54. Горение пыли и твердых веществ.

В процессе производства, при обработке некоторых твердых и волокнистых материалов образуется пыль, которая представляет значительную пожарную опасность.

Пыли, взвешенные в воздухе (аэрозоли), способны образовывать взрывчатые смеси, а пыли, осевшие из воздуха (аэрогели) на оборудование или конструкции здания, могут тлеть и гореть.

Пыли по пожарной опасности во много раз превосходят продукт, из которого они получены. Объясняется это тем, что образующаяся в процессе измельчения твердого вещества пыль имеет большую удельную поверхность. В результате понижается температура самовоспламенения пыли, находящейся в состоянии аэрогеля, увеличивается ее адсорбирующая способность, а также способность к электризации и самовозгоранию. При измельчении твердого вещества в пыль резко изменяются и его свойства. Поверхность окисления вещества становится настолько большой, что выделяющееся тепло не успевает отводиться во внешнюю сферу и возникает самовозгорание.

Взрыв пылей, как и смесей горючих паров и газов с воздухом, может произойти, когда концентрация их в воздухе находится в области воспламенения. При этом основное значение имеет нижний предел воспламенения, поскольку концентрация пыли, соответствующая ему, может образоваться как в машинах, обрабатывающих твердые вещества, так и в производственных помещениях.

Концентрация пыли, соответствующая верхнему пределу воспламенения, составляющая несколько килограммов в 1 м3 воздуха (для сахарной пудры - 13,5 кг/м3), может образоваться только в машинах, размалывающих твердые вещества.

Пыль тем опаснее, чем меньше ее нижний концентрационный предел воспламенения и ниже температура самовоспламенения.

Взрывы пылевых смесей в отличие от взрывов газо- и паровоздушных смесей характеризуются неполнотой сгорания, так как сгорают в основном газообразные продукты, а углеродистый остаток сгорать не успевает. Поэтому взрываться способны лишь пыли, в которых газообразные продукты составляют более 10% веса пыли.

К взрывоопасным относят пыли с нижним концентрационным пределом воспламенения до 65 г/м3 (пыль серы, сахара, муки). Пыли, у которых нижний концентрационный предел больше 65 г/м3, считают пожароопасными.

Процесс горения твердых горючих материалов возникает только в том случае, если достаточной толщины слой горючего материала прогреется до определенной температуры, обеспечивающей образование газообразной горючей смеси продуктов распада твердых горючих материалов с воздухом, и температура поверхностного слоя будет выше температуры воспламенения (поджигания) этой газообразной горючей смеси.

В отличие от горения газов механизм горения твердых веществ и материалов характеризуется многостадийностью и включает совокупность различных физико-химических процессов (фазовые переходы, термо- и термоокислительное разложение и др.), в результате которых исходное вещество превращается в нагретые до высокой температуры продукты сгорания. Все горючие твердые вещества подразделяются на два класса: безгазовые и газофицирующиеся при горении.

К веществам и материалам первого класса, не образующим при горении газообразных продуктов, могут быть отнесены различные термитные смеси, продуктами сгорания которых являются нелетучие конденсированные вещества-окислы металлов. Подавляющее большинство твердых веществ и материалов относятся ко второму классу. Основными процессами, обусловливающими их подвод в зону пламени, являются диффузия и конвекция. Если при разложении твердого материала выделяется недостаточное количество горючих паров и газов, то наблюдается горение без пламени – непосредственно на поверхности (процесс тления).