Самовозгорание

Самовозгорание. Самовозгорание фосфора представляет общеизвестный факт и объясняется присущей ему энергией его окисления. На этой способности фосфора основано, например, его применение для производства спичек. Но далеко не один фосфор обладает этой способностью; очень многие, как минеральные (кремнистый водород, химически чистое железо в виде порошка, прокаленная берлинская лазурь и др.), так и органические вещества настолько энергично окисляются кислородом воздуха, что если выделяющаяся при этом окислительном процессе теплота не удаляется, а концентрируется в самом веществе, то наступает момент его воспламенения. Таково, например, нередко наблюдаемое самовозгорание каменного угля, хлопка, пропитанного маслом, нагретого мазута и др. В литературе имеются указания, что и другие органические вещества, например, сено, навоз и т. п. могут самовозгораться, причем однако первоначальное повышение температуры обусловливается уже другой причиной. Известно, что сыроватое сено, в особенности клеверное сено, богатое азотистыми веществами, сложенное в сараи, быстро разогревается, загнивает вследствие быстрого и энергичного развития бактериальной жизни. При благоприятных для этого процесса условиях повышение температуры может быть настолько значительным, что при энергичном доступе воздуха внутрь происходит самовоспламенение.

Всего чаще явление самовозгорания угля наблюдается в международной морской торговле углем при перевозке его на судах. В этих условиях оно является и наиболее опасным, так как нередко обусловливает гибель экипажа и судна. По данным профессора Ливеса, самовозгорание угля происходит в зависимости не только от сорта угля, но также тем легче и тем чаще, чем больше перевозимое количество угля. При погрузке 500 тонн угля % возможности самовоспламенения составляет всего ¼ % при погрузке же 2 000 тонн он уже увеличивается до 9%. Опасность самовозгорания угля увеличивается также и при проходе судна с углем под тропиками, где высокая температура сильно способствует окислению угля (см. ХХIII, прил. каменный уголь, 9). Наибольшее однако значение имеет, конечно, химический состав угля, а также и большее или меньшее содержание в нем колчедана, соединения серы с железом, легко окисляющегося на воздухе. Уголь теперь рассматривается как комплекс сложных органических насыщенных и ненасыщенных соединений; если в угле превалируют ненасыщенные вещества, что характеризуется высоким йодвым числом угля, то такой уголь обладает резко выраженной способностью поглощать кислород воздуха. Эта способность к окислению бывает иногда настолько велика, что в Донецком бассейне наблюдались случаи, когда уголь хорошего качества, с большой теплотворной способностью и малым содержанием золы, вынутый из недр на поверхность, настолько быстро разогревался, «выветривался» и даже самовоспламенялся, что разработка такого рода пластов являлась опасной, затруднительной и убыточной. Точно так же некоторые сорта Лисичанского угля не выдерживают продолжительного хранения и быстро портятся.

Самовоспламенение углей тесно связано с выветриванием углей, которое есть не что иное, как начальная стадия самовоспламенения в тех углях, где окислительный процесс приводит к самовоспламенению; в тех же углях, где окисление идет менее энергично, качество угля при окислении существенно ухудшается вследствие поглощения углем кислорода и выделения углекислоты, причем, конечно, понижается теплотворная способность угля. Возможно, что этот процесс выветривания и самовоспламенения углей, в особенности в виде мелких кусков, находится также в зависимости от способности каменных углей, подобно древесному углю, поглощать на своей поверхности газы вследствие поверхностного притяжения; некоторые сорта углей могут поглощать почти тройной объем кислорода, и такого рода сгущенный на поверхности газ, очевидно, является более активным, в особенности при повышенной температуре. Очень большое значение при самовоспламенении углей имеет также содержание в нем влаги. Вначале влага задерживает окислительный процесс, но когда он начался, то влага (конечно, не избыточная) повышает окислительную способность кислорода, а следовательно, и температуру угля. Значение влаги в этом процессе доказано работам Купера, Диксона и Бекера. Прежде очень большое значение в вопросе о самовоспламенении углей придавали содержанию в них железного колчедана, который при окислении превращается в сернокислое железо (занимающее больший объем, в обусловливающее измельчение угли), причем выделяется довольно значительное количестве тепла. Однако, так как есть угли и с незначительным содержанием колчедана, по данным доктора Перся, — даже всего 0,8%, тем не менее способные к самовоспламенению, то очевидно, что колчеданы могут служить возбудителями этого процесса, но едва ли могут повысить температуру угля до температуры его воспламенения.

