Važnost poznavanja minimalne temperature paljenja oblaka ... · PDF fileJelena Marković, Mario Mačković – važnost poznavanja minimalne temperature paljenja oblaka zapaljivih

Jelena Marković, Mario Mačković – važnost poznavanja minimalne temperature paljenja oblaka zapaljivih… III. (c1 – c6)

Ex-Bilten 2014. Vol. 42, br. 1-2

Važnost poznavanja minimalne temperature paljenja oblaka

zapaljivih prašina kod određivanja DGE prašine u hibridnoj smjesi

The importance of knowing the minimum ignition temperature

of explosive dust clouds in determining the LEL of dust in a

hybrid mixture

Prof. dr. sc. Jelena Marković Rudarsko-geološko-građevinski fakultet, Tuzla, BiH

e-mail: [email protected]

Mario Mačković, univ. spec. mech. Ex-Agencija, Industrijska 25, Sveta Nedelja

e-mail: [email protected]

Sažetak— U mnogim granama industrije mogu se stvoriti smjese zapaljivog plina ili pare s prašinom u zraku, kisiku ili nekom drugom plinu koje se označavaju kao hibridne smjese. U podzemnim rudnicima ugljena hibridnu smjesu najčešće formiraju metan – ugljena prašina – zrak. Utjecaj metana na eksplozivne karakteristike ugljene prašine je dokazan, ali nije potpuno istražen. Budući da se ispitivanja eksplozivnih karakteristika ugljene prašine u laboratorijskim uvjetima najčešće provode u sistemu ugljena prašina – zrak, za određivanje donje granice eksplozivnosti ugljene prašine u navedenoj hibridnoj smjesi rabi se formula W. Bartknechta u kojoj od parametara egzistira i donja granica eksplozivnosti metana. U literaturi se uglavnom ne navodi je li riječ o vrijednosti donje granice eksplozivnosti metana pri minimalnoj temperaturi paljenja oblaka ugljene prašine i energiji paljenja eksplozivne smjese ugljena prašina – zrak, a ne kako se instinktivno misli na vrijednost DGE za sadržaj metana od 5% i referentnu temperaturu od 21 °C koja se najčešće koristi. Sukladno tomu, pri minimalnoj temperaturi paljenja oblaka prašine mrkog ugljena utvrđenoj za bosanskohercegovačke ugljene, koja se kreće od 415 do 550 °C, smanjuje se DGE metana i do 40% u odnosu na vrijednost pri referentnoj temperaturi. Cilj ovog rada je upozoriti na važnost poznavanja minimalne temperature paljenja oblaka zapaljivih prašina kao nužnog parametra za određivanje DGE prašina u hibridnoj smjesi te na moguće pogreške pri njezinu određivanju, što bi u konačnici utjecalo i na ocjenu ugroženosti jamskih prostorija od eksplozije ugljene prašine.

Ključne riječi— hibridne smjese, ugljena prašina, metan, donja granica eksplozivnosti

Summary— The formation of mixtures of explosive gases and vapours with dust in the air, oxygen or other gas which are known as hybrid mixtures, can occur in many branches of the industry. In underground mines the most common mixtures are formed by methane – coal dust – air. The effect of methane on the explosive characteristics of coal dust has been evidenced but not fully investigated. Since testing of the explosive

characteristics of coal dust in laboratory conditions is most often performed with the coal dust – air system, to determine the LEL of coal dust in the mentioned hybrid mixture the W. Bartknecht formula is used, in which the LEL of methane is also one of the parameters. The literature mostly does not mention whether it is a question of the LEL value of methane at minimum ignition temperature of a coal dust cloud and the ignition energy of an explosive mixture of coal dust – air, and not how it is instinctively thought of as the LEL value for a methane content of 5% with a reference temperature of 21 °C, which is most commonly used. Accordingly,at the minimum ignition temperature of black coal dust established for Bosnian-Herzegovinian coal (which ranges from 415 to 550 °C), the LEL of methane decreases by up to 40% in relation to the value at reference temperature. The purpose of this paper is to call attention to the importance of knowing the minimum ignition temperature of explosive dust clouds as an essential parameter in determining the LEL of dust in a hybrid mixture, as well as pointing to possible errors when establishing this parameter; which would, in the end, affect the assessment of areas at risk of explosive coal dust.

