A gáz-levegő keverékek robbanási határai. A földgáz fizikai és kémiai tulajdonságai FM jelölés a NEC, CEC szerint
A gáz-levegő keverékek csak akkor gyulladhatnak fel (robbanhatnak), ha a keverék gáztartalma bizonyos (minden gázra vonatkozó) határértékeken belül van. Ebben a tekintetben különbséget kell tenni az alsó és a felső koncentrációs gyúlékonysági határ között. Az alsó határ a minimumnak felel meg, a felső határ pedig a keverékben lévő maximális gázmennyiségnek, amelynél meggyulladnak (gyújtás közben) és spontán (külső beáramlás nélkül) lángterjedés (öngyulladás) . Ugyanezek a határok felelnek meg a gáz-levegő keverékek robbanékonyságának feltételeinek.
Táblázat: 8.8... A vízgőz H2O és a szén -dioxid CO2 disszociációjának foka a résznyomástól függően
|
Hőfok, |
Résznyomás, MPa |
|||||||||||
|
Vízgőz H2O |
||||||||||||
|
Szén -dioxid CO2 |
||||||||||||
Ha a gáz-levegő keverék gáztartalma kisebb, mint az alsó gyúlékonysági határ, az ilyen keverék nem éghet és nem robbanhat fel, mivel a gyújtóforrás közelében felszabaduló hő nem elegendő a keverék gyújtási hőmérsékletre való felmelegítéséhez. Ha a keverék gáztartalma az alsó és a felső gyúlékonysági határ között van, a meggyulladt keverék meggyullad és ég a gyújtóforrás közelében és eltávolításakor. Ez a keverék robbanásveszélyes.
Minél szélesebb a tűzveszélyességi tartomány (más néven robbanási határérték), és minél alacsonyabb az alsó határ, annál robbanékonyabb a gáz. Végül, ha a keverék gáztartalma meghaladja a felső tűzveszélyességi határértéket, akkor a keverékben lévő levegő mennyisége nem elegendő a gáz teljes elégetéséhez.
A tűzveszélyesség határát az égés során fellépő hőveszteség okozza. Amikor az éghető keveréket levegővel, oxigénnel vagy gázzal hígítják, a hőveszteség nő, a láng terjedési sebessége csökken, és az égés leáll a gyújtóforrás eltávolítása után.
A levegővel és oxigénnel kevert gázok gyúlékonysági határértékeit a táblázat tartalmazza. 8,11-8,9. A keverék hőmérsékletének emelkedésével a gyúlékonysági határok kitágulnak, és az öngyulladási hőmérsékletet meghaladó hőmérsékleten a gáz és a levegő vagy az oxigén keveréke bármilyen térfogatarányban ég.
A tűzveszélyességi határok nemcsak az éghető gázok típusától függenek, hanem a kísérleti körülményektől is (edénykapacitás, a gyújtóforrás hőteljesítménye, keverék hőmérséklete, láng terjedése felfelé, lefelé, vízszintesen stb.). Ez megmagyarázza e határok eltérő jelentését a különböző irodalmi forrásokban. asztal A 8.11-8.12. Ábra viszonylag megbízható adatokat mutat szobahőmérsékleten és légköri nyomáson, amikor a láng alulról felfelé terjed egy 50 mm vagy annál nagyobb átmérőjű csőben. Amikor a láng felülről lefelé vagy vízszintesen terjed, az alsó határok kissé nőnek, a felsőek pedig csökkennek. A ballasztos szennyeződéseket nem tartalmazó, összetett éghető gázok gyúlékonysági határértékeit az additivitási szabály szerint kell meghatározni:
L г = (r 1 + r 2 +… + r n) / (r 1 / l1 + r2 / l2 +… + rn / ln) (8.17)
ahol L g a komplex gáz alsó vagy felső gyúlékonysági határa (8.17)
ahol 12 a gáz-levegő vagy gáz-oxigén keverékben lévő komplex gáz alsó vagy felső tűzveszélyessége, térfogat. %; r, r2, ..., rn - az egyes komponensek tartalma egy komplex gázban, vol. %; r, + r2 + ... + rn = 100%; l, l2, ..., ln a táblázat szerinti gáz-levegő vagy gáz-oxigén keverék egyes összetevőinek alsó vagy felső gyúlékonysági határa. 8.11 vagy 8.12, vol. %.
Ballasztos szennyeződések jelenlétében a gázban a tűzveszélyességi határokat a következő képlettel lehet meghatározni:
L6 = LJ 1 + B / (1 - B); 00] / (8,18)
ahol Lg a ballasztos szennyeződésekkel rendelkező keverék felső és alsó gyúlékonysági határa, térfogat. %; L2 - az éghető keverék felső és alsó gyúlékonysági határa, térfogat %; B - a ballasztos szennyeződések mennyisége, egységnyi frakciók.
