لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 61
منابع تولید جرقه
منابع مختلفی برای ایجاد جرقه و شروع اشتعال وجود دارد. این منابع با گرم کردن قسمتی از مخلوط باعث اشتعال و انفجار می‌گردند. پایین‌ترین درجه حرارتی که باعث می‌شود مخلوط قابل انفجار بدون منبع جرقه مشتعل گردد نقطه اشتعال خود به خود نامیده می‌شود.
نقطه اشتعال «خود به خود» برای اجسام مختلف از 400 درجه تا 1200 درجه فارنهایت تغییر می‌کند. بنابراین حتی در حرارت‌های نسبتا پایین امکان انفجار وجود دارد.
ضمنا نباید تصور کرد که اجسامی که نقطه اشتعال خود به خود آنها خیلی زیاد است خطرشان کمتر می‌باشد زیرا حرارت منابع عادی جرقه خیلی بیش از این حرارت است. شعله کبریت می‌تواند در حدود 1600 درجه و یک کمان الکتریکی حدود 10000 درجه فارنهایت باشد.
بنابراین وقتی که بخارات نفتی با حجم مناسبی از هوا مخلوط می‌شود. باید تقریبا مطمئن بود که دیر یا زود جرقه‌ای از یکی از منابع به وجود خواهد آمد.
جوشکاری، بریدن با شعله، لوله‌های داغ، کوره، رسوبات سولفور آهن، حرارت ناشی از اصطکاک، جرقه وسایل الکتریکی، جرقه الکتریسیته ساکن، رعدو برق، جرقه ناگهانی و اثر کاتالیزوری سطوح تمیز یک فلز.
پژوهش‌هایی که در دانشگاه یوتادر آمریکا در مورد اثر کاتالیزوری سطوح تمیز فلزات به عمل آمده نشان داده است که مخلوط هیدروژن و اکسیژن در صورتی که با سطح تمیز یک فلز تماس حاصل کند منفجر می‌شود و اغلب انفجارهایی که در موقع باز کردن یک شیر فلکه در یک سیستم سربسته اتفاق می‌افتد ناشی از اثر کاتالیزوری فلز در مخلوط قابل انفجار می‌باشد.
بنابراین کارکنان مراقب دستگاه‌ها باید همیشه هشیار باشند تا در شرایط محیطی خطرناک از وقوع هر گونه جرقه جلوگیری به عمل آورند و ضمنا توجه داشته باشند که منابع تولید جرقه آنقدر زیاد است که فقط با حذف کردن منابع مشخص تولید جرقه نمی‌توان صد در صد به بی‌خطر بودن محیط اطمینان کرد.
انفجارهای تخریبی
مقدمه
انفجارهای تخریبی نوع خاصی از انفجار است که می‌تواند در جامدات و مایعات هر دو به وقوع بپیوندد ولی ما در اینجا فقط یک حالت آن را که در مایعات و در مخلوط نفتی و هوا اتفاق می‌افتد مورد مطالعه قرار می‌دهیم.
قدرت تخریب این انفجارها به خصوص به علت سرعت بسیار زیاد امواج انفجار در لوله‌ها و ظروف و همچنین فشار زیادی که تولید می‌نماید بسیار قابل ملاحظه است.
در حالیکه مکانیزم انفجارهای تخریبی را ذیلا مورد بررسی قرار می‌دهیم باید توجه داشته باشیم که به طور کلی فاصله زمانی بین یک جرقه و انفجار از یک عشر ثانیه و یا حداکثر از 2 الی 3 ثانیه تجاوز نمی‌کند.