Keywords— hybrid mixture, coal dust, methane, lower explosion limit

I. UVOD

Statistički podaci o nesrećama u rudnicima FBiH upućuju na to da su eksplozije u podzemnim rudnicima uzrokovane paljenjem i eksplozijom metana, paljenjem i eksplozijom metana i ugljene prašine, prodorima plinova – izbojima te paljenjem i eksplozijom same prašine [7]. Znanstveno je dokazano i u rudarskoj praksi potvrđeno da su prašine potencijalno opasnije od plinova. Iako su saznanja o eksplozivnim karakteristikama ugljene prašine davno stečena, a u rudnicima je primijenjen širok spektar protueksplozijske zaštite, opasnost od paljenja i eksplozija ugljene prašine nije izbjegnuta. Pod eksplozijom ugljene prašine podrazumijeva se brzo izgaranje oblaka ugljene prašine u zraku u ograničenom ili djelomično ograničenom prostoru. Eksploziju ugljene prašine prati oslobađanje velike količine topline, naglo povećanje volumena plinova i razvijanje velikih tlakova.

Da bi se dogodila eksplozija ugljene prašine, moraju biti zadovoljeni sljedeći uvjeti:

- mora postojati dovoljna količina eksplozivne ugljene prašine

- ugljena prašina mora biti raspršena u zraku - zrak u smjesi s prašinom mora imati dovoljan

sadržaj kisika i - mora postojati uzročnik paljenja koji će inicirati

proces eksplozije ugljene prašine. Svi navedeni uvjeti moraju biti zadovoljeni, što na

prvi pogled može navesti na zaključak da do eksplozije ugljene prašine teško dolazi. Međutim, pojedinačna analiza ovih uvjeta upućuje na to da se eksplozija vrlo lako može dogoditi. Posebno velik rizik prisutan je u



metanskim jamama gdje se formira hibridna smjesa metan – ugljena prašina – zrak. Ako u rudarskoj prostoriji postoji eksplozivna koncentracija ugljene prašine, dovoljno je da dođe do lokalne eksplozije metana koja će zatim uzrokovati uzvitlavanje nataložene prašine i time lančanu eksploziju oblaka prašine u jamskim prostorijama.

Postoje različita tumačenja do koje veličine granulacije prašina sudjeluje u eksploziji. Sigurno je da prašina čija je granulacija do 500 m sudjeluje u eksploziji dok se najopasnijima smatra granulacija ispod 75 m. Budući da nataložena ugljena prašina u jamskim prostorijama predstavlja potencijalnu opasnost od eksplozije, moraju se poduzimati tehničke mjere zaštite za smanjenje odnosno uklanjanje te opasnosti.

