WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |

Глава 2. Процессы саморазогревания и самовозгорания фрезерного торфа в штабелях

2.1. Механизм процессов саморазогревание

и самовозгорание фрезерного торфа

Пожароопасность торфа состоит как в невысокой температуре воспламенения, так и в склонности его к самовозгоранию при нормальных температурах (1020 °C) в складских единицах (штабелях) и на полях добычи.

Самовозгорание фрезерного торфа, уложенного в штабель, является следствием происходящих в нем процессов самонагревания. Самонагревание имеет три периода изменения температуры: инкубационный, интенсивного подъема температуры и пульсации. Инкубационный период длится не более 3040 дней в зависимости от вида торфа. Температура торфа отклоняется от температуры окружающей среды на 35 °С.

Период интенсивного подъема температуры характеризуется усилением биохимических, физикохимических и экзотермических реакций, способствующих подъему температуры в сутки примерно на 23 °С. При достижении торфом температурного максимума (6080 °С) начинается период пульсации, который может длиться 38 месяцев. Иногда в период пульсации происходит самовозгорание торфа. При этом торф превращается в обугливающуюся пористую сухую массу полукокс, который при проникновении к нему кислорода самовозгорается. При самовозгорании образуются отдельные скрытые очаги горения, обнаруживаемые по выделяющемуся дыму.

В настоящее время вопрос о природе процесса саморазогревания торфа окончательно не решен. В качестве рабочей гипотезы принимается представление о том, что основными термогенными процессами являются микробиологические и химические. В инкубационном периоде некоторое участие принимают физические и физикохимические процессы, такие как теплота смачивания, сорбция кислорода и др.

Саморазогревание фрезерного торфа в интервале температур до 60–65 °C вызывается главным образом жизнедеятельностью различных групп аэробных микроорганизмов, сменяющих друг друга, в то время как химические окислительные процессы весьма слабы. С повышением температуры интенсивность химических процессов возрастает, и в зонах штабеля с температурой выше 65°C они преобладают. Дальнейшие превращения торфа и подъем температуры идут, главным образом за счет химических процессов. Эти процессы, развивающиеся в анаэробных условиях, приводят к образованию сильновосстановленного продукта разложения торфа "полукокса", способного интенсивно поглощать кислород с выделением тепла. В случае проникновения воздуха внутрь штабеля в результате бурного течения реакции окисления, происходит самовоспламенение "полукокса".

Если рассматривать процесс саморазогревания торфа при хранении с чисто физических позиций, то нетрудно заметить, что он определяется тепловым балансом складочной единицы штабеля. В результате происходящих внутри штабеля процессов в его объеме выделяется тепло. С другой стороны, через внешнюю поверхность штабеля в результате взаимодействия с окружающей атмосферой происходит отдача тепла во внешнюю среду, хотя в летний период может иметь место не отдача, а накопление тепла через поверхность штабеля за счет тепла воздушных масс и солнечной радиации. Процесс теплообмена всегда связан с массообменом (влагообменом). Интенсивность теплообмена зависит от интенсивности генерации тепла внутри штабеля, от внешних условий среды и от формы и размеров складочной единицы. При постоянных внутренних и внешних условиях скорость нагревания торфа в штабеле зависит от отношения его объема к поверхности. При определенных условиях нетрудно было бы определить критические размеры штабеля, при которых исключалось бы саморазогревание торфа.

В действительности дело обстоит значительно сложнее. Процесс саморазогревания торфа зависит от такого многообразия факторов, часто изменчивых, что практически невозможно заранее определить и тем более рассчитать течение этого процесса во времени и пространстве. Не случайно процесс саморазогревания, а тем более самовозгорания, носит локальный, очаговый характер. Кроме того, многие из факторов, определяющих течение процесса, оказывают на него не одностороннее действие, а находятся в тесной взаимосвязи с другими факторами и часто обусловливают их и сами обусловлены ими.

