obecné charakteristiky palivo. Sloučenina. Spalné teplo paliva.

Palivo- jedná se o hořlavé látky, hlavní nedílná součást což je uhlík, používaný k získávání tepelné energie při spalování.

Jako palivo se používá:

Zemní plyn vyrobený z plynových polí;

Přidružený plyn získaný během rozvoje ropných polí;

Zkapalněné uhlovodíkové plyny získané zpracováním souvisejících ropných polí a plyny vyrobené z polí plynových kondenzátů

Největší ložiska plynu v Rusku: Urengoyskoye, Stavropolskoye, Syzranskoye atd.

Zemní plyny mají homogenní složení a sestávají převážně z metanu. Přidružené plyny z ropných polí obsahují také etan, propan a butan. Zkapalněné plyny jsou směsí propanu a butanu a plyny získané v ropných rafinériích při tepelném zpracování ropy kromě propanu a butanu obsahují etylen, propylen a butylen.

Kromě hořlavých složek obsahují zemní plyny velké množství sirovodíku, kyslíku, dusíku, oxidu uhličitého, vodní páry a mechanických nečistot.

Normální provoz plynových spotřebičů závisí na stálosti složení plynu a počtu škodlivých nečistot v něm obsažených.

Podle GOST 5542-87 hořlavé látky zemní plyny charakterizované Wobbeho číslem, což je poměr spalného tepla k druhé odmocnině relativní (ve vzduchu) hustoty plynu:

Základní vlastnosti plynů.

Měrná hmotnost vzduchu – 1,293 kg/m3.

Zemní plyn metan CH4, měrná hmotnost 0,7 kg/m3, 1,85x lehčí než vzduch, takže se hromadí v horní části místnosti nebo studny.

Směs zkapalněného plynu propan-butan (propan C3H8, butan C4H10) má měrnou hmotnost v kapalném skupenství 0,5 t/m3, v plynném skupenství 2,2 kg/m3.

Výhřevnost.

Po úplném spálení jednoho metr krychlový Uvolňuje se 8-8,5 tisíc kilokalorií plynu;

Zkapalněný plyn propan-butan 24-28 tisíc kilokalorií

Teplota spalování plynů je +2100 stupňů C.

Přírodní a zkapalněné plyny smíchané se vzduchem jsou výbušné.

Meze výbušnosti směsí plyn-vzduch.

Vznícení do 5 % nenastane

Od 5 % do 15 % dojde k explozi

Více než 15 % v případě zdroje ohně se vznítí a shoří

Zdroje vznícení směsi plynu a vzduchu

● otevřený oheň (zápalky, cigareta);

● Elektrická jiskra, která vzniká při zapínání a vypínání jakéhokoli elektrického spotřebiče;

● Jiskra vznikající třením nástroje o obrobek plynové zařízení nebo když do sebe narazí kovové předměty

Přírodní a zkapalněné plyny jsou bezbarvé a bez zápachu. Pro snadnější odhalování úniků plynu se do něj přidává etylmerkaptan, látka charakteristická po kysaném zelí.

3. června 2011

–	Dolní mez výbušnosti	Horní mez výbušnosti
Benzín B-70	0,8	5,1
Traktorový petrolej	1,4	7,5
Propan	2,1	9,5
n-butan	1,5	8,5
Metan	5	15
Amoniak	15	28
Sirovodík	4,3	45,5
Kysličník uhelnatý	12,5	75
Vodík	4	75
Acetylén	2	82

Výbuch je okamžitá chemická přeměna doprovázená uvolněním energie a tvorbou stlačených plynů.

Při explozích směsí plynu se vzduchem se uvolňuje velký počet vzniká teplo a velké množství plynů.

Vlivem uvolněného tepla se plyny zahřejí na vysokou teplotu, prudce zvětší svůj objem a při expanzi tlačí velkou silou na obvodové konstrukce budov nebo stěny zařízení, ve kterých dochází k výbuchu.

Tlak v okamžiku výbuchu plynných směsí dosahuje 10 kgf/cm 2, teplota kolísá mezi 1500-2000 °C a rychlost šíření tlakové vlny dosahuje několika set metrů za sekundu. Výbuchy obvykle způsobují velkou zkázu a požáry.