U rudnicima se prema Pravilniku o tehničkim normativima za podzemnu eksploataciju uglja i važećim uputama Ministarstva energetike, rudarstva i industrije FBiH redovito obavlja kontrola zaprašenosti jamskih prostorija četiri puta mjesečno. Operativnu kontrolu prozračivanja i zaprašenosti provodi Služba provjetravanja i protupožarne zaštite rudnika. Osobe uključene u kontrolu zaprašenosti najvažnija su karika kada je riječ o ocjeni ugroženosti jamskih prostorija od eksplozije ugljene prašine. Samo stručno i odgovorno osoblje rudnika pruža sigurnu i pouzdanu kontrolu zaprašenosti jamskih prostorija. Ocjena stanja zaprašenosti prostorija izvodi se tako što se utvrđena vrijednost zaprašenosti jamskih prostorija uspoređuje s donjom granicom eksplozivnosti ugljene prašine (DGE). Jamske prostorije ugrožene su od opasne eksplozivne prašine ako je zaprašenost veća od DGE (najmanja koncentracija prašine u hibridnoj smjesi kod koje je moguća eksplozija). Donja granica eksplozivnosti određuje se na način da se od svih uzoraka nataložene prašine u jamskim prostorijama ispitivanoga ugljenog sloja pripremi kompozitni uzorak s granulacijom koja odgovara prosječnoj granulaciji prašine u tim prostorijama. Dakle, riječ je o jednom uzorku na kojem se ispituje donja granica eksplozivnosti, pri čemu se zanemaruje činjenica da se radi o vrlo promjenljivoj vrijednosti s velikim brojem utjecajnih parametara. Također, ovdje je potrebno istaknuti važnost edukacije osoblja koje provodi uzorkovanje prašine. Naime, toj edukaciji se ne usmjerava dovoljna pozornost, a vrlo je važno upozoriti na moguće propuste i činjenicu da je jedino pravilno uzorkovani uzorak jamstvo da će ocjena zaprašenosti jamskih prostorija prikazana u stručnom nalazu o kontroli zaprašenosti oslikavati stvarno stanje, odnosno efikasnost poduzetih protueksplozijskih mjera zaštite.

Rudarski propisi, a i stvarna potreba nameću da se osim dosljedne primjene mjera na sprječavanju nastajanja prašine moraju primijeniti i ostale mjere zaštite kojima se onemogućuje paljenje prisutne prašine te ograničava eksplozija prašine, ako se ona dogodi.

U najviše slučajeva eksplozija metana je uzročnik eksplozije ugljene prašine pa prema tome sve mjere koje se odnose na održavanje sadržaja metana ispod najviše dopuštenih koncentracija ujedno su i mjere za otklanjanje vrlo opasnog uzroka uzvitlavanja i uzročnika paljenja ugljene prašine.

II. METODE ISPITIVANJA PRAŠINA [16]

U protueksplozijskoj zaštiti rabe se određene normirane metode ispitivanja prašina s pomoću kojih se određuju karakteristike prašina. Laboratorijski dobivene karakteristike prašina omogućuju podjele prašina u određene skupine. Karakteristike određuju samu prašinu u smislu je li električno vodljiva, je li eksplozivna, tinja li, koja je temperatura paljenja oblaka prašine, koja je minimalna energija paljenja itd. Prethodno nabrojene karakteristike vrlo su važne u smislu odabira opreme, zaštitnih sustava i same klasifikacije prostora. Postoje podaci u literaturi u kojima su navedene eksplozivne karakteristike za određene prašine, međutim ti se podaci nerijetko razlikuju od stvarnih podataka zbog mnogih razloga, primjerice sadržaja vlage, granulacije, volatila i sl. Stoga je najbolji put zaštite od eksplozija prašina, tj. prvi korak provođenje ispitivanja na stvarnom uzorku i dobivanje relevantnih podataka za ispitani uzorak stvarne prašine koja se nalazi u postrojenju.

Najvažnije karakteristike prašina koje se ispituju su: - temperatura tinjanja sloja prašine - temperatura paljenja oblaka prašine - minimalna energija paljenja oblaka prašine - specifični otpor prašine - eksplozivne karakteristike prašina

(pmax, (dp/dt)max, DGE, GKK ) gdje je: - pmax – najveći tlak eksplozije oblaka prašine - (dp/dt)max – najveća brzina porasta tlaka

eksplozije oblaka prašine - DGE – donja granica eksplozivnosti oblaka

prašine - GKK – granična koncentracija kisika u oblaku

prašine. Minimalna temperatura paljenja sloja prašine (eng.

