Какой газ тяжелый, негорючий, но поддерживает горение

Реакции горения

Общим для рассмотренных нами реакций является то, что при их протекании выделяется много света и теплоты. Очень многие вещества именно так взаимодействуют между собой.

Рассмотренные выше реакции простых веществ серы, фосфора, углерода и железа с кислородом являются реакциями горения.

Реакциями горения называются химические реакции, протекающие с выделением большого количества теплоты и света.

Кроме простых веществ, в кислороде горят и многие сложные вещества, например метан CH4. При горении метана образуются углекислый газ и вода:

В результате этой реакции выделяется очень много теплоты. Вот почему ко многим домам подведен природный газ, основным компонентом которого является метан. Теплота, выделяющаяся при горении метана, используется для приготовления пищи и других целей.

 Некоторые химические реакции протекают очень быстро. Такие реакции называют взрывными или просто взрывами. Например, взаимодействие кислорода с водородом может протекать в форме взрыва.

Горение может протекать не только в кислороде, но и в других газах. Об этих процессах вы узнаете при дальнейшем изучении химии.

Газовое пожаротушение на основе фторкетонов

Фторкетоны — новый класс химических веществ, разработанных компанией 3М и введенных в международную практику. Фторкетоны — это синтетические органические вещества, в молекуле которых все атомы водорода заменены на прочно связанные с углеродным скелетом атомы фтора. Такие изменения делают вещество инертным с точки зрения взаимодействия с другими молекулами.
Многочисленные тестовые испытания, проведенные ведущими международными организациями, показали, что фторкетоны не только являются отличными огнетушащими веществами (с эффективностью аналогичной хладонам), но и демонстрируют положительный экологический и токсикологический профиль.

Негорючее газы

Негорючие газы или пары должны подаваться по стационарным трубопроводам и разветвлениям к каждому аппарату, емкости, резервуару.

Негорючие газы ( азот, диоксид углерода, водяной пар, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания и др.) снижают парциальную концентрацию кислорода в смеси, сужая пределы воспламенения. Кроме того, обладая определенной теплоемкостью, они способны отнимать часть тепла, которое пошло бы на нагрев исходной горючей смеси.

Зависимость пределов взры.

Негорючие газы ( двуокись углерода, азот) действуют аналогичным образом.

Водяной пар и негорючие газы как огнегасительные средства применяют для любых загоревшихся веществ, которые находятся в достаточно плотно закрытых помещениях.

В процессе разложения образуются горючие и негорючие газы, жидкие продукты, обугленный остаток. Состав продуктов пиролиза в основном и обусловливает воспламеняемость материала. Если образуются негорючие газы ( НС1, НВг, СО2, пары HjO), например при пиролизе ароматических, термостойких полимеров, то воспламенения ( и соответственно горения) не происходит.

Водяной манометр.

В продуктах сгорания должны содержаться только негорючие газы: углекислый газ, азот и водяные пары.

Схема газонефтяного месторождения.

В состав газообразного топлива входят горючие и негорючие газы.

Определение характера повреждения в трансформаторе по цвету газа.

Если периодически из масла трансформатора выделяются негорючие газы, их проверяют на содержание водорода и метана. В случае постепенного увеличения содержания этих газов трансформатор необходимо вывести в ремонт, поскольку такое явление указывает на разложение масла дугой. При опускании уровня масла из-за понижения температуры доливают масло в трансформатор. Во избежание ложной работы газовой защиты при доливке масла ее оставляют включенной только на сигнал до тех нор, пока не прекратится выделение воздуха из масла. При срабатывании газовой защиты необходимо проверить температуру вспышки масла, если будет установлено, что защита работает не из-за попадания воздуха в трансформатор.

Если периодически из масла трансформатора выделяются негорючие газы, их проверяют на содержание водорода и метана. В случае постепенного увеличения содержания этих газов трансформатор необходимо вывести в ремонт, поскольку такое явление указывает на разложение масла дугой. При опускании уровня масла из-за понижения температуры доливают масло в трансформатор. Во избежание ложной работы газовой защиты при доливке масла ее оставляют включенной только на сигнал до тех пор, пока не прекратится выделение воздуха из масла. При срабатывании газовой защиты необходимо проверить температуру вспышки масла, если будет установлено, что защита работает не из-за попадания воздуха в трансформатор.

