Физико-химические свойства природного газа. Основные физико-химические понятия взрывов в доменных и сталеплавильных цехах Опасная концентрация газа пределы взрываемости

Физико-химические свойства природного газа. Основные физико-химические понятия взрывов в доменных и сталеплавильных цехах Опасная концентрация газа пределы взрываемости

05.03.2020

Основные физико-химические понятия взрывов в доменных и сталеплавильных цехах

Взрывы в доменных и мартеновских цехах вызываются разными причинами, но все они являются результатом быстрого перехода (превращения) вещества из одного состояния в другое, более устойчивое, сопровождающееся выделением тепла, газообразных продуктов и повышением давления в месте взрыва.


Основным признаком взрыва является внезапность и резкое повышение давления в среде, окружающей место взрыва.


Внешним признаком взрыва является звук, сила которого зависит от скорости перехода вещества из одного состояния в другое. В зависимости от силы звука различаются хлопки, взрывы и детонация. Хлопки отличаются глухим звуком, большим шумом или характерным треском. Скорость превращений в объеме вещества при хлопках не превышает нескольких десятков метров в секунду.


При взрывах издается отчетливый звук; скорость распространения превращений в объеме вещества значительно выше, чем при хлопках,—несколько тысяч метров в секунду.


Наибольшая скорость перехода вещества из одного состояния в другое получается при детонации. Этот вид взрывов характеризуется одновременным воспламенением вещества во всем объеме, причем мгновенно выделяется наибольшее количество тепла и газов и совершается максимальная работа разрушения. Отличительная особенность этого вида взрывов — почти полное отсутствие периода нарастания давления в среде вследствие огромной скорости превращений, достигающей нескольких десятков тысяч метров в секунду.

Взрывы газов

Взрыв представляет собой один из видов процесса горения, при котором реакция горения протекает бурно и с большими скоростями.


Горение газов и паров горючих веществ возможно только в смеси с воздухом или кислородом; время горения складывается из двух стадий: смешения газа с воздухом или кислородом и собственно процесса горения. Если смешение газа с воздухом или кислородом происходит во время процесса горения, то скорость его небольшая и зависит от поступления кислорода и горючего газа в зону горения. Если же газ и воздух смешаны заранее, то процесс горения такой смеси протекает бурно и одновременно во всем объеме смеси.


Первый вид горения, называемый диффузионным, получил широкое распространение в заводской практике; он применяется в различных топках, печах, аппаратах, где используется тепло для нагревания материалов, металлов, полуфабрикатов или изделий.


Второй вид горения, когда смешение газа с воздухом происходит до начала горения, называется взрывчатым, а смеси взрывоопасными. Такой вид горения в заводской практике применяется редко; он возникает иногда самопроизвольно.


При спокойном горении образующиеся газообразные продукты, нагретые до высокой температуры, свободно увеличиваются в объеме и отдают свое тепло на пути от топки к дымовым устройствам.


При взрывчатом горении процесс протекает «мгновенно»; завершается в доли секунды во всем объеме смеси. Нагретые до высокой температуры продукты горения также «мгновенно» расширяются, образуют ударную волну, которая с большой скоростью распространяется во все стороны и производит механические разрушения.


Наиболее опасными являются взрывчатые смеси, возникающие неожиданно и самопроизвольно. Такие смеси образуются в пылеуловителях, газовых каналах, газопроводах, горелках и других газовых устройствах доменных, мартеновских и других цехов. Они также образуются вблизи газовых устройств в местах, где отсутствует движение воздуха, а газы через неплотности просачиваются наружу. В таких местах взрывоопасные смеси воспламеняются от постоянных или случайных источников огня и тогда неожиданно возникают взрывы, травмирующие людей и причиняющие большой ущерб производству.

Пределы взрываемости газов

Взрывы газо-воздушных смесей происходят лишь при определенных содержаниях газа в воздухе или кислороде, причем каждый газ имеет свои, присущие ему одному, пределы взрываемости — нижний и верхний. Между нижним и верхним пределами все смеси газа с воздухом или кислородом взрывоопасны.


Нижний предел взрываемости характеризуется наименьшим содержанием газа» в воздухе, при котором смесь начинает взрываться; верхний — наибольшим содержанием газа в воздухе, выше которого смесь теряет свойства взрываемости. Если содержание газа в смеси с воздухом или кислородом будет меньше нижнего предела или больше верхнего, то такие смеси не взрывоопасны.


Например, нижний предел взрываемости водорода в смеси с воздухом равен 4,1% и верхний 75% по объему. Если водорода меньше 4,1%, то смесь его с воздухом не взрывоопасна; она не взрывоопасна и в том случае, если водорода в смеси больше 75%. Все смеси водорода с воздухом становятся взрывоопасными, если содержание в них водорода находится в пределах от 4,1% до 75%.


