При введении в практику фрезерного торфа народному хозяйству пришлось столкнуться с самонагреванием и самовоспламенением.
На некоторых торфоразработках это приносило значительный урон. Понятно поэтому, что выяснению причин этого процесса было посвящено много исследований. В основном к настоящему моменту затрагиваемый вопрос может считаться достаточно выясненным. Следует подчеркнуть, что интересующая нас проблема решалась главным образом работами советских ученых, за границей же в этом отношении было сделано весьма немного. Некоторые соображения о причинах, вызывающих самонагревание торфа, можно найти лишь у Фогеля, Флейшера и Бейля. Обстоятельные советские исследования по данному же вопросу весьма многочисленны. Особо должны быть отмечены работы Исаченко (1934), Мальчевской (1939), Бегак (1930—1934) и их сотрудников.
До исследований, производившихся в Советском Союзе, причины, вызывающие самонагревание торфа, были весьма плохо выяснены. К настоящему времени с исчерпывающей ясностью стало очевидно, что в этом явлении микроорганизмам принадлежит ведущая роль. Конечно, отдельные моменты, связанные с самонагреванием торфа, еще будут изучаться, но это будет производиться на базе микробиологической теории.
Далеко не все сорта торфа подвергаются процессу разогревания. Ботаническому составу торфа в этом отношении принадлежит значительная роль. Установлено, например, что верховой торф обладает слабой потенциальной способностью к самонагреванию. Это объясняется многими причинами. Этот торф довольно богат питательным для микробов материалом, но имеет кислую реакцию, тормозящую развитие некоторых микроорганизмов; к тому же он обладает малым объемным весом и большой относительной поверхностью. Вследствие этого аккумуляция тепла в нем происходит лишь в больших штабелях (выше 4 м). Помимо всего отмеченного, большую роль играют, конечно, и особенности химического состава данного торфа. К сожалению, последний вопрос до сих пор остается недостаточно изученным.
Низинный топяной и лесной торф в штабелях более легко подвергается самонагреванию; однако низинный гипновый торф со степенью разложения 15—20% совершенно не греется. Может быть, это зависит от наличия в нем большого количества дубильных веществ, угнетающих развитие микробов. Примесь к торфу так называемого «очеса», представляющего собой неразложившиеся остатки, усиливает протекание самонагревания. Очес способствует лучшей аэрации торфа и обогащает его легкоподвижным органическим веществом.
Так как в практике преимущественно добывается низинный торф (топяной и лесной), то с явлением самонагревания и самовоспламенения приходится встречаться довольно часто.
Чтобы понять обстановку, обусловливающую самонагревание торфа, следует вспомнить, что торф в залежи, несмотря на богатство питательными для микробов веществами, содержит довольно умеренное количество этих существ. Это объясняется чрезмерным увлажнением торфяников, благодаря чему в толще разлагающейся органической массы создаются неблагоприятные условия для размножения микробов. Влажность торфа в залежи доходит до 90% и более.
Мальчевская (1939), изучавшая состав микрофлоры в торфе Ленинградской обл., отмечает, что если торф менее богат бактериями по сравнению с почвами, то грибы в Нем встречаются в относительно большем количестве, не превышающем, правда, численности этих микроорганизмов в почве. Видовой состав грибов торфа довольно разнообразен. Здесь встречаются разнообразные виды Aspergillus, Penicillium и т. д.
Во фрезерном торфе, представляющем собой сыпучую массу, состоящую из частиц диаметром 0.5—10 мм, условия для развития микроорганизмов резко улучшаются. Торф закладывается в штабеля при влажности около 40%, т. е. значительно подсушенный, а пористый характер самой массы обеспечивает более удовлетворительные условия ее аэрации.
Как уже указывалось, низинный лесной, низинный топяной и верховой фрезерный торф резко разнятся по химическому составу и прежде всего по степени разложения. Низинный лесной торф отличается высокой степенью разложения; низинный топяной торф имеет обычно среднюю степень разложения, а верховой торф характеризуется всегда малой степенью разложения. О химических компонентах основных типов торфа дают представление данные, составленные на основании материалов Курбатова (1934) и Ваксмана (1932). Низинный торф значительно беднее верховых подвижными органическими соединениями, но и в нем имеется достаточно материала для обеспечения интенсивного развития микробов в случае благоприятного воздушно-водного режима.
