorek, 28 marca 2017

35 Faza I Pożar może być zapoczątkowany przez różne źródła zapalenia np. tlący się papieros, zapalona zapałka, wyładowanie elektryczne itp. Spalający się materiał wydzielając ciepło, ogrzewa otoczenie, co w konsekwencji, w korzystnych warunkach akumulacji ciepła może spowodować zapalenie się materiałów istniejących w sąsiedztwie. Ciepło jakie wywiązuje się podczas pożaru przenosi się nie tylko ku górze, lecz rozchodzi się we wszystkich kierunkach, przy czym ilość ciepła jest proporcjonalna do temperatury ogniska pożaru i wprost proporcjonalna do odległości od niego. wtorek, 28 marca 2017

36 Faza I Promieniowanie cieplne działające zwłaszcza wszerz jest głównym powodem samozapalenia się materiałów znajdujących się w pobliżu ogniska pożaru i zasadniczym czynnikiem decydującym o rozszerzaniu się pożaru. Stąd też czas od powstania pożaru do przygotowania przez niego gazowych mieszanin palnych jest różny i zależy od szeregu parametrów w szczególności od: a) temperatury ogniska pożaru b) rodzaju i ilości materiałów palnych w ognisku pożaru i otoczeniu c) stopnia rozproszenia tych materiałów d) zawartości tlenu w powietrzu e) stopnia nawilgocenia materiałów itp. wtorek, 28 marca 2017

37 Zakończenie fazy I - zjawisko flash over
Zjawisko to noszące nazwę rozgorzenia pojawia się w momencie kiedy w wyniku procesów zachodzących w I fazie pożaru zostały stworzone korzystne warunki gazowe do wystąpienia samozapalenia się zgromadzonych materiałów. Stworzenie korzystnych proporcji mieszanin gazowych oraz przekroczenie wartości krytycznych natężenia promieniowania powoduje nagłe, prawie jednoczesne zapalenie wszystkich zgromadzonych w pomieszczeniu materiałów. Rozgorzenie ma miejsce, kiedy maksymalne temperatury pod sufitem pomieszczenia osiągają wartość ok oC, a przy podłodze ok oC. wtorek, 28 marca 2017

38 Rozkład temperatur w II fazie pożaru
Rozkład temperatur w II fazie pożaru przedstawia rysunek. W zależności od ilości i rodzaju materiału palnego, warunków dopływu utleniacza, temperatury przedstawione na rysunku mogą być wyższe o ok stopni Celsjusza. Z chwilą zaistnienia zjawiska „flash over” temperatura gwałtownie wzrasta, aż osiąga maksimum, po czym pożar w II fazie przechodzi w tzw. stan prawie stacjonarny tzn. w pewnym okresie czasu szybkość spalania jest praktycznie stała. Po pewnym okresie czasu, w wyniku stopniowego wyczerpywania się paliwa lub utleniacza szybkość spalania oraz temperatura pożaru stopniowo maleje. Przyjmuje się, iż w momencie kiedy temperatura pożaru spadnie o co najmniej 1/5 jej maksymalnej wartości podczas pożaru, pożar przechodzi w III fazę. wtorek, 28 marca 2017

39 Faza III Faza trzecia pożaru to faza wypalania się zgromadzonego materiału palnego i stopniowego stygnięcia. Praktycznie wszystkie materiały znajdujące się w pomieszczeniu uległy spaleniu, a także w zależności od odporności ogniowej materiałów budowlanych, zniszczona jest także w mniejszym lub większym stopniu konstrukcja budowlana. W tej fazie pożar przybiera z reguły postać żarzenia, a temperatury pożarowe charakteryzuje gwałtowny spadek. wtorek, 28 marca 2017

