Большая энциклопедия нефти и газа. Опасные свойства природного газа
Пользовательского поиска
Когда взрывоопасен природный газ?
В чистом виде природный газ, не смешанный с воздухом, не взрывается. Опасны газовоздушные смеси при определенных соотношениях содержания в них газа и воздуха.
Например, природные газы взрывоопасны при объемном содержании в смеси с воздухом от 5-6 до 14-15% газа.
Указанные величины являются и пределами воспламенения газовой смеси. При содержании газа в газовоздушной смеси меньше 5% горение возможно только в поверхностном слое вблизи постороннего открытого огня, так как количество тепла, выделяющегося при горении такого обедненного газа, недостаточно для подогрева последующего слоя газа до температуры воспламенения: пламя в такой смеси не распространяется - при отдалении постороннего источника тепла горение прерывается.
Аналогично при содержании газа по объему более 15% его горение требует постоянного подвода к смеси дополнительного воздуха. Впрочем, в обоих случаях газовоздушная смесь будет гореть при всех соотношениях газа и воздуха, если прогреть ее до температуры воспламенения газа (около 800° С).
Взрыв газовоздушной смеси происходит, когда одновременно воспламеняется значительный объем смеси. Из-за мгновенного выделения большого количества тепла и расширения продуктов сгорания давление в объеме резко возрастет.
Например, пропуск в топку газа через неплотную арматуру, не замеченный персоналом, может при внесении в топку зажженного запальника вызвать взрыв и разрушение топки и газоходов котла.
Проведенная вентиляция топки может не предупредить взрыва, если после нее и до растопки оказалось достаточно времени для повторного образования взрывоопасной смеси из-за тех же неплотностей арматуры. Поэтому перед каждой горелкой устанавливают не менее двух запорных вентилей или задвижек.
ПРЕИМУЩЕСТВА: Отсутствие золы, шлака, выброса твердых частиц в атмосферу, меньше токсичных выбросов, высокая теплота сгорания, удобство транспортировки и сгорания, облегчение труда обслуживающего персонала котельной, большое КПД, улучшение санитарно – гигиенической обстановки в котельной и вокруг нее.
НЕДОСТАТКИ: Взрывоопасность смеси, способность оказывать наркотическое и удушающее действие на человека, способность вытекать через неплотности в соединениях, при неполном сгорании образуется угарный газ.
2 Способы обнаружения утечек газа
А) Визуальный – по внешним признакам:
Запах – газ одорирован
Вспенивание мыльной эмульсии
Звук – на среднем и высоком давлении газ выходит с шипением
Наледь или снежная шуба
Желтая трава летом и бурый снег зимой – при утечке из подземных резервуаров
Пузырьки на поверхности водоемов, которые при поджигании горят
Б) Приборный:
Газоанализаторы – это приборы, определяющие концентрацию определенного газа.
Газоиндикаторы – это приборы, констатирующие факт загазованности и реагируют на любой газ.
Течеискатели
Датчики загазованности
Высокочувствительные газоиндикаторы
Все приборы должны подвергаться государственной поверке каждые 6 месяцев.
Определять утечку газа открытым огнем категорически ЗАПРЕЩАЕТСЯ!!!
5 Оказание первой помощи пострадавшему от 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 №2
1 Физико-химические свойства природного газа
Природный газ не имеет цвета, запаха, вкуса, для запаха добавляют одорант 16 грамм на 1000м 3 .
Природный газ состоит из: метан СН 4 - 96-98%., пропан С 3 Н 8 – 1-3%, бутан С 4 Н 10 – 1-3%
Природный газ по сравнению с другими видами топлива имеет ПРЕИМУЩЕСТВА: Отсутствие золы, шлака, выброса твердых частиц в атмосферу, меньше токсичных выбросов, высокая теплота сгорания, удобство транспортировки и сгорания, облегчение труда обслуживающего персонала котельной, большое КПД, улучшение санитарно – гигиенической обстановки в котельной и вокруг нее.
2 Типы соединений газопроводов
Сварные соединения относятся к числу ответственных элементов сооружения и требуют контроля. Проверка должна осуществляться строительно-монтажной организацией и контролироваться техническим надзором заказчика и предприятием газового хозяйства.
Разборные соединения следует устанавливать в местах, доступных для осмотра, а так же для монтажных и ремонтных работ. Вся газопроводная система линий располагается в лотках, перекрытых съемными, не дающими искр щитами.
Фланцевые соединения газопроводов с аппаратами, компенсаторами и др, должны иметь точеную поверхность с уплотняющими рискам для прокладок.
Все соединения стальных труб газопроводов следует выполнять с помощью сварки. Резьбовые и фланцевые соединения могут применяться только в местах установки запорной арматуры, контрольно – измерительных приборов, регуляторов давления и др оборудования. Эти соединения газопроводов должны быть доступны для осмотра и производства ремонтов. Все газовые приборы и газогорелочные устройства следует присоединять к газопроводам жествим соединением.
Токсичность. Опасным свойством природных газов является их токсичность, зависящая от состава газов, способности их при соединении с воздухом образовывать взрывоопасные смеси, воспламеняющиеся от э лектрической искры, пламени и других источников огня.
Чистые метан и этан не ядовиты, но при недостатке кислорода в воздухе вызывают удушье.
Взрываемость. Природные газы при соединении с кислородом и воздухом образуют горючую смесь, которая при наличии источника огня (пламени, искры, раскаленных предметов) может взрываться с большой силой. Температура воспламенения природных газов тем меньше, чем выше молекулярная масса.
Сила взрыва возрастает пропорционально давлению газовоздушной смеси.