Таким образом, если создавшаяся обстановка благоприятствует развитию микроорганизмов в штабеле торфа, то его температура может значительно подняться. В разогревающейся зоне торфа даже невооруженным глазом легко различается белый грибной налет — так называемая «гифовая зона». Переходя к более подробному рассмотрению явления самосогревания торфа, прежде всего, обрисуем общую картину данного явления.
По внешнему виду греющийся штабель ничем не отличается от вполне благополучных, и обычно никакие внешние признаки не позволяют заподозрить об идущих в его толще весьма опасных процессах. Однако уже на глубине нескольких сантиметров температура в нем заметно повышается. В зоне максимального разогрева, лежащей, как правило, значительно ниже, она достигает нередко 70—80°.
Бегак, анализируя процесс разогревания торфа, считает возможным наметить здесь существование трех фаз: 1) отсутствия видимого разогревания, 2) подъема температуры, 3) пульсации температуры.
В благополучно хранящемся торфе по существу протекает лишь первая фаза. Температура торфа при этом дает небольшие колебания, отражающие температуру внешней среды. В подобном случае микробиологические процессы в торфе осуществляются достаточно экстенсивно. При наличии термогенеза дервая фаза может рассматриваться как инкубационный период процесса самонагревания.
При более бурном развитии микробиологической деятельности температура торфа начинает заметно повышаться. Ее подъем может иметь стремительный характер, быть умеренным или протекать достаточно медленно. В первом случае температура нарастает до 4.5° в сутки, во втором — на 0.5—1.5°, а в третьем — около 0.5° за отмеченный период времени. Энергия поднятия температуры торфа в штабеле определяется многими моментами, некоторые из которых будут отмечены ниже.
При достижении температурного максимума наступает период пульсации, при котором температура торфа колеблется в пределах 5—10°,поднимаясь и опускаясь. Период пульсации может продолжаться до 3—8 месяцев. Нередко в этот отрезок времени происходит самовозгорание торфа. В противном же случае наступает постепенное охлаждение торфа, с падением температуры на 0.2—0.5° в сутки. Иногда температура, в штабеле снижается ступенчато.
Дадим некоторое представление о распределении температуры в разогревающемся штабеле. В торфе весьма скоро обрисовывается положение температурного максимума, расположенного на определенном расстоянии от поверхности штабеля. Этот температурный выступ при высокой (Температуре воздуха находится на глубине 0.5—1.0 м, зимой же он залегает значительно глубже (1.0—2.0 м от поверхности штабеля).
Максимальная температура обычно приближается к 72—80° и около нее отмечается пульсация. У дна и поверхности штабеля сказывается охлаждающее действие среды, почему здесь отмечается более низкая температура.
Как уже указывалось выше, в зоне максимальной температуры имеется гифовая прослойка. Однако она хорошо сохраняется лишь до повышения температуры немного выше 55°. При более высоких температурах (60—70°) гифовый налет деградирует, и торф приобретает коричнево-черную окраску вместо обычной коричнево-серой.
Когда температура повышается до 70°, отмечается превращение торфа в обуглившуюся, хрупкую, сильно пористую сухую массу, получившую наименование «полукокса». В тех случаях, когда температура торфа не превышает 65°, образования полукокса, как правило, не наблюдается.
Полукокс обладает способностью довольно легко воспламеняться, и без его образования самовозгорания торфа произойти не может. Поэтому торф, не образующий при самонагревании полукокса, никогда не подвергается самовозгоранию. Торф при превращении в полукокс сильно подсушивается (до 3—4%). По сравнению с торфом полукокс заметно обогащен углеродом.
На самонагревание торфа, оказывает влияние размер штабеля, влажность торфа и аэрация. При очень малых размерах штабелей разогревания торфа не происходит, вследствие большой относительной поверхности штабеля, определяющей значительную теплоотдачу. Увеличение размера штабеля способствует аккумуляции тепла, но сильное разогревание становится возможным лишь после превышения штабелем определенной критической величины. Дальнейшее увеличение размера штабеля уже в слабой мере влияет на процесс самонагревания.