8.11. Táblázat A levegővel kevert gázok tűzveszélyességi határértékei (t = 20 ° C és p = 101,3 kPa)
|
Maximális robbanási nyomás, MPa |
A túlzott légtényező a gyújtási határokon |
||||||
|
Tűzveszélyességi határokon |
A keverék sztöchiometrikus összetételével |
A maximális robbanási nyomást biztosító keverék összetételével |
|||||
|
Alsó |
felső |
Alsó |
felső |
||||
|
Szén-monoxid |
|||||||
|
Izobután |
|||||||
|
Propilén |
|||||||
|
Acetilén |
|||||||
T 8.12. Táblázat Oxigénnel kevert gázok tűzveszélyességi határértékei (t = 20ºC és p =
Kiszámításakor gyakran szükséges ismerni a légtömeg-együtthatót a különböző gyúlékonysági határokon (lásd 8.11. Táblázat), valamint a gáz-levegő keverék robbanásából származó nyomást. A felső vagy alsó tűzveszélyességi határértéknek megfelelő légtömeg -arány a képlet segítségével határozható meg
α = (100 / L - 1) (1 / VT) (8,19)
A gáz-levegő keverékek robbanásából származó nyomást megfelelő közelítéssel a következő képletek segítségével lehet meghatározni: az egyszerű gáz és a levegő sztöchiometrikus arányához:
P z = Pn (1 + β tk) (m / n) (8,20)
a komplex gáz és a levegő bármilyen arányára:
Pvz = Pn (1 + βtk) Vvlps / (1 + αV m) (8,21)
ahol P zz - a robbanásból származó nyomás, MPa; рн - kezdeti nyomás (robbanás előtt), MPa; c - a gázok térfogat -tágulási együtthatója, számszerűen megegyezik a nyomás együtthatójával (1/273); tK - kalorimetrikus égési hőmérséklet, ° С; t a mólok száma a robbanás után, amelyet a gáz égési reakciója határoz meg a levegőben; n a robbanás előtti mólok száma, amelyek részt vesznek az égési reakcióban; V mn ,. - a nedves égéstermékek térfogata 1 m 3 gázra, m 3; V „, - elméleti levegőfogyasztás, m 3 / m 3.
A táblázatban megadott robbanási nyomás. 8.13. Vagy a képletek által meghatározott, csak akkor fordulhat elő, ha a gáz teljesen elégett a tartályban, és falai erre a nyomásra vannak tervezve. Ellenkező esetben korlátozza őket a falak vagy a legkönnyebben megsemmisíthető részeik szilárdsága - a nyomásimpulzusok hangsebességgel terjednek a keverék jelzetlen térfogatán, és sokkal gyorsabban érik el a házat, mint a lángfront.
Ezt a tulajdonságot - a láng terjedési sebességének és a nyomásimpulzusok (lökéshullámok) közötti különbséget - széles körben használják a gyakorlatban, hogy megvédjék a gázkészülékeket és a helyiségeket a robbanás során bekövetkező pusztulástól. Ehhez a falak és a mennyezet nyílásaiba könnyen nyitható vagy összecsukható keresztvégek, keretek, panelek, szelepek stb. A robbanásból származó nyomás a védőberendezések tervezési jellemzőitől és a kc6 kioldási tényezőtől függ, amely a védőeszközök területének és a helyiség térfogatának aránya.
2011. június 3| – | Alsó robbanási határ | Felső robbanási határ |
| Benzin B-70 | 0,8 | 5,1 |
| Kerozin traktorhoz | 1,4 | 7,5 |
| Propán | 2,1 | 9,5 |
| n-Bhután | 1,5 | 8,5 |
| Metán | 5 | 15 |
| Ammónia | 15 | 28 |
| Hidrogén-szulfid | 4,3 | 45,5 |
| Szén-monoxid | 12,5 | 75 |
| Hidrogén | 4 | 75 |
| Acetilén | 2 | 82 |
A robbanás azonnali kémiai átalakulás, amely energia felszabadulásával és sűrített gázok képződésével jár.
Amikor a gáz-levegő keverékek felrobbannak, nagy mennyiségű hő szabadul fel, és nagy mennyiségű gáz képződik.
A gázokat a felszabaduló hő hatására magas hőmérsékletre melegítik, élesen megnövelik a térfogatot, és tágulva nagy erővel nyomják az épületek zárt szerkezeteit vagy a készülékek falait, amelyekben robbanás történik.
A gázkeverékek robbanásának pillanatában a nyomás eléri a 10 kgf / cm 2-t, a hőmérséklet 1500-2000 ° C-on belül ingadozik, és a robbanáshullámok terjedési sebessége eléri a több száz métert másodpercenként. A robbanások nagy pusztítást és tüzet okoznak.
Az éghető anyagok gyúlékony tulajdonságait számos mutató jellemzi: lobbanáspont, gyújtási hőmérséklet, öngyulladás stb.
