при сжигании угля какие газы выделяются

Сжигание угля. При сжигании угля освобождаются и выбрасываются в атмосферу большое количество различных веществ

При сжигании угля освобождаются и выбрасываются в атмосферу большое количество различных веществ. Существенное снижение выброса в атмосферу продуктов сгорания и контроль за всем процессом сжигания угля требуют значительных затрат. Очистка дымовых газов от некоторых продуктов выброса, и особенно серы, создает новые проблемы по размещению известняковых шламов, образующихся при обессеривании этих газов. В связи с тем что среди экспертов имеются разногласия по широкому кругу вопросов, связанных с воздействием продуктов сгорания угля на окружающую среду, неудивительно то значительное расхождение в политике разных стран по отношению к контролю за выбросами этих продуктов.

Различные смеси высокой концентрации из твердых частиц и газов, образующиеся при сжигании угля, увеличивают темпы роста числа заболеваний дыхательных путей человека, обостряют развитие астмы, усиливают головные боли и боли в грудной клетке, ухудшают деятельность легких и являются главной причиной повышенной утомляемости легко восприимчивой части жителей крупных городов. Последние эпидемиологические исследования не выявили четкой зависимости между случаями преждевременной смерти и уровнем содержания окислов серы, обычно имеющихся в атмосфере крупных городов. Однако в этих исследованиях прослеживалась зависимость между преждевременной смертью и наличием в воздухе мелких частиц, которые могут образовываться непосредственно при сжигании угля или являться вторичными продуктами разложения первоначально образовавшихся двуокиси серы или окиси азота. Необходимо отметить, что очень трудно выявить влияние производных процессов сжигания при расчете корреляционных зависимостей с учетом таких переменных, как социально-экономические факторы или превалируюшие в исследуемой местности погодные условия. Ведущимися постоянно клиническими исследованиями до настоящего времени не отмечено наличие случаев вредного воздействия на человеческий организм окислов серы, выделяемых при сжигании угля, даже при уровнях, в несколько раз превышающих стандарты, принятые в США для наличия этих продуктов в атмосфере. Однако влияние ежедневного воздействия имеющегося уровня загрязнения в течение длительного периода времени остается неизвестным. Тем не менее многие страны принимают стандарты, ограничивающие выбросы серы в атмосферу.

Продукты сжигания угля, выбрасываемые в атмосферу, могут оказывать и вредное воздействие на урожай, животный мир и различные материалы. Даже при установленных стандартах большое разнообразие культурных полей, растения, фрукты и орехи, леса очень чувствительны к находящимся в атмосфере окислам серы и азота. Проведенные полевые испытания показали, что потенциальная вероятность снижения урожайности некоторых культур и, наоборот, усиливающийся рост сорных трав зависят от повышенного содержания в почвах сульфатов. Вода в озерах в различных частях света приобрела повышенную кислотность, и в некоторых из них рыба начала исчезать. Выбросы в атмосферу окислов серы и азота способствуют и образованию «кислых» дождей. Все еще нет ясности в том, что следует предпринимать для решения данной проблемы с наибольшей эффективностью и наименьшими затратами. Некоторая часть исследователей полагает, что в качестве нейтрализатора кислого воздействия в почвы районов, подвергающихся осадкам окислов серы и азота, следует вносить известь.

Во многих странах предметом особого беспокойства является порча под воздействием вредных выбросов материалов. И если обычно проблема загрязнения, связанная с сжиганием угля, может быть решена, то до сих пор нет средств борьбы с ухудшением качества строительных материалов, порчей произведений искусств, выцветанием красок, повышением коррозии металлов от длительного воздействия кислотных выбросов.

Дополнительно следует отметить, что в некоторых районах ухудшается видимость. Например, иногда двуокись серы в атмосфере превращается в сульфаты, которые рассеивают свет и могут снижать видимость. Этот эффект наиболее значителен в засушливых районах, таких как западные штаты США, где видимость при нормальных условиях может превышать 100 км. Проблема снижения видимости в городах в значительной мере решена применением бездымных сортов топлива и ликвидацией небольших котельных, использовавшихся для отдельных жилых зданий. Уничтожение лондонской атмосферы «горохового супа» (смога), который наблюдался в городе до 50-х годов, достигнуто за счет требования использовать для сжигания только бездымный уголь.