В настоящее время установлена следующая критическая высота для различных видов торфа, превышение которой может вызвать энергично идущий процесс самонагревания: для торфа, сильно склонного к разогреванию, 0.8—1.5 м, для средне склонного — 1.5—2.0 м, для мало склонного — 2.0—3.0 м.
Для иллюстрации изложенного приводим один из опытов Бегак и Киреевой (1934), показывающий влияние высоты штабеля на энергию саморазогревания торфа. В данном случае был взят торф, средне склонный к разогреванию. Его влажность была 40%.
Обычно в штабель складывается торф, имеющий влажность около 40%. Снижение влажности, что связано с нарушением нормальных производственных условий, способствует проявлению самонагревания. Обратно действует повышенная до 50—55% влажность.
Из сведений, приведенных в разделе о термогенезе, следуем что аэробные условия должны способствовать самонагреванию торфа. Это вполне подтверждается довольно обстоятельной экспериментальной работой многих исследователей.
Некоторые ученые предполагали, что достаточная продукция тепла обеспечивается работой анаэробных микробов. Подобной же точки зрения придерживался Богопольский. Однако в настоящее время данный взгляд не может считаться обоснованным. Несколько ниже, при выяснении роли микробов в процессе разогревания торфа, мы более подробно остановимся на только что затронутом вопросе.
Бегак (1934) отмечает, что в первую фазу разогревания, когда температура штабеля не высока, аэрация существенно не сказывается на развитии микробиологических процессов в торфе. Это объясняется достаточной обеспеченностью воздухом свежесложенного штабеля. При интенсификации деятельности микробов углекислый газ заполняет все поры в штабеле; в этом случае доступ воздуха значительно усиливает разогрев торфа.
Энергичная вентиляция торфа может вызвать охлаждение торфа, так как в таком случае потеря тепла торфом превышает его продукцию. На данном принципе построена одна из рекомендованных систем борьбы с процессом нагревания торфа.
В разогревании торфа могут иметь значение разные причины. Отмечается, что некоторую продукцию тепла дает теплота смачивания; солнечная энергия, особенно в летнее время, может способствовать повышению температуры штабеля. Однако все эти источники тепла имеют весьма ограниченное значение и могут повысить температуру торфа максимум на 2—3°. Основная роль в разогревании фрезерного торфа принадлежит микроорганизмам.
Как отмечалось, торф уже в залежи содержит значительное число микроорганизмов. Работами Мальчевской (1939), Богопольского (1934) и Максимовой (1934) установлено, что микрофлора торфа весьма разнообразна. Здесь могут быть обнаружены представители подавляющего большинства физиологических групп бактерий, весьма многие грибы и актиномицеты. Наряду с мезофильными микроорганизмами в торфе встречается много видов, могущих размножаться при повышенной температуре, и даже типичные термофилы. Во фрезерном торфе значительно улучшается воздушно-водный режим для микробов по сравнению с имевшимся в залежи. Это вызывает их бурное развитие, а в результате продуцируется значительное количество тепловой энергии.
Исаченко и другие исследователи вполне справедливо отмечают, что при самонагревании торфа происходит последовательная смена микрофлоры. Схематически здесь может быть намечен ряд фаз.
Первая фаза характеризуется развитием разнообразных мезофильных микробов, представленных бактериями, грибами и актиномицетами. Значение отдельных групп данных существ в различных слоях греющегося торфа может быть далеко не одинаково. При повышении температуры свыше 40—45° процессы вступают в следующую фазу.
Вторая фаза протекает при повышенной температуре, и для нее характерно преобладание теплолюбивых микроорганизмов. До 50—55°, наряду с бактериями и актиномицетами, развиваются грибы; при дальнейшем повышении температуры в греющемся торфе могут размножаться лишь первые две группы микробов. Как известно, микроорганизмы имеют температурный потолок около 70—75°. В разогревающемся торфе нередко отмечаются более высокие температуры (до 80—83°). Это заставляет признать, что в зоне высоких температур в торфе протекают абиотические процессы. Очевидно, они достаточно энергично начинают себя проявлять при температуре свыше 65—70°, когда деятельность термофилов заметно ослабляется. Таким образом, в последнюю фазу разогревания микробы значительной роли играть не могут. Повышение температуры в данном случае объясняется тем, что образующийся в торфе полукокс обладает большой автооксидационной способностью. При ограниченном доступе кислорода он медленно окисляется, выделяя тепло; при сильной же аэрации может самовозгореться.
