Беспламенное горение древесины: параметры макрокинетики пиролиза и термоокислительного разложения

 Беспламенному, тлеющему горению подвержены многие материалы: уголь, хлопок, торф, карбонизующиеся полимеры и пр. Пожарная опасность тлеющего горения органических материалов состоит в том, что для инициирования процесса горения достаточно низкокалорийных источников зажигания, процесс носит скрытый характер, что затрудняет его обнаружение, и может самопроизвольно перейти в пламенный. Цель настоящей работы состояла в определении параметров макрокинетики пиролиза и термо¬окислительного разложения древесины разных видов хвойных и лиственных пород методами термического анализа.  Образцы исследовали методами термического анализа в инертной и воздушной среде. Для этого использовали автоматизированную модульную систему Du Pont-9900, включающую термовесы ТГА-951, дифференциально-сканирующий калориметр ДСК-910. Установлено, что пиролиз основных компонентов древесины (гемицеллюлозы и целлю¬лозы) протекает по механизму нуклеации и росту ядер по закону случая R (n = 1) с энергиями активации, близкими по порядку величины для разных пород (98–136 кДж/моль — для гемицеллюлоз и 203–233 кДж/моль — для целлюлозы). На стадиях термоокислительного разложения компонентов древесины и гетерогенного окисления карбонизованного продукта механизмом, контролирующим процесс, становится диффузия типа D3 (D4) в сферической геометрии. Эффективная энергия активации разложения гемицеллюлоз снижается до 90,9–95,8 кДж/моль, а целлюлозы — до 138,3–160,9 кДж/моль. В беспламенное, тлеющее горение материа¬ла существенный вклад вносит реакция гетерогенного окисления карбонизованных продуктов. Она является диффузионно-контролируемой и характеризуется высокими значениями энергии активации (до 285 кДж/моль). Результаты работы позволяют оценить макрокинетические параметры пиролиза и термоокислительного разложения древесины разных пород при беспламенном горении. Полученные данные могут использоваться как основные параметры при моделировании гетерогенного горения древесины разных пород в зданиях.