Необходимым условием образования взрыва является также воспламенение смеси. Все горючие вещества воспламеняются лишь тогда, когда они нагреты до температуры воспламенения, которая также является очень важной характеристикой всякого горючего вещества.


Например, водород в смеси с воздухом самовоспламеняется и происходит взрыв, если температура смеси станет больше или равной 510° С. Однако не обязательно, чтобы весь объем смеси был нагрет до 510° С. Взрыв произойдет, если до температуры самовоспламенения будет нагрета хотя бы небольшая часть смеси.


Процесс самовоспламенения смеси от источника огня происходит в следующем порядке. Ввод в газо-воздушную смесь источника огня (искры, пламени горящего дерева, выброса из печи раскаленного металла или шлака и т. п.) приводит к нагреву частиц смеси, окружающих источник огня до температуры самовоспламенения. В результате в прилегающем слое смеси возникнет процесс воспламенения, произойдет нагрев и расширение слоя; тепло передается соседним частицам, они также воспламенятся и передадут свое тепло расположенным дальше частицам и т. д. При этом самовоспламенение всей смеси происходит настолько быстро, что слышится один звук хлопка или взрыва.


Непременное условие всякого горения или взрыва состоит в том, чтобы количество выделяющегося тепла было достаточно для нагрева среды до температуры самовоспламенения. Если тепла будет выделяться недостаточно, то горение и, следовательно, взрыв не произойдет.


В тепловом отношении пределы взрываемости являются границами, когда при сгорании смеси выделяется так мало тепла, что его недостаточно, чтобы нагреть среду горения до температуры самовоспламенения.


Например, при содержании водорода в смеси меньше 4,1% при горении выделяется так мало тепла, что среда не нагревается до температуры самовоспламенения 510° С. В такой смеси содержится очень мало горючего (водорода) и очень много воздуха.


То же самое происходит, если в смеси содержание водорода будет больше 75%. В такой смеси находится очень много горючего вещества (водорода), но очень мало необходимого для горения воздуха.


Если всю газо-воздушную смесь нагреть до температуры самовоспламенения, то газ воспламенится без поджигания при любых соотношениях его с воздухом.


В табл. 1 приводятся пределы взрываемости ряда газов и паров, а также их температуры самовоспламенения.


Пределы взрываемости газов в смеси с воздухом меняются в зависимости от начальной температуры смеси, ее влажности, мощности источника зажигания и др.


Таблица 1. Пределы взрываемости некоторых газов и паров при температуре 20° и давлении 760 мм ртутного столба


При повышении температуры смеси пределы взрываемости расширяются — нижний понижается, а верхний увеличивается.


Если газ состоит из нескольких горючих газов (генераторный, коксовый, смесь коксового и доменного и т. п.), то пределы взрываемости таких смесей находят расчетом, пользуясь формулой правила смешения Ле-Шателье:


где а — нижний или верхний предел взрываемости смеси газов с воздухом в объемных процентах;


k1,k2,k3,kn — содержание газов в смеси в объемных процентах;


n1,n2,n3,nn — нижний или верхний пределы взрываемости соответствующих газов в объемных процентах.


Пример. В газовой смеси содержатся: водород (Н2)— 64%, метан (СН4) — 27,2%, окись углерода (СО) —6,45% и тяжелый углеводород (пропан) —2,35%, т. е. kx = 64; k2 = 27,2; k3 = 6,45 и k4 = 2,35.


Определим нижний и верхний пределы взрываемости газовой смеси. В табл. 1 находим нижний и верхний пределы взрываемости водорода, метана, окиси углерода и пропана и их значения подставим в формулу (1).


Нижние пределы взрываемости газов:


n1 = 4,1%; n2 = 5,3%; п3= 12,5% и n4 = 2,1%.


Нижний предел aн = 4,5%


Верхние пределы взрываемости газов:


n1 = 75%; n2 = 15%; n3 = 75%; n4 = 9,5%.


Подставляя эти значения в формулу (1), находим верхний предел ав = 33%


Пределы взрываемости газов с большим содержанием инертных негорючих газов — углекислоты (С02), азота (N2) и паров воды (Н20) — удобно находить по кривым диаграммы, построенным на основании опытных данных (рис. 1).


Пример. Пользуясь диаграммой на рис. 1, найдем пределы взрываемости для генераторного газа следующего состава: водорода (Н2) 12,4%, окиси углерода (СО) 27,3%, метана (СН4) 0,7%, углекислого газа (С02) 6,2% и азота (N2) 53,4%.


