Ugljena praina ispitivanje eksplozivnih osobina i odreivanje dozvoljenih
Ugljena prašina, ispitivanje eksplozivnih osobina i određivanje dozvoljenih vrijednosti u jamskim uslovima u Federaciji Bi. H Mevludin Delalić Udruženje za protiveksplozivnu zaštitu, sigurnost radne i životne sredine, Atex – Tuzla, Bi. H
Laboratorijska ispitivanja Dva osnovna cilja ispitivanja � � � � � 1. Ozbiljnost eksplozije-silina eksplozije (severity) Pmax – maksimalni nadpritisak eksplozije(Maximum explosion overpressure ) (d. P/dt)max – maksimalna brzina porasta pritiska(Maximum rate of pressure rise Ignition) Kst – indeks brzine sagorijevanja prašine (deflagration index) Ekmax- eksploziona karakteristika Što je veća vrijednost, veći je i Bum! 2. Osjetljivost – lakoća paljenja MIE – Minimalna energija upale (Minimum Ignition Energy) MEC – DGE minimalna koncentracija (Minimum explosible concentration) MIT – Minimalna temperatura upale oblaka (Minimum Ignition Temperature) LIT – Minimalna temperatura upale u sloju ( Layer Ignition Temperature ) LOC – Minimalna koncentracija kisika (Limiting Oxygen Concentration) Što je manja vrijednost veća lakši je Bum!
� Parametri eksplozivnost – upotreba u praksi � Pokazatelj eksplozivnosti, eksplozioni indeks Kstmax (bar·m/s). predstavlja maksimalnu vrijednost dp/dt utvrđenoj u karakteristici eksplozivnosti prašine preračunate na zapreminu od 1 m 3 odomaćena terminologija u Bi. H radi lakšeg razumijevanja Indeks brzine sagorijevanja prašine (dust deflagration index) Najvažniji eksplozioni parametar i služi za klasifikaciju prašine prema njenoj eksplozivnoj sposobnosti Kstmax (bar·m/s) � � � Ipak, najpoznatiji slučajevi eksplozije prašine sa karastrofalnim posljedicama potječu od prašine klase St 1. (ugljena prašina)
Klasifikacija i stvarna opasnost od posledica eksplozije ISO 6184/1 (EN 26184/1) Klasa eksplozivnosti Kstmax (bar·m/s) ST 0 0 ST 1 < 200 ST 2 200 -300 ST 3 > 300 Ocjena Nije eksplozivna Slabo/umjereno eksplozivna Jako eksplozivna Izuzetno eksplozivna
Vrijednosti Kst za pojedine materijale Ugljena prašina – klasa St 1 www. explosiontesting. co. uk
Opitna komora Kriva pritiska nastalog nakon eksplozije u opitnoj komori Maksimalni porast pritiska (bar·m/s) Prosječni porast pritiska
Eksploziona karakteristika Ekmax= (bar/s) Zavisnost pritiska eksplozije Pmax i maksimalne brzine prirasta pritiska eksplozije dp/dtmax od koncentracije prašine u smješi prašina-vazduh utvrđene prilikom mjerenja u uskom dijapazonu (okviru) prašine, gdje obje zavisnosti ili barem jedna od njih pokazuje dostizanje maksimuma. Prema JUS-u B. Z 1. 065 ovaj parametar eksplozivnosti ugljene prašine kvalificira ugljenu prašinu u eksplozivno opasnu ili eksplozivno neopasnu, i određuje koncentraciju (g/m 3) pri kojoj dolazi do prenosa plamena duž jamske prostorije. Brojnim istraživanjima utvrđeno je da vrijednost Ekmax do 70 bar/s ne prenosi eksploziju duž ispitnog rova (jamske prostorije). Standardom je „propisana” klasifikacija opasnosti prema sljedećim vrijednostima ovoga parametra. Do 70 bar/s nije eksplozivno opasna Od 70 – 95 bar/s treba ispitati u ispitnom rovu Preko 95 bar/s – eksplozivno opasna
Eksplozija ugljene prašine u ispitnom rovu (izlazni dio rova) Ek < 70 bar/s Ek > 70 bar/s
Eksplozioni parametri prašine ugljenih slojeva u F Bi. H Mrki ugljevi Rudnik Zenica Eksplozioni parametri Jama Stranjani Jama Raspotočje Ligniti Rudnik Bila Separacija Zenica Jama Bila Rudnik Breza Jama Kamenice Rudnik Banovići Rudnik Mramor Jama Omazići Glavni sloj revir Mramor Glavni sloj revir Marići Vrsta prašine Taložna Iz sloja Taložna Pmax (bar) 7, 8 8, 6 7, 3 6, 8 5, 9 6, 8 8, 4 7, 6 7, 8 6, 6 Kst (bar·m/s) 65 107 96 41 41 40 - 104 82 65 DGE (g/m 3) 70 50 40 40 140 70 150 85 Tup (0 C) 544 549 510 425 415 485 420 470 502 300 340 280 290 >400 310 - 260 220 Wmin (m. J) 48, 6<W<64 29, 4<W<38, 4 270<W<360 >7400 84<W<98 3700 W<4200 6, 15<W<7, 2 d. P/dtmax (bar/s) 238 394 343 149 153 359 243 500 301 296 T 5 mm (0 C)
Eksplozioni parametri ugljenog sloja revira Marići i Mramor Rudnika „Mramor” – Rudnici „Kreka” d. o. o. Tuzla (elaborat o klasifikaciji sloja i kategorizaciji jame) Parametar uzorak broj 1(revir Mramor) 2(revir (Marići) 8, 420 8, 168 373, 264 309, 248 128 106 223, 960 177, 989 Donja granica eksplozivnosti, Cmin (g/m 3) 70 70 Donja granica eksplozivno opasne koncentracije, DGEOK (g/m 3) 162 191 Temperatura upale oblaka prašine, Tup (°C) 410 420 100 m. J<Wmin<300 m. J<Wmin<1000 m. J 250 Maksimalni pritisak eksplozije, Pmax, (bar) Maksimalna brzina porasta pritiska (dp/dt)max(bar/s) Eksplozioni pokazatelj, Kst (bar·m/s) Maksimalna Eksplozivna karakteristika, Ekmax (bar/s) Minimalna energija upale oblaka prašine, Wmin (m. J) Minimalna temperatura upale 5 mm sloja ugljene prašine, T 5 mm (0 C)
Iskustva kod laboratorijskih opita eksplozivnih osobina ugljene prašine pokazuju da se, i kod uzoraka istog ugljenog sloja, uzetih sa različitih lokacija dobivaju različiti rezultati.
