> Техника, страница 78 > Самовозгораемость

Самовозгораемость

Самовозгораемость углей,торфа, полукокса и др. подобных материалов, свойство их под влиянием кислорода воздуха нагреваться и в дальнейшем процессе окисления загораться. На практике эта склонность к самовозгоранию проявляется довольно часто при хранении в штабелях, перевозке, особенно в трюмах пароходов по соседству с котельным и машинным отделениями. В Чикого в 1927 г. было ок. 100 случаев самовозгорания углей на складах. По данным «Fuel Research Board» при перевозке 160 млн. т угля в последние годы из 336 пожаров на 272 пароходах 14% пришлось на долю случаев самовозгорания угля. Особенно часты слушай самовозгорания бурых углей и полукоксов из них, длиниопламенных, газовых и фрезерного торфа; угли других марок устойчивее, особенно антрацит, но и для последнего наблюдалось самовозгорание на ряде складов. Так, в октябре 1931 г. на складе Все союзного теплотехнич. ин-та наблюдалось самовозгорание антрацита марки АРШ после десятидневного хранения в куче высотой около 3 метров Из числа очень неустойчивых в этом смысле углей можно привести (по данным хранения НКПС) угли: челябинский, усьвенский, ткви-бульский и т. д. Самовозгорание вызывается совместным действием ряда физич. и химич. факторов при наличии определенной поверхности, при известной группировке комплекса атомов и изоляции развивающегося тепла. Уже при обыкновенной г° начинается процесс выветривания угля, торфа и тому подобное. С внешней сто роны этот процесс характеризуется распадом кусков на более мелкие, иногда поверхность их покрывается белесоватым налетом солей. Процесс начинается с поглощения кислорода, причем скорость окисления весьма различна. Иногда окисление протекает настолько медленно, что даже за год лежания невозможно обнаружить определенных изменений в составе и свойствах этих материалов, в других случаях наблюдается быстрое самонагревание, приводящее к пожару. Уголь может самовозгораться и при медленном окислении при наличии ряда благоприятных для этого условий: 1) достаточной поверхности окисления (при угольной мелочи и пыли), 2) малой потери тепла,

3) при каком-нибудь внешнем воздействии (например подогреве извне), трении при перевозке.

После первой стадии окисления, адсорбции, с увеличением веса начинается вторая стадия окисления (для нек-рых свежедобытых углей уже при ί° ок. 30°; эта ί° тем выше, чем геологически старше уголь). При этом кислород окисляет органич. массу, отщепляя продукты окисления в виде воды, углекислоты и окиси углерода, что вызывает уменьшение веса угля. Часто оба процесса идут почти одновременно, параллельно, причем самонагревание зависит от сорта угля, продолжительности воздействия и г°, при которой количество выделенного тепла начинает превышать потери его в окружающую среду. Либих считал причиной самовозгорания углей наличие серного колчедана в присутствии воды и воздуха, но уже Рихтере в 1868 г. доказал ошибочность такого взгляда. С одной стороны, известен ряд углей с малым содержанием сернистых соединений, склонных к самовозгоранию; древесный уголь не содержит их, между тем наблюдались случаи самовозгорания его мелочи. С другой стороны, многие сорта с большим процентом серы оказываются стойкими при хранении, например богхеды Подмосковного бассейна. По Гладштейну кизеловские угли, имеющие из всех углей Союза максимальное содержание пиритной серы (до 8%), стойки при хранении, по данным НКПС по крайней мере в условиях климата Урала (в то же время ки-зеловский уголь самовозгорался на складе в Керчи в 1931 г.). Можно считать установленным, что серный колчедан оказывает известное влияние и способствует окислению углей, но этот фактор является второстепенным (Парр, Стадников).

