W typowym spalaniu substancjami są paliwa i tlen powietrza, których reakcja zostaje zapoczątkowana czynnikiem inicjującym, spełniającym funkcję źródła zapłonu. W praktyce chemicznej funkcję substratów mogą przejmować różne substancje, ale mogą one być złączone w jednym produkcie, jak to ma miejsce w materiałach wybuchowych lub w związkach nadtlenkowych zawierających w swej cząsteczce elementy palne i łatwo uwalniający się tlen.

Substancje stałe o jednolitej strukturze chemicznej, nie ulegające wczesnemu rozkładowi termicznemu, zachowują się podobnie jak ciecze, tzn. zapalność ich jest charakteryzowana temperaturą zapłonu (np.kamfora,naftalen,fenol i in.).Kryterium zapalności ciał stałych o niejednolitej strukturze chemicznej, takich jak paliwa stałe tworzywa organiczne naturalne i sztuczne, jest wskaźnik tlenowy.

Wymienione wyżej materiały rozkładają się pod wpływem ogrzewania wydzielając części lotne w postaci gazów i par.Mieszanina części lotnych z powietrzem ulega zapłonowi wymuszonemu lub samozapaleniu w zależności od warunków inicjowania rozkładu termicznego.Po wydzieleniu części lotnych stała pozostałość(koks) ulega spaleniu powierzchniowemu(żarzeniu).

Substancją utleniająca mogą być też związki zawierające grupy bogate w tlen(azotanowe,azotynowe,nitrowe,chloranowe i in.),chlorowce(fluor,chlor,brom), a także siarka. Substancjami utlenianymi mogą być związki organiczne lub nieorganiczne, liczne metale i niemetale.Spalaniem jest reakcja wodoru z chlorem, żelaza z siarką lub też reakcja rozkładu materiałów wybuchowych. Funkcję źródła zapłonu mogą spełniać różne postacie energii cieplnej i różne przemiany energetyczne, których wspólną cechą jest wytworzenie odpowiednio wysokiej temperatury.

Spalaniem nazywamy szybko przebiegającą reakcję egzotermiczną, samoczynnie przemieszczającą się w przestrzeni wypełnionej substancjami.Reakcji tej towarzyszy zjawisko świecenia.

Spalanie może być prowadzone celowo lub wystąpić w sposób niezamierzony i szkodliwy.Celowo prowadzone procesy spalania paliw w technice są przedmiotem badań technologicznych.Główne zainteresowanie technologów skierowane jest na ekonomiczne wykorzystanie energii chemicznej zawartej w paliwach.Drugim przypadkiem interesuje się technika pożarnicza, kładąc nacisk na zabezpieczenie dóbr materialnych przed niepożądanym zapłonem, a jeżeli już on nastąpi - najskuteczniejszym i najszybszym przerwaniem reakcji spalania.

Przy dokonywaniu oceny zagrożenia wybuchem pomieszczeń należy brać pod uwagę najbardziej niekorzystna z punktu widzenia ewentualnych skutków wybuchu sytuację, mogącą wytworzyć się w procesie ich eksploatacji, uwzględniając najbardziej niebezpieczny, występujący tam rodzaj substancji oraz największą jej ilość, jaka mogłaby brać udział w reakcji wybuchu.

Przez materiały niebezpieczne pożarowo rozumie się przez to ciecze palne o temperaturze zapłonu poniżej 55 oC, gazy palne, ciała stałe wytwarzające w zetknięciu z wodą lub para wodną gazy palne , ciała stałe zapalające się samorzutnie w powietrzu, materiały wybuchowe i pirotechniczne, ciała stałe palne utleniające o temperaturze rozkładu poniżej 21 oC, ciała stałe jednorodne o temperaturze samozapalenia poniżej 200 oC oraz materiały mające skłonności do samozapalenia.

Podatność danego medium (ciało stałe, ciekłe,gaz) do stworzenia zagrożeń pożarem lub wybuchem określa się na podstawie parametrów fizyko - chemicznych charakteryzujących przebieg jej reakcji utleniania oraz jego parametry pożarowe.

Parametrami stanu nazywamy parametry jednoznacznie określające termodynamiczny stan układu.

