SAMOZAPALENIE

Jest to jeden z typów zapoczątkowania reakcji spalania polegający
na tym, że materiał palny sam lub w połączeniu z innym
materiałem wytwarza silny strumień ciepła, prowadzący do jego
samorzutnego zapalenia się, przy braku zewnętrznego bodźca
energetycznego.

Samozapaleniu ulegają gazy, ciecze i ciała stałe.

Materiały takie w temp.< 100

0

C mają bardzo dużą szybkość

utlenienia, że ciepło reakcji utlenienia przewyższa straty ciepła i
materiał sam się zapala.

Samonagrzewanie poprzedza samozapalenie i jest to proces
charakteryzujący się tym, że temp. układu palnego podwyższa się
w wyniku generacji ciepła wewnątrz samego układu niezależnie
od dopływu strumienia ciepła z zewnątrz.

Jeśli wzrost szybkości wydzielania się

ciepła jest bardzo

duży,

to

zjawisko

samonagrzewania

przyspiesza

się

z

możliwością przejścia w proces spalania (samozapalenia).

Temp.

układu

palnego,

przy

której

zaczyna

się

już

samoprzyspieszenie. reakcji i akumulacji ciepła, nazywa się
temperaturą krytyczną samonagrzewania.

Czas od momentu ogrzewania się substancji do pojawienia się
płomienia to okres indukcji.

MECHANIZM SAMOZAPALENIA

BIOLOGICZNEGO

Procesy biologiczne dotyczą produktów roślinnych, np. siana,

koniczyny, otręby, mokre liście, chmiel.

Warunki zaistnienia samozapłonu:

•

gdy zostaną nagromadzone większe ilości materiału (stosy)

•

gdy wegetacja komórek jeszcze się w nich nie zakończyła i pod

wpływem bakterii zaczynają się procesy fermentacyjne i gnilne, dając
początek miejscowemu samonagrzewaniu

•

obecność wilgoci w roślinie- rozmnażanie mikroorganizmów

Proces samonagrzewania

produktów roślinnych

można podzielić na 4 etapy.

Etap l. Pod wpływem wilgoci zaczynają się procesy wegetacyjne
(oddychanie i rozmnażanie), w związku z tym wydziela się ciepło,
gdyż

procesy wegetacyjne są

procesami egzotermicznymi.

Temperatura produktu roślinnego podnosi się do 70°C

Etap 2. Pod wpływem temperatury (70°C) giną mikroorganizmy,

nie są więc dalej źródłem ciepła, w wyniku którego może nastąpić
samonagrzewanie, jednakże niektóre substancje roślinne (białkowe
pektyny) rozpadają się w temperaturze 70°C, tworząc tzw. żółty
węgiel porowaty, charakteryzujący się silnymi własnościami
adsorpcyjnymi par i gazów z otoczenia.

Etap 3. W wyniku adsorpcji utleniacza przez węgiel temperatura
wzrasta

do

ok. 130°C. Zaczynają się rozkładać różne elementy roślin, a w
temperaturze 200°C rozkładają się wszystkie komórki roślinne i
ich główny składnik celuloza C

6

H

10

O

5

. Rozkład celulozy daje

wodę i węgiel. Tworzący się węgiel posiada słabe przewodnictwo
cieplne i silne właściwości adsorpcyjne dlatego też ulega
intensywnemu utlenianiu co powoduje wzrost temperatury do
280°C - 300°C (zwartość rośliny). Jeżeli straty ciepła są małe to
roślina może się zapalić.

Etap 4. Roślina ulega samozapaleniu. Q

zmagaz.

>>Q

strat

Mechanizm samonagrzewania fizycznego

• w wyniku adsorpcji gazów przez materiał palny, a następnie
reakcji chemicznej (utleniania).

Adsorpcja gazów daje efekty cieplne tylko wtedy, gdy materiałem
palnym są zwykle węgle kamienne, tzn. takie, które mają swym
składzie ok. 60% węgla pierwiastkowego, a resztę stanowią
domieszki typu rudy żelaza (nie utleniające się w normalnych
warunkach), siarczki żelaza, siarczany żelazowe (piryt).

Szybkość utleniania węgla, a następnie szybkość samozapalenia,
zależy m.in. od:

a) początkowej temperatury (im większa tym szybciej węgiel się

utlenia),

b) stężenia tlenu w otoczeniu, c) stopnia rozdrobnienia węgla
(drobny-320-340

0

C, gruby 400

0

C) .

Adsorpcja -

osadzanie się

pewnych substancji na

powierzchni

cieczy

i

ciał

stałych,

bez

wiązania

chemicznego. Ciało adsorbujące nazywa się

adsorbentem,

substancję

adsorbowaną

adsorbatem

.

Adsorpcja

uwarunkowana jest siłami przyciągania

MECHANIZM SAMONAGRZEWANIA JAKO

WYNIK REAKCJI CHEMICZNEJ np. oleje i

tłuszcze

•materiały, które ulegają samonagrzewaniu pod wpływem
powietrza (oleje roślinne, fosfor : biały (żółty), siarczki, węgliki
alkalicznych metali, np:N

2

S

• materiały, które ulegają samonagrzewaniu pod wpływem
wilgoci (np. Na);

•materiały, które ulegają samonagrzewaniu w mieszaninach
między sobą (np.siarkowodór i HNO

3

).

Oleje dzieli się na:

mineralne, roślinne

.

Do samonagrzewania zdolne są tylko oleje roślinne. Oleje

roślinne są to mieszaniny glicerydów wysokocząsteczkowych
kwasów

tłuszczowych:

np.:

kwasu

stearynowego,

palmitynowego czy też

oleinowego. Cząsteczki tych

glicerydów kwasu oleinowego mają podwójne wiązania,
które warunkują zdolność do samonagrzewania.

3. Polimeryzacja

Samonagrzewanie zależy od:

•ilości wiązań nienasyconych w oleju,

•własności zaoliwionego materiału (im mniejsza gęstość
materiału, tym szybciej się samozapala,

•stosunku ilości oleju do ilości materiału,

•sposobu składowania materiału

Z gatunków zwierzęcych tylko tran ma zdolność

do

samozapalenia.

Własności samozapalające olejów i tłuszczów określa się
wyznaczając tzw. liczbę jodową.

Liczba jodowa (LI)

- ilość gramów jodu, która może przyłączyć

100 g oleju.

Jod jest ciałem stałym. Jego roztwory mają barwę
ciemnogranatową. Pod wpływem oleju roztwory odbarwiają
się do całkowitego wysycenia wiązań podwójnych a potem
znowu się zabarwia.

Aby układ był samozapalający musi być duży dostęp tlenu,
małe straty ciepła i olej musi się stykać z materiałem
porowatym o małej dyfuzyjności cieplnej.

W takich warunkach ciepło z oleju gromadzi się w

materiale, a nie idzie na straty stąd też gdy odpowiednim
stosunku oleju do materiału, materiał

może ulec

samozapaleniu.