Распределим инертные газы С02 и N2 между горючими; углекислый газ присоединим к водороду, тогда суммарный процент этих двух газов (Н2 + С02) будет 12,4 + 6,2=18,6%; азот присоединим к окиси углерода, суммарный процент их (СО + N2) будет 27,3 + + 53,4 = 80,7%. Метан учтем отдельно.


Определим в каждой сумме двух газов отношение инертного газа к горючему. В смеси водорода и углекислого газа отношение составит 6,2/12,4= 0,5, а в смеси окиси углерода и азота отношение 53,4/27,3= 1,96.


На горизонтальной оси диаграммы рис. 1 находим точки, соответствующие 0,5 и 1,96 и проводим вверх перпендикуляры до встречи с кривыми (Н2 + С02) и (CO + N2).


Рис. 1. Диаграмма для нахождения нижнего и верхнего пределов взрываемости горючих газов в смеси с инертными газами


Первое пересечение с кривыми произойдет в точках 1 и 2.


Проводим из этих точек горизонтальные прямые до встречи с вертикальной осью диаграммы и находим: для cмеси (Н2 + С02) нижний предел взрываемости aн = = 6%, а для смеси газов (СО + N2) ан = 39,5%.


Продолжая перпендикуляр вверх, пересекаем те же кривые в точках 3 и 4. Проводим из этих точек горизонтальные прямые до встречи с вертикальной осью диаграммы и находим верхние пределы взрываемости смесей aв, которые.соответственно равны 70,6 и 73% .


По табл. 1 находим пределы взрываемости метана ан = 5,3% и ав = 15%. Подставляя полученные верхние и нижние пределы взрываемости смесей горючего и инертного газов и метана в общую формулу Ле-Шателье, находим пределы взрываемости генераторного газа.

