Meze výbušnosti při vyprazdňování potrubí hořlavých látek plynnými směsmi

Složení vytlačované hořlaviny je primárním faktorem definujícím meze výbušnosti hořlavého plynu nebo par. Pro uhlovodíky obecně platí, že dolní mez výbušnosti s rostoucím počtem atomů uhlíku v molekule klesá. To je nebezpečný vývoj, a proto je nezbytné zbytkový plyn nebo páry ještě více „ředit“ větším objemovým výkonem zdroje proplachovacího média. Horní mez výbušnosti sice s rostoucím počtem atomů uhlíku v molekule klesá také, ale tento děj je (a i tak jen teoreticky) využitelný pouze při plnění potrubí vyššími kapalnými uhlovodíky.

Dramatičtější situace nastává s rostoucím tlakem. Při růstu tlaku se oproti stavu při tlaku atmosférickém meze výbušnosti rozšiřují – dolní mez výbušnosti klesá, zatímco horní mez výbušnosti významně roste. Znamená to tedy, že směs, která je za běžného tlaku mimo meze výbušnosti, se při vyšším tlaku může stát výbušnou. Zejména při vytlačování hořlavých kapalin je tento fakt velmi znepokojující, protože v průběhu vytlačování se podle podélného profilu mění hydrostatická výška vytlačovaného sloupce hořlavé kapaliny a na to se musí reagovat změnami tlaku za vytěsňujícím ježkem.

Oblast výbušnosti lze prakticky ovlivňovat složením inertizační směsi. Čím vyšší je koncentrace dusíku ve směsi, tím dále se dostáváme od oblasti výbušnosti do zóny bezpečné práce. Naproti tomu separační generátory dusíkové inertizační směsi dávají při vyšší koncentraci dusíku menší objemový výkon a proces vytlačování se prodlužuje. Proto je tak důležité správně zvolit pracovní režim generátoru, a to v závislosti na předpokládaném vývoji tlaku během celé doby vytlačování. Maximální hodnota potřebného tlaku pak definuje podmínky, na něž se pracovní režim generátoru musí nastavit.

Vzhledem k závislosti mezí výbušnosti na chemickém složení hořlavých plynů a par bylo třeba stanovit chemické složení vytlačovaných látek. Výzkumné práce týmu Ústavu plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší pod vedením prof. Ing. Petra Buryana, DrSc., se zabývaly vlivem složení vytlačovaného média a vlivem pracovního tlaku na změny oblasti výbušnosti. Okrajové podmínky práce a přijaté modelovací metody byly zvoleny v úzké návaznosti na reálné technologické podmínky nově vyvinutých mobilních inertizačních jednotek.

Výsledky výpočtů mezí výbušnosti v prostředí inertizační směsi na bázi dusíku za podmínek sledované inertizace byly laboratorně ověřeny za normálního tlaku a teploty.

Problematika tlaků vyšších je předmětem současných prací, realizovaných v netradičním uspořádání experimentálního systému. Souhrnné poznatky budou součástí dalšího článku.