Основними причинами виникнення пожеж є вимушене займання (запалювання). Воспламенением називається загоряння, яке супроводжується появою полум'я. Загорянням називається виникнення горіння під впливом джерела запалювання (ІЗ). Займання хоча і є част-ним випадком спалаху, однак у практиці має най-більшого поширення.
Принципово, по своїй фізичній суті, запалювання, або вимушене займання, не відрізняється від процесу самозаймання, так як умова самоускорения реакції взаємодії горючої речовини і окислювача настає однаково, т, е. Після підвищення температури суміші вище певного значення. Різниця полягає в умовах виникнення і механізми протікання цих процесів і зводиться до наступного.
По-перше, при самозаймання вся суміш розігрівається рівномірно і доводиться поступово до температури самозаймання. В результаті цього реакції окислення виникають і прискорюються по всьому об'єму газової суміші і процес горіння може виникнути равновероятно в будь-якій точці розглянутого простору або в усьому обсязі одночасно. А в разі вимушеного займання вся маса реакционноспособной горючої суміші може залишатися відносно холодної, до температури займання досить швидко нагрівається тільки незначна її частина.
По-друге, при процесі самозаймання самоускорением реакції горіння наростає порівняно повільно, т. Е. Період індукції досить великий. А при вимушеному запалюванні процес займання відбувається значно швидше, так як розігрів суміші від зовнішнього джерела тепла відбувається локально, але значно швидше і до більш високої температури. Тому індукційний період запалювання майже відсутня або дуже малий. Виник при цьому полум'я, поширюється із зони свого зародження на всю решту реакционноспособную суміш з певною швидкістю. Схематично вимушене займання можна уявити так (рис. 2.3):
Мал. 2.3. Схема процесу загоряння твердих речовин і матеріалів
Залежно від виду зовнішнього джерела тепла і його особливостей розрізняють різні способи або види запалювання. Згідно ГОСТ 12.1.004-91 * ССБТ Пожежна безпека. Загальні вимоги, джерело запалювання - це засіб енергетичного впливу, що ініціює виникнення горіння. Джерелом запалювання може бути розігріте стороннє тіло або локально розігріта стінка судини з горючою речовиною, стороннє полум'я, електрична іскра, раптове адіабатичне стиснення газо-пароповітряної суміші або ударна хвиля. Таким чином, під джерелом запалювання розуміється палаюче або розжарене тіло, а також електричний розряд з запасом енергії і температурою, достатніми для виникнення горіння інших речовин. Умовно джерела запалювання можна класифікувати наступним чином:
1. відкритий вогонь - тепловий прояв променевої енергії;
2. теплові прояви механічної енергії;
3. теплові прояви електричної енергії;
4. теплові прояви хімічних реакцій.
До джерел запалювання типу відкритий вогонь відносять: полум'я; іскри, що утворюються при спалюванні горючих речовин і матеріалів в якості палива або в процесі утилізації, а також іскри, що утворюються при проведенні газо-електрозварювальних робіт і т. д.
Джерело запалювання типу теплові прояви механічної енергії - це: тепло, що виділяється в результаті тертя в різних вузлах машин і механізмів, іскри фрикційного походження. Прикладом такого явища служать випадки виникнення горіння при роботі бавовнопрядильного обладнання. Бавовна може потрапляти і накручуватися на обертові частини машин, що виділяється при терті тепло здатне запалити бавовна. Те ж саме відбувається при збиранні зернових культур, коли солома намотується на обертові механізми комбайна. Іскри фрикційного походження утворюються в результаті тертя або ударів твердих іскроутворюючого матеріалів одна об одну. Наприклад, заточка сталевого інструменту використанням точильних каменів, фрезерування, свердління металу, удари каменів одна об одну або об метал і т. Д. Іскри, що утворюються в результаті тертя стали про сталь, здатні запалити суміш повітря з воднем, сірковуглецем, ацетиленом. З твердих горючих речовин найбільш схильні до займання від іскор механічного походження мелкораздробленного волокнисті матеріали: бавовна, повсть, вовна, сіно, солома та ін. Всі ці речовини мають малу теплопровідність і велику поверхню, що сприяє збереженню теплової енергії іскри в невеликому обсязі горючої речовини і швидкому його локальному нагріванню, а це може привести до полум'яному горіння. Іноді горіння може статися відразу ж після потрапляння іскри в горючий волокнистий матеріал, а іноді воно може носити характер тління, і полум'яне горіння виникає через досить тривалий період.