Požárně nebezpečné vlastnosti hořlavých látek jsou charakterizovány řadou ukazatelů: bod vzplanutí, teplota vznícení, teplota samovznícení atd.

Mezi další vlastnosti hořlavých látek patří výbušný tlak, minimální obsah výbušného kyslíku, pod nímž je vznícení a hoření směsi nemožné při jakékoli koncentraci hořlavé látky ve směsi, povaha interakce s hasicími prostředky atd.

„Bezpečnost a ochrana zdraví při práci v plynárenství“,
A.N. Yanovich, A.Ts. Astvatsaturov, A.A. Busurin

Indikátory Metan Propan n-Butan Letecký benzín Traktorový petrolej Průmyslový olej Bod vzplanutí par, °C -188 - -77 -34 27 200 Teplota samovznícení, °C 537 600-588 490-569 300 250 380 Koncentrační limity vznícení % objemově 6 ,3—15 2,2—9,5 1,9—8,5 0,8—5,2 1,4—7,5 1—4 Teplotní limity vznícení par nad kapalinou, °C —188/+180 — —(77/52) —(34/4 ) 27—69 146—191 Rychlost…

Výbušné koncentrace zkapalněných a zemních plynů vznikají při odstávkách potrubí, nádrží a aparatur, kdy nedochází k úplnému odstranění plynu a při smíchání s nasávaným vzduchem vzniká výbušná směs. V tomto ohledu jsou před zahájením práce plynovody a nádrže promyty vodou, napařeny a propláchnuty inertním plynem. Aby se zabránilo vnikání plynu z jiných nádrží nebo potrubí, opravený...

Analýza požárů, ke kterým došlo na provozních základnách klastrů zkapalněných plynů, ukazuje, že hlavní typy havárií jsou následující: úniky plynu, prasknutí potrubí a pružných hadic, poruchy přírubových spojů a prasklé zátky, poruchy těsnění ucpávky na uzavírací ventily, volný uzavřené ventily, zničení nádob na zkapalněný plyn v důsledku jejich přetečení; různé poruchy potrubí a nádrží (zničení...

Při odpařování plynu vzniká výbušná směs plynu a vzduchu. Při haváriích v prostorách vznikají výbušné koncentrace plynu nejprve v blízkosti místa úniku plynu a následně se šíří po celém areálu. Když se plyn odpaří v otevřených oblastech poblíž místa úniku, vytvoří se zóna kontaminace plynem, která se šíří po celém skladu. Velikost zóny kontaminace plynu při nouzovém úniku plynu závisí na mnoha...

Hlavním problémem při hašení plynových požárů je boj proti kontaminaci plynem a opětovné vznícení po uhašení požáru. Žádné ze známých hasiv neodstraňuje nebezpečí kontaminace plynem a opětovného vznícení. Hlavním úkolem při hašení plynových požárů je lokalizace požáru. Mělo by se provádět omezením doby průtoku a objemu unikajícího plynu a také tepelnou ochranou...

Klimatické podmínky v dolech. Jejich odlišnosti od klimatických podmínek na povrchu.

Klimatické podmínky (tepelný režim) těžebních podniků mají velký vliv na pohodu člověka, jeho produktivitu práce a míru úrazovosti. Kromě toho ovlivňují provoz zařízení, údržbu děl a stav ventilačních konstrukcí.

Teplota a vlhkost v podzemních dolech závisí na teplotě a vlhkosti na povrchu.

Jak se vzduch pohybuje podzemními díly, mění se jeho teplota a vlhkost.

V zimě vzduch vstupující do dolu ochlazuje stěny vzduchotechnického zařízení a ohřívá se. V létě vzduch ohřívá stěny dolů a sám se ochlazuje. K výměně tepla dochází nejintenzivněji v přívodu vzduchu a v určité vzdálenosti od jejich ústí slábne a teplota vzduchu se přibližuje teplotě hornin.

Hlavní faktory určující teplotu vzduchu v podzemních důlních dílech jsou:

1. Přenos tepla a hmoty horninami.

2. Přirozená komprese vzduchu při jeho pohybu dolů svislými nebo nakloněnými pracemi.

3. Oxidace hornin a nosných materiálů.

4. Chlazení horninového masivu při jeho transportu důlními díly.

5. Procesy přenosu hmoty mezi vzduchem a vodou.

6. Vznik tepla při provozu strojů a mechanismů.

7. Odvod tepla osob, chlazení elektrické kabely, potrubí, osvětlení lamp atd.

Maximální přípustná rychlost pohybu vzduchu v různých provozech se pohybuje od 4 m/s (ve dněch) do 15 m/s (ve větracích šachtách bez zdvihu).