Az éghető anyagok egyéb tulajdonságai közé tartozik a robbanási nyomás, a minimális robbanásveszélyes oxigéntartalom, amely alatt a keverék meggyulladása és égése lehetetlenné válik a keverékben lévő éghető anyag bármely koncentrációja esetén, a tűzoltószerekkel való kölcsönhatás jellege stb.
"Munkavédelem és biztonság a gáziparban",
A.N. Yanovich, A. T. Astvatsaturov, A.A. Busurin
Mutatók Metán Propán n -Bután Repülési benzin Traktor kerozin Ipari olaj Gőz lobbanáspontja, ° С -188 --77 -34 27 200 Öngyulladási hőmérséklet, ° С 537 600-588 490-569 300 250 380 Gyulladási koncentráció határértékek,% térfogat 6, 3–15 2,2–9,5 1,9–8,5 0,8–5,2 1,4–7,5 1–4 A gőzök folyadék feletti meggyulladásának hőmérsékleti határai, ° С -188/ + 180 - - (77/52) - (34/4) 27-69 146-191 Sebesség ...
A csővezetékek, tartályok és berendezések leállítása során robbanásveszélyes cseppfolyósított és földgáz -koncentrációk keletkeznek, amikor a gáz nem teljesen távolodik el, és amikor a bejövő levegővel keveredik, robbanásveszélyes keverék keletkezik. Ebben a tekintetben a munka megkezdése előtt a gázvezetékeket és a tartályokat vízzel mossák, párolják és inert gázzal átöblítik. Annak érdekében, hogy a gáz ne szivárogjon ki más tartályokból vagy csővezetékekből, ...
A cseppfolyósított gáz működtetett fürtbázisain keletkezett tüzek elemzése azt jelzi, hogy a balesetek fő típusai a következők: gázszivárgás, csővezetékek és rugalmas tömlők szakadása, karimacsatlakozások és dugók, tömítődobozok tömítései szelepek, laza szelepek, cseppfolyósított gáz tartályok megsemmisülése túlcsordulásuk miatt; különböző meghibásodások a csővezetékeken és tartályokon (megsemmisítés ...
Amikor a gáz elpárolog, robbanásveszélyes gáz-levegő keverék keletkezik. A helyiségekben bekövetkező balesetek esetén a robbanásveszélyes gázkoncentrációk elsősorban a gázszivárgás helyének közelében keletkeznek, majd elterjednek az egész helyiségben. Amikor a gáz elpárolog a nyílt területeken a szivárgás közelében, gázszennyezési zóna alakul ki, amely elterjed az egész raktárban. A gázszennyező zóna mérete vészhelyzeti gázkiáramlás során soktól függ ...
A gáztüzek oltásának fő nehézsége a gázszennyezés elleni küzdelem és a tűz eloltása utáni újragyújtás. Az ismert oltószerek egyike sem szünteti meg a gázszennyezés és az újbóli gyulladás veszélyét. A gáztüzek elleni küzdelem fő feladata a tűz lokalizálása. Ezt a lejárati idő és a kimenő gáz térfogatának korlátozásával, valamint hővédelemmel kell végrehajtani ...
A gáz-levegő keverékek robbanási határai
A robbanásveszélyes gáz-levegő koncentráció kialakulásának kiküszöbölése, valamint a keverék gyújtóforrásainak (láng, szikra) megjelenése mindig a kompresszorállomások kezelő személyzetének fő feladata. Amikor egy gáz-levegő keverék felrobban, a nyomás a robbanási zónában meredeken emelkedik, ami az épületszerkezetek tönkremeneteléhez vezet, és a láng terjedési sebessége eléri a több száz métert másodpercenként. Például a metán-levegő keverék öngyulladási hőmérséklete 700 ° C, és a metán a földgáz fő összetevője. Tartalma a gázmezőkben 92-98%között mozog.
A gáz-levegő keverék 0,1 MPa nyomás alatti robbanásakor körülbelül 0,80 MPa nyomás alakul ki. A gáz-levegő keverék felrobban, ha 5-15% metánt tartalmaz; 2-10% propán; 2-9% bután stb. A gáz-levegő keverék nyomásának növekedésével a robbanási határok szűkülnek. Meg kell jegyezni, hogy az oxigén keveréke a gázban növeli a robbanás kockázatát.
A 20 ° C hőmérsékleten és 0,1 MPa nyomáson levegővel kevert gázok robbanékonyságának határait és tartományát a táblázat tartalmazza. 1.4.
