Самовозгорание
Самовозгорание или самовоспламенение — это тип горения , который происходит путем саморазогрева (повышения температуры из-за экзотермических внутренних реакций ), за которым следует термический выход из-под контроля (саморазогрев, который быстро ускоряется до высоких температур) и, наконец, самовоспламенение . [1] Он отличается от пирофорности (но имеет сходные с ней практические эффекты) , при которой для воспламенения соединения не требуется самонагревание. Правильное хранение самовозгорающихся материалов чрезвычайно важно, поскольку неправильное хранение является основной причиной самовозгорания. Такие материалы, как уголь, хлопок, сено и масла, следует хранить при надлежащей температуре и уровне влажности, чтобы предотвратить самовозгорание.
Причина и возгорание
[ редактировать ]Самовозгорание может произойти, когда вещество с относительно низкой температурой воспламенения, такое как сено, солома, торф и т. д., начинает выделять тепло. Это может происходить несколькими способами: либо путем окисления в присутствии влаги и воздуха, либо путем бактериальной ферментации , при которой выделяется тепло. Эти материалы являются теплоизоляторами, которые предотвращают утечку тепла, вызывая повышение температуры материала выше точки его воспламенения. Горение начнется, когда будет присутствовать достаточное количество окислителя , такого как кислород, и топлива, чтобы поддерживать реакцию до температурного выхода из-под контроля.
Термический разгон может произойти, когда количество выделяемого тепла превышает скорость его потери. Материалы, выделяющие много тепла, могут сгорать в относительно небольших объемах, тогда как материалы, выделяющие очень мало тепла, могут стать опасными только при хорошей изоляции или хранении в больших объемах. Большинство реакций окисления ускоряются при более высоких температурах, поэтому груда материала, которая была бы безопасна при низкой температуре окружающей среды, может самопроизвольно воспламениться в жаркую погоду.
Затронутые материалы
[ редактировать ]Подтвержденный
[ редактировать ]Хороший [2] и компостные кучи [3] может самовоспламеняться из-за тепла, выделяемого в результате бактериальной ферментации , что затем может вызвать пиролиз и окисление, что приводит к неконтролируемым термическим реакциям, достигающим температуры самовоспламенения. Тряпки, пропитанные олифой или лаком, могут быстро окислиться из-за большой площади поверхности, и даже небольшая куча может произвести достаточно тепла, чтобы воспламениться при правильных условиях. [4] [5] Уголь может самовозгораться при контакте с кислородом, что приводит к его реакции и нагреванию при недостаточной вентиляции для охлаждения. [6] Окисление пирита часто является причиной самовозгорания угля в старых хвостах шахт . Фисташки легко воспламеняются при хранении в больших количествах, склонны к самонагреванию и самовозгоранию. [7] Большие кучи навоза могут самовозгораться в условиях сильной жары. Хлопок и лен могут воспламениться при контакте с полиненасыщенными растительными маслами (льняное, массажное); бактерии будут медленно разлагать материалы, выделяя тепло. Если эти материалы хранятся таким образом, что тепло не может уйти, накопление тепла увеличивает скорость разложения и, следовательно, скорость накопления тепла увеличивается. Как только достигается температура воспламенения, горение происходит в присутствии окислителей (кислорода). Нитратная пленка при неправильном хранении может перейти в чрезвычайно легковоспламеняющееся состояние и воспламениться. Пожар в хранилище Fox в 1937 году был вызван самовозгоранием нитратной пленки.
Хороший
[ редактировать ]Сено — один из наиболее широко изученных материалов в области самовозгорания. Очень сложно создать единую теорию того, что происходит при самонагревании сена, из-за различий в типах трав, используемых при заготовке сена, и в разных местах, где оно выращивается. Ожидается, что опасный нагрев произойдет в сене, содержащем более 25% влаги. Наибольшее количество пожаров происходит в течение двух-шести недель хранения, причем большинство из них происходит на четвертой или пятой неделе.
Процесс может начаться с микробиологической активности (бактерий или плесени), которая ферментирует сено, образуя этанол. Этанол имеет температуру вспышки 14 ° C (57 ° F). Таким образом, при наличии источника возгорания, такого как статическое электричество, например, от мыши, бегущей по сено, может произойти возгорание. Затем температура повышается, воспламеняя само сено.