Vzduch přiváděný do podzemních děl v zimní čas, musí být zahřátý na teplotu +2 o C (5 m od rozhraní kanálu ohřívače s barelem).

Optimální a přípustné normy teploty, relativní vlhkosti a rychlosti vzduchu v pracovní oblast výrobní prostory (včetně zpracovatelských závodů) jsou uvedeny v GOST 12.1.005-88 a SanPiN - 2.2.4.548-96.

Optimální mikroklimatické podmínky jsou takové kombinace meteorologických parametrů, které poskytují pocit tepelné pohody.

Přijatelné jsou takové kombinace meteorologických parametrů, které nezpůsobují škody nebo zdravotní problémy.

Přípustný teplotní rozsah v chladném období roku pro práce I. kategorie je tedy 19-25 o C; Kategorie II – 15-23 o C; kategorie III– 13-21 оС.

V teplé sezóně jsou tato rozmezí 20-28 o C; 16-27 °C; 15-26 o N.

Koncentrační limity hořlavosti a výbušnosti metanu. Faktory ovlivňující intenzitu hořlavosti a výbušnosti

Metan (CH 4)- bezbarvý plyn bez zápachu a chuti, za normálních podmínek je velmi inertní. Jeho relativní hustota je 0,5539, v důsledku čehož se hromadí v horních částech výkopů a místností.

Metan tvoří se vzduchem hořlavé a výbušné směsi a hoří bledě namodralým plamenem. V podzemních dolech dochází v podmínkách nedostatku kyslíku ke spalování metanu, což vede k tvorbě oxidu uhelnatého a vodíku.

Když je obsah metanu ve vzduchu do 5-6% (při normálním obsahu kyslíku), hoří v blízkosti zdroje tepla (otevřený oheň), od 5-6% do 14-16% exploduje, nad 14-16% nevybuchne, ale může hořet při přílivu kyslíku zvenčí. Síla výbuchu závisí na absolutním množství metanu. Exploze dosáhne největší síly, když vzduch obsahuje 9,5 % CH 4 .

Teplota vznícení metanu je 650-750 o C; teplota produktů výbuchu v neomezeném objemu dosahuje 1875 °C a uvnitř uzavřeného prostoru 2150-2650 °C.

Metan vznikl v důsledku rozkladu vlákna v organické hmotě pod vlivem složitých chemických procesů bez přístupu kyslíku. Významně se na tom podílí vitální aktivita mikroorganismů (anaerobních bakterií).

V horninách je metan ve volném (vyplňuje prostor pórů) a vázaný. Množství metanu obsaženého na jednotku hmotnosti uhlí (horniny) v přirozených podmínkách se nazývá obsah plynu.

Existují tři typy uvolňování metanu do provozu uhelných dolů: běžné, dýchací, náhlé emise.

Hlavním opatřením k zamezení nebezpečného hromadění metanu je větrání důlních děl, které zajišťuje udržení přijatelných koncentrací plynů. Podle bezpečnostních pravidel by obsah metanu v důlním vzduchu neměl překročit hodnoty uvedené v tabulce. 1.3.

Přípustný obsah metanu v důlních dílech

Není-li možné zajistit přípustný obsah metanu ventilací, používá se odplyňování dolů.

Aby se zabránilo vznícení metanu, je v důlních dílech zakázáno používání otevřeného ohně a kouření. Elektrická zařízení používaná v dolech s nebezpečným plynem musí být odolná proti výbuchu. Pro trhací práce by se měly používat pouze bezpečnostní trhaviny a trhací prostředky.

Základní opatření k omezení škodlivých následků výbuchu: rozdělení dolu na samostatně větrané prostory; jasná organizace záchranná služba; seznámení všech pracovníků s vlastnostmi metanu a preventivními opatřeními.