Різновидом ІЗ теплових проявів механічної енергії може бути адіабатичне стиснення або ударна хвиля. При адіабатичному стисненні горючої суміші вимушене запалювання за своїм механізмом дещо відрізняється від інших випадків. При цьому вся суміш одночасно і рівномірно розігрівається до високої температури, при якій і відбувається її одночасне запалення у всьому обсязі. Цей процес відбувається значно швидше, ніж повільний квазістаціонарний підігрів газової суміші при самозаймання, а температура запалювання при адіабатичному стисненні значно вище, ніж при самозаймання, і тому при адіабатичному стисненні індукційний період займання так само, як при інших видах запалювання, скорочений до мінімуму.
Джерело запалювання типу теплові прояви електричної енергії - один з найбільш поширених видів вимушеного займання. З курсу електротехніки відомо, що кількість тепла, що виділяється в електричній мережі, пропорційно квадрату сили струму (Q = I 2 Rt). Звідси ясно, що чим більше опір провідника, тим сильніше він гріється, отже, в результаті цього явища можливе займання ізоляції провідників або горючих матеріалів, що знаходяться в безпосередній близькості до них. З також можуть бути електричні іскри, що виникають в результаті: короткого замикання, розрядів статичної електрики, іскри електричної дуги при розриві контактів, нормально іскрять частин контактів електричних генераторів і двигунів. Механізм цього процесу значно складніше, ніж розглянутий теплової механізм запалювання нагрітим тілом тому, що сам електричний розряд в газоповітряної суміші - складне фізичне явище. Це пояснюється тим, що в зоні проскока електричної іскри виникає дуже інтенсивне збудження молекул газу і їх іонізація. У дуже малому за обсягом «каналі» проскока термодинамічна температура газу зростає миттєво до декількох тисяч (і навіть десятків тисяч) градусів. Час дії іскри може бути мізерно малим (тисячні частки секунди), але, час теплової релаксації системи досить велике що дозволяє розглядати його з позицій термодинамічної рівноваги при миттєвому виділення тепла і більш повільному поширенні тепла від спочатку нагрітого газу в навколишній простір. Говорячи іншими словами, розглядати запалюється електричною іскру як своєрідне розігріте газоподібне тіло. Відповідно до цього існують дві концепції іскрового запалювання: іонна і теплова, які обидва є суттєвими, хоча одна з них може бути домінуючою. При искровом запалюванні для кожного виду пального, кожного складу горючої суміші газів існує деяке граничне найменше значення потужності електричного розряду, починаючи з якого суміш здатна займатися. Найменше з значень потужності електричної іскри, здатної підпалити горючу суміш певного виду і складу, називається мінімальною енергією запалювання (МЕЗ).
Одним з найнебезпечніших явищ з точки зору виникнення пожеж буде і атмосферну електрику, т. Е. Грозові розряди. Найбільш докладно це джерело запалювання буде розглянуто в курсі «Пожежна безпека електроустановок».
Джерело запалювання теплові прояви хімічних реакцій характерний для екзотермічних процесів. Деякі хімічні сполуки схильні до самонагрівання в результаті контакту один з одним, з киснем повітря та іншими окислювачами, а також з водою. Виділення тепла в результаті хімічного перетворення може потенційно привести до самозаймання продуктів реакції або ініціювати займання горючих речовин і матеріалів, що знаходяться в безпосередньому контакті із зоною реакції.