Оценка и снижение взрывоопасности парогазовых смесей, образующихся на металлургических объектах

• Автор: Федонов, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ВЗРЫВООПАСНЫЕ ПАРОГАЗОВЫЕ СМЕСИ, ОБРАЗУЮЩИЕСЯ В МЕТАЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ, И АКТУАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ ОЦЕНКИ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК литературный обзор.

1.1. Состав и характеристики горючих газов, обращающихся в металлургии

1.2. Состав и характеристики легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, обращающихся на металлургических и коксохимических объектах
1.3. Специфические особенности возникновения взрывов многокомпонентных парогазовых смесей
1.4. Нормативные основы прогнозирования и обеспечения пожаровзрывобезопасности на опасных производственных объектах
1.5. Основные характеристики пожаровзрывоопасности горючих газов и жидкостей и задачи усовершенствования методов их расчета
Глава 2. АНАЛИЗ НОРМАТИВНОТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ И ПРАКТИКИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ПАРОГАЗОВЫМИ СМЕСЯМИНАМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ

2.1. Характеристика взрывоопасных объектов Новолипецкого металлургического комбината

2.2. Состояние внедрения требований нормативов по взрывобезопасности на металлургических.комбинатах
Глава 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ И ГОРЮЧИХ ЖИД КОСТЕЙ 5
3.1. Сравнение характеристик пожаровзрывоопасности горючих жидкостей и газов, приведенных в различных источниках
3.2. Методика расчета и корректировки параметров уравнения Антуана
3.3. Программа расчета основных нормативных характеристик пожаровзрывоопасности
3.4. Условия образования взрывоопасной среды над смесями различных по летучести компонентов.
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ ПАРОГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ С МАКСИМАЛЬНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ВЗРЫВА.
4.1. Методика расчета максимального давления взрыва парогазовоздушных смесей.
4.2. Условия образования максимального количества токсичных веществ при взрывах горючих газов и жидкостей.
4.3. Методика расчета прироста давления при взрыве с учетом диспергирования горючей жидкости
4.4. Рекомендации по усовершенствованию методики категорирования помещений и наружных установок по пожаровзрывоопасности.
Глава 5. ВЛИЯНИЕ ФЛЕГМАТИЗИРУЮЩИХ ГАЗОВ НА МЕХАНИЗМ РЕАКЦИЙ В ЗОНЕ ГОРЕНИЯ И ТЕМПЕРУТРЫ ГОРЕНИЯ.
5.1. Относительная эффективность флегматизирующих газов
5.2. Влияние флегматизирующих газов на температуру горения парогазовоздушных смесей
5.3. Влияние флегматизирующих газов на механизм реакций в зоне горения парогазовоздушных смесей.
5.4. Влияние паров воды на параметры горения смесей оксида углерода с кислородом.
Глава 6. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, НА КОТОРЫХ ОБРАЩАЮТСЯ ПАРОГАЗОВЫЕ СМЕСИ
6.1. Прогнозирование потенциальной взрывоопасности техно
логических процессов.
6.2. Организация работы по контролю состояния и обеспечению взрывобезопасности и технические решения по взрывопредупреждению и взрывозащите.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Одной из наиболее сложных парогазовых систем в металлургическом производстве является коксовый газ. В его состав входит по объему приблизительно водорода, метана, 5 оксида углерода, 2 4 различных углеводородов, а также небольшие количества азота около 5 и диоксида углерода около 2 . Высокое содержание водорода определяет широкий диапазон концентраций, в котором он может образовывать взрывоопасные смеси с воздухом 5,6 ,4, и малую энергию зажигания , . В составе доменного газа горючие компоненты имеются в меньшем количестве. Он включает до оксида углерода, около 3 водорода, десятые доли процента метана и значительное количество азота и диоксида углерода. Теплота его горения значительно ниже, чем для коксового газа и диапазон взрываемости уже . Однако, несмотря на его меньшую взрывоопасность особенности технологического процесса повышенные температура и давление случаи взрыва в доменном производстве также имели место , . Одним из наиболее опасных в отношении взрыва является также сталеплавильное производства. Взрывоопаснее газы могут образовываться в конвертерах и электросталеплавильных печах , . Наибольшее число взрывов происходило в конвертерном производстве во время внедрения процесса, происходящего без дожигания отходящих газов над горловиной конвертера, а также с частичным их дожиганием , . В этом случае из конвертера при нормальном ходе технологического процесса поступает смесь оксида углерода с азотом. Взрывоопасные концентрации могут образовываться в системе пылеочистки. Предотвращение их образования при неполном дожигании газов обеспечивается тем, что на первой стадии газ дожигается полностью и происходит продувка системы продуктами горения. Ситуация значительно усложняется при попадании в конвертер воды, которое чаще всего происходит при прогаре водоохлаждаемой кислородной фурмы. В этом случае в составе отходящих газов содержится довольно большое количество водорода и расширяется их диапазон взрываемости и скорость горения. Последнее особенно существенно, так как при превышении скоростью горения скорости движения газа в свечегорелке происходит проскок пламени и взрывной процесс распространяется по системе, сопровождаясь разрушением части дымоотводящих трактов и дымососа. После того, как в семидесятых годах прошлого столетия произошли несколько десятков взрывов на металлургическом комбинате в МИСиС были выполнены исследования влияния состава конвертерных газов, их давления и температуры на параметры воспламеняемости и детонационную способность . СО Н С Н2 Исследование кинетики этой реакции при температурах, близких к температуре самовоспламенения смеси конвертерного газа с воздухом, показало возможность сдвига положения равновесия этой реакции вправо в присутствии плавильной пыли, представляющей собой мелкодисперсный порошок не полностью окисленного железа . Помимо технологического оборудования, содержащего горючие газы, к опасным производственным объектам металлургического производства относится также система газораспределения , которая служит источником возникновения взрывов при утечках газа, разрушениях трубопроводов и их продувке горючим газом перед запуском в эксплуатацию. Особую опасность представляют смеси горючих газов с кислородом. Такие смеси, например, были предложены для вдувания в доменную печь взамен части кокса. Замена воздуха на кислород приводит к существенному повышению ВКПР. Так, ВКПР метана при атмосферном давлении повышается при этом от до . При проведении технологического процесса предполагалось обеспечить взрывобезопасность, применив смеси, в которых концентрация метана бала бы значительно больше ВКПР . Однако, разработчики не учли того, что при повышенных давлениях ВКПР метана существенно увеличивается. В работах, выполненных в МИСиС, было показано, что давлениях, развивающихся в доменных печах, предложенная концентрация попадала в область взрывоопасных составов. Многокомпонентные смеси горючих газов на металлургических предприятиях возникают при взаимодействии порошков активных металлов с водой.