  • Низшая теплота сгорания некоторых компонентов природного газа
  • Пределы взрываемости газовоздушных смесей
  • Пределы и интервал взрываемости газов в смеси с воздухом при температуре 20 °с и давлении 0,1 мПа
  • 1.2. Законы идеальных газов. Области их применения
  • Критические параметры некоторых веществ
  • 1.3. Технологические характеристики природных газов и их компонентов
  • 1.4. Термодинамическое обеспечение решения энерготехнологических задач трубопроводного транспорта природных газов
  • Значение коэффициента Джоуля-Томсона () для метана в зависимости от температуры и давления
  • Значения параметров природного газа с содержанием метана 97% в зависимости от температуры при среднем давлении 5 мПа
  • Глава 2 назначение и устройство компрессорных станций
  • 2.1. Особенности дальнего транспорта природных газов
  • 2.2. Назначение и описание компрессорной станции
  • 2.3. Системы очистки технологического газа на кс
  • 2.4. Технологические схемы компрессорных станций
  • 2.5. Назначение запорной арматуры в технологических обвязках кс
  • 2.6. Схемы технологической обвязки центробежного нагнетателя кс
  • 2.7. Конструкции и назначения опор, люк-лазов и защитных решеток в обвязке гпа
  • 2.8. Системы охлаждения транспортируемого газа на компрессорных станциях
  • 2.9. Компоновка газоперекачивающих агрегатов на станции
  • 2.10. Система импульсного газа
  • 2.11. Система топливного и пускового газа на станции
  • 2.12. Система маслоснабжения кс и гпа, маслоочистительные машины и аппараты воздушного охлаждения масла
  • 2.13. Типы газоперекачивающих агрегатов, применяемых на кс
  • Уральский турбомоторный завод (узтм), г. Екатеринбург
  • Невский завод им. Ленина (нзл), г.Санкт-Петербург
  • Первый Бриенский завод (Чехия), г.Брно
  • Показатели злектроприводных агрегатов
  • Показатели газомотокомпрессоров
  • Структура парка гпа в системе оао "Газпром"
  • Показатели перспективных газотурбинных установок нового поколения
  • 2.14. Нагнетатели природного газа. Их характеристики
  • 2.34. Неполнонапорный одноступенчатый нагнетатель 370-18 агрегата гтк-10-4 производства нзл:
  • Характеристики центробежных нагнетателей для транспорта природных газов
  • 2.15. Электроснабжение кс Электроснабжение газотурбинных кс и гпа
  • Электроснабжение гпа
  • Электроснабжение электроприводной кс
  • Резервные аварийные электростанции
  • Система питания постоянным током автоматики и аварийных насосов смазки гпа, автоматики зру-10 кВ, аварийного освещения
  • 2.16. Водоснабжение и канализация кс
  • Теплоснабжение кс
  • 2.17. Организация связи на компрессорных станциях
  • 2.18. Электрохимзащита компрессорной станции
  • 2.19. Грозозащита компрессорной станции
  • Глава 3 эксплуатация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом
  • 3.1. Организация эксплуатации цехов с газотурбинным приводом
  • 3.2. Схемы и принцип работы газотурбинных установок
  • 3.3. Подготовка гпа к пуску
  • 3.4. Проверка защиты и сигнализации гпа
  • Защита по давлению масла смазки
  • Защита по погасанию факела
  • Защита по осевому сдвигу роторов
  • Защита по перепаду между маслом уплотнения и газом в полости нагнетателя (защита "масло-газ")
  • Защита от превышения температуры газа
  • Защита по превышению частоты вращения роторов твд, тнд и турбодетандера
  • Защита по температуре подшипников
  • Система защиты от вибрации
  • 3.6. Обслуживание агрегата и систем кс в процессе работы
  • 3.7. Подготовка циклового воздуха для гту
  • 3.8. Очистка осевого компрессора в процессе эксплуатации
  • 3.9. Устройство для подогрева всасывающего циклового воздуха. Антиобледенительная система
  • 3.10. Противопомпажная защита цбн
  • 1’’’ - Режим работы нагнетателя с малыми возмущениями. I - линия контроля помпажа;
  • 3.11. Работа компрессорной станции при приеме и запуске очистных устройств
  • 3.12. Особенности эксплуатации гпа при отрицательных температурах
  • 3.13. Система пожаротушения гпа и ее эксплуатация
  • 3.14. Вибрация, виброзащита и вибромониторинг гпа
  • 3.15. Нормальная и аварийная остановка агрегатов
  • 3.16. Остановка компрессорной станции ключом аварийной остановки станции (каос)
  • Глава 4 эксплуатация газоперекачивающих агрегатов с электроприводом
  • 4.1. Характеристика приводов, основные типы эгпа и их устройство
  • Техническая характеристика гпа с электроприводом
  • 4.2. Системы избыточного давления и охлаждения статора и ротора электродвигателя
  • 4.3. Системы масло-смазки и масло-уплотнения эгпа, их отличие от систем гту
  • 4.4. Редукторы - мультипликаторы, применяемые на электроприводных гпа
  • 4.5. Особенности подготовки к пуску и пуск гпа
  • 4.6. Обслуживание эгпа во время работы
  • 4.7. Регулирование режима работы гпа с электроприводом
  • 4.8. Применение на кс электроприводных гпа с регулируемой частотой вращения
  • 4.9. Эксплуатация вспомогательного оборудования и систем компрессорного цеха
  • 4.10. Совместная работа электроприводного и газотурбинного компрессорных цехов
  • Глава 1. Характеристики природных газов
  • Глава 2. Назначение и устройство компрессорных станций
  • Глава 3. Эксплуатация газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом
  • Глава 4. Эксплуатация газоперекачивающих агрегатов с электроприводом
  • Пределы взрываемости газовоздушных смесей

    Исключение образования взрывоопасных газовоздушных концентраций, а также появление источников воспламенения этой смеси (пламени, искр) всегда является основной задачей обслуживающего персонала компрессорных станций. При взрыве газовоздушной смеси резко повышается давление в зоне взрыва, приводящее к разрушению строительных конструкций, а скорость распространения пламени достигает сотни метров в секунду. Например, температура самовоспламенения метановоздушной смеси находится на уровне 700 °С, а метан является основным компонентом природного газа. Его содержание в газовых месторождениях колеблется в диапазоне 92-98%.

    При взрыве газовоздушной смеси, находящейся под давлением 0,1 МПа, развивается давление около 0,80 МПа. Газовоздушная смесь взрывается, если в ней содержится 5-15 % метана; 2-10 % пропана; 2-9 % бутана и т.д. При повышении давления газовоздушной смеси пределы взрываемости сужаются. Следует отметить, что примесь кислорода в газе увеличивает опасность взрыва.

    Пределы и интервал взрываемости газов в смеси с воздухом при температуре 20 °С и давлении 0,1 МПа приведены в табл. 1.4.

    Таблица 1.4

    Пределы и интервал взрываемости газов в смеси с воздухом при температуре 20 °с и давлении 0,1 мПа

    Пределы взрываемости, % по объему

    Интервал взрываемости, % по объему

    Ацетилен

    Нефтепромысл. газ

    Оксид углерода

    Природный газ

    Пропилен

    1.2. Законы идеальных газов. Области их применения

    Идеальными газами принято считать газы, подчиняющиеся уравнению Клапейрона (). Одновременно под идеальными подразумеваются газы, в которых отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия, а объем самих молекул равен нулю. В настоящее время можно утверждать, что ни один из реальных газов не подчиняется этим газовым законам. Тем не менее эти специфические газовые законы достаточно широко используются в технических расчетах. Эти законы просты и достаточно хорошо характеризуют поведение реальных газов при невысоких давлениях и не очень низких температурах, вдали от областей насыщения и критических точек вещества. Наибольшее практическое распространение получили законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро и на их основе полученное уравнение Клапейрона-Менделеева.

