天然ガスの爆発限界。 気体の物理的性質。 天然ガスの物理化学的性質 ガスと空気の混合物の爆発性の概念

ガスと空気の混合物は、混合物中のガス含有量が特定の(各ガスの)制限内にある場合にのみ発火(爆発)できます。 この点において、可燃性の濃度の下限と上限は区別されます。 下限は最小値に対応し、上限はに対応します。 最大数混合物中のガスが発生し、そこで発火(点火中)が発生し、自然に(外部からの熱の流入なしで)火炎が伝播します(自然発火)。 同じ限界は、ガスと空気の混合物の爆発性条件に対応します。

表8.8。 分圧に応じた水蒸気 H2O と二酸化炭素 CO2 の解離の程度

温度、

分圧、MPa

水蒸気 H2O

二酸化炭素CO2

ガスと空気の混合物中のガス含有量が可燃性下限未満の場合、発火源近くで放出される熱は混合物を発火温度まで加熱するのに十分ではないため、そのような混合物は燃焼して爆発することができません。 混合物のガス含有量が可燃性の下限と上限の間にある場合、点火した混合物は発火源の近くと発火源が取り除かれたときの両方で発火し、燃焼します。 この混合物は爆発性があります。

可燃限界 (爆発限界とも呼ばれます) の範囲が広くなり、下限が低いほど、ガスの爆発性は高くなります。 最後に、混合物中のガス含有量が可燃性の上限を超える場合、混合物中の空気の量はガスを完全に燃焼させるには不十分です。

可燃限界の存在は、燃焼中の熱損失によって引き起こされます。 可燃性混合物が空気、酸素、またはガスで希釈されると、熱損失が増加し、火炎伝播速度が低下し、点火源が取り除かれた後に燃焼が停止します。

空気および酸素との混合物における一般的なガスの可燃性限界を表に示します。 8.11~8.9。 混合物の温度が上昇するにつれて可燃限界は拡大し、自己発火温度を超える温度では、ガスと空気または酸素の混合物は任意の体積比で燃焼します。

可燃性の限界は、可燃性ガスの種類だけでなく、実験条件(容器の容量、点火源の熱出力、混合物の温度、上下、水平方向の火炎伝播など)にも依存します。 これは、さまざまな文献におけるこれらの制限の異なる意味を説明しています。 テーブル内 8.11 ~ 8.12 は、以下から得られた比較的信頼できるデータを示しています。 室温そして 大気圧直径50mm以上の管内で炎が下から上に広がる場合。 炎が上から下または水平に広がるにつれて、下限はわずかに増加し、上限は減少します。 バラスト不純物を含まない複雑な可燃性ガスの可燃性限界は、加法則に従って決定されます。

L r = (r 1 + r 2 + ... + r n)/(r 1 /l1 + r2 /l2 + ... + rn/ln) (8.17)

ここで、L g は複合ガスの可燃性の下限または上限です (8.17)

ここで、12 は、ガス-空気またはガス-酸素混合物中の複合ガスの可燃性下限または上限です。 %; r、r2、...、rn - 複合ガス中の個々の成分の含有量、vol。 %; r, + r2 + ... + rn = 100%; l、l2、...、ln - 表に基づく、ガス-空気またはガス-酸素混合物中の個々の成分の可燃性の下限または上限。 8.11 または 8.12、vol. %。

ガス中にバラスト不純物が含まれている場合、可燃限界は次の式で決定できます。

L6 = LJ 1 + B/(1 - B);00]/ (8.18)

ここで、Lg はバラスト不純物を含む混合物の可燃性の上限および下限です。 %; L2 - 可燃性混合物の可燃性の上限および下限、vol. %; B - バラスト不純物の量、単位の割合。

表8.11空気と混合したガスの可燃限界 (t = 20°C、p = 101.3 kPa)

最大爆発圧力、MPa

可燃限界における過剰空気係数

可燃性の範囲内

化学量論混合組成の場合

最大爆発圧力を与える混合組成で

より低い

アッパー

より低い

アッパー

一酸化炭素

イソブタン

プロピレン

アセチレン

T 表8.12酸素と混合したガスの引火限界 (t = 20°C および p =

計算を行う場合、多くの場合、さまざまな可燃性限界における過剰空気係数 a (表 8.11 を参照)、およびガスと空気の混合物の爆発中に発生する圧力を知る必要があります。 可燃性の上限または下限に対応する過剰空気係数は、次の式で決定できます。

