Стадии развития пожара и их краткая характеристика. Фазы пожара

Начало

В каждом пожаре можно выделить несколько стадий его развития. Начальная стадия охватывает время от начала возгорания до того момента, когда огонь полностью охватит помещение. Начало горения обычно происходит из-за воспламенения, самовоспламенения или вспышки:

1. воспламенение совершается под действием источника зажигания, с участием горючего вещества и окислителя. Опасность воспламенения кроется в неизбежном распространении огня на всю поверхность предмета и возможном взрыве;
2. вспышка отличается от воспламенения неустойчивым горением даже при наличии источника зажигания. Это сгорание газовой смеси над горючим веществом, сопровождающееся небольшим свечением;
3. самовоспламенение происходит при умеренном нагревании без внешнего источника зажигания. Из-за воздействия особых микроорганизмов легко самовозгораются торф и древесные опилки, а некоторые химические вещества загораются при контакте с воздухом (пирофоры).

Продолжительность начальной стадии пожара зависит от конструктивных особенностей помещения и предметов, которые там находятся (материала пожарной нагрузки).

На этой фазе важно ограничить поступление кислорода, что поможет замедлить или даже полностью прекратить горение. Отмечается выделение большого количества тепла — температура повышается до 200-300 °С, происходит термическое разложение материалов и распространение огня по всем доступным поверхностям — горит всё, что способно гореть.

Интенсивно уплотняется дымовая завеса, в воздухе нарастает содержание оксида и диоксида углерода. В связи с этим уже первые пять минут начальной стадии развития пожара представляют большую опасность для жизни человека. Сигнализация и автоматические системы пожаротушения должны сработать в самом начале этой фазы, что даст людям запас времени для безопасной эвакуации.

Развитие и затухание

Развивающаяся стадия отмечается полным охватом пламенем всего объёма пожарной нагрузки — горючих материалов, которые способны выделять теплоту при сжигании. В этот период сгорает до 90 % горючих веществ, находящихся в помещении.

Скорость выгорания достигает максимальных значений. Через 15-20 минут в окнах лопаются стёкла. Постоянный приток воздуха раздувает пожар в помещении, где температура может достигать значений в 900 °С.

На этой стадии огонь наносит значительный ущерб строительным конструкциям, так как температура в помещении превышает порог их огнестойкости (способности противостоять пламени определенный период времени).

Из-за разрушения потолков и стен огонь и дым распространяются в смежные помещения и этажи. Пламя способно перекинуться на соседние сооружения, если пожар бушует в деревянном здании.

Когда все параметры достигают наивысших значений, отмечается пик пожара - его развитая стадия. Зачастую развивающуюся и развитую стадии возгорания объединяют, называя этот период фазой полного развития пожара (основной).

Пожарные подразделения обычно прибывают в основной фазе, через 10-15 минут после обнаружения возгорания, когда он уже достиг максимальной интенсивности.

Затухающая (конечная) стадия пожара характеризуется уменьшением температуры и падением скорости выгорания . Огонь продолжает уничтожать то, что горит медленнее. Рушатся выгоревшие конструкции — стены, балки, потолочные перекрытия. Наступает тление, после которого пожар прекращается.

Категории сложности

Для оперативной реакции на сигнал о бедствии каждому возгорания присваивается определенный номер (ранг). Он обозначает степень сложности пожара и соответствующее количество сил личного состава, выезжающих на вызов.

Так, на сигнал «Вызов №1» выезжает два отделения на двух автоцистернах, на «Вызов №1 БИС» — еще два дополнительно, на «Вызов №2» — шесть отделений, «Вызов №3» — десять, «Вызов №4» — тринадцать, «Вызов №5» — пятнадцать отделений. Как видно, на самый высокий ранг пожара выезжает максимальное число пожарных расчетов и спасательной техники. «Вызов №0» обозначает ложный вызов.

Степени сложности пожара определяются по трем параметрам — вид горючего материала, проблемы в тушении и наличие . Повышенный ранг пожара фиксируется исходя из прогноза динамики пожара, оценки обстановки и технических возможностей конкретной пожарной части.

