Temperatura zgorevanja različnih vrst lesa v peči v stopinjah Celzija. Temperatura zgorevanja drv v peči: kako izbrati drva za učinkovito in ekonomično ogrevanje doma

Požarna nevarnost lesa je določena z zakoni njegovega toplotnega razpada pod vplivom zunanjih toplotnih tokov, ki se začne pri temperaturi 110˚С. Nadaljnje ogrevanje spremlja odstranjevanje proste in vezane vlage iz lesa. Ta postopek se zaključi pri temperaturi 180˚С, po kateri se začne razgradnja najmanj toplotno odpornih komponent s sproščanjem CO 2 in H 2 O. Pri temperaturi ~ 250˚С pride do pirolize lesa s sproščanjem plinastih produktov: CO, CH 2, H 2, CO 2, H 2 O. Uhajajoča plinska mešanica je vnetljiva in se lahko vžge iz vira vžiga. Pri višjih temperaturah se proces toplotne razgradnje lesa pospeši. Glavna masa gorljivih plinov, ki vsebuje do 25% vodika in do 40% gorljivih ogljikovodikov, se sprosti v temperaturnem območju od 350 do 450˚С.

Eden od pomembnih dejavnikov, ki določajo požarno ogroženost lesa, je njegova sposobnost vžiga in širjenja izgorevanja pri segrevanju na zraku.

Gorenje lesa se pojavi v obliki ognjenega zgorevanja in tlenja. V požarnih pogojih se glavna količina toplote sprosti v času zgorevanja plamena (do 60%) in ~40% - v obdobju tlenja.

Kazalniki požarne nevarnosti za nekatere vrste lesa so prikazani v tabeli 4.

Tabela 4 - Kazalniki požarne ogroženosti različnih vrst lesa

Temperaturni indikatorji požarne ogroženosti lesa - temperatura vžiga in samovžiga - so določeni z zakoni njegovega toplotnega razpada. Vrednosti teh kazalnikov za različne vrste lesa, kot je razvidno iz tabele 2, so v precej ozkem temperaturnem območju.

Suh les vseh vrst je vnetljiv (B3) lahko vnetljiv (G4) material z visoko zmogljivostjo tvorjenja dima (D3). Po toksičnosti produktov zgorevanja spada les v skupino zelo nevarnih materialov (T3). Linearna hitrost širjenja plamena po površini je 1-10 mm/s. Ta hitrost je močno odvisna od številnih dejavnikov: vrste lesa, njegove vlažnosti, velikosti vpadnega toplotnega toka in orientacije goreče površine. Hitrost tlenja tudi ni konstantna vrednost - za različne vrste lesa se giblje med 0,6 - 1,0 mm / min.

V gradbeništvu se široko uporabljajo zaključni materiali na osnovi lesa: iverne plošče, vlaknene plošče, lesene plošče, letvice, vezane plošče. Vsi ti materiali so vnetljivi. Modificirane plošče, letvice, vezane plošče. Vsi ti materiali so vnetljivi. Modifikacija lesa s polimeri praviloma poveča njegovo požarno nevarnost.

Tabela 5 prikazuje vnetljivost nekaterih gradbenih materialov na osnovi lesa.

Tabela 5 - Gorljivost lesnih materialov

Širjenje plamena po površini lesa

Eksperimentalne študije širjenja plamena po površini lesnih materialov z različnimi preskusnimi metodami so pokazale, da na značilnosti širjenja plamena ne vplivajo le pogoji zunanje toplotne izpostavljenosti, temveč tudi vrsta lesa.

Vpliv vrste lesa je mogoče zaslediti do neke mere, če upoštevamo vrednosti tako imenovanega indeksa širjenja plamena (FRI).

IRP po GOST 12.1.044-89 je kompleksen indikator, saj pri svojem izračunu poleg hitrosti širjenja plamena na določenih območjih površine vzorca in največje razdalje širjenja uporablja tudi podatke o najvišji temperaturi dimne cevi. plini in čas, da ga dosežemo. Materiali s FRI≤20 se imenujejo plameni, ki se počasi širijo, s FRI˃20 pa hitro širijo plameni. Vse vrste lesa spadajo v zadnjo skupino materialov. Njihov indeks je več kot 55.