Источник

Характеристика продуктов сгорания выбрасываемых котельными в атмосферу

При сжигании органических топлив в топках котлов образуются различные продукты сгорания, такие как ок­сиды углерода СО_х = СО + СО₂, водяные пары Н₂О, оксиды серы SO_x = SO₂ + SО₃, оксиды азота NO_x = NO + NО₂, полициклические арома­тические углеводороды (ПАУ), фтористые соединения, соединения ванадия V₂O₅, твердые частицы и др. [1, 2] (см. табл. 7.1.1). При неполном сгорании топлива в топках уходящие газы могут также содержать углеводороды СН₄, С₂Н₄ и др. Все продукты неполного сгорания являются вредными, однако при современной технике сжигания топлива их образование можно свести к минимуму [ 1 ].

Таблица 7.1.1. Удельные выбросы при факельном сжигании органических топлив в энергетических котлах [ 3 ]

3000

Критерием санитарной оценки среды является предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества в атмосферном воздухе на уровне земли. Под ПДК следует понимать такую концентрацию различных веществ и химических соединений, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений или заболеваний.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест приведены в табл. 7.1.2 [ 4 ]. Максимально-разовая концентрация вредных веществ определяется по пробам, отобранным в течение 20 мин, среднесуточная — за сутки.

Таблица 7.1.2. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест

Расчеты ведутся по каждому вредному веществу в отдельности, с тем чтобы концентрация каждого из них не превышала значений, приведенных в табл. 7.1.2. Для котельных эти условия ужесточены введением дополнительных требований о необходимости суммирования воздействия оксидов серы и азота, которое определяется выражением

Основными продуктами полного сгорания органических углеводород­ных топлив C_mH_n являются диоксид углерода СО₂ и водяные пары Н₂О:

В то же время, вследствие локальных недостатков воздуха или неблаго­приятных тепловых и аэродинамических условий, в топках и камерах сго­рания образуются продукты неполного сгорания, состоящие в основном из монооксида углерода СО (угарного газа), водорода Н₂ и различных углево­дородов, которые характеризуют потери тепла в котлоагрегате от химиче­ской неполноты сгорания (химический недожог).

Содержание СО в продуктах сгорания паровых и водогрейных котлов обычно не превышает сотых долей процента (0,0005÷0,025%). Концентрация СО₂ в уходящих газах существенно выше и составляет 10÷14% в зависимости от вида сжигаемого топлива.

Кроме этого, в процессе сжигания получается целый ряд химических соединений, образующихся вследствие окисления различных составляю­щих топлива и азота воздуха N₂. Наиболее существенную их часть состав­ляют оксиды азота NO_x и серы SO_x.

Оксиды азота образуются за счет окисления как молекулярного азота воздуха, так и азота, содержащегося в топливе. Экспериментальные иссле­дования показали, что основная доля образовавшихся в топках котлов NO_х, а именно 96÷100%, приходится на монооксид (оксид) азота NO. Ди­оксид NO₂ и гемиоксид N₂O азота образуются в значительно меньших ко­личествах, и их доля приблизительно составляет: для NO₂ – до 4%, а для N₂O – сотые доли процента от общего выброса NO_x. При типичных усло­виях факельного сжигания топлив в котлах концентрации диоксида азота NO₂, как правило, пренебрежительно малы по сравнению с содержанием NO и обычно составляют от 0÷7 ррm до 20÷30 ррm. В то же время быстрое перемешивание горячих и холодных областей в турбулентном пламени может привести к появлению относительно больших концентраций диок­сида азота в холодных зонах потока. Кроме этого, частичная эмиссия NO₂ происходит в верхней части топки и в горизонтальном газоходе (при T > 900÷1000 К) и при определенных условиях также может достигать за­метных размеров.

Гемиоксид азота N₂O, образующийся при сжигании топлив, является, по всей видимости, кратковременным промежуточным веществом. N₂O практически отсутствует в продуктах сгорания за котлами.

Среди вредных компонентов дымовых газов особое место занимает большая группа полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Многие ПАУ обладают высокой канцерогенной и (или) мутагенной актив­ностью, активизируют фотохимические смоги в городах, что требует строгого контроля и ограничения их эмиссии. В то же время некоторые ПАУ, например, фенантрен, флуорантен, пирен и ряд других, физиологи­чески почти инертны и не являются канцерогенно-опасными.