Такого рода добавки должны быстро образовывать негорючие газы, вспенивающие наружную поверхность и препятствующие поступлению кислорода. Одновременно вспененный материал служит субстрату в качестве теплоизоляционного барьера. Для покрытий обычно используют многоатомные спирты ( сахара, крахмал, сорбит, пентаэритрит), смешиваемые с агентами вспенивания и обезвоживания.

Для тушения наиболее часто используется вода и негорючие газы ( углекислый газ и азот), различные пены — дисперсные системы с углекислым газом, воздухом, жидкостью.

История

Газовое пожаротушение в серверной. 1996 год

В последней четверти 19-го столетия углекислый газ стали применять за рубежом как огнетушащее вещество. Этому предшествовало получение сжиженной двуокиси углерода (СО2) М. Фарадеем в 1823 г. В начале 20-го века в Германии, Англии и США начали применяться углекислотные установки пожаротушения, значительное их количество появилось в 30-х годах. После Второй мировой войны за рубежом начали применяться установки с использованием изотермических резервуаров для хранения СО2 (последние получили название установки пожаротушения двуокисью углерода низкого давления).

Хладоны (галоны) являются более современными газовыми огнетушащими веществами (ГОТВ). За рубежом в начале 20-го века галон 104, а затем в 30-х годах галон 1001 (бромистый метил) весьма ограничено применялись для пожаротушения, преимущественно в ручных огнетушителях. В 50-х в США проведены исследовательские работы, которые позволили предложить к применению в установках галон 1301 (трифторбромметан).

Первые отечественные установки газового пожаротушения (УГП) появились в середине 30-х годов для защиты кораблей и судов. В качестве газового ОТВ (ГОТВ) использовалась двуокись углерода. Первая автоматическая УГП применена в 1939 г. для защиты турбогенератора ТЭЦ. В 1951—1955 гг. разработаны батареи газового пожаротушения с пневмопуском (БАП) и электропуском (БАЭ). Применен вариант блочного исполнения батарей с помощью наборных секций типа СН. С 1970 г. в батареях используется запорно-пусковое устройство ГЗСМ.

В последние десятилетия широко применяются автоматические установки газового пожаротушения, использующие

озонобезопасные хладоны — хладон 23, хладон 227еа, хладон 125.

При этом хладон 23 и хладон 227еа применяются для защиты помещений в которых находятся, или могут находиться люди.

Хладон 125 применяется в качестве огнетушащего вещества для защиты помещений без постоянного пребывания людей. Допуск персонала в эти помещения обязан производится ТОЛЬКО по наряду-допуску, по результатам контрольных измерений концентрации хладона (фреона) в воздухе — не более 100ppm. На дверях помещения обязаны быть плакаты с указанием мер безопасности — работа в защитной одежде, очках, перчатках и изолирующих средствах защиты органов дыхания! Также обязана быть включена вытяжная и приточная системы вентиляции помещения!

Ещё один тип огнетушащих веществ — фторированный кетон, применение изобретено компанией 3М в начале ХXI века (под маркой Novec 1230). Он отличается тем, что обладает очень высоким запасом безопасности, при этом не влияя на экологию. Предпочтительно используется для защиты электро- и электронного оборудования, ЦОД, музеев, архивов, библиотек, критических объектов (АЭС, командно-диспетчерские пункты и т.д.), другое ценное имущество в помещениях с пребыванием людей.

Двуокись углерода широко применяется для защиты архивов и денежных хранилищ.

Негорючий газ

Беловатый, почти прозрачный негорючий газ легко спутать с воздухом, поэтому он должен быть проверен на содержание ацетилена, присутствие которого указывает на внутреннее повреждение трансформатора. При появлении окрашенного газа с запахом или присутствием ацетилена трансформатор немедленно отключают и подвергают ревизии.

Красный, негорючих Газов — в черный. На шкале специальных приборов дополнительно наносят наименование газа, подчеркнутое линией соответствующего цвета.

Системы подачи негорючих газов для производственных целей необходимо оборудовать устройствами, позволяющими использовать их для тушения.

