Принципиальное отличие тления от пламенного горения состоит в том, что тление происходит на поверхности твердого тела, а не в газовой фазе. Тление — это поверхностное явление, но оно может распространяться внутрь пористого топлива, если оно пропускает поток. Характерная температура и теплота , выделяющаяся при тлении, низкие по сравнению с таковыми при пламенном горении. Тление распространяется ползучим образом, со скоростью около 0,1 мм/с (0,0039 дюйма/с), что примерно в десять раз медленнее, чем пламя, распространяющееся по твердому телу. Несмотря на слабые характеристики горения, тление представляет собой значительную пожароопасность. При тлении выделяются токсичные газы (например, угарный газ ) с большей интенсивностью, чем при горении, и остается значительное количество твердых остатков. Выбрасываемые газы огнеопасны и в дальнейшем могут воспламениться в газовой фазе, вызывая переход к пламенному горению. [3]
Тлеющие материалы
Образец пенополиуретана из экспериментов НАСА по тлению.
Многие материалы могут поддерживать реакцию тления, в том числе уголь , табак , гниющая древесина и опилки , топливо из биомассы на поверхности леса (пух) и в недрах ( торф ), хлопчатобумажная одежда и веревки, а также полимерные пены (например, материалы для обивки и постельных принадлежностей). Тлеющее топливо обычно пористое, проницаемое для потока и образовано 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 , уменьшая потери тепла. Наиболее изученными материалами на сегодняшний день являются целлюлоза и пенополиуретаны .
Угрозы от тления
Характеристики тлеющих пожаров делают их угрозой нового масштаба, принимая форму колоссальных подземных пожаров или скрытых угроз пожарной безопасности, как описано ниже.
Дым и загрязнение от пожаров на Борнео, 1997 год.Пожарная безопасность : Основные опасности, связанные с тлением, возникают из-за того, что оно может быть легко инициировано (источниками тепла, слишком слабыми, чтобы зажечь пламя) и его трудно обнаружить. Статистика пожаров привлекает внимание к масштабам тлеющего горения как основной причины гибели людей от пожаров в жилых районах (более 25% смертей от пожаров в Соединенных Штатах приходится на пожары, вызванные тлением, аналогичные цифры и в других развитых странах). Особенно распространенным сценарием возгорания является воспламенение от сигареты предмета мягкой мебели . Это возгорание приводит к тлеющему пожару, который длится в течение длительного периода времени (порядка часов), распространяясь медленно и бесшумно до тех пор, пока не будут достигнуты критические условия и внезапно не вспыхнет пламя; [4] огнестойкие сигареты были разработаны для снижения риска возгорания из-за тления. Тлеющее горение также является проблемой пожарной безопасности на борту космических объектов (например, Международной космической станции ), поскольку считается , что отсутствие гравитации способствует тлеющему воспламенению и распространению.
Тлеющая куча обломков после терактов 11 сентября , Манхэттен, Нью-Йорк.Лесные пожары : тлеющее горение лесной земли не имеет визуального эффекта пылающего горения; однако это 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, представляют собой тип тлеющего явления колоссальной силы. Подземные пожары в угольных шахтах , торфяниках и свалках — явление редкое, но при активной активности они могут тлеть очень длительные периоды времени (месяцы или годы), выделяя в атмосферу огромное количество дымовых газов, вызывая ухудшение качества воздуха и, как следствие, здоровье людей. проблемы. Самые старые и крупные пожары в мире, горящие веками, — это тлеющие пожары. [ нужна цитата ] Эти пожары питаются кислородом в небольшом, но непрерывном потоке воздуха через естественные трубопроводные сети, трещиноватые пласты , трещины, отверстия или заброшенные шахтные стволы, которые позволяют воздуху циркулировать в недрах. Сниженные тепловые потери и высокая тепловая инерция подземных площадей в сочетании с высокой доступностью топлива способствуют длительному тлеющему горению и позволяют ползучему, но экстенсивному распространению. Эти пожары трудно обнаружить, и они сводят на нет большинство усилий по их тушению. Драматические пожары на торфяниках на Борнео в 1997 году привели к признанию тлеющих подземных пожаров глобальной угрозой, имеющей значительные экономические, социальные и экологические последствия. [7] Летом 2006 года на Борнео возобновились торфяные пожары. [8]
Обломки Всемирного торгового центра : после нападения, пожара и последующего обрушения башен-близнецов 11 сентября 2001 года колоссальная куча (1,8 миллиона тонн) обломков, оставшихся на этом месте, тлела более пяти месяцев. [9] Он сопротивлялся попыткам пожарных потушить его, пока большая часть обломков не была убрана. Влияние газообразных и аэрозольных продуктов тления на здоровье аварийных работников было значительным. [10]
Полезные приложения
Тлеющее горение имеет ряд полезных применений.