Основными факторами, от которых, зависит поведение торфа при длительном хранении в складочных единицах, являются:



природногенетическая характеристика торфа;

гранулометрический состав;

влажность;

насыпная плотность;

воздухопроницаемость;

условия аэрации;

внешние условия среды (метеорологические факторы);

форма и размеры складочных единиц;

температура торфа в момент уборки;

продолжительность хранения;

технологические особенности уборки и хранения.

Природно генетическая характеристика торфа является одним из факторов, определяющих возможность самовозгорания торфа. Как уже отмечалось выше, в зависимости от исходной растительности и биогеохимических условий торфообразовательного процесса, все разновидности торфа делятся на три типа: верховой, низинный и переходный. Типы торфа подразделяются на подтипы и виды в зависимости от преобладания неразложившихся остатков той или иной группы растений (подтипы) или того или иного вида растения торфообразователя (виды торфа).

В зависимости от ботанического состава и степени разложения торф имеет различный химический и компонентный состав, который характеризуется в основном содержанием воднорастворимых и легкогидролизуемых веществ, гуминовых и фульвокислот, целлюлозы, лигнина, битумов.

Различным видам торфа присуща также определенная ферментативная, микробиологическая и химическая активность. По степени этой активности в той или иной мере можно судить о склонности различных видов торфа к саморазогреванию и самовозгоранию.

Гранулометрический состав частиц торфа оказывает существенное влияние на поведение его при хранении. Например, один и тот же по своей природе торф который интенсивно саморазогревается при хранении в штабеле при добыче его фрезерным способом, спокойно ведет себя и совершенно не разогревается при хранении, если он добыт и убран в штабель в виде кускового торфа без примеси мелочи.

Гранулометрический состав создает, очевидно, наиболее благоприятные условия для воздухообмена в складочной единице и, следовательно, для развития микробиологических, биохимических и химических процес­сов, обусловливающих саморазогревание и самовозгорание торфа.

Влажность исходного фрезерного торфа в момент уборки является одним из главных факторов процесса саморазогревания. С влажностью торфа связаны развитие термогенных процессов и интенсивность развития жизнедеятельности микроорганизмов. С другой стороны, от влажности зависят такие показатели, как теплоемкость, теплопроводность и насыпная плотность торфа, оказывающие прямое воздействие на тепловой баланс штабеля.

Для нормального течения микробиологических процессов в торфе наиболее благоприятные условия возникают при влажности 4060 %. Однако, как показывают результаты многих исследований, при увеличении влажности исходного торфа выше 3540 % интенсивность саморазогревания падает, т.к. ухудшаются условия аэрации торфа, увеличи­ваются его теплоемкость и теплопроводность. Исследования и наблюдения свидетельствуют об интенсивном саморазогревании вплоть до самовозгорания торфа при влажности около 2530 % в процессе хранения.

Насыпная плотность определяет плотность упаковки частиц фрезерного торфа в штабеле. С плотностью упаковки частиц торфа в штабеле связано количество пустот и пор, заполняемых штабельным газом. В прямой зависимости от насыпной плотности находятся условия аэрации складочной единицы. Вся совокупность этих зависимостей определенным образом влияет и на развитие микробиологических и иных процессов и на накопление тепла внутри штабеля.

Воздухопроницаемость торфа непосредственно определяет скорость притока воздуха в штабель, которая, в свою очередь, оказывает влияние на генерацию тепла в нем за счет происходящих физических, микробиологических, биохимических и химических процессов, а также на вынос тепла исходящими потоками. На разных стадиях процесса саморазогревания значение аэрации складочных единиц за счет притока воздуха из окружающей среды будет различным. Условия аэрации, определяя газовый режим торфа в штабеле, способствуют развитию жизнедеятельности одних групп микроорганизмов и угнетению других. Она определяет, в конечном счете, и тепловое состояние складочных единиц.