Например, второй номер обозначает пожар с большой площадью возгорания, нехваткой имеющихся сил и недостатком источников воды. Так, для того чтобы в кратчайшее время вызвать максимальное количество расчётов, четвёртый номер сложности был присвоен пожару в телецентре «Останкино» в 2013 году, где огнём был охвачено около 200 м 2 площади.

Пожар на Черкизовском рынке в 2009 году, где пылало около 1000 м 2 складских помещений и работало 28 пожарных расчётов, получил высшую степень сложности.

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.

По данным статистики, в России от огня погибают от 10 до 20 тысяч человек в год, а материальный ущерб превышает 5 миллиардов рублей. Большинство возгораний происходит от так называемого человеческого фактора: не потушенный костер в лесу, отставленный дома включенный утюг, спички в руках у детей и т. д. Знания о стадиях пожара помогут предотвратить или избежать стихийного бедствия.

Классификация пожаров

Пожар - это неконтролируемое имеют множество видов и классификаций, которые могут зависеть от следующих факторов:

• зоны и стадии пожара;
• возможностей газообмена (открытые или закрытые пространства);
• состояния горючих веществ и материалов (легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, газов, твердых и т. д.);
• скорости распространения горения;
• объекта (здания, леса, торфяники, промышленные зоны, транспорт и т. д.)

Условия возникновения пожара

Возгорание возникает по многим причинам. Их подразделяют на две группы, которые имеют общие характеристики.

К первой группе относят человеческий фактор. Такой пожар возникает от невнимательного или безответственного поведения людей, несоблюдения мер безопасности при огневых и газосварочных работах, неправильного использования газовых и электрических приборов, намеренного поджога.

Ко второй группе относят естественные причины. Пожар может возникнуть от удара молнии или самовозгорания.

Причины бытовых пожаров

Статистика утверждает, что 71 % возгораний происходит в жилых помещениях по вине людей. Это может быть:

• Эксплуатация неисправных или старых электрических проводов. Как правило, они имеют плохие контакты в местах соединения, что приводит к большому электрическому сопротивлению. Поэтому использование приборов большой мощности вызывает короткое замыкание проводки. Температура в местах соединения повышается и происходит возгорание.

• Нецелевое использование газовой плиты: сушка белья над пламенем газового прибора, шторы и полотенца, находящиеся в опасной близости от конфорок.
• Применение в быту легковоспламеняющихся веществ без соблюдения мер безопасности: использование неисправных бензина для садовой техники в жилом помещении, неправильное использование горючих растворителей во время домашнего ремонта.
• Ненадлежащий контроль за детьми. Ребенок удовлетворяет свое любопытство, играя с огнем. Неосторожные движения и незнание рисков приводит к пожарам и увечьям.
• Безответственное поведение курящих людей: сон с зажженной сигаретой во рту, брошенные горящие окурки в сухую траву или мусор и др.

Стадии пожара и их характеристика

Пожар разгорается постепенно и имеет свои этапы развития:

1. Начальный. Начинается пожар с небольшого возгорания и имеет следующие характеристики: очаг горения небольшой, температура низкая, малая высота пламени. Имея элементарные знания и подручные средства, человек может справиться с огнем самостоятельно. Например, на уроке химии педагог погасит огонь, набросив на него войлочную ткань, или прохожий затопчет вспыхнувшую от окурка траву.
2. Развивающий. Вторая стадия горения пожара характеризуется увеличением площади горения, повышением температуры и высоты огня. Например, если на дачном участке огонь перекинулся с травы на деревья и постройки, тогда для тушения уже необходимо большее количество людей и воды.
3. Развитый этап. Все характеристики пожара: площадь и высота пламени, скорость горения имеют максимальное и постоянное значение. На этой стадии пожара с огнем справиться могут только профессиональные пожарные, имеющие специальную технику.
4. Этап затухания. Эта стадия начинается с момента уменьшения скорости уничтожения сгораемых материалов до полного прекращения огня.

