Пожароопасность фрезерного торфа

Самовозгорание горючих сланцев

После выработки доступа к залежам горючих сланцев обеспечивается приток воздуха, который способен вызвать их самовозгорание. Пожары, вызванные горением сланцев, приводят к активному загрязнению атмосферы и воды продуктами горения, в том числе канцерогенами.

Эндогенный пожар длительное время продолжался в шахтах Свердловской области, а на территории Эстонии фиксировалось самовозгорание горючих сланцев вблизи моря, в местах их выхода на поверхность. Также возможны эндогенные пожары на складах, где хранится эта порода.

Для профилактики самовозгорания на складах применяют послойное уплотнение и укатку боковых откосов штабелей. Массы сланца также можно защитить от окисления извне с помощью протекторной защиты и изоляции более плотными слоями глины. Пожары в открытых выработках тушат, отсекая доступ воздуха в шахты.

Список базовой литературы по этой тематике:

Основная литература 1. Я.Б. Зельдович, Г.И., Г.И. Баренблатт, В.Б. Либрович, Г.М. Махвиладзе. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука, 1980 – 478 с. 2. В.В. Померанцев, К.М. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др. Основы практической теории горения. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ие, 1986 – 309 с. 3. Гришин А.М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. – Новосибирск: Наука, Сиб. Отд-ие, 1992. – 408 с.

Дополнительная литература 1. Концепция развития горения и взрыва как области научно-технического прогресса. Черноголовка: Территория, 2001. 2. Алексеев Б.В., Гришин А.М. Курс лекций по аэротермохимии. Часть 1. Элементы кинетической теории, термодинамики и химической кинетики. Часть 2. Элементы строгой теории коэффициентов переноса, теория переноса энергии излучением и основная система уравнений аэротермохимии. Томск: Изд-во Том. ун-та. 1971. 3. Волокитина А.В., Софронов М.А. Классификация и картографирование растительных горючих материалов. Новосибирск: Изд-во Наука, Сиб. отд-е РАН, 2002 – 306 с.

Факторы влияющие на сбережения кратко
Генетика популяций кратко и понятно
Рождение и гибель вселенной кратко
Нитрифицирующие бактерии это кратко
Писарев о грозе кратко

Виды

В зависимости от механизма, который запускает процесс самовозгорания, выделяют три его вида:

тепловое;
химическое;
микробиологическое.

Тепловое

Тепловое самовозгорание возникает при нагревании вещества каким-либо внешним теплом до температуры, обеспечивающей его термическое разложение и дальнейший процесс спонтанного самонагревания за счет тепла экзотермических реакций в объеме. При этом большую роль играют реакции окисления продуктов термического разложения. Горение в глубине объема твердого дисперсного вещества протекает в форме тления, которое со временем и при доступе воздуха переходит в пламенное горение.

Разновидностью теплового самовозгорания является так называемое «очаговое самовозгорание». Понятие «очаговое самовозгорание» используется для случаев с предварительным прогревом массы материала до температур, существенно превышающих температуру окружающей среды. В производственных условиях вещество может подвергаться температурной обработке (например, сушке), после чего нагретый материал засыпается в бункер, либо формируется в кучу, штабель. На практике отмечаются случаи самовозгорания при превышении штабелем (насыпью) критических величин характеристического размера.

Химическое

Химическое самовозгорание возникает при контакте химически активных веществ, реагирующих с выделением большого количества тепла. В этом случае самовозгорание обычно начинается на поверхности материала, а затем распространяется вглубь. При перемешивании химических веществ самовозгорание может начаться в глубине объема. И, скорее всего, именно там и начнется, т.к. именно там имеются наилучшие условия для аккумуляции тепла, его накопления и постепенного развития реакции.