    Закон Бойля-Мариотга утверждает, что при постоянной температуре (= const) произведение абсолютного давления и удельного объема идеального газа сохраняет постоянную величину (
    = const), т.е. произведение абсолютного давления и удельного объема зависит только от температуры. Откуда при = const имеем:

    . (1.27)

    Закон Гей-Люссака утверждает, что при постоянном давлении (= const) объем идеального газа изменяется прямо пропорционально повышению температуры:

    , (1.28)

    где - удельный объем газа при температуре °С и давлении
    - удельный объем газа при температуре = 0 °С и том же давлении ; - температурный коэффициент объемного расширения идеальных газов при 0 °С, сохраняющий одно и то же значение при всех давлениях и одинаковый для всех идеальных газов:

    . (1.29)

    Таким образом, содержание закона Гей-Люссака сводится к следующему утверждению: объемное расширение идеальных газов при изменении температуры и при = const имеет линейный характер, а температурный коэффициент объемного расширения является универсальной постоянной идеальных газов.

    Сопоставление законов Бойля-Мариотта и Гей-Люссака приводит к уравнению состояния идеальных газов:

    , (1.30)

    где - удельный объем газа; - абсолютное давление газа; - удельная газовая постоянная идеального газа; - абсолютная температура идеального газа:

    . (1.31)

    Физический смысл удельной газовой постоянной - это удельная работа в процессе = const при изменении температуры на один градус.

    Закон Авогадро утверждает, что объем одного моля идеального газа не зависит от природы газа и вполне определяется давлением и температурой вещества (
    ). На этом основании утверждается, что объемы молей разных газов, взятых при одинаковых давлениях и температурах, равны между собой. Если - удельный объем газа, а - мольная масса, то объем моля (мольный объем) равен
    . При равных давлениях и температурах для разных газов имеем:

    Так как удельный мольный объем газа зависит в общем случае только от давления и температуры, то произведение
    в уравнении (1.32) - есть величина одинаковая для всех газов и поэтому называется универсальной газовой постоянной:

    , Дж/кмоль·К. (1.33)

    Из уравнения (1.33) следует, что удельные газовые постоянные отдельных газов определяются через их мольные массы. Например, для азота (
    ) удельная газовая постоянная будет

    = 8314/28 = 297 Дж/(кг·К). (1.34)

    Для кг газа с учетом того, что
    , уравнение Клапейрона записывается в виде:

    , (1.35)

    где - количество вещества в молях
    . Для 1 кмоля газа:

    . (1.36)

    Последнее уравнение, полученное русским ученым Д.И. Менделеевым, часто называют уравнением Клапейрона-Менделеева.

    Значение мольного объема идеальных газов в нормальных физических условиях (= 0 °С и = 101,1 кПа) составит:

    = 22,4 м/кмоль. (1.37)

    Уравнение состояния реальных газов часто записывают на основе уравнения Клапейрона с введением в него поправки , учитывающей отклонение реального газа от идеального

    , (1.38)

    где - коэффициент сжимаемости, определяемый по специальным номограммам или из соответствующих таблиц. На рис. 1.1 приведена номограмма для определения численных значений величины природного газа в зависимости от давления , относительной плотности газа по воздуху и его температуры . В научной литературе коэффициент сжимаемости обычно определяется в зависимости от так называемых приведенных параметров (давление и температура) газа:

    ;
    , (1.39)

    где , и
    - соответственно приведенное, абсолютное и критическое давление газа; , и - соответственно приведенная, абсолютная и критическая температура газа.

    Рис. 1.1. Номограмма расчёта в зависимости от , ,

    Критическим давлением называется такое давление, при котором и выше которого никаким повышением температуры жидкость уже не может быть превращена в пар.

    Критической температурой называется такая температура, при которой и выше которой ни при каком повышении давления нельзя сконденсировать пар.

    Численные значения критических параметров для некоторых газов приведены в табл. 1.5.