Minimum Ignition Temperature of dust layer, MIT) najniža je temperatura kod koje se sloj prašine zapali na vrućoj površini. U literaturi se obično naziva temperaturom tinjanja sloja prašine. Taj je podatak vrlo važan za ocjenu ograničavanja temperature površina u



postrojenjima gdje se nalaze zapaljive prašine, odnosno za procjenu rizika paljenja kod postrojenja gdje postoji mogućnost akumulacije, tj. taloženja prašine. Minimalna temperatura paljenja oblaka prašine (eng. Minimum Ignition Temperature of a dust cloud) opisuje ponašanje paljenja smjese prašine i zraka na vrućoj površini. Minimalna temperatura paljenja je najniža temperatura kod koje se najzapaljivija smjesa prašine i zraka (oblak prašine) može zapaliti. Obično je temperatura paljenja oblaka viša od temperature paljenja sloja prašine. Minimalna energija paljena oblaka prašine (eng. Minimum Ignition Energy, MIE) je definirana kao najmanje potrebna količina električne energije pohranjene u kondenzatorima koja pri pražnjenju preko iskrišta može zapaliti stvorenu smjesu prašine i zraka. Za sigurnost postrojenja specifični otpor prašine ima dvojako značenje. Prvo, mogućnost akumuliranja elektrostatskog naboja u tehnološkim procesima što je veći električni otpor same prašine. Drugo, mogućnost prodora prašine unutar električne i elektroničke opreme izaziva kratki spoj i oprema je podložnija kvarovima. Obje mogućnosti mogu izazvati stvaranje učinkovitog izvora paljenja. Prašina se smatra vodljivom ako je specifični električni otpor manji od 103 Ωm.

Najveći tlak eksplozije pmax je tlak koji se razvije tijekom eksplozije stehiometrijske smjese prašine i zraka u zatvorenom volumenu pri definiranim ispitnim i atmosferskim uvjetima. Najveća brzina porasta tlaka eksplozije (dp/dt)max oblaka prašine je najveći nagib na krivulji tlak/vrijeme tijekom eksplozije, odnosno to je prva derivacija krivulje tlak/vrijeme, jednom riječju ta fizikalna veličina naziva se brizanca. Može se reći i da je to najveća vrijednost prirasta tlaka u jedinici vremena u zatvorenom volumenu tijekom eksplozije neke koncentracije prašine koja je raspršena u zraku. Donja granica eksplozivnosti DGE oblaka prašine je najmanja koncentracija zapaljive prašine u smjesi sa zrakom kod koje je moguća eksplozija.

Granična koncentracija kisika je najveća koncentracija kisika u smjesi zapaljive prašine, zraka i inertnog plina kod koje više nije moguća pojava eksplozije pri unaprijed definiranim ispitnim uvjetima.

KSt – vrijednost koja je specifična za prašine, karakteristika prašine koja ovisi o volumenu i koja se računa jednadžbom kubičnog zakona (1). Ona je numerički jednaka vrijednosti najvećeg porasta tlaka eksplozije (dp/dt)max koja je dobivena u ispitnom kotlu volumena 1 m3.

Kubični zakon:

1max

3/1max ./

smbarKK

constVdtdp

St

(1)

U ovom je članku stavljen naglasak na temperaturu paljenja oblaka prašine i donju granicu eksplozivnosti, stoga će u nastavku biti ukratko prikazana oprema za ispitivanja navedenih parametara.

Ispitivanje temperature paljenja oblaka prašine provodi se uporabom uređaja koji se sastoji od spremnika zraka pod tlakom, spremnika za uzorak prašine, peći te regulatorom temperature. Peć se u literaturi naziva i Godbert-Greenwaldova peć (slika 1.). Otvaranjem ventila stlačeni zrak se (do max. 0,5 bara) upuhuje u spremnik s uzorkom prašine te tako nastao oblak ulazi u prije zagrijanu peć. Postupak se ponavlja dok se ne odredi najniža temperatura paljenja oblaka prašine.