چگونگی انتشار یک انفجار تخریبی
شکل شماره 4 یک ظرف یا لوله‌ای که محتوی مخلوط قابل انفجار مانند گاز نفت و هواو در فشار اتمسفر می‌باشد نشان می‌دهد. جرقه در منتهی الیه سمت چپ لوله حادث می‌شود. و همانطور که گاز شروع به سوختن می‌کند حرارت آن بالا رفته و منبسط می‌شود و امواج فشاری تولید می‌نماید که این امواج با سرعت بیشتری از شعله حرکت کرده و وارد گازهای نسوخته می‌شود. امواج انفجار را با چشم نمی‌توان دید ولی با دستگاه مخصوص عکسبرداری این امواج قابل رویت بوده و فشار آنها نیز با وسایل مخصوصی اندازه‌گیری می‌شود.
امواج فشاری مزبور گازهای نسوخته را تحت فشار قرار داده و باعث بالا رفتن درجه حرارت آنها می‌گردد. به دنبال تراکم گازها، شعله وارد محیط متراکم و گرم گازها شده و انفجار دیگری را باعث می‌شود. این انفجار به نوبه خود امواج فشاری جدیدی تولید می‌نماید و در نتیجه یک سلسله انفجارهای زنجیری به وقوع می‌پیوندد. با این تفاوت که امواج فشاری جدید با سرعت بیشتری به حرکت در می‌آیند زیرا انفجار در محیط داغ‌تر و متراکم‌تری صورت می‌گیرد.
چون امواج فشاری جدید با سرعت بیشتری حرکت می‌کنند لذا از امواج قبلی جلو افتاده و در واقع موجها روی هم متراکم شده و یک فشار متحرک در داخل لوله ایجاد می‌نمایند که آن را امواج ضربه‌ای می‌نامند. امواج ضربه‌ای خفیف یا کم فشار با سرعت صوت یعنی حدود 1100 فوت در ثانیه در هوا و در شرایط متعارفی به حرکت در می‌آیند ولی سرعت آنها در گازهای داغ بیشتر است. امواج ضربه‌ای شدید می‌توانند با چندین برابر سرعت به حرکت در آیند.
شعله انفجار به دنبال امواج ضربه‌ای از میان گازهایی که هر لحظه به علت تراکم امواج فشاری داغ‌تر می‌شود عبور نموده و در این حالت دو جبهه ایجاد می‌شود یکی جبهه امواج پیش آهنگ که در خط مقدم بر گاز حرکت می‌کند. دیگری جبهه مرزی که بلافاصله در جلوی شعله قرار می‌گیرد. گازی که بدین نحو تحت فشار امواج ضربه‌ای قرار می‌گیرد حتی قبل از آنکه شروع به سوختن کند حرارتش به دو برابر یا بیشتر افزایش می‌یابد. و همین بالا رفتن حرارت عمل احتراق را تسریع کرده و شعله با شتاب بیشتری از درون گاز عبور می‌نماید. از آنجایی که شعله در طرف محدودی عبور می‌کند انرژی حرارتی آن به آسانی از سیستم خارج نمی‌شود و همین انباشته شدن انرژی، عکس العمل شعله و انفجار را هر لحظه بیشتر تشدید می‌نماید.
این فعل و انفعال همچنان ادامه یافته و هر لحظه شعله شتاب بیشتری به خود می‌گیرد تا به حداکثر سرعت خود می‌رسد. در این لحظه است که انفجار تخریبی به وقوع پیوسته و امواج با سرعتی که چندین برابر صوت است به پیش رانده می‌شود و از میان گازهای نسوخته داغ گذشته و یا امواج فشاری و ضربه‌ای خفیف تر که ناشی از انفجارهای قبلی بوده و با سرعت کمتری در حرکت هستند برخورد کرده و این امواج را به خود جذب نموده و به حرکت ادامه می‌دهند تا به مرحله نهایی انفجار می‌رسد. (شکل‌های 5 و6 و7)
ضمنا باید بدانیم که فشار سیستم به علت تراکم امواج فشاری و ضربه‌ای و افزایش حرارت گاز به حدود 60 الی 100 برابر فشار اولیه خود می‌رسد. خوشبختانه چون این فشار در یک لحظه بسیار کوتاه به وجود آمده و از بین می‌رود و لذا اثرات ترتیبی آن ناچیز است.