    Таблица 1.5

    Если концентрация горючего вещества в смеси меньше нижнего предела распространения пламени, такая смесь гореть и взрываться не может, поскольку выделяющейся вблизи источника зажигания теплоты для подогрева смеси до температуры воспламенения недостаточно. Если концентрация горючего вещества в смеси находится между нижним и верхним пределами распространения пламени, подожженная смесь воспламеняется и горит как вблизи источника зажигания, так и при удалении его. Такая смесь является взрывоопасной. Чем шире будет диапазон пределов распространения пламени (называемых также пределами воспламеняемости и пределами взрываемости ) и ниже нижний предел, тем более взрывоопасен газ. Если концентрация горючего вещества в смеси превышает верхний предел распространения пламени, то количества окислителя в смеси недостаточно для полного сгорания горючего вещества.

    Область значений графика зависимости КПРП в системе «горючий газ - окислитель», соответствующая способности смеси к воспламенению образует область воспламенения .

    На значения НКПРП и ВКПРП оказывают влияние следующие факторы:

    • Свойства реагирующих веществ;
    • Давление (обычно повышение давления не сказывается на НКПРП, но ВКПРП может сильно возрастать);
    • Температура (повышение температуры расширяет КПРП за счёт увеличения энергии активации);
    • Негорючие добавки - флегматизаторы;

    Размерность КПРП может выражаться в объёмных процентах или в г/м³.

    Внесение в смесь флегматизатора понижает значение ВКПРП практически пропорционально его концентрации вплоть до точки флегматизации, где верхний и нижний пределы совпадают. НКПРП при этом повышается незначительно. Для оценки способности к воспламенению системы «Горючее+Окислитель+Флегматизатор» строят так называемый пожарный треугольник - диаграмму, где каждой вершине треугольника соответствует стопроцентное содержание одного из веществ, убывающее к противолежащей стороне. Внутри треугольника выделяют область воспламенения системы. В пожарном треугольнике отмечают линию минимальной концентрации кислорода (МКК), соответствующей такому значению содержания окислителя в системе, ниже которого смесь не воспламеняется. Оценка и контроль МКК важна для систем, работающих под вакуумом , где возможен подсос атмосферного воздуха через неплотности технологического оборудования.

    В отношении жидких сред применимы также температурные пределы распространения пламени (ТПРП) - такие температуры жидкости и её паров в среде окислителя, при которых её насыщенные пары образуют концентрации, соответствующие КПРП.

    КПРП определяют расчётным путём или находят экспериментально.

    Под природным газом понимают целую смесь газов, которые образуются в недрах земли впоследствии анаэробного разложения органических веществ. Он является одним из наиболее важных полезных ископаемых. Природный газ залегает в недрах планеты. Это могут быть отдельные скопления или газовая шапка на нефтяном месторождении, однако может быть представлен в виде газогидратов, в кристаллическом состоянии.

    Опасные свойства

    Природный газ знаком практически всем жителям развитых стран, и еще в школе дети изучают правила пользования газом в быту. А между тем взрывы природного газа - не редкость. Но и помимо этого, существует целый ряд угроз, исходящих от столь удобных приборов, работающих на природном газе.

    Природный газ токсичен. Хотя этан и метан в чистом виде неядовиты, при насыщении ими воздуха человек будет испытывать удушье из-за недостатка кислорода. Особенно это опасно ночью, во время сна.

    Предел взрываемости природного газа

    При контакте с воздухом, а точнее с его составляющей - кислородом, природные газы способны образовать легковоспламеняемую детонирующую смесь, которая может вызвать взрыв большой силы даже от малейшего источника огня, например, искры от проводки или пламени спички, свечи. Если масса природного газа относительно невысока, то и температура воспламенения не будет высокой, а вот сила взрыва зависит от давления получившейся смеси: чем выше давление газовоздушного состава, тем с большей силой он взорвется.

    Однако практически все люди хотя бы раз в жизни сталкивались с некоторой утечкой газа, обнаруживаемой по характерному запаху, и тем не менее никаких взрывов не происходило. Дело в том, что взорваться природный газ может только при достижении определенных пропорций с кислородом. Есть низший и высший предел взрываемости.

    Как только достигнут низший предел взрываемости природного газа (для метана это 5%), то есть концентрации, достаточной для начала может произойти взрыв. Уменьшение концентрации устранит возможность возгорания. Превышение высшей отметки (15% для метана) так же не позволит начаться реакции горения, ввиду недостатка воздуха, а точнее - кислорода.

    Предел взрываемости природного газа возрастает при повышении давления смеси, а также в случае, если смесь содержит инертные газы, например азот.

    Давление природного газа в газопроводе может быть различным, от 0,05 кгс/см 2 до 12 кгс/см 2 .