Legenda: 1 – spremnik prašine 2 – peć 3 – spremnik zraka s manometrom 4 – regulator temperature s monitorom

Slika 1. Godbert-Greenwaldova peć

Prije navedene eksplozivne karakteristike prašina određuju se prema normama [12] te postoje dvije ispitne aparature:

a) kotao volumena 1 m3, omjer cilindričnog kotla mora biti 1:1 ±10% (slika 2.)

b) kugla, volumena 0,02 m3 (20 l) (slika 3.). I jedan i drugi ispitni volumen sastoje se od pet

glavnih dijelova (slike 2. i 3.): 1. sustav za raspršivanje prašine (unutar ispitnog

volumena) 2. spremnik uzorka prašine 3. izvor paljenja 4. kontrolna jedinica 5. sustav za mjerenje tlaka.

1

2

3

4

1

2

3

4

5



Slika 2. Prikaz ispitnog kotla volumena 1 m3 [16]

Slika 3. Prikaz ispitne kugle volumena 20 litara [16]

III. KARAKTERISTIKE PRAŠINE MRKOG UGLJENA

Rezultati istraživanja zapaljivih i eksplozivnih karakteristika ugljene prašine mrkog ugljena u laboratorijskim uvjetima u periodu od 2008. do 2013. g. poslužili su kao osnova da bi se uvidjela važnost poznavanja minimalne temperature paljenja oblaka kod određivanja DGE prašine u hibridnoj smjesi [8].

Najvažnije karakteristike prašine mrkog ugljena s utvrđenim temperaturama paljenja oblaka prašine i temperaturama tinjanja 5 mm debelog sloja dane su u tablici I. Vrijednosti sadržaja vlage, pepela i volatila upućuju na to da se radi o prašini koja zahtijeva ispitivanje eksplozivnih parametara [10].

TABLICA I. REZULTATI IMEDIJATNE ANALIZE I TEMPERATURE PALJENJA

Skraćena (imedijatna analiza) (%m/m) Vlaga Pepeo Volatili

4,91 - 15,35 18,40 - 54,81 54,41 - 68,03 Temperatura (oC)

paljenja oblaka prašine tinjanja 485 - 550 260 - 340

Eksplozivne karakteristike prašine mrkog ugljena

određene u skladu s europskim normama [11, 12] prikazane su u tablici II.

TABLICA II. REZULTATI ISPITIVANJA KARAKTERISTIKA

Parametar Vrijednosti Najveći tlak eksplozije, pmax (bar) 5,9 - 8,6

Najveći vremenski porast tlaka, (dp/dt)max

(bar/s) 70 - 394

Eksplozivna karakteristika, Ek (bar/s) 53,6 - 212 DGE u sistemu ugljena prašina – zrak,

(g/m3) 50 - 310

Indeks jačine eksplozije prašine, KSt (m·bar/s)

65 - 115

Prema rezultatima ispitivanja eksplozivnih karakteristika i relevantnim parametrima koji utječu na eksplozivne karakteristike prašine, uočavaju se znatne razlike u parametrima koje definiraju eksplozivnost prašine mrkog ugljena za analizirane jame.

Najizraženiju eksplozivnu karakteristiku (Ek = 212 bar/s), odnosno najmanju donju granicu eksplozivnosti 50 g/m3 ima ugljena prašina iz jame Raspotočje, RMU Zenica, što je rezultat niskog sadržaja ukupno neizgorivog udjela u ispitivanoj prašini koji je iznosio 29,06 m/m%.

Visok sadržaj ukupno neizgorivog udjela od 63,72 m/m% u ugljenoj prašini iz jame Haljinići, RMU Kakanj, utjecao je na smanjenje eksplozivne karakteristike (Ek = 53,6 bar/s), odnosno na povećanje donje granice eksplozivnosti koja iznosi 310 g/m3.