В ряде случаев разделение понятий химического и теплового самовозгорания является достаточно четким. Так, в случае, если первичный нагрев возник в результате экзотермической реакции окисления и окислитель – не кислород воздуха, а например, перманганат калия или концентрированная серная кислота, безусловно, это химическое самовозгорание. Если же окислителем является кислород воздуха, классификация вида самовозгорания может быть не такой однозначной. Тут надо учитывать интенсивность тепловыделения в зоне реакции, скорость развития процесса и т.д.

Микробиологическое

Микробиологическое самовозгорание характерно для органических дисперсных и волокнистых материалов, внутри массива которых возможна жизнедеятельность микроорганизмов. Первичное самонагревание массы материала происходит за счет тепла, выделяемого микроорганизмами. Повышение температуры в объеме способствует ускорению экзотермических реакций окисления и возникает процесс самонагревания материала . На определенном этапе бактерии гибнут, а процесс продолжает развиваться уже по механизму теплового самовозгорания.

Особенностью самовозгорания является то, что оно не требует внешнего импульса, инициирующего горение, а возникает за счет реакции гетерогенного окисления в больших объемах вещества при относительно низких температурах окружающей среды. Из-за плохой теплопроводности массы мелкодисперсного продукта происходит накопление тепла в его объеме, возрастает температура, соответственно – скорость химической реакции, и, в конечном счете, материал воспламеняется.

В зарубежной, американской в частности, литературе, процесс самовозгорания называют спонтанным горением или «спонтанной химической причиной». Указывается, что:

…последний термин более точен, так как вещество, вместо того, чтобы зажигаться в какой то одной точке, или с какой то одной стороны, зажигается во всей своей массе примерно в такое же время, и тепло поступает не из какого-нибудь внешнего источника, а выделяется в результате химических процессов, происходящих внутри этого вещества. Единственная движущая сила в данном случае – это экзотермическая реакция, при которой выделяется тепло и если это тепло не удаляется сразу, оно может поднять температуру топлива. Так как скорость реакции удваивается с каждым подъемом температуры на 10 °С, можно видеть, что реакция сама себя ускоряет, постоянно увеличивая скорость выделения тепла. При недостаточном выведении тепла, температура может подняться до точки зажигания всей реагирующей массы.

Самовозгорание торфа

Большую опасность представляют эндогенные пожары на торфяных разработках. Под ровным, чистым полем может пылать невидимый огонь, незаметно подбирающийся к строениям и технике. Вырвавшись на свободу, он разносится ветром и движется с большой скоростью, вызывая массовые лесные пожары и распространение удушливого смога.

При влажности менее 40 % деятельность особых микроорганизмов приводит к нагреванию торфа до 60–65 °C с последующим превращением в полукокс, который особенно склонен к спонтанному возгоранию.

Профилактика самовозгорания торфа проводится с помощью противопожарных разрывов и обводнения осушенных торфяников. Тушение производят, окапывая и перекапывая горящие участки, а также применяя специальную технику: торфяные стволы, полевые магистральные трубопроводы и пожарные насосные станции.

Чем отличается самовоспламенение от самовозгорания

Иногда эксперты путают самовозгорание с самовоспламенением. Например, тепловое самовозгорание с загоранием вещества (материала) при контакте с горячей поверхностью. Еще раз объясним, в чем принципиальное различие этих двух процессов. При тепловом самовозгорании предварительный нагрев является только толчком (исходным импульсом) к разогреву, а основной разогрев, приводящий, в конечном счете, к возникновению пламенного горения, идет в массе вещества непосредственно за счет его окисления кислородом воздуха и выделения при этом тепла. Нагретая же поверхность, чтобы обеспечить самовоспламенение вещества, должна нагреть его «до конца», т.е. до критической температуры (температуры самовоспламенения), при которой произойдет резкая интенсификация процессов термического разложения вещества с возникновением пламенного горения. Чтобы осуществить первый процесс, вещество нужно прогреть до значительно меньших температур, чем чтобы осуществить второй. Так, например, у сосновой древесины температура тления, которая инициирует самовозгорание древесных опилок, составляет по справочным данным 295 °С (а у пирофорной древесины может спускаться до 80 °С), в то время, как температура самовоспламенения составляет около 400 °С. Соответственно, первый процесс идет достаточно медленно (чтобы «добрать тепло» за счет гетерогенного окисления кислородом воздуха, нужно время), в то время, как до самовоспламенения процесс может дойти достаточно быстро, был бы источник тепла достаточно мощным.