Tabela 4 prikazuje vrednosti IRP neobdelanih vzorcev lesa debeline 19-25 mm.

Čeprav večina vrst lesa spada v 3. najnevarnejši razred glede na sposobnost širjenja plamena po površini stropnih konstrukcij v primeru požara, imajo nekateri vzorci mehkega lesa, kot je razvidno iz tabele 6, nižje vrednosti RFI in spadajo med razred 2.

Tabela 6 - RFI vrednost in razred razširjenosti požara

Povečanje toplotnega toka na površino lesa povzroči znatno povečanje hitrosti širjenja plamena. Prekinitev procesa je možna, če toplotni tok iz lastnega plamena postane manj kritičen za ta material.

Preizkusi zaključnih gradbenih materialov na osnovi lesa v pogojih, ki simulirajo razvoj resničnega požara, so pokazali dokaj visoke stopnje širjenja plamena nad njimi (tabela 7).

Tabela 7 - Hitrost širjenja plamena po oblogah na osnovi lesa

Sposobnost tvorbe dima in strupenost produktov zgorevanja lesa

Emisija dima iz strupenih plinov je prevladujoča požarna nevarnost. Kaže se v strupenem in dražilnem učinku produktov zgorevanja, pa tudi v poslabšanju vidljivosti v zadimljenem okolju. Poslabšanje vidljivosti otežuje evakuacijo ljudi iz nevarnega območja, kar posledično povečuje tveganje zastrupitve s produkti izgorevanja. Situacijo v primeru požara še dodatno otežuje dejstvo, da se dimni plini hitro širijo v prostoru in prodrejo v prostore, ki so oddaljeni od vira požara. Koncentracija izpuščenega dima in njegova narava sta odvisni od strukturnih značilnosti in kemične sestave gorljivega materiala, pogojev zgorevanja.

V dimnih plinih, ki nastajajo pri zgorevanju lesa, je bilo najdenih več kot 200 spojin, produktov nepopolnega zgorevanja. Največja vrednost optične gostote pri zgorevanju vsake vrste lesa je kompleksno odvisna od gostote zunanjega toplotnega toka. Od gostote zunanjega toplotnega toka je odvisen koeficient nastajanja dima pri razkroju in tlečem zgorevanju lesa različnih vrst (slika 14).

1 - smreka; 2 - moskovski bor; 3 - bor thongkaribe; 4 - Ilyimski brest; 5 - akacija keolai; 6 - kostanj; 7 - akacija; 8- evkaliptus bachdan.

Slika 14 - Značilnosti nastajanja dima.

Podoben ekstremni značaj krivulj za odvisnost indeksa toksičnosti produktov zgorevanja lesa od gostote zunanjega toplotnega toka (slika 15). V načinu tlečega zgorevanja smrekovega lesa je izhod CO 70–240-krat večji od izpusta CO pri zgorevanju s plamenom.

V tlečem načinu v temperaturnem območju 450-550 ˚С se vse vrste lesa kažejo kot zelo nevarne v smislu strupenosti produktov zgorevanja in spadajo v skupino T3. S povečanjem intenzivnosti toplotne izpostavljenosti na 60-65 kW / m 2 (kar ustreza temperaturi 700-750 ˚С) glede na strupenost produktov zgorevanja les različnih vrst prehaja v skupino zmerno nevarnih. materiali T2.

1- lipa; 2 - breza; 3 - Ilimski brest; 4 - hrast; 5 - aspen; 6 - bor; 7 - smreka.

Slika 15 - Toksičnost produktov zgorevanja zaradi temperature toplotne izpostavljenosti.

Pri kurjenju lesa pride do precej intenzivnega nastajanja dima. Največja količina dima se sprošča pri zgorevanju lesnih materialov v tlečem načinu (tabela 8).

Tabela 8 – Dimna sposobnost lesnih materialov med preskusi v tlečem načinu

4 Ukrepi požarne varnosti pri gradnji lesenih objektov

Proces gorenja lesa je izotermni proces, ki ga spremlja sproščanje toplote. Da se drevo vname, ga je treba najprej segreti na temperaturo vžiga.

