Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Горючие газы. Взрывчатая пыль. Основные физические параметры горючих газов и пыли.

Читайте также:
  1. I. ОСНОВНЫЕ БОГОСЛОВСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  2. I. ОСНОВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ
  3. I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  4. I. Основные приемы (способы выполнения).
  5. I. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОЛИТИКИ ПЕРЕМЕН
  6. I. Основные элементы текстового документа
  7. II. Основные факторы, определяющие состояние и развитие гражданской обороны в современных условиях и на период до 2010 года.

Большинство газов в шахтном воздухе способны образовать с воздухом горюющие и взрывоопасные смеси. Но основную опасность представляет метан.

Метан (СН4) — газ без цвета, вкуса и запаха, основная составная часть рудничного газа в угольных шахтах. В угольных шахтах рудничный газ состоит в основном из метана (до 100%) с примесью углекислого газа (до 5%), азота (несколько процентов), водорода и гомологов метана (1—4%), окиси углерода (0,5—1,5%). Плотность метана по отношению к воздуху равна 0,5539. 1 л метана при нормальных условиях имеет массу 0,716. Практически не растворим в воде.

При горение метана выделяется углекислый газ и вода, с выделением 784 70 -103 Дж/кг теплоты. При горении метана в условиях недостатка кислорода образуется окись углерода.

Температура воспламенения метана 650—750 °С, зависит от содержания метана в воздухе, состава и давления воздуха, а также от источника воспламенения.

Метан образует с воздухом горючие и взрывчатые смеси. При содержании метана в воздухе до 5% он горит около источника тепла, 5—14 % взрывается, более 14 % не горит и не взрывается. Сила взрыва зависит от количества участвующего в нем метана. Максимальная сила взрыва при содержании в воздухе 9,5 % метана. При большем содержании метана в воздухе часть его остается несгоревшей из-за недостатка кислорода, эта часть охлаждает пламя взрыва, из-за высокой теплоёмкости метана. При содержании метана более 14—16 % происходит его полное самогашение. Наиболее легко воспламеняется метановоздушная смесь, содержащая 7—8 % метана.

Воспламенение метана происходит через некоторое время после возникновения контакта с источником тепла (называемый индукционным периодом). Изменение атмосферного давления в шахтных условиях практически не оказывает влияния на продолжительность индукционного периода.

Температура продуктов взрыва в неограниченном объеме достигает 1875 °С, а внутри замкнутого объема — 2150—2650 °С. Давление воздуха в месте взрыва в среднем в 8 раз превосходит начальное давление.

Содержание метана в шахтном воздухе не должно превышать значений, приведенных в табл.

Вентиляционная струя Недопустимое содержание метана, % (по объему)
Исходящая из очистной или тупиковой выработки, камеры, выемочного участка >1
Исходищая крыла яля шахты >0,75
Поступающая на выемочный участок, в очистные выработки, к забоям тупиковых выработок и в камеры >0,5
Местные скопления метана в очистных, тупиковых и других выработках >0,5 >2

Водород Н 2 — бесцветный газ с плотностью по отношению к воздуху, равной 0,07. Его плотность при нормальных условиях равна 0,09 кг/м3. Почти не растворим в воде. Горит и взрывается при концентрации в воздухе 4—74%.

Легче других газов диффундирует через пористые перегородки. В шахтный воздух выделяется из пород, калийных руд и угля. Образуется при зарядке аккумуляторных батарей. Шахты, в которых хотя бы на одной из залежей обнаружен водород, относятся к опасным по газу и делятся на следующие четыре категории.

· Количество метана и водорода (1м3 водорода = 2 м3 метана)

Категория шахт I II III Сверхкатегорные

Количество горючих газов (метан и водород), выделяющееся за сутки и приходящееся на 1 м3 среднесуточной добычи горной

массы, м3 <7 7—14 14—21 >21

 

Большую опасность в отношении горения, взрыва и разрушений представляет пыль в состоянии аэрозоля. Химическая реакция между газом и твердым веществом протекает на поверхности последнего. Скорость такой реакции зависит от величины поверхности соприкосновения реагирующих веществ. В зависимости от линейной скорости распространения реакции различают горение (скорость не более 10 м/с), дефлаграцию (скорость не превышает скорости звука) и взрыв (скорость равна или больше скорости звука). Условия для быстрого протекания реакции заключаются либо в высокой температуре, либо в высокой концентрации активных продуктов, катализирующих реакцию.

Под пылью понимается совокупность тонкодисперсных твердых частиц органического или минерального происхождения. Пыль относится к коллоидным системам.

Существенное значение при оценке свойств пыли (пожароопасности, взрывчатости) имеет количественное соотношение частиц различной крупности.

Для воспламенения пыли необходимы два условия:

достаточное количество кислорода

нагрев частиц до определенной температуры.

Процесс горения аэрозолей несколько отличен от процесса горения газовых смесей, но между ними есть и многообщего. Очень похожи их тепловые эффекты: 1 м3 10%-ной метано-воздушной смеси дает при взрыве теоретически такой же тепловой эффект, как и взрыв 111,5 г угольной пыли в состоянии аэрозоли в 1 м3 воздуха.

Температура воспламенения метано-воздушной смеси и угольной пыли равна соответственно 650—750 и 700—800°С.