Влияние внешних условий среды. В период уборки торфа параметры воздуха и солнечной радиации сказываются на температуре складируемого торфа. При хранении эти же параметры, а также атмосферные осадки в виде дождя и снега сказываются на тепло и массообмене между штабелем и внешней средой. В летний период внешние атмосферные условия, как правило, способствуют развитию процесса саморазогревания и его интенсификации, в осеннезимний период они чаще всего затормаживают процесс, переводя его в стадию пульсации с последующим спадом температуры.





Размеры складочных единиц определяют возможность самого возникновения процесса саморазогревания. Для того чтобы начался процесс саморазогревания необходимо, чтобы размеры складочных единиц позволяли иметь в них минимум массы торфа, при котором он мог бы нормально развиваться. Такой минимум массы обеспечивается созданием полевых складочных единиц штабелей торфа высотой не менее 1,52 м. Размеры и форма складочных единиц определяют отношение объема торфа и поверхности, а этот показатель определяет условия аэрации, интенсивность развития процесса и накопления тепла внутри складочных единиц, тепло и массообмен с окружающей средой.

Температура торфа является важнейшим фактором, определяющим и возможность возникновения самого процесса саморазогревания, и все дальнейшие процессы и превращения, происходящие в торфе во время его хранения в штабеле. Закладка штабелей в жаркое летнее время, когда температура торфа достигает 40°C и выше, приводит к интенсивному развитию процесса саморазогревания. Все физические, микробиологические, биохимические и химические изменения торфа в процессе саморазогревания обусловливаются главным образом температурным воздействием на торф.

Продолжительность хранения также оказывает большое влияние на течение процесса саморазогревания. С увеличением продолжительности хранения увеличивается число штабелей с очагами самовозгорания. Особую опасность в пожарном отношении составляют штабели прошлых лет.

Под технологическими особенностями уборки и хранения имеются в виду особые приемы организации самого технологического процесса уборки и хранения торфа. В частности, сюда относятся такие приемы организации процесса, как уборка торфа в ночное время с целью сни­жения его температуры, применение различных схем уборки и складиро­вания торфа, осуществление различных приемов торможения процесса саморазогревания и самовозгорания торфа при хранении и т.п.

2.2. Определение пожарной опасности торфа в штабелях Склонность торфа к самонагреванию определяется его степенью разложения, ботаническим составом, условиями уборки, метеорологическими факторами, влажностью. Торф, убранный с влажностью более 48 %, как правило, не разогревается.

К настоящему времени разработаны несколько методик, позволяющих прогнозировать развитие процесса саморазогревания, а также различные классификации торфа на категории по склонности к саморазогреванию. По одной из методик ВНИИТП [4,5] исходными данными к саморазогреванию и самовозгоранию являются тип торфа, степень разложения и содержание подвижного железа, определяемые в образцах торфа, отобранных при ежегодной паспортизации.

Установлены математические зависимости, позволяющие прогнозировать развитие процесса саморазогревания в зависимости от внешних факторов: солнечной радиации, величины осадков, температуры поверхности залежи и др. [6,7,8].

На полях добычи фрезерного торфа самовозгорание часто проис­ходит изза интенсивного солнечного облучения. При таком облучении температура верхнего слоя фрезерного торфа на 1517 °C выше температуры окружающей среды, в результате чего мелкие частицы торфа имеют низкое влагосодержание и высокую температуру и легко воспламеняются от самых низких источников зажигания искр Полевыми исследованиями А.А. Малкова [7,8] установлено, что количество очагов самовозгорания торфа в штабелях по участкам значительно изменялось по годам, но указанное изменение происходило сравнительно одинаково, особенно на участках хранения торфа с близкой качественной характеристикой. Синхронное изменение количества очагов самовозгорания в штабелях отмечается также на различных предприя­тиях. Связи между количеством очагов самовозгорания торфа в штабе­лях на различных предприятиях оцениваются коэффициентами линейной корреляции от 0,82 до 0,95.

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.