40 PRZEBIEG POŻARU WEWNĘTRZNEGO
Temp. w oC wtorek, 28 marca 2017

41 PRZYKŁADY POŻARÓW Z ROZGORZENIEM
ORAZ ICH SKUTKÓW Rozgorzenie, które zagroziło życiu człowieka wtorek, 28 marca 2017

42 PRZYKŁADY POŻARÓW Z ROZGORZENIEM
ORAZ ICH SKUTKÓW Pożar szpitala w Szczecinie wtorek, 28 marca 2017

43 PRZYKŁADY POŻARÓW Z ROZGORZENIEM
ORAZ ICH SKUTKÓW Rozgorzenie, które zagroziło mieniu człowieka wtorek, 28 marca 2017

44 SPOSOBY PRZERYWANIA PROCESU SPALANIA
SPOSOBY PRZERYWANIA PROCESU SPALANIA Usunięcie materiału palnego Odcięcie dopływu tlenu Rozcieńczenie substancji Odbierania ciepła Przerwanie łańcuchowej reakcji spalania wtorek, 28 marca 2017

45 USUNIĘCIE MATERIAŁU PALNEGO
Sposób polegający na zamknięciu dopływu materiału palnego (gazu, cieczy), usunięciu materiału bezpośrednio zagrożonego pożarem, tworzenie przerwy ogniowej podczas pożarów lasu, rozbiórka palącego się składowiska materiałów itp. wtorek, 28 marca 2017

46 ODCIĘCIE DOPŁYWU TLENU
Odcięcie dopływu tlenu do strefy spalania czyli izolowanie substancji uczestniczących w procesie spalania od dopływu tlenu z zewnątrz. Najprostszym sposobem może być przykrycie palącego się obiektu np. kocem gaśniczym, podanie odpowiednich środków gaśniczych (piana gaśnicza), albo uszczelnienie aparatur technologicznych bądź pomieszczeń, w których przebiega spalanie. wtorek, 28 marca 2017

47 ROZCIEŃCZENIE SUBSTANCJI
Rozcieńczanie substancji uczestniczących w procesie spalania odnosimy głównie do cieczy i gazów. Efekt rozrzedzenia uzyskać możemy przez oddziaływanie wodą np. w przypadku alkoholi lub innych substancji rozpuszczalnych w wodzie, poprzez oddziaływanie pary wodnej bądź innych gazów nie podtrzymujących procesu spalania. Niezależnie od tego czy rozcieńczenie dotyczy substancji palnych czy też tlenu w otoczeniu, doprowadzamy do zwolnienia reakcji spalania,a tym samym zmniejszenia wydzielania ciepła wtorek, 28 marca 2017

48 PRZERYWANIE ŁAŃCUCHOWEJ REAKCJI SPALANIA
Należy przez to rozumieć oddziaływanie na przebieg chemicznej reakcji spalania. Odbywa się to w drodze wywoływania reakcji doprowadzających do powstania związków przerywających przebieg reakcji łańcuchowej, bądź na stworzeniu warunków, w których środki czynne utracą swą energię aktywacji przez fizyczne zderzenie z ekranem (działanie inhibicyjne lub antykatalityczne). Wspomniany efekt uzyskujemy przez podanie odpowiednich środków gaśniczych. wtorek, 28 marca 2017

49 Zagrożenie wybuchem Zagrożenie wybuchem jest to możliwość tworzenia przez palne gazy, pary palnych cieczy, pyły lub włókna palnych ciał stałych, w różnych warunkach, mieszanin z powietrzem, które pod wpływem czynnika inicjującego zapłon (iskra, łuk elektryczny lub przekroczenie temperatury samozapalenia) wybuchają czyli ulegają gwałtownemu spalaniu połączonemu ze wzrostem ciśnienia. wtorek, 28 marca 2017

50 Zagrożenie wybuchem Granice wybuchowości
dolna granica wybuchowości - minimalna zawartość składnika palnego w mieszaninie z powietrzem, przy której zapłon jest już możliwy, górna granica wybuchowości - maksymalna zawartość składnika palnego w mieszaninie z powietrzem, przy której zapłon jest jeszcze możliwy. wtorek, 28 marca 2017

51 LITERATURA 1. „Wybrane zagadnienia z chemii ogólnej, fizykochemii spalania i rozwoju pożarów” - M.Pofit-Szczepańska 2. „Technologia działań ratowniczo-gaśniczych„ - praca zbiorowa 3. „ABC strażaka ochotnika” - praca zbiorowa 4. „Vademecum ochrony przeciwpożarowej w handlu i usługach” - A.Mazurek 5. Materiały internetowe wtorek, 28 marca 2017