Основные стадии пожара характерны для всех видов возгораний независимо от места, типа горючих материалов, времени года и суток.

Зоны пожара

Место, где происходит возгорание, условно разделяют на три зоны:

• Зона горения - это территория огня, которая характеризуется площадью распространения, высотой пламени, количеством и скоростью выгорания материалов, объемом выделенного тепла.
• Зона теплового воздействия - это место, где пламя соприкасается с материалами и конструкциями. Огонь, выделяя тепло и воздействуя на предметы, видоизменяет их или уничтожает. В этой зоне человек не может находиться без защищающей одежды.

• Зона задымления - пространство, которое заполнено продуктами горения. Концентрация дыма приводит к дезориентации в пространстве, что затрудняет работу пожарных и создает угрозу жизни человека.

Факторы пожара

Опасными факторами на любой стадии пожара считаются явления, которые вредят здоровью человека и приводят к порче или утрате материальных ценностей:

1. Искры и потоки пламени. Интенсивный огонь разгорается в течение 25-30 секунд. С этого момента в зависимости от площади пожара и материалов горения сила теплового излучения увеличивается. Высокий уровень выделения тепла уменьшает время, в течение которого человеческий организм может выдержать тепловое воздействие. Самым высоким критерием считается 3 000 Вт/м. При такой интенсивности пламени болевые ощущения возникают через 15 секунд, а через 40 секунд наносится непоправимый вред здоровью.
2. Поток тепла и высокая температура. Во время пожара воздух нагревается не только в месте возгорания, но и в соседних помещениях. Температура, которую выдерживает кожный покров без ущерба здоровью, составляет 45 °C. При температуре 60-70 °C через 15 минут появляются ожоги кожи и слизистых. Максимальное время, которое может выдержать организм при таких температурах, - не больше часа. При 100 °C человек может прожить 20 минут, а при 150 °C немедленно наступает смерть от ожогов органов дыхания.
3. Скопление токсичных газов. В основном, на пожаре люди погибают не от огня, а от отравлений угарным газом.
4. Низкий уровень кислорода. Кислородное голодание приводит к вялости, нарушению координации движений, снижает уровень внимания и концентрации, что препятствует эффективной работе спасателей.
5. Дымовая завеса. Задымление дезориентирует человека в пространстве и затрудняет эвакуацию. Тлеющие частицы, которые находятся в дыме, разъедают глаза и слизистые оболочки.

Перечисленные факторы являются основными причинами гибели людей. На любой стадии пожара важно не впадать в панику, а четкими действиями помочь себе и другим при эвакуации.

Фазы развития пожара.

В процессе развития пожара различают три фазы: фазу свободного развития пожара, фазу локализации и фазу ликвидации пожара.

В первой фазе развития пожара - фазе свободного горения – пламенем охватывается до 80% пожарной нагрузки. Эта фаза характерна ростом площади пожара, выгоранием пожарной нагрузки, нагревом строительных конструкций, их обрушением. Продолжительность этой фазы Т св определяется по формуле (1.3) как сумма времени сообщения о возгорании в пожарную часть Т дс, времени сбора личного состава Т сб, времени следования формирований к месту возгорания Т сл, и времени развертывания пожарных бригад Т бр:

Т св = Т дс + Т сб + Т сл + Т бр. (1.1.)

Во второй фазе происходит активное пламенное горение с потерей массы

пожарной нагрузки, скорость выгорания непрерывно увеличивается и достигает максимальных величин.

В этой фазе – фазе локализации – пожар развивается до момента ограничения распространения горения по площади сосредоточенными силами, средствами и исключения опасных ситуаций. Эта фаза характеризуется дальнейшим увеличением площади пожара, сокращением скорости распространения горения за счет внедренных средств тушения, выгоранием пожарной нагрузки на участках свободного горения и тления, а также другими явлениями.

Продолжительность фазы локализации зависит от быстрого проведения разведки пожара, оценки обстановки, скорости сосредоточения огнетушащих средств, грамотного управления силами и т.д. Практически определить точно время локализации пожара невозможно. Его можно рассчитать в процессе тушения и исследования потушенных пожаров.