1.4. Táblázat
A levegővel kevert gázok robbanékonyságának határai és tartománya 20 ° C hőmérsékleten és 0,1 MPa nyomáson
|
Robbanási határok, térfogat% |
Robbanási tartomány, térfogat% |
||
|
Acetilén | |||
|
Olajmező. gáz | |||
|
Szén-monoxid | |||
|
Földgáz | |||
|
Propilén | |||
1.2. Az ideális gázok törvényei. Alkalmazási területeik
Az ideális gázoknak a Clapeyron -egyenletnek () megfelelő gázokat kell tekinteni. Ugyanakkor az ideális gázokat olyan gázokként értjük, amelyekben nincsenek molekulák közötti kölcsönhatások erői, és maguk a molekulák térfogata nulla. Jelenleg vitatható, hogy a valódi gázok egyike sem tartja be ezeket a gáztörvényeket. Mindazonáltal ezeket a speciális gáztörvényeket széles körben használják a műszaki számítások során. Ezek a törvények egyszerűek és meglehetősen jól jellemzik a valódi gázok viselkedését alacsony nyomáson és nem túl alacsony hőmérsékleten, messze a telítési régióktól és az anyag kritikus pontjaitól. Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Avogadro legszélesebb körben használt törvényei és ezek alapján a kapott Clapeyron-Mendelejev egyenlet.
Boyle-Mariotgue törvénye kimondja, hogy állandó hőmérsékleten ( 
= const) az ideális gáz abszolút nyomásának és fajlagos térfogatának szorzata állandó marad ( 
= const), azaz az abszolút nyomás és a fajlagos térfogat szorzata csak a hőmérséklettől függ. Honnan mikor 
= const van:
.
(1.27)
Gay-Lussac törvénye kimondja, hogy állandó nyomás alatt ( 
= const) az ideális gáz térfogata a hőmérséklet emelkedésével egyenesen változik:
,
(1.28)
ahol 
- fajlagos gázmennyiség a hőmérsékleten 
° С és nyomás 
- fajlagos gázmennyiség a hőmérsékleten 
= 0 ° С és ugyanaz a nyomás 
;
- az ideális gázok térfogat -tágulási hőmérsékleti együtthatója 0 ° C -on, minden nyomáson ugyanaz, és minden ideális gáz esetében azonos:
.
(1.29)
Így a Gay-Lussac törvény tartalma a következő megállapításra redukálódik: az ideális gázok térfogatnövekedése a hőmérséklet változásával és 
= const lineáris, és a térfogat -tágulás hőmérsékleti együtthatója 
az ideális gázok univerzális állandója.
Boyle-Mariotte és Gay-Lussac törvényeinek összehasonlítása az ideális gázok állapot-egyenletéhez vezet:
,
(1.30)
ahol 
- fajlagos gázmennyiség; 
- abszolút gáznyomás; 
- az ideális gáz fajlagos gázállandója; 
- az ideális gáz abszolút hőmérséklete:
.
(1.31)
A fajlagos gázállandó fizikai jelentése 
a folyamat konkrét munkája 
= const, ha a hőmérséklet egy fokkal változik.
Avogadro törvénye kimondja, hogy egy mól ideális gáz térfogata 
nem függ a gáz jellegétől, és teljesen meghatározza az anyag nyomása és hőmérséklete ( 
). Ennek alapján azt állítják, hogy az azonos nyomáson és hőmérsékleten vett gázok térfogata egyenlő egymással. Ha 
a gáz fajlagos térfogata, és 
- moláris tömeg, akkor a mól térfogata (moláris térfogata) 
... A különböző gázok azonos nyomáson és hőmérsékleten:
Mivel a fajlagos moláris térfogatú gáz 
általában csak a nyomástól és a hőmérséklettől függ, akkor a termék 
az (1.32) egyenletben - van egy érték, amely minden gáz esetében azonos, ezért univerzális gázállandónak nevezik:
, J / kmol · K. (1,33)
Az (1.33) egyenletből az következik, hogy az egyes gázok fajlagos gázállandói 
moláris tömegeik alapján határozzák meg. Például a nitrogén ( 
) a fajlagos gázállandó lesz
= 8314/28 = 297 J / (kg K). (1,34)
For 
kg gáz, figyelembe véve azt 
, a Clapeyron -egyenlet így van írva:
,
(1.35)
ahol 
- az anyag mennyisége molokban 
... 1 kmol gázhoz:
.
(1.36)
Az utolsó egyenlet, amelyet az orosz tudós, D.I. Mendelejevet gyakran Clapeyron-Mendelejev egyenletnek nevezik.
Az ideális gázok moláris térfogatának értéke normál fizikai körülmények között ( 
= 0 ° C és 
= 101,1 kPa) lesz:
= 22,4 m 
/ kmol. (1,37)
A valós gázok állapotegyenletét gyakran a Clapeyron -egyenlet alapján írják, annak módosításával 
figyelembe véve a valós gáz eltérését az ideáltól
,
(1.38)
ahol 
- az összenyomhatósági együttható, amelyet speciális nomogramokkal vagy a megfelelő táblázatokból határoznak meg. Ábrán. Az 1.1 egy nomogram a mennyiség számértékeinek meghatározására 
földgáz a nyomás ellen 
, a levegő relatív sűrűsége a levegőben 
és annak hőmérséklete 
... A tudományos szakirodalomban az összenyomhatósági tényező 
általában a gáz úgynevezett csökkentett paramétereitől (nyomás és hőmérséklet) függően határozzák meg:
;
,
(1.39)
ahol 
,
és 
- csökkentett, abszolút és kritikus gáznyomás; 
,
és 
- csökkentett, abszolút és kritikus gázhőmérséklet.