ПАУ образуются в результате неполного сгорания любых углеводо­родных топлив. Последнее имеет место из-за торможения реакций окисления углеводородов топлива холодными стенками топочных устройств, а также может быть вызвано неудовлетворительным смешением топлива и воздуха. Это приводит к образованию в топках (камерах сгорания) ло­кальных окислительных зон с пониженной температурой или зон с избыт­ком топлива.

Вследствие большого количества разных ПАУ в дымовых газах и трудности измерения их концентраций принято уровень канцерогенной загрязненности продуктов сгорания и атмосферного воздуха оценивать по концентрации наиболее сильного и стабильного канцерогена – бенз(а)пирена (Б(а)П) C₂₀H₁₂.

Ввиду высокой токсичности, следует особо отметить такие продукты сжигания мазута, как оксиды ванадия. Ванадий содержится в минеральной части мазута и при его сжигании образует оксиды ванадия VO, VO₂. Одна­ко при образовании отложений на конвективных поверхностях оксиды ва­надия представлены в основном в виде V₂O₅. Пентаоксид ванадия V₂O₅ яв­ляется наиболее токсичной формой оксидов ванадия, поэтому учет их вы­бросов производится в пересчете на V₂O₅.

Таблица 7.1.3. Примерная концентрация вредных веществ в продуктах сгорания при факельном сжигании органических топлив в энергетических котлах

Источник

Опасный дым от каменного угля

В редакцию нашей газеты обратились жители села Углекаменск с информацией о том, что каменный уголь, который они используют при сжигании в печах, образует некий особо вредный дым, который проникает в дома, вызывает осложнения со здоровьем. У жителей сложилось впечатление, что уголь необычный, возможно пропитан некими вредными веществами. Что делать жителям частного сектора при возможном некачественном угле, обладающем повышенным количеством и качеством вредных, токсичных веществ?

Дым, каждый день идущий из труб печей домов частного сектора в Партизанском городском округе, может быть опасным для здоровья. Дым, образующийся при горении каменного угля, который чаще всего используют жители частных домовладений, может содержать опасные для здоровья примеси.

При полном сгорании угля кроме золы из него образуются летучие газообразные и парообразные продукты, именно углекислота и вода, а также ещё сернистый (и серный) ангидрид. При неполном сгорании этих материалов получаются продукты горения, содержащие не только окись углерода, но также горючие соединения, заключающие углерод, водород и частью кислород и азот, и, кроме того, уголь в мелкоразделенном состоянии — в виде сажи. Вследствие этого продукты горения таких материалов являются в виде дыма, не вполне прозрачного, окрашенного в светло-серый, серовато-желтый, до темно-серого цвет. Дым от древесного топлива легок, поднимается в атмосфере вверх. Дым от ископаемых углей тяжелее, ещё более непрозрачен, трудно рассеивается в атмосфере, и потому там, где много фабрик, отапливаемых ископаемым углем, дым держится в атмосфере, вредит её чистоте, осаждает хлопья сажи.

К токсичным относят элементы-примеси, которые при сжигании углей способны переходить в газовую фазу при температуре сжигания и выбрасываются с дымовыми газами в атмосферу. Эти элементы, выпадая вместе с осадками, переходят в водоёмы и почву, где включаются в трофическую цепь «почва — растения — животные — человек». Обычно в их числе указывают серу, фосфор, бериллий, ртуть, мышьяк, селен, марганец, ванадий, хром, а также радиоактивные элементы — торий и уран.
Степень негативного воздействия вредных веществ, получаемых при сжигании каменного угля, определяется концентрацией загрязнителей (в нашем случае — элементов-примесей) в приземном слое воздуха и их токсическими свойствами. При оценке токсичности элементов-примесей учитывают их концентрацию в топливе и способность переходить в газовую фазу дымовых выбросов при сжигании углей. Отметим, что токсическое действие многих элементов-примесей и их соединений может многократно усиливаться при их совместном поступлении в организм человека.
Соединения серы (оксиды — SO2, SO3), образующиеся при сжигании многосернистых углей, чаще всего упоминаются в числе загрязнителей атмосферного воздуха в районах крупных угольных ТЭС. При длительном вдыхании они поражают желудочно-кишечный тракт, лёгкие и сердечно-сосудистую систему. Известный трагический пример — события декабря 1952 года в Лондоне. Плотный смог при полном безветрии держался 3—4 дня и, по официальным данным, погубил более четырёх тысяч человек. Ежедневные анализы воздуха показали, что смертность нарастала прямо пропорционально концентрации двуокиси серы (в основном топливного происхождения) в атмосфере.