IV. UTJECAJ METANA NA EKSPLOZIVNE KARAKTERISTIKE UGLJENE PRAŠINE

Utjecaj metana na eksplozivne karakteristike ugljene prašine je dokazan, ali nije potpuno istražen rizik od eksplozija hibridnih smjesa s obzirom na potrebe sprječavanja eksplozije [2, 4].

Ispitivanjima DGE prašina u hibridnim smjesama bavili su se mnogi istraživači: Nagy (1961.), Foniok (1983.), Feng (1983.), Banhegyi (1983.), Bartknecht (1981., 1989.).

W. Bartknecht [1, 2] na temelju opsežnih istraživanja došao je do formule za određivanje DGE prašine u hibridnoj smjesi koja glasi:

gdje je: (Cmin)h – donja granica eksplozivnosti prašine u

hibridnoj smjesi, g/m3 (Cmin)p – donja granica eksplozivnosti prašine u zraku,

g/m3

Cg – koncentracija plina u jamskom zraku (MDK za CH4 iznosi 1,5%)

(Cmin)g – donja granica eksplozivnosti plina CH4 (u literaturi uglavnom nema obrazloženja na koju se vrijednost odnosi, što stvara nedoumicu pri izračunu).

Rezultati istraživanja W. Bartknechta kod određivanja parametra DGE u hibridnoj smjesi su istovjetni rezultatima do kojih su došli Foniok (1983.) i Banhegyi (1983). Međutim, različite rezultate dobili su američki istraživači Nagy (1961.) i Feng (1983.). Kod sadržaja metana u zraku od 2% smanjenje DGE prašine u hibridnoj smjesi iznosi 64% kod Bartknechta, 40% kod Nagya i 10% kod Fenga u odnosu na smjesu ugljena prašina – zrak [5]. Uočava se da su razlike u istraživanjima europskih i američkih istraživača vrlo velike.

1

2

3

4

5

21)()(

2

minminmin

g

gph C

CCC



Na sljedećem dijagramu prikazani su rezultati laboratorijskih istraživanja hibridnih smjesa metan – ugljena prašina [4] dobiveni i vrednovani s pomoću dvaju sustava normi: Američke udruge za ispitivanje i materijale (ASTM EI226-88, 1994.; ASTM EI515-93, 1994.) i Međunarodne organizacije za standarde (ISO 6184/1, 2,3, 1995.).

Dijagram 1. Područja donjih granica za ugljenu prašinu

Eksperimentalnim istraživanjima ugljene prašine dobivene su krivulje koje dijele dijagram na kojem je prikazana korelacija između sadržaja metana i ugljene prašine na tri područja, i to:

- područje iznad ASTM krivulje predstavljaju smjese gdje plamen propagira od izvora paljenja

- područje između ISO i ASTM krivulja predstavljaju smjese kod kojih se ne može jamčiti propagacija plamena. Međutim, ove su smjese sposobne formirati udarni val koji može uzvitlati nataloženu prašinu i stvoriti potencijalno eksplozivnu hibridnu smjesu

- područje ispod ISO krivulje odnosi se na smjese kod kojih nije moguće postići paljenje u uvjetima ispitivanja u ispitnoj kugli.

Prema istraživanjima eksplozivnih parametara za smjesu metan – zrak u komori volumena 40 dm3 pri normalnoj temperaturi donja granica eksplozivnosti metana iznosi 4,6% [4]. Poljski istraživači kod izračuna DGE za hibridnu smjesu pozivaju se na tu vrijednost donje granice eksplozivnosti pri referentnoj temperaturi. Iz sigurnosnih razloga kod izračuna DGE za hibridnu smjesu s 1,5% metana po Bartknechtovoj formuli, DGE smjese metan – zrak se umanjuje za 1%.

Budući da su ispitivanja eksplozivnih karakteristika ugljene prašine u laboratorijskim uvjetima koja je predmet analize zbog objektivnih razloga provedena u sistemu ugljena prašina – zrak te je rabljena formula W. Bartknechta, upozorit ćemo na određene pogreške koje se mogu pojaviti kod izračuna.