Как и при саморазогревании других органических веществ, в греющемся торфе основное значение имеют аэробные микроорганизмы. Это следует особенно отметить, так как некоторые исследователи предполагали, что аэробные процессы имеют значение лишь при первых фазах разогревания торфа, а свыше 50° доминирующая роль принадлежит анаэробам. Основанием для подобной точки зрения служили следующие положения:
1. Доказывалось, что при температурах выше 50° углекислота из торфа энергичнее выделяется в анаэробных условиях.
2. Отмечалось нахождение в греющемся торфе большого количества маслянокислых бактерий. Богопольский придавал им особое значение, так как, по его опытам, масляная кислота при 50—90° вызывает усиление процесса коксования угля.
3. Утверждается, что в зоне максимального нагрева торфа отсутствует достаточное количество кислорода.
При более детальном анализе отмеченные положения должны быть признаны несостоятельными. Так, например, из данных Беляевой (1934) с очевидностью следует, что при анаэробных условиях углекислый газ выделяется значительно слабее, чем при доступе воздуха. Данная закономерность отмечается в широком интервале температур — от 16 до 70°.
Положение Богопольского о том, что в греющемся торфе содержится много маслянокислых бактерий, вполне справедливо. Как мы уже отмечали, торф имеет весьма разнообразную микрофлору, в том числе и бактерий, вырабатывающих масляную кислоту. Однако нет никаких объективных предпосылок для признания последней группы ведущей в процессе термогенеза, протекающего в греющемся торфе. Как известно, анаэробные бактерии продуцируют мало тепла, и трудно ожидать, чтобы они играли существенную роль при самонагревании торфа. Никаких прямых доказательств для подтверждения своего положения Богопольский не приводит. Соображение же о маслянокислых бактериях как единственных продуцентах каталитически действующей масляной кислоты (при образовании полукокса) вряд ли может считаться обоснованным, так как органические кислоты и альдегиды, влияющие аналогичным же образом на торф, могут получаться при участии весьма разнообразных микроорганизмов.
Следует отметить, что Богопольский пользуется неправильной терминологией. Его маслянокислые бактерии разлагают клетчатку, поэтому должны быть причислены к целлюлозоразлагающим бактериям. Типичные маслянокислые бактерии этой функцией не обладают.
Наконец, неточно утверждение, что максимально греющаяся прослойка торфа не обеспечена диффундирующим кислородом. В этой зоне кислорода содержится немного, но это проистекает лишь в силу его весьма быстрого потребления микроорганизмами.
Наиболее убедительно продемонстрирована роль аэробной микрофлоры в разогревании торфа микробиологическими анализами, которые всегда устанавливали в зоне с повышенной температурой большое скопление данных живых существ.
Уже ранее указывалось, но это надо подчеркнуть еще раз, что химическое изучение разогревавшегося торфа показало окислительный характер совершавшихся в нем микробных процессов. Между прочим, метан и водород — наиболее характерные продукты анаэробного распада органических веществ — отсутствуют в составе атмосферы греющихся штабелей.
Сказанное, конечно, не приводит к полному отрицанию наличия в греющемся торфе анаэробных процессов, но они там имеют подчиненное значение.
Соотношение форм микробов, развивающихся в торфе, определяется следующими моментами. Прежде всего, большое значение имеет его кислотность, которая в отдельных случаях может сильно варьировать. Некоторые сорта торфа кислыми в них бактериальная флора представлена относительно скромно. Однако даже и в нейтральном торфе содержится довольно много грибов. Очевидно, это объясняется специфическим составом органического вещества торфа, создающим избирательные условия для размножения грибов.
По вполне понятным причинам грибы более богато представлены в относительно неглубоких слоях лежащего в штабеле торфа, т. е. там, куда довольно хорошо проникает воздух, так называемая «гифовая» прослойка в основном состоит из мицелця грибов, бурное развитие которых вызывает сильное разогревание торфа. В более глубоких слоях штабеля, куда хуже проникает воздух, число грибов резко уменьшается. Относительно много там бактерий, но недостаточный запас кислорода не дозволяет им энергично способствовать процессу термогенеза.