Ekmax kriterij za ocjenu opasne koncentracije prašine
Minimalna energija upale oblaka ugljene prašine Uporedni izgled iskre različite energije (Hartmann aparatura „Atex“ - Tuzla) Iskra energije 16 m. J je u stanju upaliti oblak ugljene prašine uz uslove koji podrazumijevaju optimalnu koncentraciju, sadržaj vlage i granulometrijski sastav.
Minimalna energija upale oblaka prašine lignitskih ugljeva u Bi. H Vrijednosti parametra E 2 kreću od cca 30, 3 m. J pa do preko 500 m. J. Parametar E 2 predstavlja najnižu energiju pri kojoj se upala desila unutar deset uzastopnih pokušaja, a E 1 vrijednost najviše energije pri kojoj se upala ne događa pri deset uzastopnih pokušaja.
Određivanje dozvoljenih vrijednosti � � � � � Kako odrediti dozvoljene vrijednosti u jamskim uslovima, koji kriterij: Donja granica eksplozivnosti - DGE Donja granica eksplozivno opasne koncentracije - DGEOK Eksplozivno opasna: koncentracija prašine koja prenosi eksploziju dalje od mjesta početne upale. Pravilnik o sadržini elaborata, načinu i postupku klasifikacije ugljenog sloja i kategorizacije jame odnosno jamskih prostorija prema stepenu opasnosti od eksplozivne ugljene prašine Na osnovu karakteristika utvrđenih primarnim i kontrolnim ispitivanjima određuju se dozvoljene vrijednosti koje su referentne prilikom ocjene ugroženosti jame ili objekta separacije od opasne ugljene prašine i to: 1) Donja granica eksplozivno opasne koncentracije (DGEOK) u sistemu ugljena prašinavazduh-metan i DGEOK u sistemu ugljena prašina-vazduh, za procjenu ugroženosti od eksplozivnosti u jamskim prostorima; 2) Donja granica eksplozivnosti (DGE) u sistemu ugljena prašina-vazduh, za procjenu ugroženosti od eksplozivnosti objekta separacije; U jamama, maksimalno dozvoljena vrijednost koncentracije nataložene prašine odgovara vrijednosti 50% donje granice eksplozivno opasne koncentracije (DGEOK) koja je utvrđena primarnim ispitivanjima. U objektima separacije/klasirnice, maksimalno dozvoljena vrijednost koncentracije nataložene prašine iznosi 50% od donje granice eksplozivnosti (DGE) utvrđene primarnim ispitivanjima u sistemu ugljena prašina-vazduh, za ugljeni sloj koji se prerađuje.
Dozvoljene vrijednosti u jami Zašto DGEOK a ne DGE? � � Razlog za primjenu ovakvog načina određivanja dozvoljenih vrijednosti leži u tome što eksploziona karakteristika Ekmax kvalificira ugljenu prašinu kao eksplozivno opasnu ili eksplozivno neopasnu za jamske uslove eksploatacije uglja, što znači da od njegove vrijednosti ovisi hoće li se eksplozija prenijeti dalje od mjesta nastanka, duž jamskih prostorija ili neće. DGE nemoguće postići u jamskim uslovima, pogotovo s sigurnosnim faktorom 50%. Primjer: Jamska prostorija površine poprečnog presjeka 5 m 2 i obima 8 m, kod debljine sloja nataložene prašine od samo 0, 1 mm po cijelom obimu- koncentracija 100 g/m 3. (DGE ugljenih prašina je obično oko 60 g/m 3) Sloj prašine od 0, 1 mm predstavlja tanak film, koji se normalno nalazi u svakoj aktivnoj jamskoj prostoriji. Ako bi se uzimala DGE kao dozvoljena granica, tada bi se u jamskim prostorijama (navedenih dimenzija) sloj nataložene prašine morao kretati u dimenzijama između 0, 0005 -0, 0015 mm, odnosno 0, 5 -1, 5 mikrometara. Dakle, čestice koje su najsposobnije za eksploziju su između 50 – 100 mikrometara i dovoljan bi bio film debljine samo jedne čestice koji bi pokrivao 1/20 -ti dio površine jamske prostorije. Takav monosloj uvijek postoji i nema svrhe stvarati iluziju da se može postići stepen čistoće jamske prostorije na tom nivou.
Umjesto zaključka � Pored svega navedenog, realna i potpuna slika opasnosti može se dobiti samo uz sveobuhvatno sagledavanje svih eksplozionih parametara i učinka eventualne eksplozije u uslovima u kojima se javlja, bilo o kojoj prašini da se radi. � Kod izrade određenih rudarskih propisa u kojima se između ostalog propisuju i dozvoljene vrijednosti, države se povode iskustvima iz svjetske prakse, vlastitim iskustvima i specifičnim uslovima u svojim rudnicima.
Hvala na pažnji!
- Slides: 18