Ряд англ, работ был посвящен изучению окисляемости витрена, дюрена, кларена и фю-зена. По Г. Л. Стадникову можно принять за правило, что скорость окисления углей обратно пропорциональна проценту углерода. Вообще же элементарный состав, как и общий, то есть процент выхода летучих и кокса на горючую массу, не всегда дает правильную характеристику склонности к самовозгоранию, которая в значительной степени связана с количеством ненасыщенных органич. соединений. Ряд авторов поэтому рекомендует определять последнюю количеством галоидов, адсорбируемых углем (Фер, Фишер, Деннштедт. Бюнц и др.). Влияние жизнедеятельности бактерий подчеркивается рядом исследователей, особенно для торфа, но повидимому этот фактор не играет решающей роли. По вопросу о влиянии влаги на скорость окисления мнения разноречивы. На практике же имеются наблюдения относительно ускорения самовозгорания углей, сложенных в штабели в дождливую "погоду. По вопросам изменяемости и С. углей имеется обширная литература, исчисляемая за границей многими сотнями названий, однако полной ясности, как видно из кратких приведенных данных, до сих пор не имеется. Поэтому для каждого сорта, марки и пласта угля необходимо опытное изучение склонности к самовозгоранию, чтобы заранее знать, как они будут вести себя при хранении и перевозке и какие методы хранения для них наиболее целесообразны. Последнее особенно необходимо для углей СССР, очень мало изученных в этом отношении, в связи с развертыванием промышленного строительства, созданием сети гигантов-комбинатов и теплоэлектроцентралей, при необходимости переброски громадных количеств угля на большие расстояния, измеряемые многими сотнями км. Такое изучение м. б. проведено очень разнообразными методами, причем от правильного выбора их и проведения в строго определенных условиях зависит получение ценных и сравнимых результатов. Секцией по хранению углей при НТС каменноугольной промышленности принят комбинированный метод: проведение параллельного изучения углей в опытных штабелях и лабораторными приемами, причем способы исследования стандартизованы.

Объем определений лабораторными методами. А) По антрацитам и тощим углям: 1) t° самовозгорания, 2) поглотительная способность по отношению к кислороду, 3) йодное число,

4) теплотворная способность. Б) По спекающимся углям: 1) t° самовозгорания, 2) теплотворная способность, 3) спекаемость, 4) йодное число, 5) поглотительная способность по отношению к кислороду, 6) элементарный состав (углей, идущих на коксование). В) По углям длиннопламенным и газовым: 1) теплотворная способность, 2) t° самовозгорания,

3) спекаемость, 4) поглотительная способность по отношению к кислороду, 5) йодное число, <>) полукоксование. Г) Бурые угли: 1) г° самовозгорания, 2) теплотворная способность, 3) поглотительная способность по отношению к кислороду, 4) гуминовые ’кислоты до и после окисления, 5) битумы, 6) элементарный состав,

7) йодное число, 8) полукоксование. Д) Для торфов то же, что и для бурых углей. Необязательные определения: а) обработка проб кислотами (H₂S0₄ и HN0₃) с измерением выделяющейся при этом теплоты, б) учет изменения угля и продуктов его разложения при хранении,

в) изучение адсорбционной способности углей,

г) для торфов — проба по Гаврилову. Эти определения имеют в виду дать комплекс характеристик не только в отношении С. и уменьшения теплотворной способности, но и стойкости в смысле коксуемости. В пробах, отобранных из штабелей, надлежит определять: содержание негорючей части, влажность, содержание летучих веществ, серы и теплотворную способность и для пек-рых — элементарный состав. На основе полученных данных возможно будет применять рациональные методы хранения и при-

т. а ж. хх. нятие защитных мер. В качестве таковых надлежит для различных углей установить: возможные сроки хранения в зависимости от клима-тич. условий и времени года, размеры штабелей, способ укладки их, способы контроля за состоянием углей при хранении и т. д. Всес. теплотехнический ин-т на основе экспериментальных работ, пользуясь 1°-ными кривыми, получающимися при пропуске через уголь кислорода в приборах Бюнца-Деннштедта или Эрдмана, предложил разбивку углей на 5 классов.