Один из экологически опасных элементов-примесей — бериллий, который обладает высокой биологической активностью и оказывает аллергическое и канцерогенное воздействие на организм человека. Он накапливается в скелете, печени и лёгких (имеются сведения о заболеваемости работников угольных тепловых электростанций бериллиозом — серьёзной патологией лёгких). Промышленные объекты, работающие на угле и нефти, считаются главными источниками загрязнения атмосферного воздуха бериллием. Так, при среднем содержании бериллия в донецком угле, сжигаемом на одной крупной ТЭС, 2,5 г/т, выход его в газовую фазу составляет порядка 60%. На площади около 150 кв. км, прилегающей к станции, наблюдается двух-трёхкратное превышение предельно допустимой среднесуточной концентрации (ПДКСС) этого токсичного элемента в атмосфере воздуха.

Другой токсичный элемент — ванадий. Он оказывает отрицательное воздействие на органы дыхания, нервную систему, обмен веществ. Наиболее уязвимы печень, почки, семенники, костная ткань.
Уран, торий обладают высокой токсичностью и в форме химических элементов, и в форме их соединений — главным образом, в виде радиационного воздействия.
Отрицательные экологические последствия сжигания углей могут быть уменьшены и при правильном выборе технологии сжигания углей — высоты и числа дымовых труб, скорости выброса дымовых газов и их температуры. Конечно-же, в частном секторе все нюансы правильных технологий сжигания угля не применяются, в результате и человек, и почва, и растения могут быть заражены вредными химическими элементами и их соединениями.
Компании, продающие каменный уголь населению, вероятно, должны иметь сертификат качества, в котором отражён химический состав этого угля. Однако если качество угля вызывает у потребителей сильное сомнение, то они могут обратиться, например,

в Территориальный отдел Управления Роспотребнадзора по Приморскому краю в г. Партизанске.
692856, Приморский край, г. Партизанск, ул. Октябрьская, д. 5 «Б». телефон/факс: 8 (42363) 6-34-85, код города 8 (42363). E-mail:
partizansk@pkrpn.ru.

В связи с тем, что некачественный уголь и его продукты горения могут вызывать значительные нарушения здоровья, то специалисты Роспотребнадзора просто обязаны проверить подозрительный уголь, так как его применение может затрагивать интересы большого количества людей и их безопасность.

Источник

Опасные газы, уголь

Опасные газы, выделяемые углем при нагревании. Хранение угля (10+)

Опасные газы

При эксплуатации угольного отопительного котла при определенной погоде (сильный порывистый ветер) и при засорах дымохода или самого котла в помещение могут выделяться ядовитые газы. Если котел установлен в помещении, связанном с жилыми, или в помещении с котлом могут долгое время находиться люди, нужно быть очень осторожным. Дело в том, что горючие газы, выделяемые при коксовании угля, имеют резкий неприятный запах. Их попадание в помещение не может пройти незамеченным. Присутствующие люди сразу начинают реагировать, проветривать помещения, чистить котел и т. д.

Вашему вниманию подборка материалов:

Все, что нужно знать об отоплении и климат-контроле Особенности выбора и обслуживания котлов и горелок. Сравнение топлива (газ, дизель, масло, уголь, дрова, электричество). Печи своими руками. Теплоноситель, радиаторы, трубы, теплый пол, циркуляцинные насосы. Чистка дымоходов. Кондиционирование

Хранение угля

Уголь для отопления ДПК легко разместить на участке и хранить. Уголь может быть размещен под открытым небом. Он не мокнет, не боится осадков. Уголь довольно тяжелый, несколько тонн угля занимает совсем немного места. Я высыпал уголь на участке и прикрыл его брезентом, чтобы было проще доставать его из-под снега. Уголь доступен как в россыпи, так и в мешках. В мешках он дороже, но зато уже подготовлен для сжигания, поколот на кусочки размером с орех. Но разгрузка этих мешков может стать проблемой, тогда как россыпью уголь высыпают с самосвала за 2 минуты. В рассыпном угле встречаются большие куски, которые потом приходится колоть. Я выбрал этот вариант. Мне даже прикольно выйти утром на морозец и поколоть уголь. Колю его колуном (такая кувалда, одна сторона которой сделана в виде клина)

Циркуляция теплоносителя

Угольный котел чувствителен к внезапному прекращению циркуляции теплоносителя, так как его очень тяжело быстро погасить, а сам он тем более не погаснет. Так что, если у Вас принудительная циркуляция теплоносителя, то при отключении электричества котел может закипеть, взорваться или покорежиться.

