Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Smolder" перенаправляется сюда. Чтобы узнать о песне короля Адоры , см. Smolder (песня) .
Тлеющее горение в тлеющих углях угольных брикетов барбекю

Тление ( британский английский ) или тление ( американский английский ; см. Различия в написании ) - это медленная, беспламенная форма горения , поддерживаемая теплом, выделяемым, когда кислород непосредственно атакует поверхность топлива в конденсированной фазе . [1] Многие твердые материалы могут выдерживать реакцию тления, включая уголь , целлюлозу , дерево , хлопок , табак , каннабис , торф , растительный мусор , перегной , синтетические материалы.пены , обуглившиеся полимеры, включая пенополиуретан и некоторые виды пыли . Распространенными примерами явлений тления являются возникновение пожаров мягкой мебели в жилых помещениях из- за слабых источников тепла (например, сигареты , короткозамкнутого провода ) и постоянное горение биомассы за пылающим фронтом лесных пожаров . [2]

Основы [ править ]

Тлеющая сигарета.

Принципиальное различие между тлением и пламенем заключается 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 проницаемо. Характерная температура и тепло, выделяемое при тлении, низки по сравнению с таковыми при пламенном горении (т.е. ~ 930 ° C [3] против ~ 1500 ° C). Тление распространяется медленно, около 0,1 мм / с (0,0039 дюйма / с), что примерно в десять раз медленнее, чем пламя распространяется по твердому телу. Несмотря на слабые характеристики горения, тление представляет значительную опасность пожара. Тление выделяет токсичные газы (например,окись углерода ) с более высоким выходом, чем при пламени, и оставляет после себя значительное количество твердого остатка. Выбрасываемые газы легковоспламеняемы и впоследствии могут воспламениться в газовой фазе, вызывая переход к горению пламенем. [4]

Тлеющие материалы [ править ]

Образец пенополиуретана из экспериментов NASA по тлеющему воздействию.

Многие материалы могут выдерживать реакцию тления, включая уголь , табак , гниющую древесину и опилки , топливо из биомассы на поверхности леса ( дафф ) и под землей ( торф ), хлопчатобумажная одежда и веревки, а также полимерные пены (например, обивка и постельные принадлежности).материалы). Тлеющее топливо обычно пористое, проницаемое и образовано агрегатами (твердыми 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 тепловые потери. На сегодняшний день наиболее изученными материалами являются целлюлоза и пенополиуретан .

Угрозы тления [ править ]

Характеристики тлеющих пожаров делают их угрозой новых масштабов, принимая форму колоссальных подземных пожаров или скрытых рисков пожарной безопасности, как кратко излагается ниже.

  • Дым и загрязнение от пожаров на Борнео, 1997 г.
    Пожарная безопасность : основные опасности тления возникают из-за того, что оно может быть легко инициировано (из-за слишком слабых источников тепла для воспламенения пламени) и его трудно обнаружить. Статистика пожаров привлекает внимание к размаху тлеющего горения как основной причины смерти от пожара в жилых районах (т. Е. Более 25% смертей в результате пожара в США приписываются пожарам, вызванным тлеющим светом, с аналогичными цифрами в других развитых странах. ). Наиболее распространенным сценарием пожара является зажигание сигаретой предмета мягкой мебели . Это возгорание приводит к тлеющему пожару, который длится в течение длительного периода времени (порядка нескольких часов), медленно и бесшумно распространяясь до тех пор, пока не будут достигнуты критические условия и внезапно не вспыхнет пламя;[5] 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 ), посколькусчитается, что отсутствие гравитации способствует воспламенению и распространению тлеющего вещества.
  • Тлеющая куча мусора после терактов 11 сентября , Манхэттен, Нью-Йорк.
    Лесные пожары : тлеющее горение лесной земли не имеет визуального эффекта горящего горения; однако это имеет важные последствия для лесной экосистемы. Тление биомассы может продолжаться в течение нескольких дней или недель после прекращения пламени, что приводит к потреблению большого количества топлива и становится глобальным источником выбросов в атмосферу. [6] Медленное размножение приводит к продолжительному нагреванию [7] 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 на угольных шахтах , торфяниках и свалках - редкое явление, но в активном состоянии они могут тлеть в течение очень длительных периодов времени (месяцы или годы), выбрасывая в атмосферу огромное количество дымовых газов, вызывая ухудшение качества воздуха и последующее ухудшение здоровья. проблемы. Самые старые и самые большие пожары в мире, горящие веками, - это тлеющие огни. [ необходима цитата ] Эти пожары подпитываются кислородом в небольшом, но непрерывном потоке воздуха через естественные трубопроводные сети, трещиноватые пласты , трещины, отверстия или заброшенную шахтувалы, которые позволяют воздуху циркулировать в недрах. Сниженные тепловые потери и высокая тепловая инерция под землей вместе с высокой доступностью топлива способствуют длительному тлеющему сгоранию и допускают медленное, но обширное распространение. 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 подземных тлеющих пожаров глобальной угрозой со значительными экономическими, социальными и экологическими последствиями. [8] Летом 2006 г. возобновились торфяные пожары на Борнео. [9]
  • Всемирный торговый центр мусора : После нападения, пожара и последующего обрушения башен - близнецов на 11 сентября 2001 года , колоссальная груда (1,8 миллиона тонн) мусора , оставшегося на месте тлели в течение более пяти месяцев. [10] Он сопротивлялся попыткам пожарных потушить его, пока большая часть завалов не была удалена. Воздействие газообразных и аэрозольных продуктов тления на здоровье аварийных работников было значительным. [11]

Полезные приложения [ править ]

Тлеющее горение имеет несколько полезных применений.