Установка для закачкп дымовых газов.

В качестве негорючих газов используются дымовые газы, которые являются отходами парокотельной установки, имеющейся на каждой нефтеперекачивающей станции.

В качестве негорючего газа для продувки применяют азот, углекислый газ, экзотермическую и азотоводо-родные атмосферы негорючего состава.

Редукторы для негорючих газов ( азот, сжатый воздух, углекислоту и др.) окрашивают в черный цвет, для кислорода — в голубой цвет, для ацетилена — в белый цвет, для остальных горючих газов — в красный цвет.

Кислород является негорючим газом, но активно поддерживает процессы горения. Для промышленных целей кислород получают главным образом из атмосферного воздуха путем его сжижения с последующим разделением ( ректификацией) на кислород и азот. В значительно меньших масштабах кислород получают путем электролиза воды. При испарении 1 л жидкого кислорода образуется около 860 л газообразного кислорода, приведенных к температуре 20 и давлению 760 мм рт. ст. При соприкосновении сжатого кислорода, находящегося под давлением свыше 30 кг / см2, с маслами и жирами происходит мгновенное их окисление, протекающее с выделением тепла, в результате чего масло или жир воспламеняется, а кислород поддерживает и усиливает горение. При известных условиях такое воспламенение может привести к взрыву. Количество выделяющегося тепла во многих случаях бывает достаточным для того, чтобы металлические части арматуры нагрелись до высокой температуры и воспламенились в атмосфере кислорода. Кислород, получаемый электролизом воды, должен содержать не более 2 % водорода. Хранение и транспортировка газообразного кислорода производятся в стальных баллонах, в которые кислород нагнетается до давления 150 — 165 ат.

Хлористый водород — негорючий газ, сухой хлористый водород непожароопасен.

Хлористый водород — негорючий газ, однако соляная кислота ( раствор хлористого водорода в воде) при взаимодействии с металлом ( железо) выделяет водород.

Корпуса манометров для негорючих газов окрашиваются в черный цвет.

При увеличении количества негорючего газа или пара, добавляемого к воздуху, пределы воспламенения газообразных горючих в воздухе будут приближаться один к другому и, наконец, совпадут. Инертные разбавители, например двуокись углерода, азот или аргон, замещают часть кислорода в смеси, но они оказывают неодинаковое гасящее влияние. Гасящее действие разбавителей определяется их теплоемкостью, которая у двуокиси углерода больше, чем у азота, а у последнего больше, чем у аргона. Другие типы разбавителей могут оказать еще большее гасящее действие, чем упомянутые. Например, некоторые галоидосодержащие органические соединения оказывают очень сильное влияние. В табл. 4 приведены минимальные концентрации ( в процентах) различных негорючих газов и паров, делающие смесь бензина с воздухом невоспламеняющейся.

В отличие от негорючих газов, действие которых обнаруживается при концентрациях 20 — 30 % объемных, некоторые из галоидиро-ванных углеводородов прекращают реакцию горения при концентрации 1 % и менее.

Защитный газ — это негорючий газ, который находится в оболочке электрооборудования под избыточным давлением и предотвращает проникновение внутрь оболочки окружающей взрывоопасной смеси.

Двуокись серы SO2 — бесцветный негорючий газ с резким раздражающим запахом, вызывающим кашель.

Температура реакции горения

Теперь мы подошли непосредственно к ответу на вопрос, какая низшая температура сгорания водорода. Она составляет 2321 К или 2048 oC для смеси с 19,6 % H2. То есть температура горения водорода в воздухе выше 2000 oC (для других концентраций она может достигать 2500 oC), и в сравнении с бензиновой смесью — это огромная цифра (для бензина около 800 oC). Если сжигать водород в чистом кислороде, то температура пламени будет еще выше (до 2800 oC).

Столь высокая температура пламени представляет еще одну проблему в использовании этой реакции в качестве источника энергии, поскольку не существует в настоящее время сплавов, которые могли бы работать длительное время в таких экстремальных условиях.

Конечно, эта проблема решается, если использовать хорошо продуманную систему охлаждения камеры, где происходит горение водорода.