    Разница между взрывом и горением

    Хотя на первый взгляд кажется, что взрыв и горение - несколько разные вещи, на самом деле эти процессы однотипны. Единственное их различие - это интенсивность протекания реакции. Во время взрыва в помещении или любом другом замкнутом пространстве реакция протекает невероятно быстро. Детонационная волна распространяется со скоростью, в несколько раз превышающую скорость звука: от 900 до 3000 м/с.

    Так как метан, используемый в бытовом газопроводе, - газ природный, объем кислорода, необходимый для воспламенения, также подчиняется общему правилу.

    Максимальная сила взрыва достигается в случае, если присутствующего кислорода теоретически достаточно для полного сгорания. Также должны присутствовать и остальные условия: концентрация газа соответствует пределу воспламенения (выше низшего предела, но ниже высшего) и присутствует источник огня.

    Струя газа без примеси кислорода, то есть превышающая высший предел воспламенения, поступая в воздух, будет гореть ровным пламенем, фронт горения распространяется со скоростью 0,2-2,4 м/с при нормальном атмосферном давлении.

    Свойства газов

    Детонационные свойства проявляются в углеводородах парафинного ряда от метана до гексана. Строение молекул и молекулярная масса определяют их детонационные свойства падают с уменьшением молекулярной массы, а октановое число увеличивается.

    В входит несколько углеводородов. Первый из них - метан (химическая формула CH 4). Физические свойства газа таковы: бесцветен, легче воздуха и не имеет запаха. Он достаточно горюч, но тем не менее довольно безопасен в хранении, в случае, если полностью соблюдена техника безопасности. Этан (C 2 H 6) также не имеет цвета и запаха, но немного тяжелее воздуха. Он горюч, но не используется в качестве топлива.

    Пропан (C 3 H 8) - без цвета и запаха, способен сжижаться при небольшом давлении. Это полезное свойство позволяет не только безопасно транспортировать пропан, но и выделять его из смеси с другими углеводородами.

    Бутан (C 4 H 10): физические свойства газа близки к пропану, однако его плотность выше, а по массе бутан вдвое тяжелее воздуха.

    Знакомые всем

    Углекислый газ (CO 2) тоже входит в состав природного. Физические свойства газа знают, пожалуй, все: не имеет запаха, но характерен кислым привкусом. Он входит в ряд газов с самой маленькой токсичностью и является единственным (за исключением гелия) негорючим газом в составе природного.

    Гелий (He) - очень легкий газ, второй после водорода, бесцветен и не имеет запаха. Он очень инертен и в обычных условиях не способен реагировать с каким-либо веществом, не участвует и в процессе горения. Гелий безопасен, нетоксичен, при повышенном давлении, наряду с другими инертными газами, вводит человека в состояние наркоза.

    Сероводород (H 2 S) - газ без цвета с характерным запахом тухлых яиц. Тяжелый и очень ядовитый, может вызвать паралич обонятельного нерва даже при незначительной концентрации. К тому же предел взрываемости природного газа очень широк, от 4,5% до 45%.

    Есть еще два углеводорода, которые по применению близки к природному газу, но в его состав не входят. Этилен (C 2 H 4) - близкий по свойствам к этану, обладающий приятным запахом и не имеющий цвета газ. От этана его отличает меньшая плотность и горючесть.

    Ацетилен (C 2 H 2) - бесцветный взрывоопасный газ. Он очень горюч, взрывается, если произошло сильное сжатие. Ввиду этого ацетилен опасно использовать в быту, в основном же используется при сварочных работах.

    Применение углеводородов

    Как горючее в бытовых газовых приборах используется метан.

    Пропан и бутан служат топливом для автомобилей (например, гибридных), а в сжиженном виде пропаном заправляют зажигалки.

    А вот этан редко используют как горючее, его основное назначение в промышленности - получение этилена, который производится на планете в огромных количествах, ведь именно он является сырьем для полиэтилена.

    Ацетилен служит для нужд металлургии, с его помощью достигаются высокие температуры для сварки и резки металлов. Так как он крайне горюч, его невозможно использовать в качестве топлива, и при хранении газа обязательно строгое соблюдение условий.

    Хотя сероводород и токсичен, в крайне малых количествах он применяется в медицине. Это так называемые сероводородные ванны, действие которых основано на антисептических свойствах сероводорода.

    Основное полезное - его небольшая плотность. Этим инертным газом пользуются при полетах на аэростатах и дирижаблях, им заполняют летучие воздушные шарики, популярные среди детей. Воспламенение природного газа невозможно: гелий не горит, поэтому можно без боязни нагревать его над открытым огнем. Водород, соседствующий с гелием в таблице Менделеева, еще легче, однако Гелий является единственным газом, не имеющим твердой фазы ни при каких условиях.

