АзбукаКИП
Главная » Обнаружение газов » Приборы и технологии

Выбор места установки газоанализаторов горючих и токсичных газов

При проектировании мест расположения детекторов для обнаружения утечек газа в технологических процессах необходимо руководствоваться предполагаемым направлением распространения и формой струй и облаков газа. Из-за большого количества переменных, одновременно действующих на вытекающий газ, смоделировать поведение облака газа при утечке чрезвычайно сложно. Было бы неправильно создать модель рассеивания газа, опираясь исключительно на значение его плотности - легче он воздуха или тяжелее. Ведь даже в ясный день средняя скорость ветра составляет 3 м/сек, и этого вполне достаточно для распространения газа на большие расстояния с помощью еле ощутимой подвижности воздуха.

Следует помнить о том, что существует разграничение между тем моментом, когда на вытекающий газ влияют характеристики технологического процесса или законы термодинамики (давление и температура газа, и т.д.) и тем моментом, когда на газ начинают влиять условия окружающей среды (т.e. скорость ветра, характеристики местности, температура окружающего воздуха, и т.д.)

Утечка газа

В зависимости от температуры вытекающего газа направление распространения облака газа может существенно изменятся. Так горячий вытекающий газ имеет свойство нагревать окружающий воздух и создавать восходящие тепловые потоки. Холодный газ, наоборот, охлаждает окружающий атмосферный воздух, в результате чего образуются нисходящие потоки.

Плавучий газ.

Если газовый выброс имеет устойчивое состояние, то незамедлительно образуется облако или газовый султан. Если плотность этого облака или султана на 2% меньше плотности воздуха, то такой выброс называется плавучим, и, соответственно, он стремится подняться вверх. Горячие газы действуют аналогичным образом.

Относительное движение восходящего газового облака вызывает турбулентность по периферии облака, в результате которой происходит быстрое смешивание газа и атмосферного воздуха. Благодаря этому смешиванию восходящее облако газа расползается в разные стороны. В процессе восходящего движения, разбавления и расползания в стороны плотность газа уменьшается, в результате чего облако приобретает нейтральную плотность по отношению к воздуху. Когда газовое облако перестает подниматься вверх, начинают преобладать естественные условия окружающей среды и газовое облако может двигаться в любом направлении.

Для обнаружения таких выбросов рекомендуется размещать газоанализаторы выше уровня потенциального источника утечки и рядом с ним, принимая во внимание преобладающее направление ветра и воздушных потоков. Дополнительно можно использовать диффузоры или конические коллекторы, чтобы направлять восходящий вытекающий газ в сторону газоанализаторов. Из-за особенностей выбросов восходящих газов измерение концентрации газа часто является нестабильным вследствие частого изменения концентрации газов внутри газового облака.

Типичным примером восходящих газов являются горючие газы метан, аммиак и водород. По статистике только 20% всех газовых выбросов имеют восходящую природу. Как и у всех остальных газов, на финальной стадии газовое облако становится нейтральным по отношению к воздуху.

Газ с нейтральной плавучестью.

Газ с нейтральной плавучестью имеет почти ту же плотность, что и воздух. Типичными газами с нейтральной плавучестью являются этилен, этан, оксид углерода и этанол. Газы с нейтральной плавучестью не могут самостоятельно перемещаться вверх или вниз. Газовые облака в этом случае перемещаются под воздействием ветра или искусственных воздушных потоков. Облака газов с нейтральной плавучестью чрезвычайно быстро смешиваются с окружающим воздухом благодаря турбулентности и завихрениям. Когда токсичные газы смешиваются с воздухом ниже своей предельно допустимой концентрации на рабочем месте, они достигают равновесной плотности с воздухом и приобретают нейтральную плавучесть. 

Для обнаружения выбросов газов с нейтральной плавучестью рекомендуется размещать газоанализаторы на уровне потенциального источника утечки, принимая во внимание превалирующее направление ветра и воздушных потоков.

Плотный газ.