[править] Описание

Кислород — буквально «тот, что порождает кислоту». Русское слово восходит к М. В. Ломоносову и является калькой французского слова oxygène, предложенного А. Лавуазье (от др.-греч. ὀξύς — «кислый» и γεννάω — «рождаю»).

Атомный номер кислорода — 8; атомная масса — 15,9994. Кислород образует соединения со всеми элементами, кроме гелия, аргона и неона. При нормальных условиях кислород — газ, состоящий из двухатомных молекул. При 90,18 К кислород конденсируется в бледно-голубую жидкость, при 54,36 К — затвердевает. Есть и другие аллотропные формы кислорода, в частности трехатомный кислород (формула O3) называется озон — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом.

Плотность жидкого кислорода — 1,144; температура плавления составляет −218 ° C, температура кипения составляет −183 ° C.

С некоторыми металлами кислород образует пероксиды, надпероксиды, озониды, а с горючими газами — взрывчатые смеси.

Элемент кислород занимает третье место после водорода и гелия по распространенности в Вселенной. Он — самый распространенный химический элемент на Земле — 47 % массы земной коры, 85,7 % массы гидросферы, 23,15 % массы атмосферы, 79 % и 65 % массы растений и животных соответственно. За объемом кислород занимает 92 % объема земной коры. Известно около 1400 минералов, содержащих кислород, главные из них — кварц, полевые шпаты, слюда, глинистые минералы, карбонаты. Более 99,9 % кислорода Земли находится в связанном состоянии. Кислород — фактор, который регулирует распределение элементов в планетарном масштабе. Содержание его с глубиной закономерно уменьшается. Количество кислорода в магматических породах меняется от 49 % в гранитах до 38-42 % в дунитах и кимберлитах. Содержание кислорода в метаморфических породах соответствует глубине их формирования: от 44 % в эклогитах 48 % в кристаллических сланцах. Максимум кислорода — в осадочных породах — 49-51 %. Исключительную роль в геохимических процессах играет свободный кислород — молекулярный кислород, значение которого определяется его высокой химической активностью, большой миграционной способностью и постоянным, относительно высоким содержанием в биосфере, где он не только расходуется, но и воспроизводится. Считается, что свободный кислород появился в протерозое в результате фотосинтеза.

В гипергенных процессах кислород — один из основных агентов, он окисляет сероводород и низшие оксиды. Кислород определяет поведение многих элементов: повышает миграционную способность халькофилов, окисляя сульфиды до подвижных сульфатов, снижает подвижность железа и марганца, осаждая их в виде гидроксидов и вызывая тем самым их разделение. В водах океана содержание кислорода меняется: летом океан отдает кислород в атмосферу, зимой поглощает его. Полярные регионы обогащены кислородом

Важное геохимическое значение имеют соединения кислорода, в частности вода

Основной промышленный метод получения кислорода — разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Как побочный продукт кислород получают при электролизе воды. Разработан способ получения кислорода методом выборочной диффузии газов через молекулярные сита. Газообразный кислород применяется в металлургии для интенсификации доменных и сталеплавильных процессов, при выплавке цветных металлов в шахтных печах, бессемеровании штейнов и др. (Более 60 % потребляемого кислорода); как окислитель во многих химических производствах; в технике — при сварке и резке металлов; при подземной газификации угля и т. п.; озон — при стерилизации питьевой воды и дезинфекции помещений. Жидкий кислород используют как окислитель для некоторых разновидностей ракетного топлива.

Основные свойства и параметры газообразного вещества

Среди технических характеристик газообразного технического кислорода, можно выделить следующие пункты:

Хранение кислорода в различных емкостях, баллонах допустимо и не является опасным для окружающей среды или человека, поскольку сам по себе данный газ не является токсичным или взрывоопасным.
Основным техническим параметром кислорода является его способность выступать в роли окислителя, который поддерживает процесс горения

По этой же причине важно следить, чтобы вещество не попало в среду, в которой возможно воспламенение.
Также важно знать, что все баллоны, цистерны, трубопроводы и прочие емкости, которые используются для транспортировки или хранения этого газа, нельзя использовать для работы с любыми другими газами.
Еще один из параметров — это необходимость очистки воздуха или вентиляции в тех помещениях, в которых содержание газообразного технического кислорода 23 % или более.
Так как газ легко воспламеняется, то после нахождения в среде с повышенным содержанием этого вещества необходимо воздержаться от попадания на одежду или кожу любого воспламеняющегося компонента в течение следующих 30-60 минут. Также запрещено курить в этот промежуток времени.

