SPRAWOZDANIE

Laboratorium BHP

Temat ćwiczenia:

Wybuch pyłu węglowego

Paulina Kolarz

Marzena Kohut

Wstęp

Cel: pomiary najmniejszego stężenia wybuchowego pyłu węglowego oraz określenie jednostkowego współczynnika α

Pył węglowy – rozdrobniona 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%.

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.

Aparatura pomiarowa:

• 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 w komorze pierwszej o objętości 2 dm³.

Ilośc odmierzonego pyłu [g]	Rezultat
1	Brak wybuchu
1,12	Brak wybuchu
1,2	Brak wybuchu
1,33	Wybuch

Wniosek: dolna granica wybuchowości w objętości 2 dm³. – 1,33 g, czyli 665 g/m³.

1. Z proporcji wyliczono ilość pyłu węglowego jaka należy umieścić w komorze drugiej o objętości 2,3 dm³, aby nastąpił wybuch: 1,53 g.

2. Pomiar ciśnienia w komorze.

Wynik: 0,45 * 10⁵ N/m² = 45 kN/m²

1. Pomiar stężenia CO w komorze 2 po wybuchu:

Wynik odczytany z rurki wskaźnikowej 0,01%: 0,1% CO, co odpowiada 1,24 mg/l

1. Pomiar ilości impulsów k_i za pomocą inflabaru:

czas	Liczba impulsów
po 10 s	88881
po kolejnych 10 s	91874
po kolejnych 10 s	86062
po kolejnych 10 s	88421
po kolejnych 10 s	95395

Odrzucono dwie skrajne wartości, z 3 pozostałych wyliczono średnią: k_{i śr} = 89725

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

n_o = 10,7 %

1. 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 kopalni metanowej (n_op=80%):

α = (69,3)/(20) = 3,465

Zatem stosunek masy pyłu kamiennego m_k do masy pyłu węglowego m_w wynosi: 3,465

Z tego wynika że aby znautralizowac wybuch należy dodać 4,61 g pyłu kamiennego.

Zmieszano 1,33 g pyłu węglowego z 4,61 g pyłu kamiennego i poddano próbie wybuchowości.

Nie zanotowano wybuchu.

Wniosek:

W założonych warunkach kopalni metanowej udało się odpowiednio zneutralizowano pył węglowy.