Расчет значений основных показателей пожарной опасности для газовоздушных

Расчет значений основных показателей пожарной опасности для газовоздушных смесей на примерах различных горючих газов и газовых смесей.

Наиболее распространенные горючие газы и их химическая формула горения Водород H 2 + 0, 5 O 2 = H 2 O Оксид углерода. CO + 0, 5 O 2 = CO 2 Метан CH 4 + 2 O 2 = CO 2 + 2 H 2 O Этан C 2 H 6 + 0, 5 O 2 = 2 CO 2 + 3 H 2 O Пропан C 3 H 8 + 5 H 2 O = 3 CO 2 +4 H 2 O н-Бутан C 4 H 10 + 6, 5 O 2 = 4 CO 2 + 5 H 2 O Изобутан C 4 H 10 + 6, 5 O 2 = 4 CO 2 + 5 H 2 O н-Пентан C 5 H 12 + 8 O 2 = 5 CO 2 + 6 H 2 O Этилен C 2 H 4 + 3 O 2 = 2 CO 2 + 2 H 2 O Пропилен. C 3 H 6 + 4, 5 O 2 = 3 CO 2 + 3 H 2 O Бутилен C 4 H 8 + 6 O 2 = 4 CO 2 + 4 H 2 O

Группа горючести При определении горючести газов считают, что горючими являются те газы, для которых существует область воспламенения, т. е. интервал концентраций в пределах которого они способны воспламеняться от источника зажигания с последующим распространением самостоятельного горения по смеси. Если при зажигании в сосуде смеси газа с окислителем пламя распространяется только на часть объема, газ считается трудногорючим.

Температура самовоспламенения не является фиксированной для данного газа и зависит от многих параметров: его содержания в газовоздушной смеси, степени однородности смеси, формы и размеров сосуда, в котором смесь нагревается, быстроты и способа ее нагрева, каталитического влияния стенок сосуда, давления, под которым находится смесь.

Наименьшие измеренные температуры самовоспламенения некоторых газов и паров в смеси с воздухом при атмосферном давлении Газ Температура самовоспламенения, ºС Водород Оксид углерода Метан Этан Пропан Бутан 530 610 650 510 500 429 Газ Температура самовоспламенения, ºС Этилен Пропилен Бутилен Ацетилен Сероводород Коксовый газ 455 455 335 290 560

Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) Если содержание газа в газовоздушной смеси меньше нижнего предела воспламеняемости, такая смесь гореть и взрываться не может, поскольку выделяющейся вблизи источника зажигания теплоты для подогрева смеси до температуры воспламенения недостаточно. Если содержание газа в смеси находится между нижним и верхним пределами воспламеняемости, подожженная смесь воспламеняется и горит как вблизи источника зажигания, так и при удалении его. Такая смесь является взрывоопасной.

Чем шире будет диапазон пределов воспламеняемости (называемых также пределами взрываемости) и ниже нижний предел, тем более взрывоопасен газ. Если содержание газа в смеси превышает верхний предел воспламеняемости, то количества воздуха в смеси недостаточно для полного сгорания газа.

Содержание газа в газовоздушной смеси, об. % Газ При пределах воспламеняемости нижнем верхнем При стехиомет рическом составе смеси При составе смеси, Максимальн дающем ое давление максимальн взрыва, МПа ое давление взрыва Коэффициент избытка воздуха α при пределах воспламенения нижнем верхнем Водород 4, 0 75, 0 29, 5 32, 3 0, 739 9, 8 0, 15 Оксид углерода 12, 5 74, 0 29, 5 – – 2, 9 Метан 5, 0 15, 0 9, 5 9, 8 0, 717 1, 8 0, 65 Этан 3, 2 12, 5 5, 68 6, 28 0, 725 1, 9 0, 42 Пропан 2, 3 9, 5 4, 04 4, 60 0, 858 1, 7 0, 40 н-Бутан 1, 7 8, 5 3, 14 3, 6 0, 858 1, 7 0, 35 Изобутан 1, 8 8, 4 3, 14 – – ~1, 8 0, 35 н-Пентан 1, 4 7, 8 2, 56 3, 0 0, 865 1, 8 0, 31 Этилен 3, 0 16, 0 6, 5 8, 0 0, 886 2, 2 0, 17 Пропилен 2, 4 10, 0 4, 5 ~5, 1 ~0, 89 1, 9 0, 37 Бутилен 1, 7 9, 0 3, 4 ~4, 0 ~0, 88 1, 7 0, 35 Ацетилен 2, 5 80, 0 7, 75 14, 5 1, 03 3, 3 0, 019 0, 15

Минимальная энергия зажигания Значение МЭЗ применяют в целях обеспечения лектростатической искробезопасности аппаратов и производственного оборудования, пожаровзрывобезопасности процессов переработки горючих веществ. Условия пожаровзрывобезопасности (исключение искрового зажигания взрывоопасных смесей) можно выразить соотношением Wбез = 0, 4 ·Wmin, где Wбез — безопасная энергия искровых разрядов, Дж; 0, 4 — коэффициент безопасности; Wmin — МЭЗ взрывоопасной смеси, Дж. Экспериментальное определение МЭЗ заключается в зажигании с заданной вероятностью взрывоопасной смеси различной концентрации электрическим разрядом различной энергии.

