متوهج

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة
احتراق بطيء في جمر متوهج من قوالب فحم الشواء

الاحتراق البطيء ( بالإنجليزية البريطانية ) أو الاحتراق البطيء ( بالإنجليزية الأمريكية ؛ انظر اختلافات التهجئة ) هو شكل بطيء من الاحتراق بدون لهب ، ويستمر بفعل الحرارة المنبعثة عندما يهاجم الأكسجين سطح الوقود في حالته المكثفة بشكل مباشر . [ 1 ] يمكن للعديد من المواد الصلبة أن تحافظ على تفاعل الاحتراق البطيء، بما في ذلك الفحم ، والسليلوز ، والخشب ، والقطن ، والتبغ ، والقنب ، والخث ، ومخلفات النباتات ، والدبال ، والرغوات الاصطناعية ، والبوليمرات المتفحمة بما في ذلك رغوة البولي يوريثان ، وبعض أنواع الغبار . من الأمثلة الشائعة على ظاهرة الاحتراق البطيء بدء حرائق المنازل على الأثاث المنجد بسبب مصادر حرارة ضعيفة (مثل سيجارة ، أو سلك كهربائي قصير الدائرة )، والاحتراق المستمر للكتلة الحيوية خلف جبهة اللهب في حرائق الغابات . [ 2 ]

الأساسيات

سيجارة مشتعلة.

يكمن الفرق الأساسي بين الاحتراق البطيء والاحتراق اللهبي في أن الاحتراق البطيء يحدث على سطح المادة الصلبة وليس في الحالة الغازية. يُعدّ الاحتراق البطيء ظاهرة سطحية، ولكنه قد ينتشر إلى داخل الوقود المسامي إذا كان يسمح بتدفق المواد. تكون درجة الحرارة المميزة والحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق البطيء منخفضة مقارنةً بتلك الموجودة في الاحتراق اللهبي. ينتشر الاحتراق البطيء بشكل زاحف، بسرعة تقارب 0.1 مم/ث (0.0039 بوصة/ث) ، أي أبطأ بعشر مرات تقريبًا من انتشار اللهب على سطح مادة صلبة. على الرغم من خصائصه الاحتراقية الضعيفة، يُشكّل الاحتراق البطيء خطرًا كبيرًا للحريق. ينبعث من الاحتراق البطيء غازات سامة (مثل أول أكسيد الكربون ) بكمية أكبر من الحرائق اللهبية، ويترك وراءه كمية كبيرة من المخلفات الصلبة. الغازات المنبعثة قابلة للاشتعال، ويمكن أن تشتعل لاحقًا في الحالة الغازية، مما يؤدي إلى التحول إلى الاحتراق اللهبي. [ 3 ]  

مواد متوهجة

عينة من رغوة البولي يوريثان من تجارب ناسا للاحتراق البطيء.

يمكن للعديد من المواد أن تحافظ على تفاعل الاحتراق البطيء، بما في ذلك الفحم والتبغ والخشب المتحلل ونشارة الخشب ووقود الكتلة الحيوية على سطح الغابة ( الدبال ) وتحت سطحها ( الخث )، والملابس القطنية والخيوط، والرغوات البوليمرية (مثل أقمشة التنجيد وأغطية الأسرة ). تتميز أنواع الوقود المشتعلة ببطء عمومًا بمساميتها ونفاذيتها للتدفق، وتتكون من تجمعات (جسيمات أو حبيبات أو ألياف أو بنية خلوية). تُسهّل هذه التجمعات التفاعل السطحي مع الأكسجين من خلال السماح بتدفق الغاز عبر الوقود وتوفير مساحة سطح كبيرة لكل وحدة حجم. كما أنها تعمل كعازل حراري ، مما يقلل من فقدان الحرارة. وتُعد رغوة السليلوز والبولي يوريثان من أكثر المواد التي دُرست حتى الآن .

مخاطر ناجمة عن الاحتراق البطيء

إن خصائص الحرائق البطيئة تجعلها تشكل تهديداً ذا أبعاد جديدة، حيث تتخذ شكل حرائق هائلة تحت الأرض أو مخاطر صامتة تتعلق بالسلامة من الحرائق، كما هو ملخص أدناه.