Природные газы могут взрываться лишь при определенных пределах концентрации газа в газовоздушной смеси: от некоторого минимума (низший предел взрываемости) до некоторого максимума (высший предел взрываемости).
Низший предел взрываемости газа соответствует такому содержанию газа в газовоздушной смеси, при котором дальнейшее уменьшение его делает смесь невзрываемой.
Низший предел характеризуется количеством газа, достаточным для нормального протекания реакции горения.
Высший предел взрываемости соответствует такому содержанию газа в газовоздушной смеси, при котором дальнейшее его увеличение делает смесь невзрываемой. Высший предел характеризуется содержанием воздуха (кислорода), недостаточным для нормального протекания реакции горения.
С повышением давления смеси значительно возрастают пределы ее взрываемости. При содержании инертных газов (азот и др.) пределы воспламеняемости смесей также возрастают.
Горение и взрыв однотипные химические процессы, но резко отличающиеся по интенсивности протекающей реакции. При взрыве реакция в замкнутом пространстве (без доступа воздуха к очагу воспламенения взрывоопасной газовоздушной смеси) происходит очень быстро.
Скорость распространения детонационной волны горения при взрыве (9003000 м/с) в несколько раз превышает скорость звука в воздухе при комнатной температуре.
Сила взрыва максимальна, когда содержание воздуха в смеси приближается к количеству, теоретически необходимому для полного сгорания.
При концентрации газа в воздухе в пределах воспламенения и при наличии источника воспламенения произойдет взрыв; если же газа в воздухе меньше нижнего предела или больше верхнего предела воспламенения, то смесь не способна взорваться. Струя газовой смеси с концентрацией газа выше верхнего предела воспламенения, поступая в объем воздуха и смешиваясь с ним, сгорает спокойным пламенем. Скорость распространения фронта волны горения при атмосферном давлении составляет около 0,32,4 м/с. Нижнее значение скоростей для природных газов, верхнее для водорода.
Детонационные свойства углеводородов парафинного ряда. Детонационные свойства проявляются от метана до гексана, октановое число которых зависит как от молекулярной массы, так и то строения самих молекул. Чем меньше молекулярная масса углеводорода, тем меньше его детонационные свойства, тем выше его октановое число.
Мы часто слышим и говорим о взрывоопасности природного газа, однако многие не до конца понимают сам механизм образования взрыва (воспламенения), так что давайте попробуем разобраться.
Для начала определимся с используемыми терминами.
Природный газ
- газообразная смесь, состоящая из метана и более тяжелых углеводородов, азота, диоксида углерода, водяных паров, серосодержащих соединений, инертных газов. Примечания:
1 Метан является основным компонентом природного газа.
2 Природный газ обычно содержит также следовые количества других компонентов. (ГОСТ Р 53521-2009 Переработка природного газа. Термины и определения от 14.12.2009).
Взрывоопасная газовая смесь
- смесь горючих газов или паров с воздухом при нормальных атмосферных условиях, у которой при воспламенении горение распространяется на весь объем несгоревшей смеси.
Примечание - Несмотря на то, что смесь, концентрация которой превышает верхний концентрационный предел воспламенения не является взрывоопасной газовой смесью, она может стать таковой. В ряде случаев рекомендуется рассматривать ее как взрывоопасную, в частности, при классификации зон (ГОСТ 30852.9-2002 (МЭК 60079-10:1995) Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 10. Классификация взрывоопасных зон от 29.11.2012).
Сам по себе природный газ, не смешанный с воздухом, взорваться не может. Опасными являются газовоздушные смеси при определенных соотношениях в них природного газа и воздуха.
В Российской Федерации концентрационные пределы воспламенения (по метану) в смеси с воздухом в объемных процентах: нижний - 4,4, верхний - 17,0, температура самовоспламенения (по метану) - 537°С (ГОСТ 5542-2014 Газы горючие природные промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия от 09.10.2014).
Пределы воспламенения смесей горючих газов с воздухом различны и зависят от химического свойства газов. Для природного газа конкретного состава показатели пожаровзрывоопасности определяют по ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84) ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения (с Изменением N 1) от 12.12.1989.
Обратите также внимание, что в соответствии указанными ГОСТами привычное понятие «взрывопожароопасность» () звучит иначе – «пожаровзрывоопасность».
Так вот, при содержании газа (метана) в газовоздушной смеси менее 4,4 % горение возможно только в поверхностном слое вблизи постороннего открытого огня, в связи с тем, что количество тепла, выделяющегося при горении такого обедненного газа, недостаточно для подогрева последующего слоя газа до температуры воспламенения: пламя в такой смеси не распространяется - при отдалении постороннего источника тепла горение прерывается.
Аналогично при содержании газа (метана) по объему более 17 % его горение требует постоянного подвода к смеси дополнительного воздуха. Впрочем, в обоих случаях газовоздушная смесь будет гореть при всех соотношениях газа и воздуха, если прогреть ее до температуры воспламенения газа.
Таким образом, взрыв газовоздушной смеси происходит, когда одновременно воспламеняется значительный объем смеси. Из-за мгновенного выделения большого количества тепла и расширения продуктов сгорания давление в объеме резко возрастет.
Ну и напоследок разберемся с основными причинами образования взрывных газовоздушных смесей - таковыми являются утечка газа из систем газоснабжения и отдельных ее элементов (неплотность закрытия арматуры, износ сальниковых уплотнений, разрывы швов газопроводов, негерметичность резьбовых соединений и т. д.), а также несовершенная вентиляция помещений, топки и газоходов котлов и печей, подвальных помещений и различных колодцев подземных коммуникаций.