В аварийной ситуации котел можно залить водой, но будьте готовы после этого к его серьезной чистке (как минимум) и к возможному ремонту. У меня при попытке залить котел от перепада температур лопнул шамотный кирпич в стенке котла.

Так что в итоге я позаботился об энергонезависимой системе циркуляции теплоносителя, на основе циркуляционного насоса 12 вольт, питаемого от автомобильного аккумулятора.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Почему коптит котел? Котел коптит. Из трубы идет черный дым. Копоть оседает в котле, в трубе, вылетает из трубы. Почему может коптить котел? Читать дальше.

Почему дымит котел? Установлен угольный котел. В последнее время он начал дымить. Чем это может быть вызвано? Почему может дымить угольный котел? Читать дальше.

Почему дымит котел.
Установлен угольный котел. В последнее время он начал дымить. Чем это может быть.

Причины электрического удара от водопроводных труб.
Почему может бить током от водопровода, водопроводных смесителей? Причины электр.

Почему греется электрическая розетка? Причины подгорания вилки.
Нередко электрические розетки и вилки могут нагреваться, плавиться и дымить. При.

Когда менять машину на новую? Обслуживать ли автомобиль у дилера? Плат.
Когда имеет смысл обновить машину? Точный математический ответ. Стоит ли проводи.

Заливка фундамента. Строительство, укладка своими руками.
Советы по заливке фундамента коротко. Планирование. Разметка. Заливка. Утепление.

Источник

Продукты горения (сгорания)

Продукты горения – это вещества (газообразные, жидкие или твердые 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.

Продукты горения сухой травы

Состав

Состав их зависит от состава горящего вещества и условий его горения. 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. 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 в подвалах, сушилках и в закрытых помещениях с большим количеством горючего материала. Рассмотрим кратко свойства основных продуктов горения.

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 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 ). Углекислый газ хорошо растворим в воде (при Т = 15 °С в одном литре воды растворяется один литр газа). Углекислый газ не поддерживает горение веществ, за исключением щелочных и щелочно-земельных металлов. Горение магния, например, происходит в атмосфере углекислого газа по уравнению:

Токсичность углекислого газа незначительна. Концентрация углекислого газа в воздухе 1,5 % безвредна для человека длительное время. При концентрации углекислого газа в воздухе, превышающей 3-4,5 %, нахождение в помещении и вдыхание газа в течение получаса опасно для жизни. При температуре Т = 0 °С и давлении р = 3,6 МПа углекислый газ переходит в жидкое состояние. Температура кипения жидкой углекислоты составляет Т = –78 °С. При быстром испарении жидкой углекислоты газ охлаждается и переходит в твердое состояние. Как в жидком, так и твердом состоянии, капли и порошки углекислоты применяются для тушения пожаров.

Оксид углерода

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

Цианистый водород

Акролеин

Пропеналь, акролеин, акрилальдегид – все это названия одного вещества, ненасыщенного альдегида акриловой кислоты: СН₂=СН-СНО. Этот альдегид тоже является сильно летучей жидкостью. Акролеин бесцветен, с резким запахом, очень ядовит. При попадании жидкости или ее паров на слизистые, особенно в глаза, вызывает сильное раздражение. Пропеналь является высокореакционным соединением, и это объясняет его высокую токсичность.

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

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. Диаметр частиц дыма составляет от 10 −4 до 10 −6 см (от 1 до 0,01 мкм). Отметим, что 1 мкм (микрон) равен 10 −6 м или 10 −4 см. Более крупные твердые частицы, образующиеся при горении, быстро оседают в виде копоти и сажи. При горении органических веществ дым содержит твердые частицы сажи, взвешенные в CO₂, CO, N₂, SO₂ и других газах. В зависимости от состава и условий горения вещества получаются различные по составу и по цвету дымы. При горении дерева, например, образуется серовато-черный дым, ткани – бурый дым, нефтепродуктов – черный дым, фосфора – белый дым, бумаги, соломы – беловато-желтый дым.