Микробиологическая активность снижает количество кислорода, доступного в сене. При температуре 100°C влажное сено поглощало в два раза больше кислорода, чем сухое. Было высказано предположение, что сложные углеводы, присутствующие в сене, распадаются на более простые сахара, которые легче ферментируются до этанола. [8]
Древесный уголь
[ редактировать ]Свежеприготовленный древесный уголь может самонагреться и загореться. Это отдельно от горячих точек, которые могли возникнуть в результате приготовления древесного угля. Древесный уголь, находившийся на воздухе в течение восьми дней, не считается опасным. Здесь влияет множество факторов, в том числе тип древесины и температура, при которой был приготовлен древесный уголь. [9]
Уголь
[ редактировать ]Проведены обширные исследования по самонагреванию угля. Неправильное хранение угля является основной причиной самовозгорания, поскольку может происходить непрерывная подача кислорода, а при окислении угля выделяется тепло, которое не рассеивается. Со временем эти условия могут вызвать самонагревание. [10] Склонность к самонагреванию снижается с повышением ранга угля. Бурые угли более активны, чем битуминозные угли , которые более активны, чем антрацитовые угли. Свежедобытый уголь потребляет кислород быстрее, чем выветрелый уголь, а свежедобытый уголь самонагревается в большей степени, чем выветрелый уголь. Наличие водяного пара также может иметь значение, так как скорость тепловыделения, сопровождающая поглощение воды в сухом угле из насыщенного воздуха, может быть на порядок и более, чем такое же количество сухого воздуха. [11]
Хлопок
[ редактировать ]Хлопок также может подвергаться большому риску самовозгорания. [12] В экспериментальном исследовании самовозгорания хлопка три разных типа хлопка были протестированы при разных скоростях нагрева и давлении. Различные сорта хлопка могут иметь разную температуру самонагревания и окисления и более сильные реакции. Понимание того, какой тип хлопка хранится, поможет снизить риск самовозгорания. [13] Яркий пример самовозгорания груза произошел на корабле «Граф Элдон» в Индийском океане 24 августа 1834 года.
Масличные семена и продукты из масличных культур
[ редактировать ]Масличные семена и остатки от экстракции масла будут самонагреваться, если они слишком влажные. Обычно удовлетворительным является хранение при влажности 9–14 %, но для каждого отдельного сорта масличных семян установлены пределы. При наличии избыточной влаги, чуть ниже уровня, необходимого для прорастания семян, активность плесневых грибов является вероятным кандидатом на выделение тепла. Это установлено для семян льна и подсолнечника, а также соевых бобов. Многие семена масличных культур производят масла, которые самонагреваются. Также были изучены ядра пальм, рапса и семян хлопка. [14] Тряпки, пропитанные льняным маслом, могут самопроизвольно воспламениться при неправильном хранении или выбрасывании. [15]
Копра
[ редактировать ]Копра — высушенная белая мякоть кокоса, из которой кокосовое масло . добывают [16] был отнесен к опасным грузам из-за его способности к самовозгоранию. [17] Оно идентифицировано как вещество категории 4.2 .
Человек
[ редактировать ]Поступали неподтвержденные сообщения о самовозгораниях людей. Это предполагаемое явление не считается настоящим самовозгоранием, поскольку предполагаемые случаи в значительной степени объясняются эффектом фитиля , при котором внешний источник огня воспламеняет близлежащие легковоспламеняющиеся материалы, человеческий жир или другие источники. [18]
Прогнозы и профилактика
[ редактировать ]Существует множество факторов, которые могут помочь предсказать самовозгорание и предотвратить его. Чем дольше находится материал, тем выше риск самовозгорания. Предотвратить самовозгорание можно так же просто, как не оставлять материалы на хранение в течение длительного периода времени, контролировать поток воздуха, влажность, метан и баланс давления. Также существует множество материалов, предотвращающих самовозгорание. Например, самовозгорание угля можно предотвратить с помощью материалов физического происхождения, таких как соли хлора, соли аммония, щелочи, инертные газы, коллоиды, полимеры, аэрозоли и СДГ, а также материалов химического происхождения, таких как антиоксиданты, ионные жидкости и композиты. материалы. [19]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бабраускас 2003 , с. 369
- ^ Вудворд, Уильям Т.В. (1 июня 2004 г.). «Самовозгорание в стогах сена» (PDF) . wa-hay.org . Университет штата Вашингтон. Архивировано из оригинала (PDF) 9 мая 2008 года . Проверено 9 мая 2008 г.