Конечно, известное количество бактерий имеется и в близких к дневной поверхности слоях торфа, где они размножаются наряду с грибами. Почти во всех слоях греющегося торфа можно обнаружить в большем или меньшем числе актиномицеты. Исаченко отмечает, что в штабеле вообще более сильно обсеменены микроорганизмами близкие к дневной поверхности слои торфа.
Некоторое представление о распределении различных групп микробов в разогревающемся торфе дают данные заимствованные из работы Беликовой (1934). Она устанавливала наличие определенных микробов в анализируемом торфе методом раскладывания комочков на питательную среду и последующим определением развившихся микроорганизмов. Этот прием довольно груб и дает возможность произвести лишь предварительную ориентировку. Тем не менее, с его помощью вырисовывается сильное размножение грибов в наиболее греющемся слое. Резкое уменьшение бактерий в гифовой прослойке, обнаруженное Беликовой, объясняется, по нашему мнению, дефектами примененной методики. При сильном развитии грибов около комочков торфа на питательной среде рост бактерий подавляется, и они не могут быть обнаружены, несмотря на их наличие в субстрате. Актиномицеты встречаются по всей глубине штабеля, но большее их число, как будто, имеется несколько ниже зоны, в которой обильно размножаются грибы.
Некоторые сведения о микрофлоре разогревающегося торфа имеются в работе Мальчевской (1939). Актиномицеты в исследовании не учитывались. Относительно значения pH опытного образца торфа указаний не имеется, но, судя по характеру микрофлоры, он имел кислую реакцию. Этот образец охарактеризован как торф переходного типа.
В описанном случае в торфе весьма богато были представлены грибы. Даже при повышенных температурах они явно доминировали. Неблагоприятные условия для существования бактерий вызывали их относительно раннее отмирание при температуре около 60°, определенно подходящей к требованиям, предъявляемым термофилами.
Полукокс оказался практически стерильным, и обнаруженные в небольшом количестве зародыши грибов не могли, конечно, в нем развиваться. Напомним, что полукокс представляет собой практически сухую массу, в которой протекают лишь химические процессы.
Другой исследованный Мальчевской осоково-топяной торф имел нейтральную реакцию среды (pH 7.0), но при его разогревании грибы также пышно развивались. Это подтверждает отмеченное положение, что в торфах самонагревание проходит с большим участием грибов, чем в других органических массах (компостах, навозе, зерне и др.).
Надо думать, что во втором образце число грибов было сильно уменьшено, по сравнению с более ранними стадиями разогревания, так как при 65° эти микроорганизмы существовать не могут и вымирают.
Видовой состав грибов, встречающихся в греющемся торфе, чрезвычайно разнообразен. Более детально он был исследован Мальчевской (1939) и Гижицкой (1934).
Мальчевская нашла в гифовом слое следующие виды грибов: Aspergillus fumigatus, Aspergillus oryzae, Penicillium olivaeeum, Citromyces sphagnicola, Citromyces ramosus, Citromyces cyaneus, Mucor sp., Micromucor naumovi, Lichtcheimia cornealis и др.
Большинство из отмеченных грибов могло расти при 40—50°, т. е. в обстановке гифового слоя. В этом же слое был обнаружен впервые в Советском Союзе Thermoascus aurantiacus выделенный Миэ из разогревавшегося сена, а также новый вид Thermoascus issatschenkoi. При температуре, приближавшейся, к 60°, все указанные выше грибы развиваться не могли и отмирали.
Без сомнения, приведенный список грибов не исчерпывает всего разнообразия микофлоры торфа. Так, Гижицкая нашла в торфах представителей родов Fusarium, Hiocladium, Monilia, Cladosporium, Monosporium, Thrichothecium, Trichoderma и другие грибы.
Многие из грибов, встречающиеся в торфе, обладают способностью разрушать клетчатку. По данным Мальчевской, к подобным грибам должны быть отнесецы: Aspergillus fumigatus Fres., Aspergillus oryzae Cohn, Penicillium acidoferum Sopp., Citromyces sphagnicola sp. nov., Micromucor naurnovi sp. nov., Citromyces ramosus Bain., Citromyces cellulosaedestruens sp. nov.
