О возможности снижения взрывоопасности газовых смесей путем применения фторированных флегматизаторов


Аннотация:

Фторированные флегматизаторы относятся к одним из перспективных средств пожаротушения. Эти вещества стали использовать также для флегматизации (постоянной или аварийной) горючих газовых смесей, образующихся на производственных объектах в результате аварий. В то же время в литературе нет достаточно данных, позволяющих реализовать этот метод взрывозащиты. Особенно это касается случая, когда содержание кислорода в окислительной среде и в воздухе разнится. Проведены экспериментальные исследования возможности снижения взрывоопасности газовых смесей вида: горючий газ — окислительная среда — фторированный флегматизатор околостехиометрического состава. При этом под околостехиометрическим составом понимается газовая смесь, отвечающая полному сгоранию только исходного горючего (метан, водород) до углекислого газа (CO2) и водяного пара (H2O), не принимая во внимание возможное участие фторированных флегматизаторов в процессах распространения пламени. Окислительная среда представляла собой смесь азота и кислорода с содержанием последнего в окислительной среде 15, 20,6 (воздух) и 25 % об. В качестве фторированных флегматизаторов исследовали трифторметан, пентафторэтан и перфторбутан. Измерены максимальное давление взрыва, максимальная скорость нарастания давления взрыва и нормальная скорость горения. Выявлено, что фторированные флегматизаторы могут проявлять как ингибирующее, так и промотирующее действие. Ингибирующее действие выражается в монотонном снижении максимальной скорости нарастания давления взрыва и нормальной скорости горения при увеличении концентрации флегматизаторов в исследуемых смесях, в то время как промотирующее действие описывается наличием максимумов в зависимостях максимального давления взрыва от концентрации флегматизаторов. При этом зависимости исследованных показателей пожаровзрывоопасности от концентрации флегматизаторов качественно подобны для случаев горения метана и водорода. Предложено качественное объяснение наблюдаемого эффекта промотирования горения околостехиометрических смесей метана и водорода фторированными флегматизаторами на основе возможности дополнительного тепловыделения во фронте пламени. Проведено сравнение со случаем влияния фторированных флегматизаторов на околопредельные смеси, которое показало существенно иной характер влияния для околопредельных смесей. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании систем взрывозащиты технологических процессов предприятий химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.


Подпишитесь чтобы читать статьи полностью

Год за

16 848 р.

Подписаться
Подписка - это:
  • Возможность читать полные тексты статей за последние 3 года (недоступны без подписки)
  • Свежий номер до его печатного издания
  • Удобное чтение с любого типа устройств (Компьютеры, планшеты, смартфоны)
Список литературы:
1. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств: федер. нормы и правила в обл. пром. безопасности. — Сер. 09. — Вып. 37. — М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2017. — 130 с.
2. Fluorinated halon replacemet agentsin explosion inerting/ J.C. Catsoniddes, G.A. Andrews, H.H. Phylactou, A. Chattaway// Journal of Loss Prevention in the Process Industries. — 2015. — Vol. 36. — № 6. — P. 544–552.
3. Лисочкин Я.А., Позняк В.И. Оценка взрываемости фторсодержащих мономеров и их смесей по минимальному давлению зажигания при фиксированной энергии воспламенения// Физика горения и взрыва. — 2006. — № 2. — С. 19–22.
4. Копылов С.Н., Кольцов С.А. Механизм деструкции фторированных углеводородов в пламени// Пожарная безопасность. — 2005. — № 2. — С. 56–62.
5. Pagliaro J.L., Linteris G.T., Babushok V.I. Premixed flame inhibition by C2HF3Cl2 and C2HF5// Combustion and Flame. — 2016. — № 1. — P. 54–65.
6. Combustion inhibition and enhancement of premixed methane-air flames by halon replacements/ J.L. Pagliaro, G.T. Linteris, P.B. Sunderland, P.T. Baker// Combustion and Flame. — 2015. — № 1. — P. 41–49.
7. Zhang K., Meng X., Wu J. Flammability limits of binary mixtures of dimethyl ether with diluent gases// Journal of Loss Prevention in the Process Industries. — 2014. — № 3. — P. 138–143.
8. Babushok V.I., Linteris G.T., Baker P.T. Influence of water vapor on hydrocarbon combustion in the presence of hydrofluorocarbon agents// Combustion and Flame. — 2015. — № 5. — P. 2307–2310.
9. On inhibition and promotion of methane combustion by fluorinated hydrocarbons in oxidizers with different oxygen content/ Yu.N. Shebeko, A.Yu. Shebeko, V.V. Azatyan, V.Yu. Navzenya// Proceedings of the Sixth International Seminar on Fire and Explosion Hazards. — Leeds: Research Publishing, 2010. — P. 621–631.
10. О промотировании и ингибировании фторированными углеводородами горения метана в окислительных средах с различным содержанием кислорода/ В.В. Азатян, Ю.Н. Шебеко, А.Ю. Шебеко, В.Ю. Навценя// Химическая физика. — 2010. — № 9. — С. 42–51.
11. Влияние хладонов на характеристики горения газовоздушных смесей в замкнутом сосуде/ В.В. Азатян, Ю.Н. Шебеко, В.Ю. Навценя и др.// Пожаровзрывобезопасность. — 1998. — № 3. — С. 8–18.
12. ГОСТ 12.3.047—2012. Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200103505 (дата обращения: 16.01.2019).

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее

DOI: 10.24000/0409-2961-2019-2-20-24
Год: 2019
Номер журнала: Февраль
Ключевые слова : околостехиометрические смеси околопредельные смеси окислительная среда максимальное давление взрыва максимальная скорость нарастания давления взрыва нормальная скорость горения
Авторы:
  • Шебеко А.Ю.
    Шебеко А.Ю.
    канд. техн. наук, начальник отдела, ay_shebeko@mail.ru ФГБУ ВНИИПО МЧС России, Балашиха, Россия