Kada bismo kod izračuna DGE prašine u hibridnoj smjesi uporabom formule W. Bartknechta zanemarili potrebni faktor sigurnosti i pri tome uvrstili vrijednosti DGE metana od 5%, DGE za hibridnu smjesu bilo bi umanjen za 51% u odnosu na sistem ugljena prašina – zrak. Vrijednosti DGE u hibridnoj smjesi za analiziranu prašinu mrkog ugljena u tom slučaju bi iznosile 24,5 - 151,9 g/m3.

Na sljedećem dijagramu prikazane su vrijednosti donje granice eksplozivnosti prašina za analizirane jame (tablica II.) dobivene ispitivanjem u kugli volumena 20 dm3 u sistemu ugljena prašina – zrak i izračunate vrijednosti donje granice eksplozivnosti prašine u hibridnoj smjesi uzimajući u obzir faktor sigurnosti. Naime, uvrštena vrijednost donje granice eksplozivnosti za metan odgovara faktoru sigurnosti koji primjenjuju poljski istraživači i koja je istovjetna DGE metana pri minimalnoj temperaturi paljenja oblaka ugljene prašine ispitivanoga mrkog ugljena [6], odnosno rabljenoj energiji paljenja eksplozivne smjese ugljena prašina – zrak [5]. Za paljenje eksplozivne smjese upotrijebljena su dva kemijska upaljača, svaki energije po 5 kJ. Ovisnost granica eksplozivnosti metana u funkciji energije paljenja prikazana je u tablici III., a u tablici IV. u funkciji temperature paljenja.

Minimalne temperature paljenja oblaka prašine mrkog ugljena utvrđene prema međunarodnoj normi IEC 61241-2-1 kretale su se od 485 do 550 oC.

Dijagram 2. Utjecaj metana na DGE ugljene prašine

Kod sadržaja metana u zraku od 1,5%, uzimajući u obzir faktor sigurnosti, smanjenje DGE prašine u hibridnoj smjesi iznosi 66% u odnosu na DGE smjese ugljena prašina – zrak pa se vrijednosti donje granice eksplozivnosti za hibridnu smjesu kreću od 17 do 106 g/m3. Sukladno tomu, pri izračunu DGE prašine u hibridnoj smjesi, koristeći se formulom W. Bartknechta, moguća su odstupanja koja za analiziranu prašinu iznose do 15%, što bi u konačnici imalo utjecaj na ocjenu ugroženosti jamskih prostorija od eksplozije ugljene prašine.

TABLICA III. OVISNOST GRANICA EKSPLOZIVNOSTI METANA O ENERGIJI PALJENJA

Energija paljenja (J)

DGE (% V/V)

GGE (% V/V)

1 4,9 13,8 10 4,6 14,2 100 4,25 15,1

10000 3,6 17,5



TABLICA IV. OVISNOST GRANICA EKSPLOZIVNOSTI METANA O TEMPERATURI PALJENJA

Temperatura paljenja (oC)

DGE (% V/V)

GGE (% V/V)

300 4,40 14,25 500 3,65 15,35 600 3,00 16,40 700 3,25 18,75 800 - 29,00

V. ZAVRŠNI OSVRT

Ispitivanja eksplozivnih karakteristika ugljene prašine u laboratorijskim uvjetima zbog objektivnih se razloga provode u sistemu ugljena prašina – zrak. U radu su analizirane eksplozivne karakteristike prašine mrkog ugljena dobivene laboratorijskim ispitivanjem u kugli volumena 20 dm3 te je upozoreno na moguće pogreške pri izračunu DGE prašine u hibridnoj smjesi s 1,5% CH4. Ovo saznanje vrlo je važno jer se radi o parametru na osnovi kojeg se daje ocjena ugroženosti jamskih prostorija od eksplozije ugljene prašine, odnosno procjenjuje efikasnost poduzetih protueksplozijskih mjera zaštite. Osim toga, razlike u istraživanjima europskih i američkih istraživača, kada je riječ o utjecaju metana na DGE ugljene prašine, upućuju na potrebu ispitivanja eksplozivnih karakteristika prašine na stvarnom uzorku u sistemu ugljena prašina - 1,5% CH4 – zrak, kako bi se dobili pouzdani rezultati nužni za projektiranje mjera zaštite od eksplozije.