В третьей фазе – фазе ликвидации – скорость выгорания резко падает, процесс характеризуется догоранием тлеющих материалов и конструкций.

В этой фазе площадь пожара сокращается и приостанавливается до момента полного прекращения горения на всех поверхностях пожарной нагрузки и завершается исключением возможности повторного возобновления горения в этих местах. Выявить время третьего периода также практически невозможно.

В каждом конкретном случае процесс развития пожара протекает при определенных условиях сосредоточения или рассредоточения пожарной нагрузки и газообмена, т.е. притока воздуха в зону горения и удаления из нее нагретых продуктов сгорания, а также дымовых газов. Газовый обмен является постоянным явлением любого пожара. При пожарах на открытом пространстве газообмен характеризуется наличием восходящего столба или движущейся колонны газообразных продуктов сгорания. При пожарах в ограждениях (зданиях) газообмен зависит от наличия, состояния и площади проемов, высоты их расположения, удельной пожарной нагрузки и других факторов.

Наиболее интенсивно газообмен протекает при наружных пожарах, пожарах в производственных зданиях со световыми фонарями, бесфонарных зданиях с дымоудаляющими люками в покрытиях. Мощные потоки газов, особенно при наружных пожарах, способны переносить искры, горящие угли и головни на значительные расстояния, создавая условия для возникновения новых очагов горения, что следует учитывать при организации спасательных работ. При газообмене в зданиях, когда доступ свежего воздуха к зоне горения сокращается, происходит обильное выделение продуктов неполного сгорания и теплового разложения. Указанные обстоятельства осложняют обстановку, создают наибольшую опасность для жизни людей и затрудняют оперативные действия спасателей.

Абсолютно все пожары проходят 3 стадии развития, которые не зависят от причин и места их возникновения (в помещении или нет). Более подробно о каждой стадии мы и поговорим.

Причины пожара

Горение чаще всего возникает из-за следующих факторов.

1. Воспламенения, которое происходит под воздействием источника зажигания, а в самом процессе задействуются горючие вещества и окислитель. Главной опасностью воспламенения является большая вероятность взрыва, а также неизбежное распространение пламени по всей поверхности предмета.
2. Вспышки, которая представляет собой мгновенное сгорание газа над горючим веществом. Этот процесс всегда сопровождается свечением. От воспламенения вспышка отличается неустойчивостью горения, даже в тех случаях, когда присутствует источник зажигания.
3. Самовоспламенения, которое возникает в связи с умеренным нагреванием поверхности, и при отсутствии внешнего источника зажигания. Примером может служить торфяные пожары, возникшие от самовозгорания, вызванного воздействием особых микроорганизмов. Кроме того, такие химические вещества, как пирофоры, при контакте с воздухом также загораются.

Начальная стадия

Под начальной стадией пожара подразумевается определенный промежуток времени, который необходим огню, чтобы полностью охватить помещение, начиная с момента возгорания. Её продолжительность напрямую зависит от конструкции здания, имеющихся материалов и веществ, а также особенностей всевозможных предметов. Другими словами – материалов пожарной нагрузки.

Данной фазе свойственны: снижение плотности газов и рост температуры в помещении до 200-300 градусов. При этом количество поступающего воздуха меньше, чем количество удаляемых через проёмы газов. Пламя распространяется повсюду, а большинство материалов разлагается термически.

В этот момент следует заблокировать поступление кислорода. Подобные действия могут замедлить, и даже вовсе прекратить горение.

Основная стадия

После того, как пламя охватило всё помещение, начинается основная стадия развития пожара. При этом температура и скорость выгорания повышается до максимума, сгорает до девяноста процентов горючих веществ, а плотность газов изменяется незначительно. Кроме того, резко возрастает площадь горения и сам факел пламени.

Такой установившийся режим горения называется квазистационарным. Приток продуктов пиролиза и воздуха примерно равен объему удаляемых из помещения газов, а температура может достигать 900 градусов Цельсия.