α = (100/L - 1) (1/VT) (8.19)

ガスと空気の混合物の爆発中に発生する圧力は、次の式を使用して十分な近似によって決定できます。 単純なガスと空気の化学量論比の場合:

Р in = Рн(1 + β tк) (m/n) (8.20)

複雑なガスと空気の任意の比率について:

Rvz = Рн(1 + βtк) Vvlps /(1 + αV m) (8.21)

ここで、Рвз は爆発中に発生する圧力、MPa です。 pH - 初期圧力 (爆発前)、MPa; c はガスの体積膨張係数であり、数値的には圧力係数 (1/273) に等しくなります。 tK - 熱量測定による燃焼温度、°C; t は爆発後のモル数で、空気中でのガス燃焼の反応によって決定されます。 n は爆発前の燃焼反応に参加したモル数です。 うーん、。 - ガス 1 m 3 あたりの湿式燃焼生成物の体積、m 3; V、 - 理論上の空気流量、m 3 / m 3。

爆発圧力を表に示します。 8.13 または公式によって決定される圧力は、ガスの完全燃焼がコンテナ内で発生し、その壁がこれらの圧力に合わせて設計されている場合にのみ発生します。 それ以外の場合、壁または壁の最も破壊されやすい部分の強度によって制限されます。圧力パルスは、混合物の未点火体積全体に音速で伝播し、火炎面よりもはるかに速くフェンスに到達します。

この特徴、つまり火炎の伝播速度と圧力パルス(衝撃波)の違いは、保護のために実際に広く使用されています。 ガス機器爆発時の建物の破壊から守ります。 これを行うために、壁や天井の開口部に、簡単に開閉できる欄間、フレーム、パネル、バルブなどが取り付けられます。 爆発中に発生する圧力は、保護装置の設計機能と、部屋の体積に対する保護装置の面積の比率である放出係数kc6に依存します。

爆発は、物質の放出に関連する現象です。 大量限られた量のエネルギーを短時間に供給します。 容器内で可燃物が発火した場合 混合ガス、しかし、容器が結果として生じる圧力に耐えた場合、これは爆発ではなく、ガスの単純な燃焼です。 容器が破裂すれば爆発です。

さらに、爆発は、たとえ容器内に可燃性混合物がなかったとしても、例えば過剰な空気圧により、あるいは設計圧力を超えなくても、あるいは例えば容器の強度の損失により破裂する。壁の腐食の結果です。

任意の体積 (部屋、容器など) のガス汚染の規模を 0% から 100% の体積パーセントで想像すると、CH4 ガス汚染では次のことがわかります。

0% から 1% - 空気に対してガスが少なすぎるため、燃焼は不可能です。

1% から 5% - 燃焼は可能ですが、安定していません (ガス濃度が低い)。

5% ~ 15% (オプション 1) - 点火源からの燃焼が可能、(オプション 2) - 点火源なしで燃焼が可能 (ガスと空気の混合気を自然発火温度まで加熱)。

15%から100%まで - 安定した燃焼が可能です。

燃焼プロセス自体は次の 2 つの方法で発生します。

点火源から - この場合、ガスと空気の混合物は点火源の「入口点」で点火します。 さらに先へ 連鎖反応、ガスと空気の混合物はそれ自体で点火し、点火源からの移動方向に沿って「火炎伝播フロント」を形成します。

点火源がない場合 - この場合、ガスと空気の混合物は、ガスで満たされた容積のすべての点で同時に (瞬間的に) 点火します。 ガス爆発の濃度の下限および上限などの概念はここから来ています。このような発火(爆発)は、体積で 5% ~ 15% のガス汚染範囲内でのみ可能であるためです。

ガス爆発が発生する条件:

ガスと空気の混合気中のガス濃度(ガス含有量)は 5% ~ 15% です。

閉じたボリューム。

直火またはガス発火温度の物体を導入する(ガスと空気の混合物を自然発火温度まで加熱する)。

可燃性ガスの自己発火濃度下限値 (LCPL)- これは、点火源なしで(自然発生的に)燃焼が発生するガスと空気の混合物中の最小ガス含有量です。 ガスと空気の混合物が自然発火温度まで加熱されることが条件です。 メタンの場合は部屋の体積の約 5%、プロパンとブタンの混合物の場合はガスの約 2% になります。

可燃性ガスの自己発火濃度上限 (UCPL)- これは、ガスと空気の混合物中のガス含有量であり、これを超えると、点火源が開放されていない場合、混合物は不燃性になります。 メタンの場合、それは部屋の体積のガスの約 15%、プロパンとブタンの混合物の場合は約 9% です。

パーセンテージ NKPR と VKPR は次の場所に表示されます。 通常の状態(T = 0°C および P = 101325 Pa)。

信号ノルムは NKPR の 1/5 です。 メタンの場合は部屋の体積の 1%、プロパンとブタンの混合物の場合はガスの 0.4% です。 爆発性濃度までのすべてのガス検知器、ガス分析器、およびガスインジケーターは、この信号規格に合わせて設定されています。 (PLA に従って) 信号基準が検出されると、ガス緊急事態が宣言されます。 適切な対策が講じられています。 NKPR の 20% は、労働者が事故を解消したり避難したりするための時間を確保するために使用されます。 また、示された信号基準は、さまざまな運用作業後のガスまたは空気によるガスパイプラインのパージの終了の「点」です。

爆発限界

爆発限界- 爆発限界 (より正確には発火限界) は、通常、空気中の可燃性ガスの最小量 (下限) と最大量 (上限) を意味します。 これらの濃度を超えると発火は不可能になります。発火限界は、標準的なガスと空気の混合条件 (p = 760 mm Hg、T = 0 °C) での体積パーセントで示されます。 ガスと空気の混合物の温度が上昇すると、これらの限界は拡大し、自己発火温度を超える温度では、混合物は任意の体積比で燃焼します。 この定義には、ガスと粉塵の混合物の爆発限界は含まれていません。爆発限界は、よく知られている Le Chatelier の公式を使用して計算されます。

注意事項


ウィキメディア財団。

2010年。

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混合 天然ガス空気を使用すると、空気中のガス濃度が 5 ~ 15% になると爆発する可能性があります。

空気中の液化ガスの混合物は、濃度 1.5 ~ 9.5% で爆発します。

爆発が発生するには、次の 3 つの条件が同時に存在する必要があります。

ガスと空気の混合物は密閉された空間内になければなりません。 屋外では、混合物は爆発しませんが、燃え上がります。

天然混合物中のガスの量は、天然ガスの場合は 5 ~ 15%、液化ガスの場合は 1.5 ~ 9.5% である必要があります。 濃度が高くなると混合物は発火し、限界に達すると爆発します。

混合物は、ある時点で引火点まで加熱する必要があります。

5 一酸化炭素中毒の応急処置

症状:

筋力低下が現れる

めまい

耳鳴り

眠気

幻覚

意識喪失

痙攣

支援の提供:

一酸化炭素の流れを止める

被害者を新鮮な空気の場所に移す

被害者に意識がある場合は、横になって安静にし、常に新鮮な空気にアクセスできるようにしてください。

意識がない場合は、救急車が到着するか意識が回復するまで、閉鎖式心臓マッサージと人工呼吸を開始する必要があります。

チケットNo.10

5 火傷者の応急処置

火、蒸気、熱い物体や物質によって引き起こされる熱。 被害者の衣服に火がついた場合は、すぐにコートや厚手の布地を着るか、水で炎を消す必要があります。 風によって炎が燃え上がるため、燃えている服を着て走ることはできません。 介助するときは、感染を避けるため、皮膚の火傷部分を手で触ったり、脂肪、油、ワセリンで潤滑したり、重曹を振りかけたりしないでください。 皮膚のやけどした部分に滅菌包帯を貼る必要があります。 衣服がくっついた場合は、包帯をその上に置き、引き剥がさないでください。