Rizs. 1.1. Számítási nomogram 
attól függően 
,
,
A kritikus nyomás olyan nyomás, amelynél és fölött a hőmérséklet bármilyen emelkedésével a folyadék már nem alakítható gőzzé.
A kritikus hőmérséklet az a hőmérséklet, amelyen és ami fölött a gőz semmilyen nyomásnövekedés esetén nem kondenzálható.
Egyes gázok kritikus paramétereinek számértékeit a táblázat tartalmazza. 1.5.
1.5. Táblázat
Az éghajlati viszonyok a bányákban. Különbségeik a felszíni éghajlati viszonyoktól.
A bányavállalatok éghajlati viszonyai (termikus rendszer) nagy hatással vannak az emberi jólétre, a munka termelékenységére és a sérülések szintjére. Ezenkívül befolyásolják a berendezések működését, az aknák karbantartását és a szellőzőberendezések állapotát.
A föld alatti épületekben a levegő hőmérséklete és páratartalma függ a felszíni hőmérséklettől.
Amikor a levegő a földalatti munkákon keresztül mozog, annak hőmérséklete és páratartalma változik.
Télen a bányába belépő levegő lehűti a levegőellátó műszerek falait és felmelegszik. Nyáron a levegő felmelegíti a falakat, és lehűl. A hőcsere a legintenzívebben a levegőellátó rendszerben történik, és a szájuktól bizonyos távolságra elhal, és a levegő hőmérséklete közel lesz a kőzetek hőmérsékletéhez.
A fő tényezők, amelyek meghatározzák a levegő hőmérsékletét a föld alatti bányamunkákban:
1. Hő- és tömegátadás sziklákkal.
2. A levegő természetes összenyomódása, amikor függőleges vagy ferde irányban mozog.
3. Kőzetek és bélésanyagok oxidációja.
4. A kőzettömeg lehűtése a munka során történő szállítás során.
5. A levegő és a víz közötti tömegátadási folyamatok.
6. Hőleadás a gépek és mechanizmusok működése közben.
7. Az emberek hőelvezetése, elektromos kábelek, csővezetékek hűtése, lámpák égetése stb.
A légmozgás megengedett legnagyobb sebessége különböző munkákban 4 m / s (fenéklyukú terekben) és 15 m / s (felvonóval nem rendelkező szellőztető aknákban).
A föld alatti épületekbe télen szállított levegőt +2 ° C hőmérsékletre kell felmelegíteni (5 m -re a légmelegítő csatorna és a hordó konjugációjától).
Az ipari helyiségek (beleértve a koncentráló berendezéseket) munkaterületének optimális és megengedett hőmérsékleti, relatív páratartalmi és légsebességi normáit a GOST 12.1.005-88 és a SanPiN-2.2.4.548-96 tartalmazza.
Az optimális mikroklimatikus körülmények a meteorológiai paraméterek kombinációi, amelyek hőérzetet biztosítanak.
Elfogadható - a meteorológiai paraméterek olyan kombinációi, amelyek nem okoznak kárt vagy egészségügyi rendellenességeket.
Tehát a megengedett hőmérséklet-tartomány az év hideg időszakában az 1. súlyossági kategória munkája esetén 19-25 ° C; II kategória - 15-23 o C; III kategória - 13-21 o C.
A meleg évszakban ezek a tartományok 20-28 ° C; 16-27 ° C; 15-26 ° C.
A metán gyúlékonyságának és robbanékonyságának koncentrációs határai. A gyúlékonyságot és a robbanékonyságot befolyásoló tényezők
Metán (CH 4)- a gáz színtelen, szagtalan és íztelen; normál körülmények között nagyon inert. Relatív sűrűsége 0,5539, ennek eredményeként felhalmozódik a munkaterületek és helyiségek felső részeiben.
A metán éghető és robbanásveszélyes keverékeket képez a levegővel, halvány kékes lánggal ég. A földalatti bányákban a metán égése oxigénhiány esetén fordul elő, ami szén -monoxid és hidrogén képződéséhez vezet.
Ha a levegő metántartalma 5-6% (normál oxigéntartalom mellett), akkor hőforrás közelében ég (nyílt tűz), 5-6% -ról 14-16% -ra robban, 14-16% felett nem robban, de éghet, ha oxigén beáramlik kívülről. A robbanás ereje az érintett metán abszolút mennyiségétől függ. A robbanás akkor éri el legnagyobb erejét, amikor a levegő 9,5% CH 4 -t tartalmaz.
A metán gyulladási hőmérséklete 650-750 ° C; a robbanástermékek hőmérséklete korlátlan térfogatban eléri az 1875 ° C-ot, a zárt térfogatban pedig 2150-2650 ° C-ot.