В полукоксе встречается какой-то ближе не определенный грибок, могущий разлагать клетчатку при 60° и превращающий ее в тонкие слизистые нити. При росте он дает запах ванили.
Работ, посвященных более детальному исследованию термофильных бактерий и актиномицетов греющегося торфа, пока выполнено не было. Надо надеяться, что этот пробел в недалеком будущем будет ликвидирован.
Способность микроорганизмов торфа вызывать его разогрегвание было доказана в экспериментальной обстановке Мальчевской. Она помещала стерильный торф в термосы; где он заряжался смешанной флорой гифового слоя. Некоторые варианты одновременно с заражением получали добавку целлюлозы и опилок. Контрольные сосуды оставались незараженными. В них температура не повышалась, в то время как в опытных она поднялась на 22—24° по истечении месячного срока. За этот период углеводы и клетчатка в торфе были разрушены более чем на 50%, На основании этого факта Мальчевская полагает, что, распад клетчатки имеет существенное значение в явлении разогревания торфа, К этому мнению присоединяются и другие исследователи. Исходя из общих соображений, разобранных в раз; деле о термогенезе, нам кажется, однако, что здесь большую роль должны играть более подвижные органические соединения торфа. В общем, данный вопрос требует еще уточнения.
Таким образом, все разобранные нами факты заставляют признать, что разогревание торфа всецело зависит от деятельности микробов. Когда температура торфяной массы поднимается до 65—70°, в ней начинают протекать химические процессы, приводящие при некоторой обстановке к самовозгоранию торфа.
Полукокс, образовавшийся в торфе в период температурной пульсации, имеет пористую структуру и содержит какие-то вещества, очевидно, ненасыщенного характера, жадно соединяющиеся с кислородом. Подобные соединения, находясь в зоне с ограниченным доступом воздуха, подвергаются медленному окислению. Если же к ним обеспечивается значительный приток воздуха, то они легко воспламеняются. Роль катализаторов в этом процессе играют, очевидно, соединения железа. По данным Кондратьева и Кутнева (1935), при 80° из составных частей торфа значительную окисляемость показывают гуминовая кислота, воднорастворимая часть торфа и лигнин. Из торфа при этом выделяется не только CO2, но также небольшие количества водорода, метана и иногда этан. Отмечается образование уксусной кислоты. Однако природа веществ, играющих наибольшую роль в самовозгорании торфа, остается до сих пор невыясненной.
Весьма красочно картину возгорания полукокса описывает Исаченко. Он указывает, что если греющийся торф, содержащий полукокс, разбросать на воздухе, то по этой почерневшей массе через какие-нибудь 15—30 минут начинают пробегать искорки, затем появляются огоньки, и вскоре появляется пламя. Оно быстро охватывает всю массу торфа.
В практической обстановке самовозгорание торфа происходит при наличии определенных предпосылок. Бегак (1934) считает наиболее существенными из них следующие:
1. Температура штабеля должна быть-достаточна высока (не менее 70°), и ее пульсация должна продолжаться достаточно долго. Лишь это приводит к образованию полукокса, без которого не возникает самовоспламенения при температурах, имеющихся в греющемся штабеле торфа. Без наличия полукокса торф воспламеняется при 240—300°.
2. Полукокс должен обладать определенными химическими свойствами, лишь при наличии которых он легко самовоспламеняется. Не всякий полукокс возгорается. Образование пирогенных веществ в полукоксе происходит не сразу, почему полукокс должен «созреть». Время созревания полукокса у разных видов торфа длится от 15 дней до 6 месяцев.
3. В некоторых видах торфа, как, например, верховых, образуется плохо воспламеняющийся полукокс. Все же длительная пульсация температуры между 70—80° может привести к возгоранию и этого торфа.
4. Точка воспламенения полукокса, образующегося в разных видах торфа, далеко не одинакова. Наиболее опасен полукокс, воспламеняющийся при 20—35°; менее опасен — при 40—60°; безопасен выше 60°.
Данная классификация основана на изучении искусственно полученных образцах полукокса.
5. Возгораться может лишь полукокс, имеющий низкую влажность, обычно 0—10%.
6. Самовозгорание может осуществиться лишь в случае доступа кислорода (воздуха) к полукоксу; поэтому ветреная погода учащает случаи возгорания торфа. Между силой ветра и частотой самовозгорания торфа имеемся прямая зависимость. Она понятна без дополнительных объяснений.