チケットNo.11

5 危険ガス作業許可の内容。

有効期間、作業開始時間、作業終了時間、安全条件、チームと責任者の構成を示す書面による許可。 安全のために 作品 ND承認済み Ch. エンジニア 承認されたNDを発行する資格のある人のリスト。 企業による命令により ND は 2 部発行されます。 1 つの作業請負業者と 1 つのチームの場合。 一つのために 職場。 1 部は製造業者に渡され、もう 1 部は注文者に保管されます。 ND 記録は登録簿に従って保管され、以下が入力されます: シリアル番号、 まとめ、 役職; フルネーム それぞれ 管理; サイン。

チケットNo.12

5 天然ガス窒息の被害者への応急処置

被害者を新鮮な空気の場所に移す

意識がなく、頸動脈に脈拍がない場合は、蘇生施設に進みます。

4分以上意識を失った場合は、うつ伏せになって頭を冷やしてください。

いずれの場合も救急車を呼びましょう

チケットNo.13

1 圧力によるガスパイプラインの分類。

I-低 (0-500 mm 水柱) (0.05 kg * s / cm 2)

II-媒体 (500-30,000 mm 水柱) (0.05-3 kg * s / cm 2)

チケットNo.14

ガス配送センターの照明、換気、暖房の3要件。

水圧破砕室を加熱する必要性は、気候条件に応じて決定する必要があります。

GTPの敷地内では、自然と(または) 人工照明自然の一定換気により、1 時間あたり少なくとも 3 回の空気交換が行われます。

容積が 200 m3 を超える部屋の場合、空気交換は計算に従って実行されますが、1 時間あたり少なくとも 1 回の空気交換が行われます。

機器、ガスパイプライン、継手、器具の配置は、メンテナンスや修理が容易になるようにする必要があります。

敷地内の主要通路の幅員は0.8m以上必要です。

混合物中の可燃性物質の濃度が火炎伝播の下限未満である場合、発火源近くで放出される熱は混合物を発火温度まで加熱するのに十分ではないため、そのような混合物は燃焼して爆発することができません。 混合物中の可燃性物質の濃度が火炎伝播の下限と上限の間にある場合、点火した混合物は点火源の近くと点火源が取り除かれたときの両方で発火し、燃焼します。 この混合物は爆発性があります。 火炎伝播限界(とも呼ばれる)の範囲が広いほど、 可燃限界そして 爆発限界)、下限値が低いほど、ガスの爆発性は高くなります。 混合物中の可燃性物質の濃度が火炎伝播の上限を超える場合、混合物中の酸化剤の量は可燃性物質を完全に燃焼させるには不十分である。

システムにおけるCPRPの依存関係のグラフの値の範囲 可燃性ガス- 酸化剤」は、混合物の発火能力に対応し、発火領域を形成します。

次の要因が NCPRP と VCPRP の値に影響します。

  • 反応する物質の性質;
  • 圧力 (通常、圧力の増加は NCPRP に影響しませんが、VCPRP が大幅に増加する可能性があります)。
  • 温度(温度が上昇すると、活性化エネルギーが増加するため、CPRPが拡張します)。
  • 不燃性添加剤 - 消炎剤。

CPRP の寸法は、体積パーセントまたは g/m3 で表すことができます。

混合物に減粘剤を添加すると、VCPRP の値は、上限と下限が一致する減粘点までその濃度にほぼ比例して低下します。 同時に、NPRRP はわずかに増加します。 「燃料+酸化剤+減煙剤」システムの着火能力を評価する、いわゆる 火の三角地帯- 三角形の各頂点がいずれかの物質の 100 パーセントの含有量に対応し、反対側に向かって減少する図。 三角形の内側で、システムの発火領域が特定されます。 火の三角形では、システム内の酸化剤含有量の値に対応する最小酸素濃度 (MCC) の線がマークされ、それを下回ると混合物は発火しません。 MCC の評価と制御は、真空下で動作するシステムにとって重要であり、プロセス装置の漏れから大気の空気が漏れる可能性があります。

液体媒体にも適用可能 温度制限火炎伝播 (FLPP) - 飽和蒸気が FLPP に対応する濃度を形成する、酸化剤環境における液体およびその蒸気の温度。

CPRP は計算によって決定されるか、実験的に求められます。



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