- ^ «Огонь – компост и органика» . agric.gov.ab.ca . Правительство Альберты. Архивировано из оригинала 11 декабря 2008 года . Проверено 12 января 2009 г.
- ^ Бичевскис, Роб. «Самовозгорание» . WildwoodSurvival.com . Архивировано из оригинала 25 февраля 2020 года . Проверено 16 марта 2010 г.
- ^ Бабраускас 2003 , стр. 886–890.
- ^ «Огонь внизу: самовозгорание угля (DOE/EH-0320, выпуск № 93-4)» . hss.energy.gov . Министерство энергетики США. Май 1993 года. Архивировано из оригинала 27 мая 2010 года . Проверено 22 мая 2012 г.
- ^ «Фисташки – RF Самонагревание/Самовозгорание» . tis-gdv.de . Немецкая страховая ассоциация. Архивировано из оригинала 4 июля 2020 года . Проверено 5 ноября 2007 г.
- ^ Боуз 1984 , стр. 376–390.
- ^ Боуз 1984 , стр. 315–330.
- ^ Вэй, Динъи; Ду, Цуйфэн; Лей, Ба; Линь, Ифань (октябрь 2020 г.). «Прогнозирование и предотвращение самовозгорания угля из выработанных пространств в забое: практический пример» . Практические примеры в области теплотехники . 21 . doi : 10.1016/j.csite.2020.100668 .
- ^ Боуз 1984 , стр. 330–333.
- ^ «Хлопок: RF Самонагревание/Самовозгорание» . Транспортная информационная служба: Генеральная ассоциация немецких страховщиков . Архивировано из оригинала 4 марта 2009 года . Проверено 5 февраля 2021 г.
- ^ Чжао, Сюэцзюань; Сяо, Хуахуа; Ван, Цинсун; Пинг, Пинг; Сунь, Цзиньхуа (октябрь 2013 г.). «Исследование риска самовозгорания хлопка с использованием метода микрокалориметра». Технические культуры и продукты . 50 : 383–390. дои : 10.1016/j.indcrop.2013.07.064 .
- ^ Боуз 1984 , стр. 396–406.
- ^ Длугогорский, Б.; Кеннеди, Э.; Маки, Дж. (2011). «Льняное масло и его склонность к самонагреванию». Наука пожарной безопасности . 10 : 389–400. дои : 10.3801/IAFSS.FSS.10-389 . hdl : 1959.13/1035982 .
- ^ Эрильх, Юджин, изд. (1982). Оксфордский американский словарь .
- ^ «Копра» . Tis-gdv.de . Проверено 28 ноября 2012 г.
- ^ Никелл, Джо (декабрь 1996 г.). «Спонтанная человеческая чушь» . Скептический исследователь . 6 (4). Архивировано из оригинала 9 марта 2010 года.
- ^ Ли, Цин-Вэй; Чжун, Кай-Ци; Лу, Хуэй-Фэй, Цзюнь; Ву, Шилян (1 сентября 2020 г.). «Предотвращение возгорания». 275. Топливо doi j.fuel.2020.117981 : 10.1016 / .
Библиография
[ редактировать ]- Бабраускас, Витенис (2003). Справочник по зажиганию . Бостон: Общество инженеров противопожарной защиты. ISBN 978-0-9728111-3-2 .
- Боуз, ПК (1984). Самонагревание: оценка и контроль опасностей . Лондон: Департамент окружающей среды, Институт строительных исследований. ISBN 978-0-11-671364-3 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Статья о самовозгорании угля, май 1993 г. Архивировано 1 июля 2012 г. в Wayback Machine.
- Демонстрация самовозгорания