Различие в механизмах указанных процессов, условиях их протекания и динамике обязательно нужно учитывать при экспертизе пожаров, в том числе, при отработке версий о причине пожара.

ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасностъ веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения;
Пожарная безопасность элеваторов. Вогман Л.П., Горшков В.И., Дегтярев А.Г. –М, 1993;
Анализ экспертных версий возникновения пожара. Часть 1. Чешко И.Д., Плотников В.Г. –М.: ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2010.

Самовозгорание лигнина

Проблема эндогенных пожаров с участием лигнина (отхода целлюлозно-бумажных комбинатов) актуальна для полигонов, где происходит его захоронение (пожары в Иркутской и Канской областях). При горении лигнин загрязняет атмосферу и подземные воды вредными веществами, включая сернистый ангидрид и окись азота.

Профилактика самовозгорания лигнина производится с помощью отсыпки его скоплений шлаком. Также ведутся исследования по различным способам его переработки и, тем самым, уменьшения количества лигнохранилищ. Это производство топливных лигнобрикетов, смол, пластмасс, удобрений.

Тушение лигниновых полигонов производится с помощью распыленной воды, воздушно-механической пены, глинистого раствора и золошлаковых отходов.

Учитывая сложность ликвидации эндогенных пожаров, большое значение придается их профилактике:

Горнотехнические мероприятия, включающие полное заполнение выработанного пространства, проводятся во время вскрытия шахт. Специальные мероприятия по уменьшению поступления воздуха, применению антипирогенов, контролю за составом и температурой воздуха в шахтах также позволяют предотвратить пожары.

Профилактика самовозгорания на складах заключается в сокращении сроков хранения, уменьшении углов откоса, применении ингибиторов и укладывании штабелей на негорючее основание.

Взрывоопасность торфяной пыли.

Известно, что пыль горючих материалов и воздух образуют взрывоопасные пылевоздушные смеси, взрывы которых в производственных помещениях нередко сопряжены с тяжелыми последствиями. Взрывоопасность торфяной пыли общеизвестна. Нижний концентрационный предел взрываемости торфяной пыли в воздухе ориентировочно оценивается в 40—60 г/м3. В процессе приема торфа и движения его по тракту топливоподачи взрывоопасные концентрации пыли иногда достигаются при выгрузке сухого торфа из вагонов, в узлах пересыпки торфа с конвейера на конвейер, при работе многоковшового траншейного перегружателя. Когда в облако запыленной атмосферы тем или иным путем попадает источник зажигания, пылевоздушная смесь взрывается. Если размер облака небольшой, происходит локальный взрыв, который в энергетике принято называть хлопком. Хлопки, как правило, не обладают большой разрушительной силой и обычно приносят несущественный ущерб. Но когда хлопок происходит в закрытых или полузакрытых помещениях (разгрузочных сараях, туннелях, галереях, приямках и т. п.), он вызывает мощный толчок атмосферы, который взвихривает осевшую ранее пыль со стен, пола, конструкций и оборудования. Объем помещения при этом быстро заполняется взрывоопасной пылевоздушной смесью, и при благоприятных условиях происходит вторичный взрыв, охватывающий значительные объемы помещения и обладающий огромной разрушительной силой. Торфяная пыль имеет физические свойства, способствующие развитию вторичных взрывов, увеличению их мощности и разрушительной силы.
Взрыв любой силы является мощным импульсом распространения огня. При этом зарождаются многие очаги горения, создающие условия для развития пожаров.