  • Biochar - это древесный уголь, получаемый в результате тления и / или пиролиза биомассы. Он может стать краткосрочным решением для снижения концентрации CO 2 в атмосфере. Древесный уголь - это стабильное твердое вещество, богатое углеродом, поэтому его можно использовать для удержания углерода в почве. Естественное разложение и сжигание деревьев и сельскохозяйственных отходов способствует выбросу большого количества CO 2 в атмосферу. Biochar можно использовать для хранения части этого углерода в земле, в то время как его присутствие в земле увеличивает продуктивность почвы. У Biochar есть углеродно-отрицательные применения для производства энергии.
  • В борьбе с лесными пожарами можно использовать контролируемые ожоги тлением для уменьшения неглубоких слоев природного топлива с низкой скоростью распространения. [12] У этих пожаров есть два преимущества, когда они хранятся в очень неглубоких слоях: их легко контролировать и они практически не повреждают древостоя
  • Тление шин производит смолу и энергию одновременно, что способствует переработке шин .
  • В месте сгорание из нефтяных участков все чаще используются для извлечения нефти , когда традиционные методы экстракции оказаться неэффективными или слишком дорого.
  • В месте тлеющего горения изучаются в качестве новой технологии исправления для загрязнения почвы . [13]

См. Также [ править ]

  • Гриль

Ссылки [ править ]

  1. ^ http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/art074.html «Тлеющее возгорание» Т. Дж. Олемиллера, Справочник SFPE по технике противопожарной защиты (3-е издание), 2002 г.
  2. ^ Г. Рейн, Явления тлеющего горения в науке и технике, International Review of Chemical Engineering 1, стр. 3-18, 2009 г. http://hdl.handle.net/1842/2678
  3. ^ Ким, Деннис К .; Сандерленд, Питер Б. (2019). «Пирометрия огненных углей с использованием цветной камеры (2019)» . Журнал пожарной безопасности . 106 : 88–93. DOI : 10.1016 / j.firesaf.2019.04.006 . Проверено 2 октября 2019 .
  4. ^ http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/art074.html «Тлеющее возгорание», Т. Дж. Олемиллер, Справочник SFPE по технике противопожарной защиты (3-е издание), 2002.
  5. ^ JR Hall, 2004, Проблема возгорания дымящихся материалов, Отдел анализа и исследований пожара Национальной ассоциации противопожарной защиты, Куинси, Массачусетс (США). Ноябрь 2004 г.
  6. ^ И.Т. Берчи, Р.Дж. Йокельсон, Д.Е. Уорд, Р.Е. Бэббит, Р.А. Сусотт, Дж. Гуд, В.М. Хао, 2003 г., Выбросы следов газа и частиц от пожаров большого диаметра и топлива из подземной биомассы, Журнал геофизических исследований 108 (D13), стр. 8.1-8.12.
  7. ^ Г. Рейн; Н. Кливер; К. Эштон; П. Пирони; Дж. Л. Тореро (2008). «Сила тлеющих торфяных пожаров и повреждения лесной почвы». Катена . 74 (3): 304–309. DOI : 10.1016 / j.catena.2008.05.008 . hdl : 1842/2480 .
  8. ^ SE Page, Ф. Siegert, JO Rieley, H.-DV Бем, А. Джая, С. Лимин, 2002, Количество углерода высвобождается из торфа и лесных пожаров в Индонезии в 1997, Nature 420, стр. 61-61 .
  9. ^ Мгла от лесных пожаров приносит страдания в Индонезию и за ее пределы, The Guardian, 6 октября 2006 г. http://environment.guardian.co.uk/waste/story/0,,1889323,00.html
  10. ↑ J. Beard, Пожары Ground Zero все еще горят, NewSc Scientific, 3 декабря 2001 г.
  11. ^ JD Pleil, WE Funk, SM Rappaport, 2006, Остаточное загрязнение помещений в результате возгорания щебня Всемирного торгового центра, как показано профилями полициклических ароматических углеводородов, Наука об окружающей среде и технологии 40 (2006) 1172-1177.
  12. ^ HH Biswell, выжигание в Калифорнии Диких Земель растительности управления (Калифорнийский университет Press, Berkeley, 1989)
  13. ^ Р Пирони, С Швей, G Rein, СО Герхард, ДЛ Тореро, A Фуэнтес, Малый вперед тлеющих Эксперименты по восстановлению каменноугольной смолы в инертной среде, Труды Института горения 32 (2), стр. 1957-1964, 2009. [1]

Внешние ссылки [ править ]

  • Исследовательский центр тлеющего микрогравитации (финансируемый НАСА) в Калифорнийском университете в Беркли.
  • де Соуза Коста, Фернандо; Сандберг, Дэвид (2004). «Математическая модель тлеющего бревна» (PDF) . Горение и пламя (139): 227–238 . Проверено 6 февраля 2009 .
  • Опасность пожара . Cigarette Litter.org