При хранении на складах каменных углей, склонных к самовозгоранию, надлежит придерживаться общих указаний по рациональному хранению, которые сжато можно формулировать так (по Хеслему): 1) Складывать равномерно куски и мелочь, не давая большим кускам образовывать воздушные каналы, через которые воздух получает возможность проникать внутрь кучи. 2) При отсутствии циркуляции воздуха в штабеле или при вентиляции, настолько сильной, что ей парализуется разогревание, можно делать штабели любой высоты, обычно берут ее не больше 3,5—4,5 метров 3) Не рекомендуется выкладывать штабель в жаркую погоду вблизи возможных источников подогрева. 4) Надлежит вести наблюдение за штабелями и измерять i° (t° в 60—65° сигнализирует опасность). 5) Особо опасные угли хранить не более 10—15 дн. Измерение г° производят термометрами или термопарами, помещенными на разных глубинах и в разных местах штабелей; удобны особые приборы-сигнализаторы; в крайнем. случае судят о повышении t° по саморазогреву кола, вставленного в штабель. Иногда прибегают к прокладке внутри штабеля плотных вентиляционных каналов для охлаждения воздухом или водой или хранят уголь в сухих ямах. Для тушения возникающих пожаров рекомендуются баллоны с жидкой С0₂или аммиаком, запаянные легкоплавким сплавом. К защитным методам относится также хранение угля под водой или в атмосфере инертных (например дымовых) газов. Худлер в 1915 году предложил покрывать штабель слоем смолы для предохранения от соприкосновения с воздухом; рекомендуют также нанесение изолирующей корки, например из извести, золы, сырой торфяной крошки для фрезерного торфа и т. д. В последнее время начали применять уплотнение наружных слоев штабелей угля путем укатки их. Такие способы для каменных углей СССР только начинают применяться в отдельных случаях. Эти методы дадут в слу-

2

Классификация углей (по данным Всесоюзного теплотехнического института, 1932 г.)·

из о	Прибор Бюнца-Денпштедта			Прибор Эрдмана			Степень
d Ч *-н	100°	135°	i 50°	100°	135°	150°	опасности С.
I	-	-	Не показывают подъема £°	-	-	Не показывают подъема t°	Без опасны
11			Подъем £°				Почти без опасны
III		Подъем 1°	Быстрый подъем 1°		Подъем ί°	Подъем (°	Сравни тельно опасны
IV	Подъем Г	Быстрый подъем £°		Подъем 1°	Подъем (°	—	Онаоны
V	Быстрый подъем f			Подъем £°	Быстрый подъем t°		Очень опасны

чае успеха возможность вместо обычных у нас штабелей в 1—2 метров довести их до 6—8 метров и выше в зависимости от степени хрупкости угля. Стандартная высота штабелей в Англии 2,31 м, Германии— 2,5 м, в США —3,5 м, но иногда наблюдаются случаи укладки штабелей до 25 метров.