A metán a szerves anyagok szálának bomlása eredményeként keletkezett oxigén nélküli bonyolult kémiai folyamatok hatására. Ebben az esetben a mikroorganizmusok (anaerob baktériumok) létfontosságú tevékenysége alapvető szerepet játszik.
A kőzetekben a metán szabad (kitölti a pórusteret) és kötött állapotban van. Azt a metánmennyiséget, amely természetes körülmények között egy egységnyi szénben (kőzetben) található, gáztartalomnak nevezzük.
A szénbányák bányamunkáiban háromféle metán szabadul fel: közönséges, szufláris, hirtelen kibocsátás.
A veszélyes metánfelhalmozódás megakadályozásának fő intézkedése a bányaművek szellőztetése, amely biztosítja a megengedett gázkoncentrációk fenntartását. A biztonsági szabályok szerint a bánya levegőjének metántartalma nem haladhatja meg a táblázatban megadott értékeket. 1.3.
Megengedett metántartalom a bányamunkákban
Ha lehetetlen szellőztetéssel biztosítani a megengedett metántartalmat, akkor a bányákat gáztalanítják.
A metán meggyulladásának megakadályozása érdekében tilos nyílt tüzet használni a bányákban, dohányozni. A gázveszélyes bányamunkákban használt elektromos berendezéseknek robbanásbiztosnak kell lenniük. A robbantási műveletekhez csak biztonsági robbanó- és robbanóanyagokat szabad használni.
A fő intézkedések a robbanás káros hatásainak korlátozására: a bánya felosztása egymástól függetlenül szellőző területekre; a mentőszolgálat egyértelmű szervezete; minden dolgozó megismerése a metán tulajdonságaival és a biztonsági óvintézkedésekkel.
A robbanások fizikai és kémiai alapfogalmai a kohó- és acélgyártó üzletekben
A robbanásokat a kohókban és a kandallóüzletekben különböző okok okozzák, de ezek mind az anyag egyik állapotból a másikba történő, gyorsabb átmenetének (átalakulásának) eredményeként következnek be, stabilabbak, amihez hő, gáznemű termékek szabadulnak fel. és a nyomás növekedése a robbanás helyén.
A robbanás fő jele a hirtelenség és a robbanáshelyet körülvevő környezet hirtelen emelkedése.
A robbanás külső jele a hang, amelynek erőssége az anyag egyik állapotból a másikba való átmenetének sebességétől függ. A hang erősségétől függően ugrások, robbanások és robbanások vannak. A popokat tompa hang, nagy zaj vagy jellegzetes recsegés jellemzi. Az anyag térfogatában bekövetkező átalakulások sebessége a tapsolás során nem haladja meg a több tíz métert másodpercenként.
A robbanások külön hangot adnak ki; az anyag térfogatában az átalakulások terjedésének sebessége sokkal nagyobb, mint a tapsokkal - több ezer méter másodpercenként.
Az anyag egyik állapotból a másikba való átmenetének legnagyobb sebessége a detonáció során érhető el. Az ilyen típusú robbanásokat az jellemzi, hogy egy anyag egyidejűleg meggyullad a teljes térfogatban, és a legnagyobb mennyiségű hő és gáz azonnal felszabadul, és a maximális megsemmisítési munkát végzik. Az ilyen típusú robbanások megkülönböztető jellemzője, hogy szinte teljesen hiányzik a nyomásnövekedés időszaka a közegben az óriási átalakulási sebesség miatt, amely másodpercenként több tízezer métert ér el.
Gázrobbanások
A robbanás az égési folyamat egyik fajtája, amelyben az égési reakció hevesen és nagy sebességgel zajlik.
Gázok és éghető anyagok gőzeinek égése csak levegővel vagy oxigénnel keverve lehetséges; az égési idő két szakaszból áll: a gáz levegővel vagy oxigénnel való keverése és a tényleges égési folyamat. Ha az égési folyamat során a gáz levegővel vagy oxigénnel keveredik, akkor annak sebessége alacsony, és függ az égési zónába történő oxigén- és éghető gázellátástól. Ha a gázt és a levegőt előre összekeverjük, akkor az ilyen keverék égési folyamata hevesen és egyidejűleg megy végbe a keverék teljes térfogatában.
Az első típusú égés, az úgynevezett diffúziós égés, az ipari gyakorlatban elterjedt; különféle kemencékben, kemencékben és készülékekben használják, ahol hőt használnak anyagok, fémek, félkész termékek vagy termékek melegítésére.
A második típusú égést, amikor a gáz és a levegő keverése az égés megkezdése előtt történik, robbanásveszélyesnek nevezzük, és a keverék robbanásveszélyes. Ezt a fajta égést a gyári gyakorlatban ritkán alkalmazzák; néha spontán felmerül.
Csendes égés esetén a keletkező gáz halmazállapotú, magas hőmérsékletre hevített termékek térfogata szabadon kitágul, és a kemencéből a füstkészülékek felé vezető úton hőt ad le.