Газовые угли, содержащие большое количество летучих веществ, нередко обладают значительной способностью к самовоспламенению. В течение 20 лет, по данным   профессора Страхе, на 183 больших европейских газовых заводах наблюдалось 49 случаев самовоспламенения угля на складах. Высота слоя угля   при хранении имеет большое значение; обычно на складах газовых заводов она не превышает 3 метров, но некоторые сорта углей допускают увеличение высоты до 6 метров.

Деннштедт для определения способности углей к самовоспламенению сперва высушивает навеску исследуемого угля в струе углекислоты, а затем в струе кислорода. При этом, смотря по отношению угля к кислороду, он классифицирует угли на 4 сорта.

1. Угли, которые при нагревании с кислородом до 135°—150° совершенно не обусловливают увеличения температуры.

2. Угли, в которых через 2 часа наблюдаются увеличения температуры.

3. Угли, в которых вначале замечается только незначительное увеличение температуры, а затем уголь загорается. Такие угли представляются опасными.

4. Угли, в которых уже очень скоро наблюдается заметное повышение температуры и которые загораются большею частью в первый час, а уже всегда — во второй час. Такие угли непригодны для хранения на складах.

После угля наибольшее число случаев самовозгорания наблюдается на складах хлопка (и на бумагопрядильных фабриках. По данным журнала «Zeitschrift für Gewerbe-Hygiene in Wort und Bild» за 1894 г., из общего числа случаев пожаров, возникших на складах хлопка, 16% обусловливались самовоспламенением хлопка вследствие присутствия в нем посторонних веществ и 12 ½ % на бумагопрядильнях. Можно считать, однако доказанным, что влажный чистый хлопок, свободный от всяких посторонних веществ, никогда не воспламеняется; если же он содержит посторонние вещества, плохо очищен, содержит значительное количество орешка, богатого протеиновыми веществами, то возможно интенсивное развитие бактериальной жизни и, как следствие этого, значительное повышение температуры. В особенности же большую опасность в смысле самовозгорания представляет хлопок или даже хлопчатобумажная пряжа, пропитанная растительными и животными жирами, например, льняным маслом, хлопчатниковым маслом, сурепным маслом и ворванью. Все эти масла, в особенности льняное, обладают большой поглощающей способностью по отношению к кислороду воздуха; понятно, что если масло распределено на большую поверхность, такого рода окислительный процесс может идти при благоприятных условиях настолько энергично, что приводит к самовоспламенению. Минеральное масло в этом отношении является безопасным, и оно может представить некоторую опасность только в том случае, если содержит примесь растительных масел, скипидара или канифольных масел. Очень часто на бумагопрядильнях при смазке растительными маслами или смесями их с минеральными наблюдается самовоспламенение концов (так называются обрывки пряжи, а иногда и тканей, помощью которых производится обтирка и чистка машин); в этом случае фактором, ускоряющим окислительный процесс, является присутствие в концах мелкораздробленных частиц железа, действующих как катализатор. По данным Крефта (Nikolaus Kraefft, «Brandursachen bei Baumwolle und in Baumwoll-Spinnereien»), хлопок, пропитанный растительным маслом, самовоспламеняется в токе воздуха уже при 120°С, тогда как чистый хлопок при 180° С  только начинает буреть, а обугливается только при 230°С. В целях предупреждения воспламенения грязные концы должны обязательно удаляться каждый вечер из помещения прядильни и храниться в цементированных, не освещаемых солнцем и удаленных от дымоходов изолированных подвалах. В самом помещении прядильных и ткацких фабрик концы должны храниться в железных ящиках, герметически закрывающихся. О самовозгорании много данных собрано в брошюре П. Лохтина «О самовозгорании в связи с вопросом о причинах пожаров» (1879).

А. Лидов.