В составе дыма, образующегося на пожарах при горении органических веществ, кроме продуктов полного и неполного сгорания, содержатся продукты термоокислительного разложения горючих веществ. Образуются они при нагреве еще негорящих горючих веществ, находящихся в среде воздуха или дыма, содержащего кислород. Обычно это происходит перед факелом пламени или в верхних частях помещений, где находятся нагретые продукты сгорания.

Состав продуктов термоокислительного разложения зависит от природы горючих веществ, температуры и условий контакта с окислителем. Так, исследования показывают, что при термоокислительном разложении горючих веществ, в молекулах которых содержатся гидроксильные группы, всегда образуется вода. Если в составе горючих веществ находятся углерод, водород и кислород, продуктами термоокислительного разложения чаще всего являются углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны и органические кислоты. Если в составе горючих веществ, кроме перечисленных элементов, есть хлор или азот, то в дыме находятся также хлористый и цианистый водород, оксиды азота и другие соединения. Так, в дыме при горении капрона содержится цианистый водород, при горении линолеума «Релин» – сероводород, диоксид серы, при горении органического стекла – оксиды азота. Продукты неполного сгорания и термоокислительного разложения в большинстве случаев являются токсичными веществами, поэтому тушение пожаров в помещениях производят только в кислородных изолирующих противогазах.

Пепел, зола, копоть, сажа, уголь

Копоть, или сажа – остатки углерода, который не вступил в реакцию, по разным причинам. Сажу называют также амфотерным углеродом. Зола, или пепел – мелкие частицы неорганических солей, не сгоревших или не разложившихся при температуре горения. При выгорании топлива эти микросоединения переходят во взвешенное состояние или скапливаются внизу. А уголь – это продукт неполного сгорания дерева, то есть не сгоревшие его остатки, но при этом еще способные гореть. Конечно, это далеко не все соединения, которые выделятся при сгорании тех или иных веществ. Перечислить их всех нереально, да и не нужно, потому что другие вещества выделяются в ничтожно малых количествах, и только при окислении определенных соединений.

Классификация

Большинство продуктов горения являются отравляющими веществами. Поэтому, говоря об их классификации, будет правильным ознакомить вас 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. Более подробно о данной классификации читайте в материале по ссылке >>

Также ознакомьтесь с познавательным материалом по теме:

Формулы для расчета объема

Вид формулы для расчета объема продуктов полного сгорания при теоретически необходимом количестве воздуха зависит от состава горючего вещества.

Индивидуальное химическое соединение

В этом случае расчет ведут, исходя из уравнения реакции горения. Объем влажных продуктов сгорания единицы массы (кг) горючего вещества при нормальных условиях рассчитывают по формуле:

V_п.с. – объем влажных продуктов сгорания, м 3 /кг; – число киломолей диоксида углерода, паров воды, азота и горючего вещества в уравнении реакции горения; М – масса горючего вещества, численно равная молекулярной массе, кг.

Например, чтобы определить объем сухих продуктов сгорания 1 кг ацетона при нормальных условиях, составляем уравнение реакции горения ацетона в воздухе:

Определяем объем сухих продуктов сгорания ацетона:

Объем влажных продуктов сгорания 1 м 3 горючего вещества (газа) можно рассчитать по формуле:

V_п.с. – объем влажных продуктов сгорания 1 м 3 горючего газа, м 3 /м 3 ; – число молей диоксида углерода, паров воды, азота и горючего вещества (газа).

Сложная смесь химических соединений

Если известен элементный состав сложного горючего вещества, то состав и количество продуктов сгорания 1 кг вещества можно определить по уравнению реакции горения отдельных элементов. Для этого составляют уравнения реакции горения углерода, водорода, серы и определяют объем продуктов сгорания, приходящийся на 1 кг горючего вещества. Уравнение реакции горения имеет вид:

С + О 2 + 3,76N 2 = СО 2 + 3,76N 2

При сгорании 1 кг углерода получается 22,4 / 12 = 1,86 м 3 СО 2 и 22,4 × 3,76/12 = 7,0 м 3 N 2.