Robbanásveszélyes égés esetén a folyamat "azonnal" megy végbe; másodperc töredéke alatt fejeződik be a keverék teljes térfogatában. A magas hőmérsékletre hevített égéstermékek is "azonnal" kitágulnak, lökéshullámot képeznek, amely nagy sebességgel terjed minden irányba, és mechanikai sérüléseket okoz.
A legveszélyesebbek a váratlanul és spontán módon fellépő robbanásveszélyes keverékek. Az ilyen keverékek porgyűjtőkben, gázcsatornákban, gázvezetékekben, égőkben és más nagyolvasztó, nyitott kandalló és egyéb műhelyek gázkészülékeiben keletkeznek. Gázkészülékek közelében is kialakulnak olyan helyeken, ahol nincs légmozgás, és a gázok szivárgáson keresztül szivárognak ki. Ilyen helyeken a robbanásveszélyes keverékeket állandó vagy véletlen tűzforrások gyújtják meg, majd hirtelen robbanások következnek be, amelyek személyi sérüléseket okoznak és nagy kárt okoznak a termelésben.
A gázok robbanási határai
A gáz -levegő keverékek robbanása csak bizonyos levegő- vagy oxigéntartalom esetén fordul elő, és mindegyik gáznak megvan a maga robbanási határa - alsó és felső. Az alsó és felső határ között minden gáz / levegő vagy oxigén keverék robbanásveszélyes.
Az alsó robbanási határt a legalacsonyabb gáztartalom jellemzi a levegőben, amelynél a keverék felrobbanni kezd; felső - a legmagasabb gáztartalom a levegőben, amely felett a keverék elveszíti robbanási tulajdonságait. Ha a levegő vagy oxigén keverékében a gáztartalom kisebb, mint az alsó határ, vagy nagyobb, mint a felső határ, akkor az ilyen keverékek nem robbanásveszélyesek.
Például a levegővel kevert hidrogén alsó robbanási határa 4,1%, a felső 75 térfogatszázalék. Ha a hidrogén kevesebb, mint 4,1%, akkor a levegővel alkotott keveréke nem robbanásveszélyes; akkor sem robbanásveszélyes, ha a keverékben több mint 75% hidrogén van. A hidrogén és a levegő összes keveréke robbanásveszélyes, ha hidrogéntartalma 4,1% és 75% között van.
A robbanás kialakulásának előfeltétele a keverék meggyulladása is. Minden éghető anyag csak akkor gyullad meg, ha a gyújtási hőmérsékletre felmelegítik, ami szintén nagyon fontos jellemzője minden éghető anyagnak.
Például a levegőben lévő keverékben a hidrogén spontán meggyullad, és robbanás következik be, ha a keverék hőmérséklete 510 ° C -ra vagy magasabbra emelkedik. Azonban nem szükséges, hogy a keverék teljes térfogatát 510 ° C -ra melegítsék fel Robbanás következik be, ha a keverék kis része is.
A keverék tűzforrásból történő öngyulladásának folyamata a következő sorrendben történik. Tűzforrás bevezetése a gáz-levegő keverékbe (szikra, égő fa lángja, forró fém vagy salak kilökése a kemencéből stb.) A tűzforrást körülvevő keverékrészecskék öngyulladási hőmérsékletre való felmelegedéséhez vezet. Ennek eredményeként a keverék szomszédos rétegében gyulladási folyamat következik be, a réteg felmelegszik és kitágul; a hőt átadják a szomszédos részecskéknek, ezek is meggyulladnak, és átadják a hőt a távolabb elhelyezkedő részecskéknek, stb. Ebben az esetben az egész keverék spontán meggyulladása olyan gyorsan történik, hogy egy pattogás vagy robbanás hangja hallatszik.
Minden égés vagy robbanás elengedhetetlen feltétele, hogy a felszabaduló hőmennyiség elegendő legyen a közeg öngyulladási hőmérsékletére történő felmelegítéséhez. Ha nem szabadul fel elég hő, égés, és ezért robbanás nem következik be.
Termikus értelemben a robbanási határok jelentik a határokat, amikor a keverék égése során olyan kevés hő szabadul fel, hogy nem elegendő az égési közeg öngyulladási hőmérsékletre történő felmelegítése.
Például, ha a keverék hidrogéntartalma kevesebb mint 4,1%, az égés során olyan kevés hő szabadul fel, hogy a közeg nem melegszik fel 510 ° C-os öngyulladási hőmérsékletre. Az ilyen keverék nagyon kevés üzemanyagot (hidrogént tartalmaz) ) és sok levegőt.
Ugyanez történik, ha a keverék hidrogéntartalma meghaladja a 75%-ot. Egy ilyen keverék sok éghető anyagot (hidrogént) tartalmaz, de nagyon keveset az égéshez szükséges levegőből.