Směsi plynu a vzduchu se mohou vznítit (explodovat) pouze tehdy, když je obsah plynu ve směsi v určitých (pro každý plyn) limitech. V tomto ohledu se rozlišují dolní a horní koncentrační limity hořlavosti. Spodní mez odpovídá minimu a horní mez maximálnímu množství plynu ve směsi, při kterém jejich zapálení (při zapálení) a samovolné (bez proudění tepla zvenčí) šíření plamene (samovolné zapálení) nastat. Stejné limity odpovídají podmínkám výbušnosti směsí plyn-vzduch.

Tabulka 8.8. Stupeň disociace vodní páry H2O a oxidu uhličitého CO2 v závislosti na parciálním tlaku

Teplota,

Parciální tlak, MPa

Vodní pára H2O

Oxid uhličitý CO2

Pokud je obsah plynu ve směsi plynu a vzduchu nižší než spodní mez hořlavosti, nemůže taková směs hořet a explodovat, protože teplo uvolněné v blízkosti zdroje vznícení nestačí k zahřátí směsi na zápalnou teplotu. Pokud je obsah plynu ve směsi mezi dolní a horní mezí hořlavosti, zapálená směs se vznítí a shoří jak v blízkosti zdroje vznícení, tak i při jeho odstranění. Tato směs je výbušná.

Čím širší je rozsah mezí hořlavosti (také nazývaných meze výbušnosti) a čím nižší je spodní mez, tím je plyn výbušnější. Konečně, pokud obsah plynu ve směsi překročí horní mez hořlavosti, pak množství vzduchu ve směsi je nedostatečné pro úplné spálení plynu.

Existence mezí hořlavosti je způsobena tepelnými ztrátami při spalování. Při ředění hořlavé směsi vzduchem, kyslíkem nebo plynem se zvyšují tepelné ztráty, snižuje se rychlost šíření plamene a po odstranění zdroje vznícení se zastaví hoření.

Limity hořlavosti pro běžné plyny ve směsích se vzduchem a kyslíkem jsou uvedeny v tabulce. 8.11-8.9. Se zvyšující se teplotou směsi se rozšiřují meze hořlavosti a při teplotách nad teplotou samovznícení hoří směsi plynu se vzduchem nebo kyslíkem při jakémkoli objemovém poměru.

Hranice hořlavosti závisí nejen na typech hořlavých plynů, ale také na experimentálních podmínkách (kapacita nádoby, tepelný výkon zdroje vznícení, teplota směsi, šíření plamene nahoru, dolů, horizontálně atd.). To vysvětluje různé významy těchto limitů v různých literárních zdrojích. V tabulce 8.11-8.12 ukazuje poměrně spolehlivá data získaná při pokojové teplotě a atmosférický tlak kdy se plamen šíří zdola nahoru v trubici o průměru 50 mm nebo větším. Jak se plamen šíří shora dolů nebo vodorovně, spodní hranice se mírně zvyšují a horní hranice se snižují. Meze hořlavosti komplexních hořlavých plynů, které neobsahují balastní nečistoty, se stanoví podle pravidla aditivnosti:

L r = (r 1 + r 2 + ... + r n)/(r 1 /l1 + r2 /l2 + ... + rn/ln) (8,17)

kde Lg je dolní nebo horní mez hořlavosti komplexního plynu (8.17)

kde 12 je dolní nebo horní mez hořlavosti komplexního plynu ve směsi plyn-vzduch nebo plyn-kyslík, objem. %; r, r2 ,..., rn - obsah jednotlivých složek ve složitém plynu, objem. %; r, + r2 + ... + rn = 100 %; l, l2 ,..., ln - dolní nebo horní hranice hořlavosti jednotlivých složek ve směsi plyn-vzduch nebo plyn-kyslík dle tab. 8.11 nebo 8.12, sv. %.

Pokud jsou v plynu balastní nečistoty, lze meze hořlavosti určit podle vzorce:

L6 = LJ 1 + B/(1 - B);00]/ (8,18)

kde Lg jsou horní a dolní meze hořlavosti směsi s balastními nečistotami, objem. %; L2 - horní a dolní meze hořlavosti hořlavé směsi, sv. %; B - množství balastních nečistot, zlomky jednotky.