Пыль может взорваться при полном отсутствии метана и превратить взрыв небольшого количества метана во взрыв большой силы;

присутствие в воздухе тонкой и сухой угольной пыли снижает нижний предел взрывчатости метано-воздушной смеси (<5 %);

продукты взрыва угольной пыли всегда содержат большое количество окиси углерода.

Взрыв угольной пыли имеет следующие особенности:

взрыв пылевого облака зависит от степени дисперсности пыли, ее способности к агрегации, содержания влаги, размеров пространства, мощности источника воспламенения;

химический состав пыли обусловливает выход летучих веществ, которые принимают участие во взрыве;

взрыву предшествует накопление тепла в результате реакции окисления и образование газообразных веществ;

облако угольной пыли способно накапливать статическое электричество вследствие трения пылннок друг от друга, и разряжаться с появлением искр, которые могут воспламенять пыль;

при взрыве угольной пыли образуется много окиси углерода, а при взрыве метана — преимущественно углекислый газ.

На взрывчатость угольной пыли влияют:

Химический состав пыли. Одним из основных факторов, характеризующих склонность угольной пыли к взрыву, является выход летучих веществ. Главными компонентами летучих веществ, обусловливающими взрывчатость угольной пыли, являются смолистые вещества, водород, этан и непредельные углеводороды. Наиболее опасны угольные пласты с выходом летучих 15% и более.

Состав атмосферы – концетрация метана, повышает взрывачатость пыли, количество кислорода, углекислого газа и др.

Дисперсность – наиболее опасны аэрозоли из частиц <10 мкм.

Зольность – понижает взрывчатость.

Влажность – влага является сильным флегматизатором.

Взрыв угольной пыли имеет ряд особенностей.

На шахтах нет условий для возникновения детонации. Взрывчатая пылевоздушная смесь в выработках образуется постепенно (по мере развития взрыва). Поэтому взрыв угольной пыли в шахте называется дефлаграцией. При взрыве угольной пыли впереди пламени со скоростью звука по выработке движется волна сжатия, позади которой давление 22 МПа выше начального давления, а воздух движется со скоростью 30 м/с. Ударная волна вздымает находящуюся на стенках выработки пыль и создает по всей длине выработки между пламенем и волной сжатия взрывчатую пылевоздушную смесь, в которой распространяется пламя. При прочих равных условиях возможность возникновения взрыва пыли от источника воспламенения больше в прямолинейной выработке и меньше в выработке с разветвлениями.

Взрывчатость пыли горючих сланцев

Пыль горючих сланцев взрывается в газовой фазе. При температурном разложении сланца выделяется сернистый газ, водород, метан, окись углерода, непредельные углеводороды и др.

Нижний предел взрывчатости сухой пыли изменяется в зависимости от выхода летучих веществ в пределах 6—400 г/м3. Нижний предел взрывчатости отложившейся пыли значительно выше, чем витающей. При влажности отложившейся пыли 20 % она теряет способность переходить во взвешенное состояние и не взрывается.

Взрывчатость серной и сульфидной пыли.

При разработке медных и серноколчеданных руд большую опасность представляют взрывы сульфидной пыли, в результате которых образуется большое количество сернистого газа. Взрывы сульфидной пыли приурочены к колчеданным рудам с большим содержанием пирита (50—90 %). Источником воспламенения сульфидной пыли являются газообразные продукты, образующиеся при взрывных работах. Вероятность воспламенения сульфидной пыли от электрической искры и открытого пламени мала.

Взрывчатость сульфидной пыли зависит от содержания серы, крупности частиц, их зольности и влажности. Содержания серы повышает взрывчатость пыли. Взрыв сульфидной пыли возникает при содержании серы 30%. Большинство взрывов сульфидной пыли происходит при содержании серы 40 % и более. К категории взрывоопасных отнесены все шахты, разрабатывающие сульфидные руды с содержанием серы более 35%.

Наиболее опасна сульфидная пыль, имеющая в своем составе фракции крупностью 10—100 мкм. Пыль крупностью более 250 мкм становится невзрывчатой. Взрывчатость сульфидной пыли при увеличении влажности уменьшается. При влажности 9—9,5 % пыль становится невзрывчатой. Серная пыль более опасна, чем сульфидная и угольная, так как температура воспламенения и нижний предел ее концентрации значительно ниже, чем для угольной и сульфидной пыли. Минимальные значения температуры воспламенения и взрыва серной пыли приведены и табл.

Разновидность серы Минимальная температура. °С
воспламенения взрыва
Комовая    
Кристаллическая    
Ф л ото кон центр ат    

 

Серная пыль становится взрывчатой при содержании ее в воздухе 5—15 г/м3 (нижний предел). Верхний предел взрывчатости составляет 600—1000 г/м3. Полное сгорание серы происходит при содержании пыли в воздухе 286 г/м3.

Все шахты, опасные по взрыву серной пыли, подразделяются на две группы в зависимости от среднего содержания серы в руде: I группа — от 12 до 18 %; II группа — более 18 %.

При содержании в руде серы <12 % шахты относятся к группе неопасных по газу и пыли.


Дата добавления: 2015-10-16; просмотров: 582 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Требования к составу воздуха горных предприятий характеристика составных частей. | Источники пыли и газов на горных предприятиях, их характеристика. | Способы и средства борьбы с газами и пылью. | Естественное проветривание карьеров ветровыми потоками, за счет термосил |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Вредные газовые примеси воздуха горных предприятий, их характеристика и норма.| Пыль как профессиональная вредность. Нормы по пыли как проф.вредность.

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.008 сек.)