Плотные газы и пары намного тяжелее воздуха и в совокупности составляют самую большую группу всех газовых выбросов. Эта группа включает пары испаряющихся жидкостей и облака холодного газа тяжелее воздуха. В качестве движущей силы при распространении плотных газов выступает сила тяжести, поэтому, как правило, рассеивание происходит с учетом уклона местности. Плотное газовое облако будет падать, как водопад, плыть по поверхности, как вода, и может преодолеть большое расстояние прежде, чем произойдет естественное разбавление или турбулентность полностью рассеет облако. Большие расстояние до рассеивания создают большие зоны опасности.

Плотные газовые облака с трудом деформируются под воздействием ветра. При этом различные конструкции, стены и преграды помогают изменять или управлять перемещением движущегося газового облака. Плотные газовые облака чрезвычайно опасны, поскольку они могут исчезать, проникая в подвалы, туннели, углубления и т.д., что делает крайне сложным принятие каких-либо контрмер. Однако, поскольку пути миграции таких газов легко предсказуемы, определить оптимальные места размещения газоанализаторов намного проще - они располагаются прямо по ходу перемещения облака. Газоанализаторы должны устанавливаться на уровне земли по предполагаемому пути следования газового облака.

Газоспасатели

Если облако состоит из холодных газов, которые обычно всплывают при комнатной температуре, то его поведение будет слегка отличаться. Начальная температура газового облака побуждает его вести себя, как плотное газовое облако. Когда газовое облако нагревается, его свойство изменяется с "плотного" на "восходящее". Плотные, холодные газовые облака иногда легко различимы невооруженным глазом, поскольку они конденсируют водяные пары из окружающей атмосферы, образуя хорошо заметный туман.

Аэрозоли.

Аэрозоль - это не газ, а жидкость, состоящая из взвешенных в воздухе микроскопических капель. Капли образуются из паров или газов при определенном термодинамическом состоянии или при мгновенном испарении находящейся под давлением жидкости. Характер распространения света внутри аэрозольного облака часто приводит к тому, что облако становится видимым невооруженным глазом. Поведение аэрозольного облака при его рассеивании в атмосферном воздухе может колебаться между поведением плотного газа или газа с нейтральной плавучестью. Тем не менее, капли аэрозоля поглощают температуру из окружающей среды, в результате чего испаряются и образуют облако газа или пара.

Вещества, обладающее гигроскопичностью, могут образовывать аэрозоли, поглощая влагу из окружающей атмосферы. Типичным примером являются такие вещества, как HCl, HF и SO3. Газ SO3, обладающий сильной гигроскопичностью, поглотит влагу из воздуха сразу же после утечки. В результате реакции между SO3 и молекулами воды образуются капли серной кислоты. Поскольку масса аэрозоля серной кислоты возрастает, капли падают на землю и образуют лужи жидкой кислоты. Для обнаружения кислых газов рекомендуется размещать газоанализаторы на уровне пола.

Пар.

Жидкости обладают давлением пара, которое зависит от температуры. Для процесса испарения требуется энергия, которая, как правило, имеется в жидкости и в окружающей среде. Когда жидкость испаряется, температура жидкости падает, результатом чего является охлаждающий эффект, который, в свою очередь, замедляет процесс испарения. Температура пара ниже, чем температура исходной жидкости, это вынуждает пар вести себя, как плотный газ.

Концентрацию высвобожденного пара предсказать довольно сложно, поскольку это зависит от скорости испарения, температуры жидкости и окружающего потока воздуха. В данном случае газоанализаторы должны размещаться как можно ближе к полу по предполагаемому пути следования облака пара.

Рекомендуемые статьи
ТОП-5 самых частых неисправностей газоанализаторов (часть 1)
Ремонт газоанализатора Vario Plus с заменой кислородной ячейки
Маркировка взрывозащищенного оборудования (ГОСТ Р 51330.0-99)
Категория: Приборы и технологии | Просмотров: 4308

Эксплуатируемые вами газоанализаторы применяются для контроля:
Всего ответов: 29
Присоединяйтесь
Youtube
Контакт