Ha az egész gáz-levegő keveréket az öngyulladási hőmérsékletre hevítik, akkor a gáz meggyullad anélkül, hogy a levegővel bármilyen arányban meggyulladna.
asztal Az 1. ábra számos gáz és gőz robbanási határait, valamint azok öngyulladási hőmérsékletét mutatja.
A levegővel kevert gázok robbanási határértékei a keverék kezdeti hőmérsékletétől, nedvességtartalmától, a gyújtóforrás teljesítményétől stb.
1. táblázat: Egyes gázok és gőzök robbanási határértéke 20 ° C hőmérsékleten és 760 Hgmm nyomáson
A keverék hőmérsékletének növekedésével a robbanási határok bővülnek - az alsó csökken, a felső pedig nő.
Ha a gáz több éghető gázból áll (generátor, koksz, kokszkemence és nagyolvasztó keveréke, stb.), Akkor az ilyen keverékek robbanási határértékeit a Le Chatelier keverési szabály képletének felhasználásával számítják ki:
ahol a a gázok és a levegő térfogatszázalékos keverékének alsó vagy felső robbanási határa;
k1, k2, k3, kn a keverék gáztartalma térfogatszázalékban;
n1, n2, n3, nn a megfelelő gázok alsó vagy felső robbanási határértéke térfogatszázalékban.
Példa. A gázkeverék a következőket tartalmazza: hidrogén (H2) - 64%, metán (CH4) - 27,2%, szén -monoxid (CO) - 6,45%és nehéz szénhidrogén (propán) - 2,35%, azaz kx = 64; k2 = 27,2; k3 = 6,45 és k4 = 2,35.
Határozzuk meg a gázkeverék robbanékonyságának alsó és felső határát. asztal 1. A hidrogén, a metán, a szén -monoxid és a propán alsó és felső robbanási határértékeit megtaláljuk, és értékeiket az (1) képletben helyettesítjük.
A gázok alsó robbanási határértékei:
n1 = 4,1%; n2 = 5,3%; n3 = 12,5% és n4 = 2,1%.
Alsó korlát = 4,5%
Felső robbanási határértékek gázokra:
n1 = 75%; n2 = 15%; n3 = 75%; n4 = 9,5%.
Ha ezeket az értékeket behelyettesítjük az (1) képletbe, akkor a felső határt találjuk ab = 33%
A magas inert éghetetlen gáztartalmú gázok - szén -dioxid (CO2), nitrogén (N2) és vízgőz (H2O) - robbanási határértékei kényelmesen megtalálhatók a kísérleti adatok alapján összeállított diagram görbéiből (ábra. 1).
Példa. Ábra diagramját használva. Az 1. ábrán a következő összetételű generátorgáz robbanási határértékeit találjuk: hidrogén (H2) 12,4%, szén -monoxid (CO) 27,3%, metán (CH4) 0,7%, széndioxid (CO2) 6,2%és nitrogén (N2) 53,4%.
A CO2 és N2 inert gázokat elosztjuk az éghető gázok között; szén -dioxidot adunk a hidrogénhez, akkor e két gáz (H2 + CO2) összes százaléka 12,4 + 6,2 = 18,6%lesz; nitrogént adunk a szén -monoxidhoz, összesített százalékuk (CO + N2) 27,3 + + 53,4 = 80,7%lesz. A metánt külön fogjuk figyelembe venni.
Határozzuk meg minden gáz két összegében az inert gáz és az üzemanyag arányát. Hidrogén és szén -dioxid keverékében az arány 6,2 / 12,4 = 0,5, szén -monoxid és nitrogén keverékében pedig 53,4 / 27,3 = 1,96.
Ábra diagramjának vízszintes tengelyén. Az 1. ábrán megtaláljuk a 0.5 és 1.96 pontokat, és addig merőlegeseket rajzolunk, amíg azok meg nem felelnek a görbéknek (H2 + CO2) és (CO + N2).
Rizs. 1. Diagram az inert gázokkal kevert éghető gázok alsó és felső robbanási határának megállapítására
Az első metszéspont a görbékkel az 1. és 2. pontban történik.
Ezekből a pontokból addig húzunk vízszintes egyenes vonalakat, amíg azok el nem érik a diagram függőleges tengelyét, és megállapítjuk: a keverék (H2 + CO2) esetében az alsó robbanási határ an = 6%, a gázkeverékeknél (CO + N2) an = 39,5%.
A merőleget felfelé folytatva, ugyanazokat a görbéket metszjük a 3. és 4. pontban. Rajzoljunk vízszintes vonalakat ezekből a pontokból, amíg azok el nem érik a diagram függőleges tengelyét, és megtalálják az aв keverékek felső robbanási határait, amelyek 70,6 és 73%. .
Táblázat szerint. 1 a metán robbanékonyságának határait an = 5,3% és ab = 15% találjuk. Az éghető és közömbös gázok és a metán keverékeihez kapott felső és alsó robbanási határértékeket az általános Le Chatelier képletbe helyettesítve megtaláljuk a generátorgáz robbanási határait.