Правила проектирования и монтажа

Сразу оговоримся, что проектированием систем газового пожаротушения должны заниматься специалисты

Важно понимать, что газовые установки подбираются под каждый объект по отдельности. При этом в расчетах учитываются:

  • площадь объекта,
  • объем,
  • назначение,
  • конструктивные особенности,
  • расположение путей эвакуации.

Важно понимать, что в эвакуационных маршрутах кислорода должно оставаться в достаточном количестве. Поэтому рассчитывают концентрацию огнетушащего газа в основных помещениях отдельно, внутри эвакуационных путей отдельно

Сам расчет необходим, чтобы определиться с некоторыми параметрами системы . К примеру:

  • диаметр и длина трубопроводов;
  • скорость перемещения огнетушащих смесей;
  • время заполнения газом пространства защищаемого объекта;
  • давление внутри труб;
  • количество распыляющих насадок и прочее.

Уже на основе изготовленного проекта имеющая лицензию компания сделает монтаж газового пожаротушения. Основная сложность – это трубопроводы, которые раскидываются по объекту

Здесь важно четко провести трубы там, где положено. Даже небольшое изменение траектории установки повлияет на качество конечного результата

Обычно падает скорость перемещения ОТВ и снижается в трубах давление газа.

В таблице ниже показан расчет интенсивности подачи огнетушащего газа.

Интенсивность подачи разного вида газов

Монтаж оборудования газового пожаротушения – это установка его на фундаменты. Если разговор идет о локальных модификациях, то для них огораживается пространство, где хранятся баллоны с газом.

Пусконаладочные работы

Испытания и наладка системы проводятся перед первым пуском. А также через каждые пять лет. При испытаниях проверяют надежность работы установок, и проверяют все стыки на предмет возможных утечек газа. Если такие обнаружены, то недочеты срочно исправляют.

Обслуживание

Во-первых, надо сразу отметить, что принимаемая в эксплуатацию система фиксируется приказом руководителя объекта. В нем обозначается, кто будет ответственным за оборудование и систему в целом, а также делается ссылка на разработку инструкции по обслуживанию. В инструкцию входят обязанности обслуживающего персонала, дежурных, которые контролируют работу системы и ведут ее управление. В этом документе прописываются правила эвакуации работников при возникновении экстремальных ситуаций.

Техническое обслуживание – прерогатива сотрудников специальных компаний, у которых есть лицензии на проведение данного вида работ. Инженерно-технический персонал объекта ремонтировать установки газопожаротушения не имеют право. Это закреплено законодательством.

Монтаж и обслуживание

Какие виды работ проводят при техническом осмотре:

  • настройка оборудования под требуемые параметры огнетушащего газа;
  • замена комплектующих, приборов и узлов;
  • проверка давления внутри емкостей и баллонов, кстати, эти работы проводятся с определенной периодичностью, зафиксированной в технической документации, которая приходит в комплекте с сосудами;
  • восстановление нанесенных защитных покрытий труб и резервуаров.

Жидкости

Спрос на негорючие жидкости в первую очередь обусловлен необходимостью обеспечивать безопасную работу механизмов с гидроприводом. Для этих целей используют одно или двухкомпонентные системы.

Последние могут состоять из минеральных масел и воды в двух вариантах исполнения: с преобладанием масла (около 60 %) или воды (около 90 %).

Из двух компонентов состоит также смесь гликолей и воды, в которой органического многоатомного спирта содержится около 70 %. Безводная синтетическая негорючая жидкость состоит из одного галогенуглеродного компонента, обладающего высокой огнегасящей способностью.

Особенности жидкостей

Жидкостной пожар относится к числу наиболее опасных, так как воспламеняемые жидкости вспыхивают быстрее, чем твердые вещества, горят достаточно долго и с большим выделением тепла, а огонь моментально распространяется по всей поверхности жидкости.

