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.
Самовозгорание может произойти, когда вещество с относительно низкой температурой воспламенения (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. Тепло не может уйти (сено, солома, торф и т. д. являются хорошими теплоизоляторами), и температура материала поднимается выше точки воспламенения ( хотя большая часть бактерий погибает при температурах воспламенения). Горение начинается, если присутствует 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, поэтому материалы, выделяющие много тепла, могут сгорать в относительно небольших объемах, в то время как материалы, выделяющие очень мало тепла, могут стать опасными только тогда, когда они хорошо нагреваются. изолированы или хранятся в огромных 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.
Свалки сена [2] и компостные кучи [3] могут 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 воздействии кислорода, что приводит к его реакции и нагреванию при недостаточной вентиляции для охлаждения. [6] Окисление пирита часто является причиной самопроизвольного возгорания угля в хвостах старых шахт . Фисташки легко воспламеняются при хранении в больших количествах, склонны к самонагреванию и самовозгоранию. [7] Большие кучи навоза могут самопроизвольно возгораться в условиях сильной жары. Хлопок и лен могут воспламениться при контакте с полиненасыщенными растительными маслами (льняное, массажное); бактерии медленно разлагают 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.
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]
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]
Самонагревание угля широко изучено. 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. [10]
Хлопок тоже может стать проблемой. [11] Яркий пример самовозгорания груза произошел на корабле « Граф Элдон» в Индийском океане 24 августа 1834 года.
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. [12] Тряпки, пропитанные льняным маслом, могут самопроизвольно воспламениться при неправильном хранении или выбрасывании. [ нужна цитата ]
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. [13]