  • الدخان والتلوث الناتج عن الحرائق في بورنيو، 1997.
    السلامة من الحرائق : تكمن المخاطر الرئيسية للاحتراق البطيء في سهولة اندلاعه (بفعل مصادر حرارة ضعيفة لا تكفي لإشعال اللهب) وصعوبة اكتشافه. تُشير إحصاءات الحرائق إلى أن الاحتراق البطيء يُعد السبب الرئيسي للوفيات الناجمة عن الحرائق في المناطق السكنية (أكثر من 25% من وفيات الحرائق في الولايات المتحدة تُعزى إلى حرائق الاحتراق البطيء، مع نسب مماثلة في دول متقدمة أخرى). ومن سيناريوهات الحرائق الشائعة اشتعال قطعة أثاث مُنجّدة بسبب سيجارة . يؤدي هذا الاشتعال إلى حريق بطيء يستمر لفترة طويلة (قد تصل إلى ساعات)، وينتشر ببطء وصمت حتى تصل الظروف إلى حدّها الحرج، ثم تندلع النيران فجأة؛ [ 4 ] وقد طُوّرت سجائر مقاومة للحريق للحدّ من خطر الحرائق الناجمة عن الاحتراق البطيء. يُعد الاحتراق البطيء أيضًا مصدر قلق فيما يتعلق بالسلامة من الحرائق على متن المنشآت الفضائية (مثل محطة الفضاء الدولية )، لأنه يُعتقد أن غياب الجاذبية يعزز الاشتعال البطيء وانتشاره.
  • كومة الأنقاض المتفحمة بعد هجمات 11 سبتمبر ، مانهاتن، نيويورك.
    حرائق الغابات : لا يُحدث الاحتراق البطيء لأرضية الغابة التأثير البصري للاحتراق اللهبي، إلا أنه يُخلّف آثارًا بالغة الأهمية على النظام البيئي للغابة . فقد يستمر الاحتراق البطيء للكتلة الحيوية لأيام أو أسابيع بعد انطفاء اللهب، مما يؤدي إلى استهلاك كميات كبيرة من الوقود، ويُصبح مصدرًا عالميًا للانبعاثات في الغلاف الجوي. [ 5 ] ويؤدي الانتشار البطيء إلى ارتفاع درجة الحرارة لفترات طويلة [ 6 ] ، وقد يتسبب في تعقيم التربة أو موت الجذور والبذور وسيقان النباتات على مستوى سطح الأرض.
  • حرائق باطن الأرض: تُعدّ الحرائق التي تندلع على عمق أمتار عديدة تحت سطح الأرض نوعًا من الحرائق البطيئة الهائلة. ونادرًا ما تندلع هذه الحرائق في مناجم الفحم والأراضي الخثية ومدافن النفايات، ولكن عندما تشتعل، فإنها قد تستمر لفترات طويلة جدًا (أشهر أو سنوات)، مُطلقةً كميات هائلة من غازات الاحتراق في الغلاف الجوي، مما يُسبب تدهور جودة الهواء وما يترتب عليه من مشاكل صحية. وتُعتبر أقدم وأكبر الحرائق في العالم، والتي تستمر لقرون، من الحرائق البطيئة. وتتغذى هذه الحرائق على الأكسجين الموجود في تدفق الهواء الصغير ولكن المستمر عبر شبكات الأنابيب الطبيعية، والطبقات المتصدعة ، والشقوق، والفتحات، أو مناجم مهجورة تسمح للهواء بالدوران في باطن الأرض. ويُعزز انخفاض فقدان الحرارة وارتفاع القصور الحراري تحت الأرض، إلى جانب وفرة الوقود، الاحتراق البطيء طويل الأمد، ويسمح بانتشار زاحف ولكنه واسع النطاق. ويصعب اكتشاف هذه الحرائق، مما يُحبط معظم الجهود المبذولة لإخمادها. أدت حرائق الأراضي الخثية المدمرة التي اندلعت عام 1997 في بورنيو إلى إدراك أن الحرائق البطيئة تحت سطح الأرض تشكل تهديدًا عالميًا ذا آثار اقتصادية واجتماعية وبيئية كبيرة. [ 7 ] وشهد صيف عام 2006 عودة حرائق الخث في بورنيو. [ 8 ]
  • حطام مركز التجارة العالمي : بعد الهجوم والحريق والانهيار اللاحق للبرجين التوأمين في 11 سبتمبر 2001 ، ظلّت كومة الحطام الهائلة (1.8 مليون طن) في الموقع مشتعلة لأكثر من خمسة أشهر. [ 9 ] وقد قاومت محاولات رجال الإطفاء لإخمادها حتى إزالة معظم الأنقاض. وكانت آثار الغازات والهباء الجوي الناتج عن الاحتراق البطيء على صحة عمال الإنقاذ كبيرة. [ 10 ]

تطبيقات مفيدة

للاحتراق البطيء بعض التطبيقات المفيدة.