امواج انفجار تخریبی که بدین گونه به حرکت درآمده با نیروی بسیار زیادی به دیواره انتهای لوله برخورد کرده و مانند ضربه پیستون به عقب رانده می‌شود ونیروی آن حتی تا هشت برابر نیروی قبل از برخورد افزایش می‌یابد. (شکل شماره 8)
توصیف فوق درباره انفجار تخریبی فقط در سیستم‌هایی، صادق است که شامل مخلوط هوا و هیدرو کربورهای اشباع شده در فشار استمفر و در محیط گاز راکد بدون تلاطم باشد. ولی در شرایط زیر عمل انفجار تخریبی بسیار سریعتر و در فاصله کوتاهتری به وقوع می‌پیوندد.
1- چنانچه مخلوط گازها در حال تلاطم باشد.
2- چنانچه هیدروژن یا گازهای اشباع نشده وجود داشته باشد.
3- چنانچه مقداری اکسیژن به هوا اضافه شده باشد.
شرایط فوق احتراق را سریعتر می‌نماید وبا امکان وجود این شرایط است که در پالایشگاه‌ها انفجارهای تخریبی با سرعت و شدت بیشتری به خصوص در فضارهای بالاتر از اتمسفر به وقوع می‌پیوندد و چون فشار انفجار مضربی از فشار اولیه است، لذا هر چه فشار بیشتر باشد قدرت تخریبی انفجار قابل ملاحظه‌تر خواهد بود.
بنا به شرحی که گذشت انفجار تخریبی در نتیجه وقوع یک انفجار عادی و تولید فشاری و ضربه‌ای در یک لوله نسبتا طویل و متراکم شدن امواج و حرارت به حد نصاب مورد لزوم به وجود می‌آید ولی چنانچه جرقه‌ای که انفجار ایجاد می‌کند انرژی بسیار زیادی داشته باشد، انفجار تخریبی می‌تواند بلافاصله وجود آمده و در تمام جهات توسعه یابد. این نوع انفجار تخریبی کسروی نامیده می‌شود. چنانچه انفجار تخریبی عادی در لوله‌ای ایجاد شود که آن لوله به طرفی مرتبط باشد، امواج فشاری و ضربه‌ای حاصله در لوله مزبور می‌تواند باعث یک انفجار کروی در صرف گردد مشروط بر اینکه شرایط احتراق در صرف وجود داشته باشد.
خواص انفجارهای تخریبی
1- سیستم‌های فشار زیاد
می‌توانیم که انفجارهای تخریبی خیلی بیشتر را انفجارهای عادی تولید فشار می‌نمایند و در موارد زیادی ظروف و وسایل پالایش آنقدر استقامت ندارند که بتوانند در فشارهایی که 6 الی 10 برابر فشار عادی است مقاومت کنند. به طور کلی طرح و ساختمان ظروف و وسائلی که بتواند در مقابل فشار انفجارهای تخریبی مقاومت کند غیر ممکنست. بنابراین تنها روش ایمنی کار در پالایشگاه جلوگیری از تولید مخلوط‌های قابل انفجار در صروف و لوله‌ها می‌باشد.
2- سرعت زیاد امواج
در حالیکه انفجار عادی با سرعت نسبتا کم به حرکت در می‌آید (چند فوت در ثانیه) امواج ناشی از انفجار تخریبی با سرعت مافوق صوت حرکت می‌کنند و به همین دلیل است که انفجارهای اخیر مخرب هستند. به عبارت دیگر این انفجارها می‌توانند بر خلاف جهت جریان گاز و با همان سرعت گاز حرکت کنند و همانطور که یک هواپیمای سوپر سونیک می‌تواند بدون آنکه تحت تاثیر سرعت و جهت باد قرار گیرد حرکت کند. همچنین انفجارهای تخریبی می‌توانند به سرعت از یک نقطه واحد پالایش به نقطه دیگر آن حرکت کنند و بدون آنکه تابع جریان یا مسیر گاز در هوا باشند.