Ogrevanje na drva

Ogrevanje je segrevanje kosa lesa iz zunanjega vira toplote na temperaturo vžiga. Vir toplote je lahko dvignjena vžigalica, bližnji goreči kos polena ali sekancev ali kaj drugega, kar lahko segreje in segreje na zahtevano temperaturo. Ko temperatura ogrevanega prostora doseže 120-150°C, se začne zelo počasi in postopoma zoglenitev lesa, pri čemer nastane samovnetljiv premog. Ko temperatura doseže 250-350°C, se začne aktivna toplotna razgradnja lesa na komponente. Na površini lesa se pojavi vidna zoglenitev, ki začne tleti (goreti brez plamena). Hkrati iz zoglenele plasti začne izstopati bel (rjav) dim. Dejanskega procesa zgorevanja še ni. Če ustavite segrevanje, se vžig ne bo pojavil. Prisotnost dima kaže le na to, da se je površina lesa že dovolj ogrela in se je začela njegova toplotna razgradnja v plinaste komponente. Beli dim ni nič drugega kot produkt toplotne razgradnje lesa, aromatiziran z dostojnim deležem vodne pare.

Utripanje piroliznih plinov

Z nadaljnjim segrevanjem in dvigom temperature se bo toplotna razgradnja lesa na plinaste komponente povečala. Proces toplotne razgradnje (pirolize) bo šel globoko v lesno kašo. Koncentracija piroliznih plinov v ogrevalnem območju bo dosegla kritično raven in ti se bodo vžgali (utripali). Bliskavica bo potekala na meji z robom belega dima in se bo razširila na celotno prostornino. Pojavi se svetlo rumen plamen. Temperatura ogrevalne cone se lahko močno poveča zaradi toplote iz zgorevanja piroliznih plinov.
Plamenišče gorljivih piroliznih plinov je v območju 250-300°C. To je temperatura, pri kateri postane proces vžiga in zgorevanja samega lesa teoretično možen.

Vžig lesa

Če še naprej segrevate les, se bo vžgal. To je začetna stopnja zgorevanja, med katero energija, ki se v sistem dovaja iz zunanjega vira, vodi do močnega pospeška termokemične reakcije. Praksa kaže, da v naravnih pogojih opazimo vžig lesa pri temperaturah od 450 do 620 °C.

Vnetljivost lesa je povezana z njegovo prostorninsko težo, vlago, močjo zunanjega vira ogrevanja, obliko prečnega prereza lesenega elementa, hitrostjo pretoka zraka (potisk), lego elementa v toplotnem toku (vodoravno, navpično), itd. Odločilna za proces zgorevanja je gostota materiala. Lahek, porozen les jelše ali topola se vname hitreje kot gost les (hrast itd.). Moker les je težje vžgati, saj je pred vžigom potrebno porabiti dodatno količino toplote za izhlapevanje vode. Zaviralec je tudi povečana toplotna prevodnost mokrega lesa; njegova vžgana površinska plast je precej ohlajena. Okrogli in masivni elementi gorijo slabše kot pri pravokotnem profilu in z majhnim prerezom, z ostrimi rebri in relativno razvito stransko površino. Neskobljana površina elementov, kot je ohlapen les, se vžge hitreje kot gladka.

Bistveno pomemben in nepogrešljiv pogoj za vžig in zgorevanje katere koli snovi je zadostna oskrba s kisikom in koncentracija toplote zgorevanja, ki se ne razprši, ampak gre za segrevanje novih sosednjih odsekov goriva na temperaturo vžiga.

kurjenje drv

Če je zgoraj omenjeni pogoj izpolnjen, potem plamen, ki je nastal med bliskanjem, ne ugasne več, ampak pokrije celoten zoglenel del lesa. To pomeni, da se je les vžgal, proces vžiga pa se je spremenil v proces zgorevanja. Polen (reg), če ga odstranimo iz ognjišča, bo sam zagorel v zraku.

Po drugi strani je izgorevanje drevesa sestavljeno iz dveh faz - ognjene faze in faze tlenja.

V tlečem načinu je prevladujoč proces zgorevanje trdnih produktov pirolize (premog). Hkrati se pirolizni plini sproščajo počasi in se zaradi nizke koncentracije ne morejo vžgati. Plinasti produkti se ohladijo, kondenzirajo in oddajajo obilen bel dim. Pri gorenju v tlečem načinu se zrak premika v debelino gorečega lesa

V načinu zgorevanja s plamenom je vodilni proces zgorevanje plinastih produktov pirolize, za katerega je značilno gibanje vročih plinov navzven.