Обычно различают случаи местного и сплошного самовозгорания торфа в штабеле. В первом случае появляются строго локализованные курящиеся очаги. Они захватывают площадь едва в 1 см2 и продвигаются по мере выгорания торфа в глубину штабеля. Эти очаги образуются в тонких жилах полукокса, подходящих близко к поверхности штабеля. Однако на гребне или в верхней части откоса их почти не наблюдается.
При сплошном самовозгорании в штабеле образуются тлеющие язвы площадью 50—1500 см2 каждая. Полукокс воспламеняется в центральной зоне температурного максимума штабеля, обычно в середине или верхней трети его откоса. Язвы, постепенно разрастаясь, сливаются друг с другом и приводят к возгоранию всего штабеля. При выгорании отдельных зон на их месте остаются зияющие провалы, заполненные золой. В этой золе содержатся частицы полукокса, легко возгорающиеся при развеивании этой золы по ветру.
Картина самовозгорания в значительной степени зависит от размера штабеля. В очень крупных штабелях, где аэрация нижних слоев торфа затруднена, загорается масса, расположенная в верхней части штабеля. При меньшей высоте штабеля (1.5—2 м) торф может гореть значительно более мощным слоем. При очень малой величине штабелей не происходит достаточного повышения температуры для образования полукокса, так как При большой относительной поверхности сложенного торфа имеется большая теплоотдача. В таком случае возгорания торфа произойти не может.
Следует указать, что Бегак рекомендует различать понятия «самовозгорание» и «самовоспламенение» торфа. Первый процесс, начинающийся при 80°, выражается в тлении торфа. Появление огня, т. е. самовоспламенение, происходит при 160—185°. Первый этап процесса от второго разделяется в отдельных случаях разными промежутками времени — от 5 минут до двух суток.
На отдельных торфоразработках, при отсутствии должного контроля за состоянием торфа, от самовозгорания раньше погибало до 50% добытого торфа.
Принципиальные моменту, связанные с предупреждением торфа от самонагревания, понятны из изложенного материала. С хозяйственной точки зрения, весьма рационально бороться с самонагреванием торфа изоляцией его от воздуха. Полная защита торфа от воздуха возможна лишь в специальных хранилищах типа силосных башен, что экономически невыгодно и не может быть применено для торфа. Обычно используется полузащитная изоляция штабелей торфа. При ней поверхность штабеля покрывается слоем сырой торфяной массы, влажной глины, золы или другими материалами. Укладываемый в штабель торф рекомендуется трамбовать для удаления, воздуха.
Отмеченные мероприятия полностью не изолируют торф от воздуха, но ограничивают его доступ. Разогревание торфа в штабеле в таком случае доходит примерно до 40°, приостанавливается, и затем температура начинает опускаться.
Положительной стороной полуизоляции является то, что полукокс при слабом доступе воздуха медленно окисляется и теряет способность к самовоспламенению. При этом происходит процесс так называемого «старения» полукокса.
Таким образом, применяемая на практике изоляция торфа не прекращает разогревания торфа, а тормозит его и делает невозможным воспламенение хранящейся массы.
Значительных результатов можно добиться регулированием теплоотдачи штабелем. Практически следует строго наблюдать за высотой штабеля, так как ее увеличение связывается с большей аккумуляцией тепла. Оптимальная высота для штабелей из разных видов торфа была указана выше.
Были сделаны попытки активной аэрации греющихся штабелей с целью усиления ими теплоотдачи. Вентиляция в таком случае производилась с помощью двигателей. Подобное мероприятие следует проводить, руководясь правильными расчетами. Недостаточная вентиляция может вызвать усиление самонагревания штабеля.
Для уменьшения запаса воздуха в сложенном торфе рекомендуется штабель делать из однородного мелкораздробленного материала. Примесь крупной фракции усиливает процесс разогревания. Попытки применения антисептиков для борьбы с начавшимся самонагреванием пока практических результатов не дали.
В борьбе с потерями чрезвычайно важны организационные мероприятия. К ним следует отнести систематическое наблюдение за температурой хранящегося торфа, установление предельных сроков хранения продукта, опасного по признаку самонагревания, и т. д.