BHP

Sprawozdanie III

Wybuch pyłu węglowego

Paulina Koza

Iwona Klonowska

Elżbieta Zimna

3CGG6

Cel:

Pomiary najmniejszego stężenia wybuchowego pyłu węglowego oraz określenie jednostkowego współczynnika α

Wstęp teoretyczny:

Pył węglowy - rozdrobiona frakcja węgla, która przechodzi przez sito o wymiarze oczek 1x1mm. Pył ten powstaje w wyniku urabiania, ładowania i transportu węgla. Istnieje wiele czynników, które decydują o wybuchu pyłu - są to m.in.:

• wybuchowość pyłu,

• stopień rozdrobnienia (<1mm),

• inicjał wybuchu,

• granice wybuchowości,

• obecność metanu

• warunki w wyrobiskach

• lotność pyłu (od zawartości 10-12%)

Wybuch to gwałtowne spalanie z charakterystycznym efektem dźwiękowym.

Przy określaniu granicy wybuchowości pyłu węglowego, bierzemy pod uwagę następujące parametry wybuchu:

• stężenie pyłu

- dolna granica 50 g/m³

- górna granica 1000 g/m³

• temperatura zapłonu dla pyłu węglowego - 550 °C

• ciśnienie wybuchu pyłu węglowego - 340 kN/m²

Pył węglowy składa się z substancji palnych i niepalnych. Kopalnie węglowe są bezpieczne, gdy w pyle węglowym jest co najmniej 80% substancji niepalnych, a dla kopalni niegazowych - odpowiednio 70%.

Metody zwalczania pyłu węglowego

1. Zwalczanie pyłu w miejscu powstawania: (większe zabiory kombajnu, zlewanie czoła ściany wodą, zraszanie na przesypach);

2. Zwalczanie zapoczątkowania wybuchu: (kontrola stężenia metanu, stosowanie bezpiecznego sprzętu elektrycznego, stosowanie właściwych środków strzelniczych);

3. Przeciwdziałanie rozwojowi wybuchu: (neutralizacja zalegającego pyłu w wyrobisku przez pył kamienny, zapobieganie lotności pyłu przez użycie wody, stosowanie past pyłochłonnych);

4. Ograniczenie zasięgu wybuchu: (zapory przeciwwybuchowe: pyłowe lub wodne).

Neutralizacja wybuchu

Ilość pyłu krzemionkowego, jaką należy dodać do pyłu węglowego, określa współczynnik α.

α = (n_op-n_o)/(100-n_o) [/],

gdzie:

n_{op -} zawartość części niepalnych stałych w pyle suchym, wystarczająca do zabezpieczenia przed przenoszeniem wybuchu, [%]

n_o - zawartość części niepalnych w suchym pyle węglowym. [%]

n_o odczytujemy z krzywej cechowania inflabaru

Wynik oznacza wartość jaką należy dodać do pyłu węglowego, aby zneutralizować wybuch.

Do wykonania zadania posłużyły nam:

• przyrząd do pomiaru najmniejszych stężeń wybuchowych

• przyrząd do pomiaru ciśnień wybuchu pyłu

• waga laboratoryjna

• rurka wskaźnikowa (CO)

Metodyka badań:

1. W celu pomierzenia najmniejszego stężenia wybuchowego pyłu wykonano 4 próby wybuchowości pyłu węglowego. Odmierzono kolejno: 1,20g pyłu, 1,00g, 0,80g, 0,70g. Uzyskane rezultaty:

1,20g - nastąpił wybuch

1,00g - wybuch,

0,80g - wybuch,

0,70g - nie zanotowano wybuchu, jedynie zapłon

Wniosek: Dolna granica wybuchowości w objętości 2 litrów - 0,80g, czyli 400g/m³.

2. Pomiar ciśnienia w komorze.

Wynik: 2,33 * 10⁵ N/m² = 233 kN/m²

3. Pomiar stężenia CO

Wynik odczytany z rurki wskaźnikowej: 0,13% CO, co odpowiada 1,61 mg/l

4. Pomiar ilości impulsów k_i za pomocą inflabaru:

I - 90062

II - 91162

III - 92122

IV - 91678

V - 93387

Odrzucono dwie skrajne wartości, z 3 pozostałych wyliczono średnią:

k_{i śr} = 91654

5. Z krzywej cechowania inflabaru IPCNW-2 odczytano zawartość części niepalnych n_o [%].

n_o = 12%

6. Aby zneutralizować wybuch, do pyłu węglowego należy dodać pył krzemionkowy - obliczono współczynnik α za pomocą wzoru: α = (n_op-n_o)/(100-n_o) [/]

Przy założeniu, że mamy do czynienia z warunkami niemetanowymi:

α = (70-12)/(100-70) = 1,93

0,8 * 1,93 = 1,544

Zmieszano 0,8g pyłu węglowego z 1,54g pyłu krzemionkowego i poddano próbie wybuchowości. Nie zanotowano wybuchu.

Wniosek: Pył węglowy został odpowiednio zneutralizowany.

---