Spośród tych parametrów wyróżnia się:

- ekstensywne tj. proporcjonalne do wielkości układu (np. objętość, energia wewnętrzna )

- intensywne tj. takie których wartość nie zależy od wielkości układu ( ciśnienie temperatura bezwzględna)

- zewnętrzne tj. określone przez stan otoczenia (np.objętość zajęta przez gaz)

- wewnętrzne tj. określone przez stan mikroskopowy cząstek układu ( ciśnienie wewnętrzne układu)

Do parametrów określających właściwości fizykochemicznych materiałów palnych mających zasadniczy wpływ na proces spalania zalicza się w szczególności :

- temperaturę zapalenia (samozapalenia)

-temperaturę zapłonu

- granicę wybuchowości

- temperaturę wrzenia

- gęstość

- lotność

- ciepło właściwe

- przewodnictwo cieplne

- okres indukcji

- ciepło spalania

- szybkość spalania

Przyrost ciśnienia w pomieszczeniu P(w Pa) spowodowany przez wybuch z udziałem jednorodnych palnych gazów lub par o cząsteczkach zbudowanych z atomów węgla, wodoru, tlenu, azotu i chlorowców, określany jest za pomocą równania:

mmax * Pmax.* W

P=

V * C st * p[Author ID0: at Thu Nov 30 00:00:00 1899 ]

gdzie:

mmax -- maksymalna masa substancji palnych,tworzących mieszaninę wybuchową , jaka może wydzielić

się w rozpatrywanym pomieszczeniu (kg).

Pmax.- maksymalny przyrost ciśnienia przy wybuchu stechiometrycznej mieszaniny gazowo- lub

parowo-powietrznej w zamkniętej komorze (Pa)

W - współczynnik przebiegu reakcji wybuchu, uwzględniający niehermetyczność pomieszczenia,

nieadiabatyczność reakcji wybuchu, a także fakt udziału w reakcji niecałej ilości palnych

gazów i par, jaka wydzieliłaby się w pomieszczeniu - równy 0,17 dla palnych gazów i 0,1

dla palnych par,

V - objętość przestrzeni powietrznej pocieszczenia, stanowiąca różnicę między objętością

pomieszczenia i objętością znajdujących się w nim instalacji, sprzętu, zamkniętych opakowań

itd.(m3)

Cst - objętościowe stężenie stechiometryczne palnych gazów lub par,

1

Cst =

1 + 4,84 *

- stechiometryczny współczynnik tlenu w reakcji wybuchu,

nh - ncl no

= nc +
-

4 2

nc,nh,ncl,no,-odpowiednio ilości atomów węgla, wodoru, chlorowców i tlenu w cząsteczce gazu lub pary,

p - gęstość palnych gazów lub par w temperaturze pomieszczenia w normalnych warunkach pracy .

Przyrost ciśnienia w pomieszczeniu P (wPa) spowodowany przez wybuch z udziałem substancji palnych nie wymienionych wcześniej jest określony za pomocą równania:

mmax * qsp * Po * W

P =

V * pp * Cp * T

gdzie:

qsp - ciepło spalania

Po - ciśnienie atmosferyczne normalne równe 101 325 Pa,

pp - gęstość powietrza w temperaturze T

Cp - ciepło właściwe powietrza

T - temperatura pomieszczenia w normalnych warunkach pracy

W - 0,17 dla palnych gazów i uniesionego palnego pyłu,

W - 0,1 dla palnych par i mgieł.

Masa palnych par m (w kg), wydzielających się pomieszczeniu wskutek parowania cieczy z otwartej powierzchni, jest okreslona za pomocą równania:

-9

m = 10 * F * * K * Ps * M

gdzie:

F - powierzchnia parowania cieczy - dla każdego dm (do -3) cieczy rozlanej na posadzce betonowej

przyjmuje się F= 0,5 m2 dla roztworów zawierających nie więcej niż 70% masowego udziału

rozpuszczalnika i F = 1m2 dla pozostałych cieczy,

- przewidywany maksymalny czas wydzielania się par(s),

K - współczynnik parowania określony w tabeli 1,

Ps - prężność pary nasyconej w temperaturze pomieszczenia t w oC (Pa)

B

Ps = 133 * 10 ( A -
)

t + CA

A,B,CA - współczynniki równania Antoinea dla danej cieczy,

M - masa cząsteczkowa cieczy

W przypadku występowania w pomieszczeniu uruchamianej samoczynnie wentylacji awaryjnej przy określaniu mmax dla palnych gazów lub par dopuszcza się uwzględnianie jej działania, jeżeli odciągi powietrza znajdują się w pobliżu miejsca przewidywanego wydzielania się gazów lub par.Przyjmowaną do obliczenia P maksymalną masę substancji palnych można wtedy zmniejszyć "k" razy przy czym

k=1 + n *

gdzie:

n - ilość wymian powietrza w pomieszczeniu przy działaniu wentylacji awaryjnej

- przewidywany czas wydzielania gazów lub par.

Przy dokonywaniu oceny zagrożenia wybuchem pomieszczeń jest zalecane posługiwanie się danymi zawartymi w tabeli 2 oraz PN - 70/B - 02852.

Obliczanie przewidywanego przyrostu ciśnienia w pomieszczeniu nie jest wymagane w przypadku, gdy bez jego dokonania inwestor, jednostka projektowania lub użytkownik decydujący o procesie technologicznym uznaje pomieszczenie za zagrożone wybuchem.

---