  • الفحم الحيوي هو الفحم الناتج عن الاحتراق البطيء و/أو التحلل الحراري للكتلة الحيوية. ويُعدّ حلاً واعداً على المدى القصير لخفض تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. يتميز الفحم بأنه مادة صلبة مستقرة وغنية بالكربون، مما يجعله مناسباً لتخزين الكربون في التربة. يُساهم التحلل الطبيعي وحرق الأشجار والمخلفات الزراعية في إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ويمكن استخدام الفحم الحيوي لتخزين جزء من هذا الكربون في الأرض، كما أن وجوده في التربة يُحسّن من إنتاجيتها. وللفحم الحيوي تطبيقات في إنتاج الطاقة تُساهم في خفض انبعاثات الكربون .
  • في إدارة حرائق الغابات ، يمكن استخدام الحروق المُتحكم بها ذات الاحتراق البطيء لتقليل الطبقات السطحية من الوقود الطبيعي بمعدل انتشار بطيء. [ 11 ] تتميز هذه الحرائق بميزتين عند إبقائها في طبقات سطحية للغاية: سهولة السيطرة عليها وقلة الأضرار التي تُلحق بالغابة.
  • يُعد احتراق الإطارات ببطء، مما ينتج عنه القطران والطاقة في نفس الوقت، إحدى طرق إعادة تدوير الإطارات .
  • يتم استخدام الاحتراق في الموقع لمواقع البترول بشكل متزايد لاستخراج النفط عندما تثبت طرق الاستخراج التقليدية أنها غير فعالة أو مكلفة للغاية.
  • يجري استكشاف الاحتراق البطيء في الموقع كتقنية معالجة جديدة لتلوث التربة . [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/art074.html "الاحتراق البطيء" بقلم تي جيه أوليميلر، دليل SFPE لهندسة الحماية من الحرائق (الطبعة الثالثة)، 2002
  2. ↑ جي رين، ظواهر الاحتراق البطيء في العلوم والتكنولوجيا، المجلة الدولية للهندسة الكيميائية 1، ص 3-18، 2009 http://hdl.handle.net/1842/2678
  3. ↑ http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire02/art074.html "الاحتراق البطيء" بقلم تي جيه أوليميلر، دليل SFPE لهندسة الحماية من الحرائق (الطبعة الثالثة)، 2002.
  4. ↑ جيه آر هول، 2004، مشكلة حريق مواد التدخين، قسم تحليل وبحوث الحرائق التابع للجمعية الوطنية للحماية من الحرائق، كوينسي، ماساتشوستس (الولايات المتحدة الأمريكية). نوفمبر 2004.
  5. ↑ IT Bertschi, RJ Yokelson, DE Ward, RE Babbitt, RA Susott, JG Goode, WM Hao, 2003, انبعاثات الغازات والجسيمات النزرة من الحرائق في وقود الكتلة الحيوية ذي القطر الكبير وتحت الأرض، مجلة البحوث الجيوفيزيائية 108 (D13)، ص 8.1-8.12.
  6. ↑ جي. رين؛ إن. كليفر؛ سي. أشتون؛ بي. بيروني؛ جيه إل توريرو (2008). "شدة حرائق الخث المشتعلة وأضرارها على تربة الغابات". كاتينا . 74 (3): 304-309 . Bibcode : 2008Caten..74..304R . doi : 10.1016/j.catena.2008.05.008 . hdl : 1842/2480 .
  7. ↑ SE Page, F. Siegert, JO Rieley, H.-DV Boehm, A. Jaya, S. Limin, 2002, The quantity of carbon release from peat and forest fires in Indonesia during 1997, Nature 420, pp. 61-61.
  8. ↑ ضباب حرائق الغابات يُسبب معاناةً لإندونيسيا وخارجها، صحيفة الغارديان، 6 أكتوبر/تشرين الأول 2006. https://www.theguardian.com/environment/2006/oct/06/indonesia.pollution
  9. ↑ ج. بيرد، حرائق جراوند زيرو لا تزال مشتعلة، نيو ساينتيفيك، 3 ديسمبر 2001.
  10. ↑ JD Pleil, WE Funk, SM Rappaport, 2006, Residual Indoor Thetamination from World Trade Center Underblades Fires as dericed by Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Profiles, Environmental Science & Technology 40 (2006) 1172-1177.
  11. ↑ HH Biswell، الحرق الموصوف في إدارة الغطاء النباتي للأراضي البرية في كاليفورنيا (مطبعة جامعة كاليفورنيا، بيركلي، 1989)
  12. ↑ P Pironi, C Switzer, G Rein, JI Gerhard, JL Torero, A Fuentes, تجارب الاحتراق الأمامي على نطاق صغير لمعالجة قطران الفحم في الوسائط الخاملة، وقائع معهد الاحتراق 32 (2)، ص 1957-1964، 2009.
  • خطر الحريق . CigaretteLitter.org