    Правила пользования газом в быту

    Каждый человек, пользующийся газовыми приборами, обязан проходить инструктаж по технике безопасности. Первое правило - следить за исправностью приборов, периодически проверять тягу и дымоход, если в приборе предусмотрено отведение После выключения газового прибора нужно закрывать краны и перекрывать вентиль на баллоне, если имеется таковой. В случае, если внезапно прервалась подача газа, а также при выявлении неисправностей нужно немедленно звонить в газовую службу.

    Если в квартире или другом помещении чувствуется запах газа, необходимо сразу же прекратить какое бы то ни было использование приборов, не включать электроприборы, открыть окно или форточку для проветривания, затем покинуть помещение и вызвать аварийную службу (телефон 04).

    Правила пользования газом в быту важно соблюдать, ведь малейшая неисправность может привести к плачевным последствиям.

    Смесь природного газа с воздухом может взорваться при концентрации газа в воздухе 5-15%.

    Смесь сжиженного газа в воздухе взрывается при концентрации 1,5-9,5%.

    Для взрыва необходимо наличие одновременно 3 условий:

    Газовоздушная смесь должна находиться в замкнутом объеме. На открытом воздухе смесь не взрывается, а вспыхивает.

    Количество газа в природной смеси должна быть 5-15% для природного газа и 1,5-9,5% для сжиженного. При большей концентрации сместь загорит и при достижении предела она взорвется.

    Смесь должна нагреваться в одной точке до температуры вспышки.

    5 Доврачебная помощь пострадавшему от отравления угарным газом

    Симптомы:

    Появляется мышечная слабость

    Головокружение

    Шум в ушах

    Сонливость

    Галлюцинации

    Потеря сознания

    Судороги

    Оказания помощи:

    Остановить поступление угарного газа

    Вынести пострадавшего на свежий воздух

    Если пострадавший в сознании, уложить и обеспечит покой и непрерывный доступ свежего воздуха

    Если нет сознания, необходимо начать закрытый массаж сердца и искусственного дыхания до приезда скорой помощи или до прихода в сознание.

    Билет №10

    5 Доврачебная помощь пострадавшему от ожогов

    Термические вызванные огнем паром, горячими предметами и в-вами. Если на пострадавшем загорелась одежда, нужно быстро набросить пальто, любую плотную ткань или сбить пламя водой. Нельзя бежать в горящей одежде, так как ветер раздует пламя. При оказании помощи во избежания заражения нельзя касаться руками обоженных участков кожи или смазывать жирами, маслами, вазелином, присыпать питьевой содой. Нужно наложить на обоженный участок кожи стерильную повязку. Если куски одежды прилипли то поверх них следует повязку, нельзя срывать.

    Билет №11

    5 Содержание наряд допуска на газоопасные работы.

    Письменное разрешение, указывается срок его действия, время начала работы, окончания работы, условия их безопасности, состав бригады и лиц отв. за безоп. работ. НД утвержд. гл. инженером. Список лиц имеющих право выд НД утвержд. приказом по предпр. НД выписывается в двух экз. на одного производителя работ с одной бригадой; на одно рабочее место. Один экземпляр передается производителю, др. остается у лица выдававшего наряд. Учет НД ведут по книге регистрации заносят: порядковый номер, краткое содержание, должность; Ф.И.О. отв. руков.; подпись.

    Билет №12

    5 доврачебная помощь пострадавшему т удушья природным газом

    Вынести пострадавшего на свежий воздух

    В случае отсутствия сознания и пульса на сонной артерии – приступить к комплексу реанимации

    С влучае потери сознания более 4 минут – перевернуть на живот и приложить холод к голове

    Во всех случаях вызвать скорую помощь

    Билет №13

    1 классификация газопроводов по давлению.

    I- низкого (0-500мм.вод.ст.);(0,05 кг*с/см 2)

    II-среднего (500-30 000мм.вод.ст.);(0,05-3 кг*с/см 2)

    Билет №14

    3 требование к освещению, вентиляции и отоплению в ГРП.

    Необходимость отопления помещения ГРП следует определять в зависимости от климатических условий.

    В помещениях ГТП следует предусматривать естественное и (или) искусственное освещение и естественную постоянно действующую вентиляцию, обеспечивающую не менее трехкратного воздухообмена в I час.

    Для помещений объемом более 200 м3 воздухообмен производится по расчету, но не менее однократного воздухообмена в 1 час.

    Размещение оборудования, газопроводов, арматуры и приборов должно обеспечивать их удобное обслуживание и ремонт.

    Ширина основного прохода в помещениях должна составлять не менее 0.8 м.

    © 2024 hozferma.ru - Справочник садовода. Грядки, благоустройство, подсобное хозяйство