Лит.: Parr S. W., Еftecta of Storage upon the Properties of Coal. «Bull. Univ. Illinois», Illinois, 1917, v. 14; Hock Η. H., Safe Storage of Coal, «Techn. Pap. Buieau of Mines», Washington, 1920; Hock Η. H., The Storage of Bituminous Coal, «Engineering Station Univ. of Illinois», Illinois, 1918, Circul. 6; D a v i e s J. D. a. Reynolds D. A., Spontaneous Heating of Coal, «Techn. Pap. Bureau of Mines», Washington, 1928, 409-, Η о s k i n A. J., A Study of Spontaneous Combustion in Storage of Coal, «Experiment Station Indiana», 1928, Bull. 30; Стадии ко в Г. Л., Химия угля, т. 2, М.—Л., 1932; Fuchs W., Chomie der Kohle, В., 1931; Wheeler R. V. a. W о о 1 h a u s e T. C., Effect of Oxidation on Coal, «Fuel», Λ» 9, 1932, 2; F r a n-cia λν. a. Morris К. M., «Bull. Bur. or Mines», Wsh., 1931, 44, p. 340; Dennstedt M. und S c h a-p e r L., Die Gefahren der Kohle-Selbstentziindung, «Ztschr. angew. Chemie», 1913, p. 2635; Richters E., Die Anderungen der Kohle beim Lagern, «Dinglers Poly-techn. Journ.», 1870, B. 1925, p. 315, 449, B. 196, p. 317; Ц e и t л и и Д. П., Значение рационального хранения углей СССР, «Материалы к первой всесоюзной конференции по изменяемости углей при хранении», под ред. Д. П. Цейтлина и др., М.—Л., 1932; Ш а х н о А., Опыт изучения изменяемости русских каменных углей при хранении их в штабелях, «Изв. Тепл, пн-та», М., 1925, 11—13; Вильямс В. и Любовцова М., Сравнительная оценка способности к самовозгоранию углей Подмосковного бассейна, «Топливное дело», 1922, 10; Гладштейн А., Изменение коксующей способности углей в связи с процессами окисления и выветривания, «Уголь и железо», 1928, Л; Караваев и Чудно в с к и и А., Об изменении нодмосковн. угля при нагревании при невысокой темп-ре в атмосфере нейтрального газа, «Изв. Тепл, ин-та», М., 1927, 9132; Кузнецов М., Лабораторные испытания коксующихся углей Донбасса на их способность к самовозгоранию, «Изв. Тепл, ин-та», М., 1927, 7130; Караваев и Рапопорт И., Ископаемые угли Кузнецкого бассейна, там же, 1930, 8151; Гладштейн А., Характеристика устойчивости ряда донецких углей, «Уголь», 1930, 5S; Крым В., Об окисляемое™ ископаемых углей, «Химия твердого топлива», 1930, 4; Пеитегов Б. и Н ников с к а я Р., Способности углей к самовозгоранию, там же, 1931, 11—12; Ш а х н о А. и др., Опыт изучения изменяемости углей СССР лабораторными методами, «Материалы к первой всесоюзной конференции по изменяемости углей при хранении», под редакцией Д. П. Цейтлина и др., М.—Л., 1932; Пеитегов Б. и Нянковская Р., К характеристике изменяемости ископаемых углей, там же, 1932; Фридман Б. и У р б а н о в и ч Р., Адсорбция, как одна из характеристик устойчивости угля при хранении, там же, 1932; Гладштейн А. и Берман А., Роль пирита в процессах окисления и самовозгорания углей, там же, 1932; Гладштейн А., Метод для определения степени устойчивости и способности спекания, там же, 1932; Михайловский И., Челябинские угли и причины их самовозгорания, там же, 1932; Федоров В., Изменяемость донецких коксующихся углей при хранении, там же, 1932; Федоров В. и Войтова Е., Изменяемость донецких углей при штабельном хранении в районе Москвы, там же, 1932; Попов Д., Результаты опытов 1930 по хранению углей, там же, 1932; Габи некий Я., Исследование процесса выветривания углей и практика хранения углей в Америке и вывод для промышленности СССР, там же, 1932; Долгов В. и Комаров Н., Методные классификации каменных углей по их способности к самовозгоранию, «На угольном фронте», 1930, 8; «Материалы о работе всесоюзной конференции по изменяемости углей при хранении», М.—Л., 1932; Пеитегов Б., К общей физико-химнко-технич. характеристике углей Дальнего Востока, «Химия твердого топлива», 1931, 8; Шахи о А., О проблеме изменяемости углей СССР, там же, 1932, 2—3; Крым В., О лабораторных методах определения склонности углей к самовозгоранию, там же, 1932, 2—3; Рогаткин К., К вопросу об изменяемости кузнецких углей при хранении, «Журн. хим. пром.», М., 1928, 9—10; Пеитегов Б., Адсорбция, как общая характеристик. ископаемых угля и торфа, «Труды Дальне-вост. ун-та», Владивосток, 1929. А. Шахио.