Důlní požáry a chemismus výbušniny VY_32_INOVACE_Racek_01-2-01-Základní pojmy Autor: Mgr. Ing. Ladislav Ráček Tento výukový materiál byl zpracován v rámci projektu EU peníze středním školám - OP VK 1.5. CZ.1.07/1.5.00/34.0195 – Individualizace a inovace výuky

Anotace Pro poznání průběhu důlního požáru je nezbytným základem co nejdokonalejší znalost procesu hoření.

HOŘENÍ Hoření je oxidace hořlaviny, pro níž je charakteristická rychlost reakce a vývoj světla a tepla. Většina hořlavin je složena z uhlíku a vodíku, oxidují tyto na CO2 příp. na CO a H2O. Mechanismus hoření - reakce, při nichž se hořlavina mění na produkty (zplodiny) hoření. Vlastní reakce oxidace probíhá v reakčním pásmu dokončení hoření a světelný jev — v pásmu světélkujícím. Mechanismus reakce - vysvětlován teorii srážek (nárazů) molekul. Molekula nebo částice může reagovat, má-li k tomu potřebnou energii a k reakci dojde teprve tehdy, když se srazí s částicí, s níž má reagovat.

PLAMEN Plamen je světélkují plyn, vydávající tepelnou energii. Čelo plamene je situováno mezi světélkujícím plynem a tmavým nehořlavým plynem. Rychlost plamene je rychlost, kterou se pohybuje čelo plamene. Rychlost hoření je závislá na mechanismu hoření, na kinetice jednotlivých reakcí v mechanismu hoření, na rychlosti přenosu tepla z reakčního pásma do čerstvého paliva.

PRODUKTY HOŘENÍ Hořlavina je přirozená, upravená i syntetická látka vznětlivá (hořlavá), schopná při chemické reakci vyzařovat světlo a uvolňovat teplo. Zplodiny - produkty hoření jsou oxidy hořlavých prvků. Jsou zčásti plynné, zčásti pevné. Plynné tvoří hlavní součást hořlavých plynů - pevné tvoří hlavní součást popela. Produkty hoření: plyny, kouře (dýmy), saze, popel. Z nejdůležitějších hořlavých prvků – uhlíku a vodíku vznikají oxid uhelnatý a oxid uhličitý.

FÁZE ZPLODIN Jednofázová zplodina vzniká tehdy, jestli objekt hoření za daných podmínek nevykazuje v odcházejících plynech ani pevné oxidy, ani netvoří saze. Při většině požárů nevzniká jednofázová zplodina hoření, nýbrž kouř. Uzavřená fáze kouře, tj. kouřový plyn – sestává hlavně z vodní páry a oxidu uhelnatého. Disperzní fáze jsou obyčejně saze. Z částic sazí v kouři vznikají kondenzační jádra pro vodní páru. Plynné požární zplodiny jsou směsí mlhy a kouře vedle látek na hoření se nepodílejících - hlavně dusíku.

ZPLODINY Barva kouře je šedá až černá – podle podílu obsahu sazí a mlhy. Saze: Tvorba sazí je závislá na bohatosti uhlíku vzhledem k ostatním k hořlavým prvkům, především k vodíku a kyslíku. Rozeznáváme vločky sazí prachové a mazlavé. Vločky jsou nebezpečné z důvodu, že dlouho udržují žár. Popel - obsahuje nehořlavé podíly minerálních látek, které se při teplotě hoření nevypařují. Je to nespálený uhlík, kovy a oxidy v pevném stavu. Polétavý popílek se skládá z velmi jemných částic, ale ne koloidních. Škvára – struska je popel v kompaktním stavu.

BODY VZPLANUTÍ, HOŘENÍ, SAMOVZNÍCENÍ Bod vzplanutí je nejnižší teplota, při níž páry vyvinut ze zahřáté substance dosáhnou spodnÍ meze výbušnosti. Bod hoření - zápalnosti je nejnižší teplota, při níž - ze vzorku vyvinuté páry po přiblížení se plamene a zapálení – samy dále hoří. Bod vznícení je nejnižší teplota, při níž hořlavé substance ve směsi se vzduchem - pod tlakem 760 torrů se vznítí na rozehřáté podložce. Bod vznícení plynu leží vždy nad bodem varu. Bod vznícení kapky kapaliny leží pod bodem varu.

MEZE VÝBUŠNOSTI Meze výbušnosti jsou spodní a horní koncentrace hořlavých plynů nebo par ve směsi se vzduchem nebo s jiným kyslík obsahujícím plynem, v jejichž rozmezí se může směs plynu a vzduchu vznítit. Mimo tuto oblast není vznícení možné. Meze výbušnosti jsou udávány v objemových procentech nebo v g/m3 pro 0,1 MPa a 20°C.

ZÁŽEH, ŽHNUTÍ Zážeh je začátek spalování (hoření) a předpokládá zápalný systém, který je k dispozici nebo se vytvoří zahřáním. Bod zážehu závisí - vedle zápalného systému — od vodivosti od velikosti, tvaru a formy povrchu, od tlaku a příměsí - též od geometrie zážehového prostoru. Oheň vzniká na ohraničeném místě zápalného systému, které nazýváme ohniskem požáru. Perioda od zážehu ke vzniku požáru je charakterizována vzestupem teploty, rozdílem tlaku v plynech, růstem rychlosti zplyňování, vypařování nebo sublimace. Žhnutí je reakce pevné fáze, např. sazí.

SAMOVZNÍCENÍ Karbonizace je reakce (termický rozklad) za nedostatku kyslíku. Švelování je nízkotepelný rozklad při nedostatku kyslíku, Shoří jen tolik hořlaviny, že se proces udržuje vzniklým teplem. Samovznícení — zápar — zápara. Je charakterizováno tím, že množství tepla vzniklé při oxidaci látky je větší než teplo, které se odvede do okolního prostředí. Vznikající teplo se akumu1uje, až dosáhne kritické teploty, která pak: rychle překročí teplotu zážehu (vzplanutí). Požár je nadřazený pojem pro oheň nebo zápar, rozroste—li se do velkých rozměrů.

DŮLNÍ POŽÁR Důlním požárem nazýváme všechny výskyty otevřeného ohně, žhavého uhlí, dýmu nebo oxidu uhelnatého o koncentraci 0,01% a výše po dobu 48 hodin při odběrech vzorků opakovaných každé 3 — 4 hodiny; též výskyt aromatických požárních zplodin a zplodin po tření svědčí o počínajícím požáru. Charakteristickým pro důlní požár je možný jeho průběh za nedostatku vzduchu; je pomalejší a nevykazuje vždy mnoho dýmu ani plamenů. O vzniku požáru ve stařinách svědčí v počátečním stadiu zvýšená teplota a vlhkost větrů; není ani viditelných známek požáru ani zápachu.

POUŽITÁ LITERATURA KOLASA, Karel. Důlní požáry – jejich vznik – rozpoznání a hašení. 1. vydání. Ostrava: ES VŠB Ostrava, 1976.