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방재영역/연소공학

6. 자연발화

by Danny' 2020. 6. 11.
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자연발화

 

 

1. 자연발화 개요

  • 물질이 공기 중에서 발화 온도보다 훨씬 낮은 온도에서 자연히 발열하고 그 열이 장기간 축적되어 발화점에 도달하여 나중에 연소에 이르는 현상
  • 인위적으로 가열하지 않고 상온 상태에서 물질이 공기 중에서 자연산화 또는 자연 분해하여 발생된 열에 의하여 반응이 점진적으로 촉진되어 열을 축적함으로써 발화점에 도달하여 부분적으로 발화되는 현상
  • 발생한 에너지가 그 계에서 제거되지 않고 열로 축적되어 발화온도에 도달하게 됨으로써 스스로 발화하면서 열을 방출하는 느린 산화공정
  • 비교적 휘발성이 낮은 액체가 특히 자연발화 현상을 일으키기 쉬우며, 휘발성이 큰 액체는 증발될 때 증발열을 빼앗겨 스스로 냉각되기 때문에 자연발화가 덜 일어난다
  • 자연발화를 일으키는 원인으로는 물질의 산화열, 분해열, 분해열, 흡착열, 중합열 등이 있다

2. 자연발화의 조건

열전도율이 작을 때

  • 보온효과가 좋게 되기 위해서는 열이 축적되기 쉬운 분말상, 섬유상의 물질이 공기를 많이 포함하기 때문에 단열적이 되며 열전도율은 작은 쪽이 좋다

발열량이 클 때

  • 발열량이 클수록 열의 축적이 잘 이루어진다

주위 온도가 높을 때

  • 온도가 높으면 반응속도가 빠르기 때문에 열의 발생이 증가하여 이런 경우 반응속도는 온도 상승에 따라 현저하게 증가한다

표면적이 넓을 때

  • 표면적이 클수록 자연발화가 쉽고 분말이나 액체가 포나 종이 등에 부착되어 있는 상태가 자연발화가 쉽다

3. 자연발화 물질의 종류

자연분해 시 발생한 분해열이 축적되어 발화하는 물질

  • 셀룰로오스, 질화면, 유기과산화물, 니트로글리세린 등

자연산화시 발생한 산화열이 축적되어 발화하는 물질

  • 건성유, 반건성유, 원면, 석회분, 석탄 등

물질이 주위의 기체를 흡착할 때 생기는 흡착열이 축적되어 발화하는 물질

  • 활성탄, 유연탄 등과 같이 물질이 주위의 기체를 흡착

중합반응시 발생한 중합열에 의해 발화하는 물질

  • 시안화수소, 산화에틸렌 등

미생물(발효열)의 활동으로 발열 축적하여 발화하는 물질

  • 퇴비, 먼지 등

4. 준 자연발화

가연물이 공기 또는 물 습기와 접촉, 흡수 반응을 하여 급격히 발열 발화하는 현상

자연발화와의 차이점

  • 연소반응속도가 급격하고
  • 특히 공기중에서 또는 물, 습기와 접촉, 흡수하였을 때만 발생되는 현상

준 자연발화 물질

  • 황린 : 공기중에서 발화하며 피부와 접촉되면 화상을 입는다
  • 금속칼륨, 금속나트륨 : 물 또는 습기와 접촉하면 급격히 발화한다
  • 알킬알루미늄 : 공기 또는 물과 반응하여 발화하며 피부와 접촉 하면 화상을 입는다

5. 자연발화에 영향을 주는 인자

  • 열 축적 : 열 축적이 용이할수록 자연발화가 되기 쉽다
  • 열전도율 : 열전도율이 작을수록 자연발화가 쉽다
  • 퇴적방법 : 열 축적이 용이하게 가연물이 적재되어 있으면 자연발화가 쉽다
  • 공기유통 : 공기의 유통이 안 될수록 열 축적이 용이하여 자연발화가 되기 쉽다
  • 발열량 : 발열량이 큰 물질의 경우 자연발화가 쉽다
  • 수분 : 수분은 촉매작용을 할 수 있다

 

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