Этан Показатели пожарной опасности применяемые для этана: Группа горючести Температура самовоспламенения Концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) Минимальная энергия зажигания Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами Нормальная скорость распространения пламени Минимальное взрывоопасное содержание кислорода Минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора Максимальное давление взрыва Скорость нарастания давления взрыва Концентрационный предел диффузионного горения газовых смесей в воздухе

Физико-химические свойства этана ЭТАН - Бесцветный горючий газ, газообразный углеводород С 2 Н 6 метанового ряда. Молекулярная масса (в а. е. м. ): 30, 07 Температура плавления (в °C): 182, 81 Температура кипения (в °C): -88, 631 л. Э. При 0 °С и 760 мм давления весит 0. 357 г. Реакция горения C 2 H 6 + 0, 5 O 2 = 2 CO 2 + 3 H 2 O

Область применения: Присутствует во всех нефтяных газах. Этан является важнейшим сырьем для органического синтеза, широко используется при производстве органических спиртов, эфиров, каучука, смол, топлив.

Температура самовоспламенения Концентрационные пределы распространения пламени в воздухе Концентрационные пределы распространения пламени в кислороде Максимальное давление взрыва 788. 15 K 2. 9 -15. 0 % (Об. ) 3 - 66 % (Об. ) 675 к. Па Скорость нарастания давления средн. 14. 5 МПа/сек Скорость нарастания давления макс. 17. 2 МПа/сек Норм. скорость распростран. пламени Миним. энергия зажигания в воздухе 0. 476 м/сек 0. 24 м. Дж

Пример расчета: Утечка этана происходит в закрытый объем со скоростью 2 л/мин. Габариты : длинна – 7 м ширина – 4 м высота – 3 м Рассчитать: Время, через которое газовоздушная смесь может воспламениться(НКПВ) ; Время, через которое газовоздушная смесь не сможет воспламениться(ВКПВ) ; Время, через которое газовоздушная смесь воспламениться с максимальным давлением(стехиометрическая смесь);

ТРЕБОВАНИЯ К ВЗРЫВОПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ 1. Для предупреждения взрыва необходимо исключить: - образование взрывоопасной среды; - возникновение источника инициирования взрыва. 2. Взрывоопасную среду могут образовать: - смеси веществ (газов, паров, пылей) с воздухом и другими окислителями (кислород, озон, хлор, окислы азота и др. ); - вещества, склонные к взрывному превращению (ацетилен, озон, др. ).

3. Источником инициирования взрыва являются: - открытое пламя, горящие и раскаленные тела; - электрические разряды; - тепловые проявления химических реакций и механических воздействий; - искры от удара и трения; - ударные волны; - электромагнитные и другие излучения.

4. Предотвращение образования взрывоопасной среды и обеспечение в воздухе производственных помещений, горных выработок и т. п. содержания взрывоопасных веществ, не превышающего нижнего концентрационного предела воспламенения с учетом коэффициента безопасности, должно быть достигнуто: - применением герметичного производственного оборудования; - применением рабочей и аварийной вентиляции; - отводом, удалением взрывоопасной среды и веществ, способных привести к ее образованию; - контролем состава воздушной среды и отложений взрывоопасной пыли.

5. Предотвращение образования взрывоопасной среды внутри технологического оборудования должно быть обеспечено: - герметизацией технологического оборудования; - поддержанием состава и параметров среды вне области и воспламенения; - применением ингибирующих (химически активных) и флегматизирующих (инертных) добавок; - конструктивными и технологическими решениями, принятыми проектировании производственного оборудования и процессов.

6. Предотвращение возникновения источника инициирования взрыва должно быть обеспечено: - регламентацией огневых работ; - предотвращением нагрева оборудования до температуры самовоспламенения взрывоопасной среды; - применением средств, понижающих давление во фронте ударной волны; - применением материалов, не создающих при соударении искр, способных инициировать взрывоопасной среды;

- применением средств защиты от атмосферного и статического электричества, блуждающих токов, токов замыкания на землю и т. д. ; - применением взрывозащищенного оборудования; - применением быстродействующих средств защитного отключения возможных электрических источников инициирования взрыва; - ограничением мощности электромагнитных и других излучений; - устранением опасных тепловых проявлений химических реакций и механических воздействий.