از تجاربی که اخیرا در واحدهای پالایش به دست آمده نشان می‌دهد که انفجارهای تخریبی توانسته‌اند در جهت خلاف جریان سریع گازها از فضای باز به لوله و سپس به ظرف محتوای هیدروکربورها وارد گردند.
3- برخورد انفجار باید نه ظروف وانعکاس آن:
همانطور که گفته شد انفجار تخریبی فشار معادل چند برابر انفجار عادی ایجاد می‌کندو این افزایش ناگهانی فشار فقط قسمتی از خواص تخریب کننده انفجارهای مزبور می‌باشد ضربه ناشی از تصادم یا بدنه ظرف به دو دلیل بسیار خطرناک می‌باشد یکی آنکه افزایش سریع فشار باعث برخورد ضربه شدید به بدنه ظرف شده و بدنه آنقدر سریع به عقب می‌راند که ظرف تحت کشش مزبور تغییر فرم می‌دهد و همین تغییر فرم ناگهانی ایجاد خستگی در فلز می‌نماید که معادل دو برابر خستگی در موقعی است که همین فشار به تدریج بر آن فلز وارد شود.
علت دیگری که باعث ترکیدن لوله‌ها یا ظرف محتوی انفجار می‌گردد شکننده شدن فلز در نتیجه برخورد شدید انفجار باید نه ظرف می‌باشد که باعث می‌شود فلز قبل از آنکه تحت نیروی کشش تغییر فرم دهد از هم متلاشی گردد. البته اگر ظرف یا لوله دارای عیب یا نقص و نقاط ضعیفی مانند گوشه‌های تند باشد، خستگی فلز به حداکثر خود می‌رسد مگر آنکه فلز اطراف نقاط ضعیف به اندازه کافی کش آمده و اثر افزایش ناگهانی فشار را خنثی نماید.
با توجه به عوامل ناشی از انفجار می‌توان چنین نتیجه گرفت که انفجار تخریبی در بدترین شرایط می‌تواند خساراتش معادل وارد کردن فشاری که 1200 برابر فشار اولیه می‌باشد وارد نماید. به عبارت دیگر فشار ناگهانی انفجار تخریبی تا حدود 20 الی 30 برابر فشار انفجار معمولی افزایش می‌یابد.
4- شرایط لازم برای انفجار تخریبی
الف) مخلوط قابل انفجار
به طور کلی می‌توان گفت که تقریبا هر نوع مخلوط گاز که قابل اشتعال باشد می‌تواند در شرایط مناسبی انفجار تخریبی تولید نماید.
البته مخلوط گازهایی که سریعتر و آسان تر می‌سوزند نسبت به گازهایی که به کندی می‌سوزند انفجار شدیدتری ایجاد می‌نمایند. بنابراین مخلوط‌های قابل اشتعال مختلف را می‌توان به طور تقریب بر مبنای سرعت احتراق آنها به دو گروه تقسیم کرد:
1- مخلوط‌هایی که به آسانی انفجار تخریبی به وجود می‌آورند، مانند مخلوط گاز سوخت پالایشگاه و بخارات نفتی با اکسیژن و برخی گازهای سوخت مانند هیدروژن، استیلن و اتیلن که با هوا مخلوط شده باشد.
2- مخلوط‌های قابل اشتعال که به سختی تولید انفجار تخریبی می‌نمایند. این گروه شامل مخلوط گازهای سوخت پالایشگاه و بخارات نفتی است که با هوا مخلوط شده باشد مگر آنکه این گازها یا بخارات با مقدار زیادی هیدروژن مخلوط باشند (مانند گاز واحد پلانفرم پالایشگاه تهران که در این صورت خواص مشابه گروه اول را خواهند داشت.
ب- شکل ظروف و لوله‌ها
مخلوط‌های قابل اشتعال که جزو گروه اول هستند صرف نظر از اندازه و شکل ظرف محتوای آنها انفجار تخریبی تولید می‌نمایند. در حالیکه مخلوط‌های گروه دوم در هر طرفی انفجار تولید نمی‌کند مگر در دو حالت یکی در لوله‌ها و ظروف طویل که در آنها مخلوط گازهابا احتراق تدریجی خود امواج ضربه‌ای که قبلا راجع به آنها بحث شد ایجاد نمایند ودیگری در حالتی که یک منبع جرقه بسیارقوی وجود داشته باشد فشار زیاد اولیه مخلوط قابل اشتعال معمولا انفجار تخریبی را آسانتر و فاصله زمانی کوتاهتری را بعد از نقطه شروع اشتعال به وجود می‌آورد. ضمنا تلاطم گاز و غظت زیاد اکسیژن وقوع انفجار را تشدید و تسریع می‌نمایند.
جدول زیر فاصله نقطه انفجار را از نقطه اشتعال در ظروف و لوله‌های مختلف و برای مخلوط‌های گوناگون نشان می‌دهد.
همانطوری که گفتیم مخلوط هوا یا اکسیژن با بخارات نفتی که با سرعت در یک سیستم دورانی جریان دارد خیلی سریعتر از یک مخلوط قابل اشتعال که به طور راکد در یک لوله یا ظرف وجود دارد ایجاد انفجار می‌نماید و به همین دلیل مخلوط‌های قابل اشتعال چنانچه در حال حرکت باشند خطرناکترند.
باز هم خلاصه می‌کنیم که تنها راه اداره کردن بی‌خطر دستگاه‌های پالایش جلوگیری از به وجود آمدن مخلوط‌های قابل اشتعال در سیستم و در محوطه دستگاه‌ها می‌باشد و در فرآیندهایی که هوا بایستی با مواد نفتی مخلوط شود سیستم کنترل مقدار هوا بایستی آنقدر دقیق باشد که از تولید مخلوط قابل اشتعال جلوگیری نماید.
نکات ایمنی که باید به خاطر بسپارید
1- همیشه وجود سه عامل باعث بروز آتش سوزی می‌شود 1- هوا یا اکسیژن 2- بخارات سوخت 3- منبع جرقه حذف هر یک از این سه عامل مانع بروز آتش سوزی می‌شود.
3-مخلوط بخارات سوخت با اکسیژن خیلی سریعتر و شدیدتر از بخارات سوخت با هوا منفجر می‌شود لذا حذف مصرف اکسیژن در فرآیندهای پالایشگاه و نوع انفجارهای تخریبی را به حداقل می‌رساند.
3-فرآورده‌های نفتی به آسانی تبخیر شده و مخلوط‌های قابل انفجار با هوا به وجود می‌آورند. بعضی از این فرآورده‌ها در حرارت متعارفی، برخی در سرما، زیر صفر و برخی دیگر با اضافه نمودن حرارت تبخیر می‌شوند ولی در حالت بخار خطر انفجار در همه آنها یکسان است.
4-با استفاده از گازهای بی اثر، آب و بخار اکسیژن را بایستی از دستگاه‌های پالایش بیرون راند.
5-خالی بودن ظروف پالایش دلیل بر بی‌خطر بودن آنها نیست همیشه با انجام آزمایش‌های گاز از ایمن بودن آنها اطمینان حاصل کرد.
6- با توجه به اینکه همیشه منابع جرقه و احتمال و نوع انفجارهای تخریبی وجود دارد باید سعی کرد که از اختلاط اکسیژن با مواد نفتی جلوگیری به عمل آورد.
این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
دانلود تحقیق کامل درمورد اشتعال و جرقه