Напомним, что горит не сама жидкость (бензин, керосин, масло), а газы, образующиеся над ее поверхностью при испарении. Многие жидкости с особой легкостью образуют огнеопасные газовоздушные смеси.

Тушение жидкостного пожара затруднено из-за невозможности применять основные способы. Тушить его водой, закидывать песком, если горит поверхность глубокой емкости, невозможно.

Все горючие жидкие вещества классифицируются по температуре воспламенения:

  • 1 класс:
  • 2 класс: от -13 до 28 ℃;
  • 3 класс: от 29 до 61;
  • 4 класс: от 62 до 120;
  • 5 класс: > 120.

Первые три класса — это легко воспламеняемые жидкости (ЛВЖ). Группа представляет наибольшую пожарную опасность, склонна к самовоспламенению или образованию потенциально опасных газо-воздушных смесей при нормальных температурных условиях. Требует особых режимов хранения.

Четвертый и пятый — обычные воспламеняемые жидкости. К ним относятся, в частности, многие используемые в обиходе химикаты и продукты переработки нефти — бензин, керосин, метиловый, этиловый и другие спирты. Вещества образовывают опасные смеси собственных паров с воздухом при нагреве больше температуры вспыхивания. Также требуют особых условий хранения, но считаются относительно безопасными.

[править] Применение

Кислород воздуха имеет чрезвычайно важное значение для процессов горения. Сжигая различные виды топлива, получают тепло, которое используют для удовлетворения самых различных потребностей, в том числе для преобразования его в механическую и электрическую энергию

При участии кислорода воздуха сгорает топливо на теплоэлектростанциях, топливо в двигателях автомобилей, выжигают металлические руды на заводах цветной металлургии.

Сварка и резка металлов

Чистый кислород с ацетиленом широко используют для так называемой автогенной сварки стальных труб и других металлических конструкций и их резки. Для этого служит специальная горелка, который состоит из двух металлических трубок, вставленных друг в друга. В пространство между трубками пропускают ацетилен и зажигают, а затем по внутренней трубке пропускают кислород. Оба газа, подаются из баллонов под давлением. Температура в кислородно-ацетиленовом пламени — до 2000 ° C, при такой температуре плавится большинство металлов.

В медицине

Кислород — биогенный химический элемент, обеспечивающий дыхание большинства живых организмов на Земле. Физиологическое действие кислорода разностороннее, решающее значение в его лечебном эффекте имеет способность возмещать дефицит кислорода в тканях организма при гипоксии (недостаточного снабжения тканей кислородом или нарушения его усвоения).

Ингаляцией (вдыханием) кислорода широко пользуются при различных заболеваниях, сопровождающихся гипоксией (нехваткой кислорода): при заболеваниях органов дыхания (пневмония, отек легких и т. д.), сердечно-сосудистой системы (сердечная недостаточность, коронарная недостаточность, резкое падение артериального давления и т. п.), отравлениях угарным газом, синильной кислотой, удушающими веществами (хлор, фосген и др.), а также при других заболеваниях с нарушением функции дыхания и окислительных процессов.

В анестезиологической практике кислород широко применяется в смеси с ингаляционными наркотическими анальгетиками. Чистым кислородом и смесью его с углекислотой пользуются при ослаблении дыхания в послеоперационном периоде, при интоксикациях и т. д.

Широко пользуются кислородом для так называемой гипербарической оксигенации — применения кислорода под повышенным давлением. Установлена ​​высокая эффективность этого метода в хирургии, интенсивной терапии тяжелых заболеваний, особенно в кардиологии, реаниматологии, неврологии и других областях медицины.

Применяют также энтеральную оксигенотерапию (введение кислорода в кишечник или желудок) путем введения в желудок кислородной пены, применяемой в виде так называемого кислородного коктейля. Используется для общего улучшения обменных процессов в комплексной терапии сердечно-сосудистых заболеваний, нарушений обмена веществ и других патологических состояний, связанных с кислородной недостаточностью организма.

Чистым кислородом пользуются для дыхания также летчики при высоких полетах, водолазы, на подводных лодках и т. п.

Кислородные подушки применяют при некоторых заболеваниях для облегчения дыхания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector