Что такое продукты горения
Перейти к содержимому

Что такое продукты горения

  • автор:

Что такое продукты горения

Toggle navigation

  • Библиотека
  • Пожарная статистика
  • Энциклопедия
  • Нормативная документация
  • Готовые проекты
  • Реест ССПБ
  • Обучение
  • Рубрики
    • Новости сайта
    • Блог
    • Видео
    • Статьи и публикации
      • Пожаротушение
      • Пожарная сигнализация
      • Ценообразование и сметы
      • Системы безопасности
      • Охранная сигнализация
      • Оповещение о пожаре
      • Взрывопожароопасность
      • Пожарная безопасность
      • Сертификация
      • Видеонаблюдение
      • Саморегулирование
      • Пожарная охрана
      • Нормативы
      • Противодымная защита
      • Огнезащита
      • Аудит пожарной безопасности
      • Пожары и катастрофы
      • Пожаротушение
      • Пожарная сигнализация
      • Планы эвакуации
      • Охранная сигнализация
      • Автоматика дымоудаления
      • Оповещение о пожаре
      • Видеонаблюдение
      • Плакаты
      • Наружное пожаротушение
      • Автоматизация
      • Вентиляция и дымоудаление
      • Пожарная сигнализация
      • Пожаротушение
      • Охранная сигнализация
      • Строительство
      • Разное
      1. Главная
      2. Энциклопедия
      3. Продукты горения

      Продукты горения

      Продукты горения — вещества и соединения, образующиеся в результате сложного физико-химического процесса горения веществ (материалов). Под продуктами горения чаще всего понимают дым, токсичные продукты горения, сажу и другие. Знание свойств и количеств продуктов горения необходимо для расчёта теплоты сгорания, температуры горения и других показателей, используемых для оценки пожаровзрывоопасности веществ (материалов), объектов с наличием этих веществ (материалов), См. также Показатель токсичности продуктов горения, Токсичность продуктов горения.

      Лит.: Баратов А.Н., Корольченко А.Я. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочник. М., 1990.

      Продукты горения: понимание природы и последствий

      Процесс горения — это химическая реакция, которая включает соединение вещества (топлива) с кислородом. Это быстрый процесс окисления, который сопровождается выделением тепла и света. Топливо может быть различным — от бумаги и древесины до нефти и газа. В данной статье мы рассмотрим различные продукты горения и их влияние на окружающую среду и здоровье человека.

      Основы процесса горения

      Понимание процесса горения

      Процесс горения является основой многих жизненно важных технологий, включая производство энергии и транспорт. Однако, когда мы говорим о горении, мы часто оставляем в стороне важную тему — что на самом деле происходит во время этого процесса и какие продукты образуются.

      В любом процессе горения образуются продукты горения. Это вещества, которые образуются в результате химической реакции между топливом и кислородом. Продукты горения варьируются в зависимости от типа топлива и условий горения.

      Продукты горения

      Если процесс горения происходит полностью и эффективно, то обычно основными продуктами являются диоксид углерода (CO2) и вода (H2O). Однако в реальности полное сгорание редко достигается, и обычно образуются и другие продукты.

      В частности, при неполном горении, когда кислорода недостаточно для полного окисления топлива, образуется моноксид углерода (CO), который является очень опасным газом, вызывающим отравление при вдыхании. Кроме того, могут образовываться различные частицы и аэрозоли, а также другие вредные соединения, такие как оксиды азота (NOx) и сажа.

      Сожжение различных видов пластика и других синтетических материалов может привести к образованию диоксинов и фуранов, а также других вредных и токсичных веществ.

      Последствия выбросов продуктов горения

      Влияние на окружающую среду

      Выбросы продуктов горения могут иметь серьезные последствия для окружающей среды. Диоксид углерода, один из основных продуктов сгорания ископаемого топлива, является главным газом, вызывающим парниковый эффект и изменения климата.

      Твердые частицы и аэрозоли, такие как сажа, могут загрязнять воздух и почву и негативно влиять на качество воздуха. Они также могут приводить к образованию кислотных осадков, которые повреждают леса и водные экосистемы.

      Токсичные вещества, такие как диоксины и фураны, могут накапливаться в окружающей среде и пищевой цепи, представляя серьезную угрозу для здоровья людей и животных.

      Влияние на здоровье человека

      Продукты горения также могут иметь серьезные последствия для здоровья человека. Многие из них, включая моноксид углерода, оксиды азота и твердые частицы, являются вредными веществами, которые могут вызывать различные заболевания, от проблем с дыханием до сердечно-сосудистых заболеваний.

      Токсичные вещества, такие как диоксины и фураны, могут вызывать рак и другие серьезные заболевания. Они могут попасть в организм человека через пищу, воду или воздух.

      Таким образом, важность понимания и контроля продуктов горения не может быть недооценена.

      Стратегии контроля и уменьшения выбросов

      Эффективное сгорание

      Один из способов уменьшить образование вредных продуктов горения — обеспечить как можно более эффективное сгорание. Это можно достичь путем оптимизации процессов горения и использования технологий контроля горения, которые обеспечивают лучшее смешивание топлива и кислорода и более высокую температуру горения.

      Использование чистого топлива

      Использование более чистых и эффективных источников энергии, таких как природный газ, вместо угля или нефти, может также значительно снизить образование вредных продуктов горения. Развитие и внедрение возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, может еще больше снизить зависимость от процессов горения.

      Технологии очистки выбросов

      Есть также ряд технологий для очистки выбросов от продуктов горения, включая фильтры, скрубберы и катализаторы. Они могут улавливать и нейтрализовать вредные продукты горения, прежде чем они попадут в атмосферу.

      Продукты горения оказывают важное влияние на нашу среду и здоровье. Понимание их природы, последствий и способов контроля является ключевым для управления этими воздействиями и обеспечения более чистого и здорового будущего.

      Несмотря на серьезность проблемы, есть решения, и они включают в себя все: от изменений в технологиях горения до выбора более чистых источников энергии и использования технологий очистки выбросов. Однако чтобы эти решения были реализованы, необходимы политическая воля, инвестиции и общественная поддержка.

      Продукты горения являются важной областью исследований и разработок, и у нас есть возможность и средства для контроля и уменьшения их воздействия на нашу планету. Именно этим мы должны заниматься в интересах нашего общего здоровья и благополучия.

      ПРОДУКТЫ ГОРЕНИЯ

      Различают продукты полного и неполного горения. В случае когда в зону реакции горения окислительная среда поступает в количестве, достаточном для полного окисления компонентов горючего вещества (см. ГОРЮЧИЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ), образуются продукты полного горения, в состав которых входят такие вещества, как С02, пары Н20, S02 и др., в зависимости от состава горючего. Так как в условиях пожара (см. ПОЖАР) окислительной средой чаще всего является воздух, то в состав продуктов горения будет входить азот, поступающий в зону горения вместе с кислородом воздуха. Когда в зону горения поступает воздуха больше, чем его требуется для полного сгорания горючего, в состав продуктов горения будет входить кислород. Если в зону горения поступает воздуха меньше, чем необходимо для полного сгорания горючего, или горение протекает при низкой температуре, то кроме продуктов полного горения образуются продукты неполного горения — СО (угарный газ), С (сажа) и продукты термоокислительной деструкции (разложения) горючего вещества или материала.

      ПОВЕРХНОСТНОЕ ГОРЕНИЕ — горение, ограничивающееся поверхностью материала. [1]

      ЗАМЕДЛЕННОЕ ГОРЕНИЕ — режим горения твердого топлива при недостатке кислорода. [5]

      ОСТАТОЧНОЕ ГОРЕНИЕ — горение элементарной пробы материала после того, как источник воспламенения удален. [4]

      ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ КАБЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ — токсичность продуктов горения (см. ТОКСИЧНОСТЬ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ) полимерных материалов, входящих в конструкцию кабельного изделия, с учетом их массовой доли в общей массе полимерных материалов кабельного изделия. [3]

      В обозначении класса пожарной опасности первым показателем ставится предел распространения горения (О1 или О2 для кабельного изделия, испытанного одиночно, или П1–П4 для кабельного изделия, испытанного при групповой прокладке), вторым — предел огнестойкости, третьим — показатель коррозионной активности, четвертым — эквивалентный показатель токсичности, пятым — показатель дымообразования.

      Для каждого полимерного материала показатель токсичности определяется отношением количества полимерного материала кабельного изделия к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении продукты вызывают гибель 50 % подопытных животных (при времени экспозиции 0,5 ч), г/м.

      Эквивалентный показатель токсичности продуктов горения кабельного изделия Tx, г/м определяют по формуле:

      где mi — масса i-го полимерного материала в единице длины кабельного изделия, г/м;

      Txi — показатель токсичности i-го полимерного материала конструкции кабельного изделия, определенный по ГОСТ 12.1.044, г/м;

      n — число полимерных материалов в конструкции кабельного изделия, испытанных по ГОСТ 12.1.044.

      Допускается эквивалентный показатель токсичности продуктов горения кабельных изделий рассчитывать по значениям показателей токсичности полимерных материалов, указанным в стандартах и технических условиях на материалы конкретных марок.

      ДЕФЛАГРАЦИОННОЕ ГОРЕНИЕ — режим горения, при котором происходит сравнительно медленное распространение фронта химической реакции горения относительно свежей смеси со скоростью от 0,5 до 50 м/с (рис. 3). [2]

      Дефлаграционное горение происходит в основном с дозвуковыми скоростями и при сгорании горючей смеси в трубе с одним открытым концом; давление, вызванное нагреванием, выравнивается с давлением в окружающем пространстве. Обычно дефлаграционное горение протекает со скоростями, значительно превышающими приведенные нормальные скорости распространения пламени (см. СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ). В коротких участках труб скорость пламени смесей горючих газов с воздухом может достигать десятков и сотен метров в секунду.

      Рис. 2. Схема возникновения взрывного горения

      Сначала у открытого конца трубы пламя распространяется с нормальной скоростью, так как продукты горения свободно расширяются и выходят наружу. Давление смеси не изменяется. Длительность равномерного распространения пламени зависит от диаметра трубы, рода горючего и его концентрации.

      По мере продвижения фронта пламени (см. ФРОНТ ПЛАМЕНИ) внутрь трубы продукты реакции, имея больший объем по сравнению с исходной смесью, не успевают выходить наружу и их давление возрастает. Это давление начинает давить во все стороны, и поэтому впереди фронта пламени исходная смесь начинает двигаться в сторону распространения пламени. Прилегающие к стенкам слои тормозятся. Наибольшую скорость имеет пламя в центре трубы, меньшую — у стенок (из-за теплоотвода в них). Поэтому фронт пламени вытягивается в сторону распространения пламени, а поверхность его увеличивается. Пропорционально этому увеличивается количество сгораемой смеси в единицу времени, которое влечет за собой возрастание давления, а то в свою очередь увеличивает скорость движения газа и т. д. Таким образом происходит лавинообразное повышение скорости распространения пламени до сотен метров в секунду.

      Процесс распространения пламени по горючей газовой смеси, при котором самоускоряющаяся реакция горения распространяется вследствие разогрева путем теплопроводности от соседнего слоя продуктов реакции, называется дефлаграцией. Обычно скорости дефлаграционного горения дозвуковые, т. е. менее 333 м/с.

      Литература

      3. ГОСТ 31565-2012 от 22.11.2012 Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности.

      ПРОДУКТЫ СГОРАНИЯ

      ПРОДУКТЫ СГОРАНИЯ — образующиеся в результате сгорания твердые, жидкие или газообразные продукты (рис. 1).

      Примечание — Продуктами сгорания могут быть: выделения пожара (см. ПОЖАР), зола (см. ЗОЛА), уголь, шлак (см. ШЛАК) и/или сажа (см. САЖА). [1]

      Рис. 1. Продукты горения сухой травы

      Состав продуктов сгорания

      Состав их зависит от состава горящего вещества и условий его горения (см. ГОРЕНИЕ). В условиях пожара чаще всего горят органические вещества (древесина, ткани, бензин, керосин, резина и др.), в состав которых входят главным образом углерод, водород, кислород и азот. При горении их в достаточном количестве воздуха и при высокой температуре образуются продукты полного сгорания: СО2, Н2О, N2. При горении в недостаточном количестве воздуха или при низкой температуре, кроме продуктов полного сгорания, образуются продукты неполного сгорания: СО, С (сажа).

