Условия воспламенения и взрываемости газообразного топлива

Для того, чтобы холодная смесь топлива с воздухом воспламенилась, нужен местный нагрев смеси до температуры воспламенения. Температура воспламенения- это минимальная температура смеси, при которой развивается цепная реакция горения. Температура воспламенения различных видов печного газообразного топлива в воздухе, при атмосферном давлении, составляет примерно 650-750°С. При зажигании топливо и воздух подают на запальники, которыми могут быть раскаленная футеровка, горящий факел, электрическая искра.

Газовоздушная смесь может воспламеняться, когда доля топлива в объеме смеси находится в определенных пределах. Дело в том, что в определенном интервале соотношений объема топлива и воздуха, а именно между нижним и верхним пределами воспламенения, возникают условия для протекания цепной реакции горения.

Наименьшее содержание горючего газа в смеси с воздухом, при котором смесь при начальной температуре 20°С, загорается от источника огня называется нижним пределом воспламенения,наибольшее содержание горючего газа, при котором смесь загорается, - верхним пределом.

Для доменного газа нижний предел воспламенения составляет 40%, верхний -70%, для коксового газа - соответственно 6% и 30%, для природного газа - 5% и 15%.

Содержание горючего газа в смеси с воздухом при полном сжигании топлива в печах и контролируемом избытке воздуха всегда находится в интервале между нижним и верхним пределами.

При обычном горении смесь горючего газа и воздуха не заполняет весь объем печи. Горение происходит в месте встречи потоков газа и воздуха на выходе из горелки. Вследствие разогрева дымовых газов до температуры горения их объем увеличивается по сравнению с объемом газовоздушной смеси. Дым заполняет объем печной камеры, но при непрерывном удалении его из печи через дымоходы давление дымовых газов на ограждение печи незначительно отличается от атмосферного.

Если же замкнутый объем пространства, например, холодная печь или газопровод будут заполняться горючим газом, содержание которого в смеси с находившимся в печи или в газопроводе воздухом достигает предела воспламенения, может произойти взрыв. Достаточно источника местного загорания смеси как вследствие детонации в доли секунды готовая для горения смесь воспламенится во всем объеме загазованного помещения. Дымовые газы мгновенно разогреваются до температуры, близкой к теоретической. Они стремятся увеличиться в объеме, чему препятствует ограждение печи или стенки газопровода. Давление дымовых газов сразу же возрастает пропорционально росту их температуры, что и может вызвать разрушение печного ограждения или оболочки газопровода и привести к человеческим жертвам.

Особенно велика опасность взрыва при разогреве холодной печи после ремонта, пока температура её футеровки ниже температуры воспламенения, и горение газа вследствие этого неустойчиво. При затухании факела печь может заполниться взрывоопасной смесью.

Аналогичная аварийная ситуация может возникнуть при заполнении газом газопровода после окончания ремонта. Взрывоопасная смесь образуется вследствие перемешивания газа с воздухом, заполнившим газопровод во время проведения ремонтных работ. По правилам безопасности в газовом хозяйстве металлургических предприятий, газопровод следует продуть паром или газом на свечу, прежде чем пустить газ в печь.