Аналогично определяют объем (в м 3 ) продуктов сгорания 1 кг серы и водорода. Полученные данные приведены ниже:

При горении углерода, водорода и серы кислород поступает из воздуха. Однако в состав горючего вещества может входить кислород, который также принимает участие в горении. В этом случае воздуха на горение вещества расходуется соответственно меньше.

В составе горючего вещества могут находиться азот и влага, которые в процессе горения переходят в продукты сгорания. Для их учета необходимо знать объем 1 кг азота и паров воды при нормальных условиях.

На основании приведенных данных определяют состав и объем продуктов сгорания 1 кг горючего вещества.

Например, чтобы определить объем и состав влажных продуктов сгорания 1 кг каменного угля, состоящего из 75,8 % С, 3,8 % Н, 2,8 % О, 1,1 % N, 2,5 % S, W = 3,8 %, A = 11,0 %.

Объем продуктов сгорания будет следующий, м 3 :

V_п.с. = 1,4 + 0,462 + 6,6972 + 0,017 = 8,576 м 3 /кг.

Смесь газов

Количество и состав продуктов сгорания для смеси газов определяют по уравнению реакции горения компонентов, составляющих смесь. Например, горение метана протекает по следующему уравнению:

СН 4 + 2О 2 + 2 × 3,76N 2 = СО 2 + 2Н 2О + 7,52N 2

Согласно этому уравнению, при сгорании 1 м 3 метана получается 1 м 3 диоксида углерода, 2 м 3 паров воды и 7,52 м 3 азота. Аналогично определяют объем (в м 3 ) продуктов сгорания 1 м 3 различных газов:

На основании приведенных цифр определяют состав и количество продуктов сгорания смеси газов.

Анализ продуктов сгорания, взятых на пожарах в различных помещениях, показывает, что в них всегда содержится значительное количество кислорода. Если пожар возникает в помещении с закрытыми оконными и дверными проемами, то пожар при наличии горючего может продолжаться до тех пор, пока содержание кислорода в смеси воздуха с продуктами сгорания в помещении не снизится до 14-16 % (об.). Следовательно, на пожарах в закрытых помещениях содержание кислорода в продуктах сгорания может быть в пределах от 21 до 14 % (об.). Состав продуктов сгорания во время пожаров в помещениях с открытыми проемами (подвал, чердак) показывает, что содержание в них кислорода может быть ниже 14 % (об.):

По содержанию кислорода в продуктах сгорания на пожарах можно судить о коэффициенте избытка воздуха, при котором происходило горение.

Действие на организм человека

Степень токсичности веществ связана с их физической и химической природой. Взаимодействуя с организмом, продукты горения вызывают патологические синдромы.

Международная классификация болезней десятого пересмотра МКБ-10 определяет отравление продуктами горения кодом Т59 – «Токсическое действие других газов, дымов и паров».

По механизму действия на человека отравляющие компоненты в составе дыма делятся на пять групп.

Многие токсины, образующие в продуктах горения «универсальны», так как вызывают поражение сразу нескольких систем организма.

Первая помощь при отравлении

Симптомы интоксикации разными веществами могут отличаться, но принципы оказания первой помощи всегда одинаковые.

Большинство ядов поступает через дыхательные пути. Первое, что необходимо сделать при отравлении – прекратить поступление продуктов горения в организм. Для этого необходимо:

Острая интоксикация требуют оказания экстренной помощи. Действия при отравлении продуктами горения, следующие:

Некоторые ингаляционные отравления продуктами горения имеют период мнимого благополучия. Даже при отсутствии патологических симптомов, стоит внимательно следить за состоянием тех, кто может быть отравлен. При первых же признаках неблагополучия необходимо вызывать соответствующих специалистов.

Отравление продуктами горения у детей развивается быстрее, чем у взрослых. Это объясняется более высоким уровнем кислородного обмена. У малышей появляются жалобы на головную боль, сонливость, слезотечение, тошноту. При осмотре заметны изменения цвета кожи, учащение и затруднение дыхания, нарушения координации. Принципы оказания первой помощи для детей те же, что и для взрослых. При отсутствии специализированной медицинской помощи, пострадавшему ребенку угрожают необратимые изменения центральной нервной системы.

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

Источник