Технический углерод. Процессы и аппараты. Дополнительные материалы

Все горючие газы в смеси с определённым количеством воздуха могут воспламеняться и взрываться. Минимальные и максимальные количества газа в газовоздушных смесях, при которых может произойти их воспламенение, называются нижним и верхним пределами взрываемости. В табл.3.2. указаны пределы взрываемости отходящих газов производства техуглерода в смеси с воздухом, а так же горючих газов, входящих в состав отходящих газов, и природного газа, применяемого в производстве техуглерода.

Необходимо отметить, что пределы взрываемости (воспламенения) отходящих газов определены расчётным путём, исходя из пределов допустимого содержания кислорода в газах, образующихся при получении техуглерода.

Таким образом, отходящие газы могут воспламеняться и взрываться, если содержание их в газовоздушной смеси превысит 47%. Если же содержание отходящих газов в газовоздушной смеси достигнет 81%, то такая смесь не горит и не взрывается из-за низкого содержания кислорода воздуха (4%). Однако данные об опасном содержании кислорода в отходящих газах производства в пределах 4–11% определялись давно. Документальных подтверждений таких испытаний нет, неизвестно, с какими отходящими газами проводились испытания, так как при получении различных марок техуглерода состав газов отличается. Поэтому в промышленности техуглерода уже длительное время максимальное содержание кислорода в отходящих газах допускается не более 2%. Тем не менее, аварии, связанные с загораниями и взрывами газов, образующихся при производстве техуглерода, происходили и вероятность их остаётся. Всё это происходило по одним и тем же причинам, связанным с повышением содержания кислорода в аппаратах и наличии в них источников огня. В данном разделе мы этого не касаемся, рассматриваться будут только требования безопасности при подаче газов в дожигательные установки и их использовании.

А требования эти просты и общеизвестны, их нужно только выполнять. Это, прежде всего, продувка трубопроводов отходящих газов и использование отходящих газов только при содержании в них кислорода менее 2,0%. Большое значение имеет и предварительный нагрев футеровки предтопков котлов и топок камер обогрева до температуры более 750⁰С. Считается, что при температурах, превышающих температуру воспламенения, смеси газов и воздуха горят при их любом объёмном соотношении/3.7.4./стр.22.

Что касается аварий и аварийных ситуаций, то они были как с камерами обогрева, так и с котлами. В источнике /3.7.5./стр.235. указывается, что при содержании в отходящих газах кислорода более 4,5% в горелках котла происходят взрывы. Наверное, раньше они и были. Однако, обычно при содержании в отходящих газах даже немного более 2,0% кислорода в горелках котлов начинается характерный шум, который объясняется проскоком пламени внутрь горелки. В этом случае необходимо принимать срочные меры для уменьшения содержания кислорода в отходящих газах.

Заключение.

Рассмотрев наиболее распространённые способы полезного использования химического тепла отходящих газов производства техуглерода можно сделать вывод, что наиболее эффективный способ использования химического тепла отходящих газов в настоящее время является обеспечение сушки техуглерода продуктами сгорания отходящих газов производства по следующим причинам:

– Усовершенствованная установка эксплуатируется более пяти лет и показала свою надёжность и эффективность, обеспечивая существенную экономию природного газа.

– Капитальные вложения не велики и быстро окупаются.

– Мероприятие не связано со сторонними потребителями пара.

3.7. Перечень использованной литературы.

3.7.1. О.Н. Брюханов, В.А. Жила

Природные и искусственные газы Москва ACADEMA 2004.

3.7.2. В.И. Ивановский Технический Углерод. Процессы и Аппараты Омск, 2004.

3.7.3. Б.С. Белосельский

Технология топлива и энергетических масел Москва Издательство МЭИ 2003

3.7.4. Использование газов в промышленных печах. Справочное руководство Л, Недра, 1967.

3.7.5. В.П. Зуев В.В. Михайлов Производство сажи. Издательство «Химия» Москва 1970

8.Приложенние.

8.1. Зависимость средней объёмной теплоёмкости продуктов сгорания от температуры.

8.2. Основные характеристики газов, применяемых в производстве техуглерода.

Наименование

Теплота

сгорания

QН,кДж/м³

Плотность

кг/м³

Пределы взрываемости в смеси с воздухом, % об.

Темпертура

воспламене-

ния, ⁰С.

Жаропроизво-

дительность,

⁰С.

Теорети-

ческий объём воздуха для полного

сгорания

газа,м³/м³

Метан СН4

35715

0,717

4,9–15,4

654–690

2040

9,52

Природный газ

35380–35800

0,72–0.75

4,9—15,4

560–800

2000–2050

9,45–9,55

Отходящие газы производства техуглерода

1900–2700

1,02–1,08

47–81 (содержание кислорода в смеси от 4 до 11%)

600–750

950–1100

0,45–0,55

Окись углерода CO

12640

1,25

12,5–74,2

610–658

2370

2,381

Водород H2

10790

0,089

4,0–74,2

530–590

2230

2,381

Сероводород H2S

23844

1,536

4,3—45,5

290—487

2530

7,14

·