Obe fazi zgorevanja sta neločljivo povezani in se bosta nadaljevali, dokler v območju zgorevanja ne bodo izpolnjeni trije pogoji: prisotnost goriva, prisotnost kisika in koncentracija zahtevane temperature.

Načeloma je zgorevanje TGM podobno zgorevanju plinov in tekočin in je homogen, difuzijski proces pretvorbe gorljivih snovi v produkte zgorevanja s sproščanjem toplote in svetlobe. Izgorevanje temelji na redoks reakciji.

Pri zgorevanju tekočin in TGM obstaja dodatna podobnost: potreba po pripravi snovi za zgorevanje (izhlapevanje, taljenje, razgradnja) in sproščanje gorljivih hlapov; do vžiga pride, ko je dosežena koncentracija gorljivih hlapov in plinov NKPRP.

Razmislimo o pojavu izgorevanja TGM na primeru les, ki je eden najbolj razširjenih trdnih gorljivih gradbenih materialov. Razlikujemo lahko naslednje stopnje vžiga in zgorevanja lesa:

1) segrevanje mokre snovi (temperatura lesa - do 50 0 С);

2) sušenje lesa (odstranitev fizično vezane vode) - temperatura do 120-150 0 C. Prvi dve stopnji sta najdaljši in trajata približno 55 % celotnega trajanja vžiga. Dodati je treba, da na teh stopnjah do uničenja snovi še ne pride;

3) odstranitev intrakapilarne in kemično vezane vode - temperatura 150-180 0 C. V isti fazi pride do razgradnje najmanj odpornih sestavin lesa (lumininske kisline). Izpuščajo se večinoma negorljivi plini in hlapi – CO 2 in H 2 O, vendar je razmeroma majhna količina gorljivih plinov in hlapov, kot je ogljikov monoksid CO.

Da bi utemeljili njegov videz, se spomnimo, da ločimo dve stopnji zgorevanja ogljika. Na prvi stopnji se ogljik oksidira v ogljikov monoksid: C + 0,5O 2 = CO. Zato je v produktih zgorevanja vedno strupen in vnetljiv plin - CO (ogljikov monoksid). Zaradi dejstva, da produkti razgradnje vsebujejo določeno količino gorljivih plinov in hlapov, na tej stopnji obstaja možnost spontanega zgorevanja lesa.

4) Ogrevanje suha material in toplotna razgradnja (piroliza) lesa:

začetek pirolize (temperatura 180-250 0 C). Les se pri tej temperaturi spremeni predvsem v premog (60-70%). Na splošno se sprosti malo hlapov in plinov, večina jih je negorljivih - ogljikov dioksid CO 2, vodna para H 2 O, pa tudi majhna količina ogljikovega monoksida CO, metana CH 4 itd. poveča se količina gorljivih plinov in hlapov. Do konca te faze je HPVA pripravljena za vžig iz vira vžiga. Torej je temperatura vžiga borovega lesa 255 0 C, hrasta - 238 0 C. Upoštevajte, da se z mletjem snovi njena temperatura vžiga zmanjša (na primer temperatura vžiga borove žagovine je 196 0 C) v odsotnosti IZ, do vžiga hlapov ne bo prišlo, in šele z nadaljnjim segrevanjem, pri višjih temperaturah (370-400 0 C), bo prišlo do njihovega samovžiga;

· intenzivna razgradnja lesa (temperatura 280-400 0 С). Na tej stopnji se celuloza pretvori predvsem v plinaste gorljive produkte in sprosti se glavna količina gorljivih plinov - približno 40% njihove celotne količine. Poleg naštetih plinov se sproščata vodik H 2 in etilen C 2 H 4 . Poleg njih lahko opazimo pare alkoholov, aldehidov, etrov, ketonov itd. Na splošno obstaja več kot 350 vrst produktov toplotnega razpada in zgorevanja lesa.