Биоуголь — это древесный уголь , получаемый в результате тления и/или пиролиза биомассы. Он потенциально может стать краткосрочным решением проблемы снижения концентрации CO 2 в атмосфере. Древесный уголь является стабильным твердым веществом и богат углеродом, поэтому его можно использовать для фиксации углерода в почве. Естественное разложение и сжигание деревьев и сельскохозяйственных отходов приводит к выбросу большого количества CO 2 в атмосферу. Биоуголь можно использовать для хранения части содержания углерода в земле, в то же время его присутствие в земле увеличивает продуктивность почвы. Biochar имеет углеродно-отрицательные применения для производства энергии.
При борьбе с лесными пожарами тлеющие контролируемые горения можно использовать для уменьшения неглубоких слоев природного топлива с медленной скоростью распространения. [11] Эти пожары имеют два преимущества, если их поддерживать в очень неглубоких слоях: их легко контролировать, и они наносят небольшой ущерб древостою.
При тлении шин одновременно образуется смола и энергия, что способствует вторичной переработке шин .
Сжигание на месте добычи нефти все чаще используется для добычи нефти , когда традиционные методы добычи оказываются неэффективными или слишком дорогостоящими.
Тлеющее сжигание на месте изучается как новая технология восстановления загрязнения почвы . [12]
^ http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/art074.html «Тлеющее горение» Т. Дж. Олемиллера, Справочник SFPE по технике противопожарной защиты (3-е издание), 2002 г.
^ Дж. Рейн, Явления тлеющего горения в науке и технологиях, Международное обозрение химической инженерии 1, стр. 3–18, 2009 г. http://hdl.handle.net/1842/2678
^ http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/art074.html «Тлеющее горение» Т. Дж. Олемиллера, Справочник SFPE по технике противопожарной защиты (3-е издание), 2002 г.
^ JR Hall, 2004, Проблема возгорания курительных материалов, Отдел анализа и исследований пожаров Национальной ассоциации противопожарной защиты, Куинси, Массачусетс (США). Ноябрь 2004 г.
^ И.Т. Берчи, Р.Дж. Йокельсон, Д.Е. Уорд, Р.Э. Бэббит, Р.А. Сусотт, Дж.Г. Гуд, В.М. Хао, 2003, Выбросы следовых газов и частиц в результате пожаров в топливе из биомассы большого диаметра и подземного типа, Журнал геофизических исследований 108 (D13), стр. 8.1-8.12.
^ Г. Рейн; Н. Кливер; К. Эштон; П. Пирони; Дж. Л. Тореро (2008). «Серьезность тлеющих торфяных пожаров и ущерба лесной почве». Катена . 74 (3): 304–309. дои : 10.1016/j.catena.2008.05.008. HDL : 1842/2480 .
^ С.Э. Пейдж, Ф. Зигерт, Дж. О. Рили, Х.-Д. В. Бём, А. Джая, С. Лимин, 2002, Количество углерода, высвободившегося в результате торфяных и лесных пожаров в Индонезии в 1997 году, Nature 420, стр. 61-61. .
↑ Дымка от лесных пожаров приносит страдания Индонезии и за ее пределами, 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.
^ Дж. Д. Плейл, В. Е. Фанк, С. М. Раппапорт, 2006, Остаточное загрязнение помещений в результате пожаров из щебня Всемирного торгового центра, как показано профилями полициклических ароматических углеводородов, Environmental Science & Technology 40 (2006) 1172-1177.
^ Х. Х. Бисвелл, Предписанное сжигание при управлении растительностью в диких землях Калифорнии (Калифорнийский университет Press, Беркли, 1989)
^ П. Пирони, К. Свитцер, Дж. Рейн, Дж. И. Герхард, Дж. Л. Тореро, А. Фуэнтес, Мелкомасштабные эксперименты по прямому тлению для восстановления каменноугольной смолы в инертных средах, Труды Института горения 32 (2), стр. 1957-1964, 2009. [1]
