Фундаментальное различие между тлением и пламенным горением заключается в том, что тление происходит на поверхности твердого тела, а не в газовой фазе. Тление является поверхностным явлением, но может распространяться внутрь пористого топлива, если оно проницаемо для потока. Характерная температура и тепло , выделяемые при тлении, низки по сравнению с таковыми при пламенном горении. Тление распространяется ползучим образом, около 0,1 мм/с (0,0039 дюйма/с), что примерно в десять раз медленнее, чем распространение пламени по твердому телу. Несмотря на свои слабые характеристики горения, тление представляет собой значительную пожароопасность. Тление выделяет токсичные газы (например, оксид углерода ) с большей производительностью, чем пламенное горение, и оставляет после себя значительное количество твердого остатка. Выделяемые газы являются горючими и впоследствии могут воспламениться в газовой фазе, вызывая переход к пламенному горению. [3]
Тлеющие материалы
Образец полиуретановой пены из экспериментов НАСА по тлению.
Многие материалы могут поддерживать реакцию тления, включая уголь , табак , гниющую древесину и опилки , биомассу топлива на поверхности леса (опилка) и под поверхностью ( торф ), хлопчатобумажную одежду и веревки, а также полимерные пены (например, обивочные и постельные материалы). Тлеющее топливо, как правило, пористое, проницаемое для потока и образованное агрегатами (частицами, зернами, волокнами или ячеистой структурой). Эти агрегаты облегчают поверхностную реакцию с кислородом, позволяя газу проходить через топливо и обеспечивая большую площадь поверхности на единицу объема. Они также действуют как теплоизоляция , снижая потери тепла. Наиболее изученными материалами на сегодняшний день являются целлюлоза и полиуретановые пены.
Угрозы от тления
Характеристики тлеющих пожаров делают их угрозой нового масштаба, принимающей форму колоссальных подземных пожаров или скрытых рисков пожарной безопасности, как это кратко изложено ниже.
Дым и загрязнения от пожаров на Борнео, 1997 год.Пожарная безопасность : основные опасности, связанные с тлением, возникают из-за того, что его можно легко инициировать (источниками тепла, слишком слабыми для воспламенения) и его трудно обнаружить. Статистика пожаров привлекает внимание к масштабам тлеющего горения как основной причине гибели людей в результате пожаров в жилых районах (более 25% смертей от пожаров в Соединенных Штатах приписываются пожарам, инициированным тлением, с аналогичными показателями в других развитых странах). Особенно распространенным сценарием пожара является воспламенение сигаретой мягкой мебели . Это воспламенение приводит к тлеющему огню, который длится в течение длительного периода времени (порядка часов), распространяясь медленно и бесшумно, пока не будут достигнуты критические условия и внезапно не вспыхнет пламя; [4] были разработаны огнестойкие сигареты для снижения риска возникновения пожара из-за тления. Тлеющее горение также является проблемой пожарной безопасности на борту космических объектов (например, Международной космической станции ), поскольку считается, что отсутствие гравитации способствует воспламенению и распространению тления.
Тлеющая куча мусора после терактов 11 сентября , Манхэттен, Нью-Йорк.Лесные пожары : тлеющее горение лесной земли не имеет визуального эффекта пламенного горения; однако оно имеет важные последствия для лесной экосистемы. Тление биомассы может продолжаться в течение нескольких дней или недель после прекращения горения, что приводит к потреблению большого количества топлива и становится глобальным источником выбросов в атмосферу. [5] Медленное распространение приводит к длительному нагреванию [6] и может вызвать стерилизацию почвы или гибель корней , семян и стеблей растений на уровне земли.
Подземные пожары: пожары, возникающие на глубине многих метров под поверхностью, являются типом тлеющего события колоссального масштаба. Подземные пожары в угольных шахтах , торфяниках и свалках случаются редко, но когда они активны, они могут тлеть в течение очень длительных периодов времени (месяцы или годы), выделяя огромное количество дымовых газов в атмосферу, вызывая ухудшение качества воздуха и последующие проблемы со здоровьем. Самые старые и крупные пожары в мире, горящие веками, являются тлеющими пожарами. [ требуется ссылка ] Эти пожары питаются кислородом в небольшом, но непрерывном потоке воздуха через естественные сети трубопроводов, трещины , отверстия или заброшенные шахтные стволы, которые позволяют воздуху циркулировать в недрах. Сниженные потери тепла и высокая тепловая инерция под землей вместе с высокой доступностью топлива способствуют длительному тлеющему горению и обеспечивают ползучее, но обширное распространение. Эти пожары трудно обнаружить, и большинство усилий по их тушению сводятся на нет. Драматические пожары на торфяниках в 1997 году на Борнео привели к признанию подземных тлеющих пожаров глобальной угрозой со значительными экономическими, социальными и экологическими последствиями. [7] Летом 2006 года торфяные пожары на Борнео возобновились. [8]
Обломки Всемирного торгового центра : После атаки, пожара и последующего обрушения башен-близнецов 11 сентября 2001 года колоссальная куча (1,8 млн тонн) мусора, оставшаяся на месте, тлела более пяти месяцев. [9] Она сопротивлялась попыткам пожарных потушить ее, пока большая часть обломков не была удалена. Воздействие газообразных и аэрозольных продуктов тления на здоровье спасателей было значительным. [10]
Выгодные приложения
Тлеющее горение имеет ряд полезных применений.
Биоуголь — это древесный уголь, получаемый путем тления и/или пиролиза биомассы. Он может стать краткосрочным решением для снижения концентрации CO2 в атмосфере. Древесный уголь — это стабильное твердое вещество с высоким содержанием углерода, поэтому его можно использовать для фиксации углерода в почве. Естественное разложение и сжигание деревьев и сельскохозяйственных отходов способствует выбросу большого количества CO2 в атмосферу. Биоуголь можно использовать для хранения части этого содержания углерода в земле, в то же время его присутствие в земле повышает производительность почвы. Биоуголь имеет углеродно-отрицательные применения для производства энергии.
При борьбе с лесными пожарами контролируемые тлеющие ожоги могут использоваться для уменьшения неглубоких слоев природного топлива при медленной скорости распространения. [11] Такие ожоги имеют два преимущества, если их поддерживать в очень неглубоких слоях: их легко контролировать, и они наносят небольшой ущерб лесному массиву.
Сжигание на месте залегания нефтяныхместорождений все чаще применяется для добычи нефти , когда традиционные методы добычи оказываются неэффективными или слишком затратными .
Тлеющее сжигание на месте изучается как новая технология очистки почвы от загрязнения . [12]
^ http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/art074.html «Тлеющее горение» Т. Дж. Олемиллера, Справочник по технике противопожарной защиты SFPE (3-е издание), 2002 г.
^ G Rein, Явления тлеющего горения в науке и технике, Международный обзор химической инженерии 1, стр. 3-18, 2009 http://hdl.handle.net/1842/2678
^ http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/art074.html «Тлеющее горение» Т. Дж. Олемиллера, Справочник по технике противопожарной защиты SFPE (3-е издание), 2002.
^ JR Hall, 2004, Проблема возгорания курительных материалов, Отдел анализа и исследования пожаров Национальной ассоциации противопожарной защиты, Куинси, Массачусетс (США). Ноябрь 2004 г.
^ IT Bertschi, RJ Yokelson, DE Ward, RE Babbitt, RA Susott, JG Goode, WM Hao, 2003, Выбросы микропримесей газа и частиц при пожарах в биомассе большого диаметра и под землей, Журнал геофизических исследований 108 (D13), стр. 8.1-8.12.
^ G. Rein; N. Cleaver; C. Ashton; P. Pironi; JL Torero (2008). «Серьезность тлеющих торфяных пожаров и ущерб лесной почве». Catena . 74 (3): 304–309. doi :10.1016/j.catena.2008.05.008. hdl : 1842/2480 .
^ SE Page, F. Siegert, JO Rieley, H.-DV Boehm, A. Jaya, S. Limin, 2002, Количество углерода, выделившегося в результате торфяных и лесных пожаров в Индонезии в 1997 году, Nature 420, стр. 61-61.
^ Дымка от лесных пожаров приносит несчастья в Индонезию и за ее пределы, The Guardian, 6 октября 2006 г. http://environment.guardian.co.uk/waste/story/0,,1889323,00.html
↑ Дж. Бирд, Пожары Ground Zero все еще горят, NewScientific, 3 декабря 2001 г.
^ JD Pleil, WE Funk, SM Rappaport, 2006, Остаточное загрязнение помещений от пожаров обломков Всемирного торгового центра, определяемое профилями полициклических ароматических углеводородов, Environmental Science & Technology 40 (2006) 1172-1177.
^ HH Biswell, Предписанное выжигание в управлении растительностью диких земель Калифорнии (Издательство Калифорнийского университета, Беркли, 1989)
^ P Pironi, C Switzer, G Rein, JI Gerhard, JL Torero, A Fuentes, Маломасштабные эксперименты по прямому тлению для очистки каменноугольной смолы в инертных средах, Труды Института горения 32 (2), стр. 1957-1964, 2009. [1]
Внешние ссылки
Найдите значение слова smolder в Викисловаре, бесплатном словаре.