LITERATURA

[1] W. Bartknecht: Explosions, Course, Prevention, Protection. New York, Springer Verlag, 1981.

[2] W. Bartknecht: Dust Explosion, Berlin – Heidelberg – New York, Springer Verlag, 1989.

[3] ADS Gillies, S. Jackson: Some Investigations into the Explosibility of Mine Dust Laden Atmospheres, COAL98 Conference Wollongong, 18 - 22, February 1998.

[4] M. Gieras, R. Klemens, G. Rarata, P. Wolański: Determination of explosion parametars of methane-air mixtures in chamber of 40 dm3 at normal and elevated temperature, Journal og Loss Prevention in the Process Industries, 19 (2006.) 263 - 270.

[5] K. Lebecki: Zagrożenia pyłowe w górnictwie, Katowice, 2004. [6] V. Vidal: Exploitation des mines.Tom II Dunod.Paris (tłumaczyła

inž.Danuta Pawłowicz),1962. [7] Velike nesreće u rudnicima, procjena resursa – mogućnost odgovora

Centralnih stanica za spašavanje, Geoprojekat d.o.o., Tuzla, 2011. [8] Dokumentacija Rudarsko-geološko-građevinskog fakulteta [9] American Society for Testing and Materials (Američka udruga za

ispitivanje i materijale) (ASTM), metoda E 1226 [10] JUS B.Z1.065.: Metode određivanja eksplozivnosti ugljene prašine [11] ISO 6184/1 (EN 26184/1): Explosion protection systems-part 1:

determination of explosion indices of combustible dusts in air (Sistemi zaštite od eksplozije – dio 1. Utvrđivanje parametara eksplozivnosti prašine zapaljive u vazduhu)

[12] EN 14034 – 1:2004 BAS EN 14034-1:2004+A1:2011: Determination of explosion characteristics of dust clouds.part-1. Determination of the maximum explosion pressure pmax of the dust clouds (Utvrđivanje eksplozivnih osobina oblaka prašine – dio 1. Utvrđivanje maksimalnog pritiska eksplozije pmax oblaka prašine) EN 14034-2:2006, BAS 14034-2:2008: Determination of explosion characteristics of dust clouds,. part 2. Determination of the maximum

rate of explosion pressure rise dp/dtmax of the dust clouds. (Utvrđivanje eksplozivnih osobina oblaka prašine, dio 2. Utvrđivanje najveće brzine porasta pritiska dp/dtmax eksplozije oblaka prašine)

[13] BAS 103:2002: Metode uzimanja uzoraka uglja za određivanje eksplozivnosti prašine

[14] IEC 61241-2-1: Električni uređaji za upotrebu u zapaljivoj prašini, dio 2.: Metode ispitivanja, 1. odjeljak: Metoda određivanja najmanje temperature paljenja prašine

[15] EN 50821-2-1: Električni uređaji za upotrebu u prostorima sa zapaljivom prašinom – dio 2-1: Metoda ispitivanja - Metoda za određivanje najmanje temperature paljenja prašine

[16] M. Mačković: Eksperimentalno istraživanje učinkovitosti inertizacije eksplozivnih atmosfera. Završni rad, FSB, 2012.

Documents

Važnost poznavanja minimalne temperature paljenja oblaka ... · PDF fileJelena Marković, Mario Mačković – važnost poznavanja minimalne temperature paljenja oblaka zapaljivih