Poudarjamo dejstvo, da sta med razgradnjo lesa možna dva načina: a) pri temperaturah 180-250 0 C se spremeni predvsem v premog; b) pri temperaturah 280-400 0 C se sproščajo pretežno hlapni produkti. To je zelo pomembno pri požarni zaščiti lesa. Poznavanje dejavnikov, ki vplivajo na hitrost gorenja, vam omogoča, da jo nadzorujete.

5) Prenehanje sproščanja hlapnih spojin in začetek zgorevanja ogljičnega ostanka - oglja (temperatura 500-600 0 C). Ostanek ogljika nastane v prejšnjih fazah, vendar njegovo izgorevanje preprečuje dejstvo, da atmosferski kisik ne prodre do njega, saj izgori v območju plamenskih reakcij. Pri temperaturah nad 500 0 C se sproščanje "hlapnih snovi" praktično ustavi in ​​kisik dobi dostop do površine ogljičnega ostanka (premoga). Od te točke naprej se skozi razpoke iz spodnjih plasti lesa še naprej pojavljata hkratno heterogeno zgorevanje (tlenje) premoga in homogeno zgorevanje produktov razkroja. Debelina premoga se giblje znotraj 2,5 cm Ko se vse plasti lesa spremenijo v premog, se sproščanje plinastih produktov razgradnje ustavi, nadaljuje pa se le zgorevanje premoga.

Toplotna razgradnja premoga, šote in številnih drugih materialov poteka podobno kot les. Vendar ima vsak primer svoje značilnosti. Torej je v šoti skupna količina hlapnih snovi manjša in njihovo sproščanje se začne pri nižjih temperaturah kot v lesu (glej sliko 5.6). Premog je sestavljen iz toplotno odpornejših komponent kot les, zato njegova razgradnja poteka pri višjih temperaturah in manj intenzivno.

riž. 5.6. Odvisnost relativnega donosa hlapnih produktov pirolize trdnih snovi od temperature 1 – les; 2 - šota; 3 - premog

Znano je, da ima les kot gradbeni material številne prednosti. Je pa vnetljiv in vnetljiv. Za zmanjšanje gorljivosti lesa se uporabljajo številne metode (sredstva) požarne zaščite.

Les je najpogostejši vnetljiv material v požarnih razmerah. Po strukturi je porozen material s številnimi celicami, napolnjenimi z zrakom. Celične stene so sestavljene iz celuloze in lignita. Prostornina praznin v lesu presega prostornino trdnih snovi, kar je razvidno iz podatkov v tabeli. 7.6.

Tabela 7.6

Prostornina trdne snovi in ​​lesnih praznin

Narava strukture lesa določa njegovo zelo nizko toplotno prevodnost in s tem povezano hitro vnetljivost in počasno segrevanje notranjih plasti. Ko les pride v stik z virom vžiga, kot je plamen, se tanka površinska plast lesa hitro segreje, vlaga izhlapi in nato razpade. Produkti razgradnje lesa, pridobljeni pri temperaturah pod 250 0 C, vsebujejo predvsem vodno paro, ogljikov dioksid CO 2 in nekaj gorljivih plinov, zato niso zmožni goreti.

Tako kot pri tekočinah se imenuje najnižja temperatura lesa, pri kateri se lahko razkrojni produkti vnamejo iz vira vžiga. Plamenišče lesa.

Temperatura vžiga lesa je odvisna od stopnje njegovega mletja. Tako je temperatura vžiga borovega lesa 255 0 C, borove žagovine pa 230 0 C.

Po vžigu se temperatura zgornje plasti lesa dvigne zaradi toplote, ki jo oddaja plamen, in doseže 290 - 300 0 С. Pri tej temperaturi je izhod plinastih produktov največji (glej sliko 7.1) in višina plamena je na najvišji ravni.