Tabulka 8.11. Meze hořlavosti plynů smíchaných se vzduchem (při t = 20°C a p = 101,3 kPa)

					Maximální tlak výbuchu, MPa	Koeficient přebytečného vzduchu na mezích hořlavosti
	V mezích hořlavosti		Se stechiometrickým složením směsi	Se složením směsi poskytující maximální výbušný tlak
	dolní	horní				dolní	horní
Kysličník uhelnatý
Isobutan
Propylen
Acetylén

T Tabulka 8.12. Meze hořlavosti plynů smíchaných s kyslíkem (při t = 20ºC a p =

Při výpočtech je často nutné znát součinitel přebytku vzduchu a při různých mezích hořlavosti (viz tab. 8.11) a také tlak, který vzniká při výbuchu směsi plyn-vzduch. Součinitel přebytku vzduchu odpovídající horní nebo dolní hranici hořlavosti lze určit vzorcem

α = (100/L - 1) (1/VT) (8,19)

Tlak vznikající při výbuchu směsí plynu a vzduchu lze s dostatečnou aproximací určit pomocí následujících vzorců: pro stechiometrický poměr jednoduchého plynu se vzduchem:

Р in = Рн(1 + β tк) (m/n) (8,20)

pro jakýkoli poměr komplexního plynu ke vzduchu:

Rvz = Рн(1 + βtк) Vvlps /(1 + αV m) (8,21)

kde Рвз je tlak vznikající při výbuchu, MPa; pH – počáteční tlak (před výbuchem), MPa; c je součinitel objemové roztažnosti plynů, číselně rovný tlakovému součiniteli (1/273); tK—kalorimetrická teplota spalování, °C; t je počet molů po výbuchu, určený reakcí spalování plynu ve vzduchu; n je počet molů účastnících se spalovací reakce před výbuchem; V mn,. - objem mokrých spalin na 1 m 3 plynu, m 3; V„, - teoretický průtok vzduchu, m 3 / m 3.

Výbušné tlaky uvedené v tabulce. 8.13 nebo určené vzorcem, může nastat pouze tehdy, pokud dojde k úplnému spálení plynu uvnitř zásobníku a jeho stěny jsou dimenzovány na tyto tlaky. Jinak jsou limitováni silou stěn nebo jejich nejsnáze zničitelných částí – tlakové pulsy se šíří celým nezapáleným objemem směsi rychlostí zvuku a dosáhnou plot mnohem rychleji než čelo plamene.

Tato vlastnost – rozdíl v rychlosti šíření plamene a tlakových pulzů (rázová vlna) – je v praxi široce využívána pro ochranu plynová zařízení a prostory před zničením během výbuchu. K tomu se do otvorů stěn a stropů instalují snadno otevíratelné nebo skládací příčky, rámy, panely, ventily atd. Tlak generovaný při výbuchu závisí na konstrukčních vlastnostech ochranných zařízení a koeficientu uvolnění kc6, což je poměr plochy ochranná zařízení k objemu místnosti.

1. Plyn – bez barvy, chuti a zápachu. Nejedovaté, netoxické. Má dusivý účinek, tzn. v případě netěsností vytlačuje kyslík z objemu prostor.

2. Nebezpečí požáru a výbuchu.

3. Je přibližně dvakrát lehčí než vzduch, takže se při netěsnostech hromadí v horních vrstvách místností.

Hustota vzduchu:rvzduch= 1,29 kg/m3.

Hustota plynu:rplyn= 0,72 kg/m3.

4. Při teplotě –162 °C a atmosférickém tlaku (760 mmHg. čl.), zemní plyn přechází do kapalného stavu.

5. Teplota vznikající při spalování plynu je od +1600 do +2000 °C.

6. Teplota vznícení +645 O C.

7. Při spálení jednoho metru krychlového plynu se uvolní 8500 Kcal tepla (výhřevnost zemního plynu).

8. Meze výbušnosti plynu: od 5 % do 15 % objemu.

Pokud je koncentrace plynu ve vnitřním vzduchu nižší než 5 % nebo vyšší než 15 %, nedojde k explozi. Dojde k požáru nebo požáru. Když to bude méně než 5 %, bude nedostatek plynu a méně tepla, které podporuje spalování.

V druhém případě (koncentrace více než 15 %) bude vzduchu málo, tzn. oxidační činidlo a malé množství tepla na podporu spalování.