3. 2. САМОНАГРЕВАНИЕ И САМОВОЗГОРАНИЕ ТОПЛИВА ПРИ ХРАНЕНИИ
Явление самовозгорания топлива при хранении уже давно привлекает внимание ученых и практиков. Топливо, сложенное в штабели, без какой-либо видимой причины начинает нагреваться, затем парить и дымить
и, в конце концов, тлеть, превращаясь в раскаленную массу, которая вскоре полностью сгорает.
В результате окисления топлива выделяется тепло и, если оно не успевает рассеяться, материал самонагревается. А если температура в реакционной среде достигает температуры воспламенения, самонагревание скачком переходит в самовозгорание. Самонагревание материала может иметь место во всех случаях, когда в реакционной среде происходят экзотермические процессы.
В условиях промышленного хранения топлива устанавливается такая интенсивность теплообмена складской единицы с окружающей средой, которая при относительно небольшом тепловыделении может обеспечить рассеивание всего выделяющегося тепла без существенного повышения температуры реакционной среды. Например, известны случаи самовозгорания антрацита [19] и тощих углей, в то же время угли средней зрелости, в общем очень склонные к самовозгоранию, могут не обладать этим свойством или обладать в очень слабо выраженной степени. Так, угли средней зрелости Печорского, Кизеловского, Сучанского и Черемховского бассейнов незначительно нагреваются при хранении, тогда как угли той же зрелости (марки Д, Г, Ж) Кузнецкого и Донецкого бассейнов очень предрасположены к самовозгоранию.
Для развития самовозгорания топлива при его хранении необходимо время, в течение которого температура топлива достигнет температуры воспламенения и топливо начнет гореть. Это время называют инкубационным периодом самовозгорания. Длительность его зависит от индивидуальных свойств и условий хранения топлива и при штабельном хранении углей со средней склонностью к самовозгоранию на открытых складах обычно исчисляется неделями и месяцами.
Многолетний опыт штабельного хранения самовозгорающихся углей и торфа показывает, что если в результате самонагревания температура топлива в штабеле достигнет некоторого значения, то дальнейшее ее повышение идет быстро, и спустя непродолжительное время в местах самонагревания образуются очаги горения. Эту температуру в эксплуатации принято называть критической температурой самонагревания или самовозгорания. Значение ее зависит от активности хранимого топлива, аэрации штабеля, условий теплообмена и принимается различными авторами в пределах 60— 80°С. Были попытки представить критическую температуру самовозгорания как физико-химическую константу, характерную для каждого вида топлива [20], но широкого признания эта идея не получила.
3.3. ПОВЕРХНОСТНОЕ ГОРЕНИЕ УГОЛЬНЫХ И ТОРФЯНЫХ ШТАБЕЛЕЙ
Особой формой горения топлива при хранении является поверхностное горение штабелей, присущее торфу и некоторым наиболее активным бурым углям. Сущность его заключается в том, что на поверхности штабеля первоначально возникают небольшие очаги тления в виде отдельных пятен различного размера, разбросанные по поверхности штабеля без какого-либо видимого порядка. На угольных штабелях очаги этого типа, как правило, имеют форму почти правильного круга со средним диаметром около 200—300 мм, но среди них встречаются очаги и большего диаметра, а также очаги, имеющие площадь всего лишь в несколько квадратных сантиметров. Сверху очаг покрыт слоем пепла, под которым находится слой тлеющего угля толщиной приблизительно 1/3-1/4 диаметра очага. Топливо, находящееся под зоной горения мелких и средних очагов, на глубине 200—300 мм имеет температуру, близкую к температуре штабеля. Очаги поверхностного горения возникают в результате попадания на штабель искр, приносимых ветром из других очагов горениями рассеиваемых механизмами при выборе очагов самовозгорания, и особенно при транспортировке горящего топлива по поверхности или над поверхностью штабеля, Попавшая на штабель искра при благоприятных метеорологических условиях быстро превращается в крошечный· очаг, диаметр которого затем быстро растет со средней скоростью около 10—20 мм/ч. Развитию таких очагов способствует наличие на поверхности штабеля сухого и мелкого топлива и ветра определенной силы. В ветреные и сухие периоды года поверхностное горение иногда принимает крупные масштабы.
Способностью к образованию очагов поверхностного горения обладают торф и немногие бурые угли, например угли Канско-Ачинского бассейна.
Основное направление предупреждения поверхностного возгорания — обычные меры противопожарной профилактики, и главное — мероприятия, направленные на предупреждение рассеивания горящих кусков угля по поверхности штабеля, а также попадания на штабель посторонних источников тепла, таких, как сварочный грат, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, искры, рассеиваемые паровозами и тепловозами.