Назад
Вперёд

Особенности горения торфяников

быстрое распространение огня по поверхности торфяного поля, возникновение новых очагов в результате прогарания торфа и перебрасывания горящих частиц и искр на значительные расстояния при сильном ветре, а также образование огненного смерча;
распространение огня на близлежащие населенные пункты, объекты, сельскохозяйственные угодья, лесные массивы, штабели и караваны торфа;
обрушение поверхностного слоя при образовании прогаров внутри месторождения, внезапное падение растущих в этой зоне деревьев, провалы людей и техники в прогары;
выделение большого количества дыма с задымлением значительной территории.

Самовозгорание.

Склонность торфа к самонагреванию и самовозгоранию зависит от условий его образования, ботанического состава растений-торфообразователей и степени разложения. На этой основе создана научная классификация торфа по склонности к самовозгоранию, приведенная в табл. 7.3. Видно, что наибольшей склонностью к самовозгоранию обладает низинный торф. В практике торфопредприятий за основной критерий пожарной опасности фрезерного торфа принимается фактическое поведение его при хранении на полях добычи.

Таблица 7.3. Классификация торфа по склонности к самовозгоранию

Правилами технической эксплуатации торфодобывающих предприятии фрезерный торф по склонности к самовозгоранию делят на две категории: опасную и малоопасную. К опасной категории относят: а) весь торф, добытый на полях первого года эксплуатации;
б) торф, добытый на полях, эксплуатируемых более одного года, если в предыдущем году в штабелях торфа на этих полях возникали отдельные очаги самовозгорания до 1 октября или если до 1 апреля очаги наблюдались более чем в 20% всех штабелей. Во всех остальных случаях торф с влажностью не менее 55% относят к малоопасной категории . Паспортизацию фрезерного торфа по склонности к самовозгоранию на полях добычи проводят по участкам производственной площади, размер которых не превышает 100 га. При невозможности оценить фактическое поведение торфа из-за ранней его вывозки с площадей разработки за торфом сохраняется категория по склонности к самовозгоранию, определенная для прошлого сезона. Оценивая пожароопасность торфа, необходимо учитывать, что торф представляет собой материал, способный загораться от небольшого постороннего источника тепла: искры, непогашенной папиросы, нагретых предметов и т. п. Большая опасность очагов самовозгорания заключается в том, что они расположены среди горючего материала и возможно распространение огня за пределы склада. В этом отношении опасность торфа усугубляется тем, что его частицы способны длительное время гореть в витающем состоянии и таким образом переносить горение на большие расстояния. Очаги самовозгорания опасны для обслуживающего персонала и самоходных механизмов, поскольку в штабеле образуются полупустоты, наполненные рыхлой тлеющей массой и раскаленной золой.
Длительное нагревание торфа без доступа воздуха при температуре 70—75 °C приводит к образованию полукокса, обладающего пирофорными свойствами и способностью воспламеняться при соприкосновении с атмосферным кислородом. Поэтому температуру самонагревания торфа в штабеле, равную 70 °C, принято считать опасной или предельно допустимой температурой хранения. Пирофорными свойствами полукокса объясняются случаи мгновенного воспламенения торфа при вскрытии самонагревающихся штабелей, внутри которых образовался кокс. В очагах самовозгорания также может образоваться полукокс. Вскрытие таких очагов часто сопровождается воспламенением и перерастанием скрытого, спокойного горения в открытое пламенное горение. Поэтому при вскрытии очагов самонагревания и самовозгорания всегда необходимо быть готовым к тушению открытого пламени и интенсивного горения. Склонность торфа к самовозгоранию и легкая воспламеняемость его от посторонних источников тепла создают серьезные трудности и при транспортировке, погрузочно-разгрузочных работах, хранении и особенно при подготовке к пылевидному сжиганию. Торф может загореться от искр из выхлопной трубы двигателей; кроме того, может загореться торфяная пыль, оседающая на двигателе бульдозера. Поэтому следует применять машины с электроприводом, а двигатели внутреннего сгорания, работающие на территории склада, должны иметь на выхлопных трубах искрогасители.