velik. Zaradi razgradnje se zgornja plast lesa spremeni v oglje, ki v teh pogojih ne more goreti, saj kisik, ki prihaja iz zraka, reagira v območju zgorevanja plamena. Temperatura premoga na površini v tem času doseže 500 - 700 0 С. Ko zgornja plast lesa izgori in se spremeni v premog, se spodnja plast lesa segreje do 300 0 C in razpade. Tako se ognjeno izgorevanje lesa, ko se na njegovi površini tvori majhna plast premoga, še ne ustavi, vendar se stopnja sproščanja produktov razgradnje začne zmanjševati. Nadaljnja rast premogovega sloja in zmanjšanje donosa produktov razgradnje vodita do dejstva, da plamen ostane le pri premogovih razpokah, kisik pa lahko doseže površino premoga. Od tega trenutka se začne zgorevanje premoga, hkrati pa se nadaljuje zgorevanje produktov razkroja. Debelina premogovega sloja, ki do tega trenutka doseže 2–2,5 cm, ostaja konstantna, saj pride do ravnotežja med linearno hitrostjo izgorevanja premoga ter hitrostjo segrevanja in razpadanja lesa. Istočasno zgorevanje premoga in produktov razgradnje lesa se nadaljuje, dokler se ves les ne spremeni v premog. Po tem se ustavi sproščanje plinastih produktov razgradnje lesa in nadaljuje se le zgorevanje premoga.

Tako je proces zgorevanja lesa sestavljen iz dveh faz: zgorevanja s plamenom in zgorevanja premoga. Med njima je prehodna faza, za katero je značilen hkratni tok dveh faz.

V požarnih razmerah ima prva faza glavno vlogo, saj jo spremlja sproščanje velike količine produktov zgorevanja, segretih na visoko temperaturo, in intenzivno sevanje (plamen). Vse to prispeva k hitremu širjenju izgorevanja in povečanju območja požara. Zato pri gašenju požarov najprej poskušajo odpraviti središča, kjer se pojavi prva faza zgorevanja.

Les je še danes eden najbolj priljubljenih gradbenih materialov. Toda zaradi enostavnosti obdelave, trdnosti, sorazmerno majhne mase materiala, odlične odpornosti na vlago, toplote in okoljskih lastnosti les, kot material organskega izvora, potrebuje dodatno zaščito pred ognjem in biološkim okoljem, ki ga zagotavlja ogenj. - zaviralnih materialov. Danes je zaščita lesa zagotovljena s številnimi sredstvi, ki omogočajo ne le podaljšanje življenjske dobe lesenih konstrukcij, ohranjanje njihovega videza, temveč tudi močno povečanje varnosti njihove uporabe.

Lastnosti lesa glede na izpostavljenost ognju.

Les v zračno suhem stanju je gorljiv material – vžge in širi ogenj. Vendar pa zaradi dejstva, da se med zgorevanjem na površini lesa tvori premog, ki gori počasneje in s toplotno prevodnostjo 4-krat nižjo kot sam les, stopnja izgube delovnega dela lesene konstrukcije (DC) ne presega 0,8 mm na minuto. Zato se enosmerni tok med požarom upira propadu dlje časa kot jeklo, ki morda ne prenese obremenitev zaradi zmanjšanja trdnosti pri segrevanju. Poleg tega se požarna odpornost jeklenih konstrukcij zmanjša tudi zaradi dejstva, da se pri segrevanju močno podaljšajo. Tako, če jekleni tram dolžine 15 m segrejemo na 500°C, se ta podaljša za 90 mm, kar vodi v nastanek rušilnih napetosti v gradbenih konstrukcijah. Pri segrevanju se les deformira 3-4 krat manj.

Vžig lesa iz odprtega ognja se lahko pojavi pri temperaturi približno 210 ° C in ga spremlja zvišanje temperature.

V odsotnosti odprtega vira toplote (plamen, iskre) lahko pride do vžiga, ko se les hitro segreje (1-2 minuti) na temperaturo nad 330°C. Pri dolgotrajni izpostavljenosti toploti se temperatura vžiga lesa zmanjša na 150-170°C. To okoliščino je treba upoštevati pri postavljanju lesenih konstrukcij v bližini ogrevalnih predmetov (grelniki, dimniki). V teh primerih je treba zagotoviti takšne pogoje za stik lesa z njimi, da njegova stalna temperatura ne presega 150 ° C.

Glavni pogoj za nadaljevanje in razvoj samostojnega zgorevanja prižganega lesenega izdelka je presežek količine toplote, ki jo naberejo njegove površinske plasti, nad količino toplote, ki se oddaja v prostor. Z drugimi besedami, za vzdrževanje in širjenje izgorevanja je potrebno vzdrževati temperaturo sosednjih delov konstrukcij nad točko vžiga lesa.