      Продукты сгорания называют влажными, если при расчете их состава учитывают содержание паров воды, и сухими, если содержание паров воды не входит в расчетные формулы.

      Реже во время пожара горят неорганические вещества, такие как сера, фосфор, натрий, калий, кальций, алюминий, титан, магний и др. Продуктами сгорания их в большинстве случаев являются твердые вещества, например, Р2О5, Na2O2, CaO, MgO. Образуются они в дисперсном состоянии, поэтому поднимаются в воздух в виде плотного дыма (см. ДЫМ). Продукты сгорания алюминия, титана и других металлов в процессе горения находятся в расплавленном состоянии.

      При неполном сгорании органических веществ в условиях низких температур и недостатка воздуха образуются более разнообразные продукты: окись углерода, спирты, кетоны, альдегиды, кислоты и другие сложные химические соединения. Они получаются при частичном окислении как самого горючего, так и продуктов его сухой перегонки (пиролиза). Эти продукты образуют едкий и ядовитый дым. Кроме того, продукты неполного горения сами способны гореть и образовывать с воздухом взрывчатые смеси. Такие взрывы бывают при тушении пожаров (см. ТУШЕНИЕ ПОЖАРА) в подвалах, сушилках и в закрытых помещениях с большим количеством горючего материала. Рассмотрим кратко свойства основных продуктов сгорания.

      Углекислый газ

      Углекислый газ или двуокись углерода (СО2) — продукт полного горения углерода. Не имеет запаха и цвета. Плотность его по отношению к воздуху равна 1,52. Плотность углекислого газа (см. ГАЗЫ) при температуре Т = 0 °С и при нормальном давлении р = 760 миллиметров ртутного столба (мм Hg) равна 1,96 кг/м 3 (плотность воздуха при этих же условиях равна ρ = 1,29 кг/м 3 ).

      Оксид углерода

      Оксид углерода или угарный газ (СО) — продукт неполного сгорания углерода. Этот газ не имеет запаха и цвета, поэтому особо опасен. Относительная плотность равна 0,97. Плотность угарного газа при Т = 0 °С и р = 760 мм Hg составляет 1,25 кг/м 3 .

      Всем известная вода (Н2О) — также выделяется во время горения в виде газа как пар. Вода является продуктом горения газа метана — СН4. Вообще вода и углекислота в основном выделяются при полном сгорании всех органических веществ.

      Формальдегид

      Подобно акролеину, формальдегид принадлежит к классу альдегидов и является альдегидом муравьиной кислоты. Также это соединение известно как метаналь. Это токсичный, бесцветный газ с резким запахом.

      Азотсодержащие вещества

      Чаще всего во время горения веществ, содержащих азот, выделяется чистый азот — N2. Этот газ и так содержится в атмосфере в большом количестве. Азот может быть примером продукта горения аминов. Но при термическом разложении, к примеру, солей аммония, а в некоторых случаях и при самом горении, в атмосферу выбрасываются и его оксиды со степенью окисления азота в них плюс один, два, три, четыре, пять. Оксиды — газы, имеют бурый цвет и чрезвычайно токсичны.

      Сернистый газ

      Сернистый газ (SO2) — продукт горения серы и сернистых соединений. Бесцветный газ с характерным резким запахом. Относительная плотность сернистого газа равна 2,25. Плотность этого газа при Т = 0 °С и р = 760 мм Hg составляет 2,9 кг/м 3 , то есть он намного тяжелее воздуха.

      При горении многих веществ, кроме рассмотренных выше продуктов сгорания, выделяется дым — дисперсная система, состоящая из мельчайших твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в каком-либо газе.

      Шлак — твердый агломерат, образующийся при полном или неполном сгорании, или при полном или частичном оплавлении (рис. 2). [1]

      Зола (зольность) — минеральный остаток после полного сгорания (рис. 3). [1]

      Классификация

      Большинство продуктов горения являются отравляющими веществами. Поэтому, говоря об их классификации, будет правильным ознакомиться со следующим термином:

      Классификация опасности веществ по степени воздействия на организм — это установление (ранжирование) уровней опасности веществ по их поражающему и повреждающему воздействию на организм человека и (или) животного.

      Литература

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *