گازهای قابل اشتعال:

برای داشتن یك واكنش حرارتی حضور همزمان و متناسب سه جزء اصلی ذیل  ضروری است:

 -       انرژی احتراق – حرارتی یا الكتریكی

-         سوخت – گاز یا مایع یا پودر

-         اكسیژن یا هوا

           به همین دلیل است كه این سه جزء را مثلث احتراق یا انفجار نامگذاری كرده اند.

كلیه  مایعات با درجه افروزش 6  برابر یا كمتر از دمای محیط را می­توان معادل تركیبات گازی با سطح انفجار معین (محدودة پایین انفجار-LEL) قابل اشتعال دانست و كلیه این مواد می­بایست توسط تجهیزات اعلام نشت گاز ثابت یا قابل حمل، تحت نظارت باشند.

ساده ­ترین تركیبات عالی بنام هیدروكربن ها (تركیبات كربن و هیدروژن) شناخته می­شوند. این تركیبات اجزای اصلی گازهای نفتی هستند. متان كه تركیب یك اتم كربن و چهار اتم هیدروژن است نماینده ساده ­ترین هیدركربن بوده و اولین عضو الكین هاست.

محدوده ­های انفجار (Explosive Limits)

محدوده  پایین انفجار معرف كمترین غلظت از یك ماده قابل اشتعال در هواست كه امكان انفجار خواهد داشت. قابل توجه است كه حتی در غلظت های بسیار كم ماده  قابل انفجار نیز ممكن است ریسك بسیار بالای انفجار وجود داشته باشد. در حقیقت بخش عمده­ای از گازهای قابل اشتعال و بخارات مایع دارای محدوده پایین انفجار كمتر از 5% حجم هستند.

محدوده  بالای انفجار نشان ­دهنده  حداكثر غلظت ماده قابل اشتعال در هواست كه باعث انفجار می­شود . غلظت های بیشتر از محدوده بالای انفجار نمی­تواند باعث انفجار شود، زیرا اكسیژن كافی برای آن وجود نخواهد داشت.

درجه  افروزش Flash Point

درجه افروزش حداقل درجه حرارتی است كه در آن مایع و یا تركیبات فرار، بخاراتی متصاعد می­كنند كه برای تشكیل یك تركیب قابل اشتعال با هوای نزدیك سطح آن مایع كافی است. مواد شیمیایی با درجه افروزش بالا دارای قابلیت احتراق كمتر و در نتیجه خطر كمتر هستند و بصورت معكوس،  پایین بودن درجه افروزش باعث خطرات بیشتر است.

 نقطة  احتراق

نقطة احتراق حداقل درجه حرارتی است كه در آن تركیب ماده سوختنی با هوا و در غیاب یك منبع حرارتی باعث احتراق خود بخودی می­گردد.

 گازهای سمی

گازهای سمی طبق تعریف، تركیباتی شیمیایی هستند كه هنگام تنفس یا مصرف و یا جذب توسط پوست بدن باعث حوزه صدمات مختلفی اعم از سوزش های خفیف تا مرگ می گردند. امكان تماس با گازهای مذكور در موقعیت های متفاوت وجود دارد و این مسوولیت متخصصین است كه تضمین نمایند هیچ یك از كاركنان در معرض غلظت های خطرناك این نوع گازها قرار نگیرند.

میزان در معرض بودن بر مبنای مشخصه ای بنام متوسط زمانی غلظت (TWA) سنجیده می شود كه متوسط میزان غلظت در طول هشت ساعت كار روزانه است كه در طی آن امكان دارد كاركنان در معرض گازهای مذكور قرار گیرند بدون اینكه خطراتی به سلامتی ایشان وارد گردد.

محدوده های مذكور توسط مراكز ایمنی تدوین گردیده و ممكن است از نظر دستورالعمل های محلی تفاوت هایی نیز داشته باشند.

 معمولا حد در معرض بودن كوتاه كه توسط  American Conference Of Governmental Industrial Hygienists ACGIH تعریف گردیده ارجاع می گردد.

هر قدر STEL پایین تر باشد (بر حسب ppm و یا mg/m³) به همان میزان سمی بودن تركیب نیز بالاتر است.

غلظت گازهای سمی در هوا توسط تعداد در میلیون (ppm) بیان می شود. واحد دیگر اندازه گیری در اروپا میلی گرم در مترمكعب هواست (mg/m3) كه نوعی اندازه گیری جرم است.

یك تبدیل مناسب و تقریبی از ppm به mg/m³ و بلعكس را می توان با دانستن وزن مولكولی گاز در دمای 25 درجه سانتی گراد و در فشار یك اتمسفر بصورت ذیل بدست آورد:

 TLV (mg/m3) = TLV (ppm) * molecular weight (g) /24.45

TLV = Threshold Limit Value

TLV حد بالای مواد سمی است كه مقادیر كمتر از آن معمولا در محیط های كاری اثرات منفی روی سلامتی ندارند.

TLV-TWA متوسط مجاز تمركز مواد سمی بر حسب زمان هشت ساعت كار روزانه و چهل ساعت كار هفتگی كه پرسنل می تواند در معرض مواد سمی باشند.

TLV-STEL حداكثر میزان تمركز مواد سمی برای تا 15 دقیقه تماس مداوم در شرایطی كه از TLV فراتر نباشد.

معروفترین گازهای سمی

منواكسید كربن (CO)

احتمالا منواكسیدكربن یكی از خطرناك ترین گازهای سمی می باشد. این گاز بی رنگ و بی بو و خفه كننده شیمیایی است كه عمل آن بصورت Hypoxia (كمبود اكسیژن در بافت های بدن) در طول دوره تنفس است.

منواكسیدكربن اندكی از هوا سبك تر بوده و تمایل به پخش سریع در محیط دارد. به این دلیل آشكارسازهای مربوطه می بایست در ارتفاع تنفسی (ارتفاع تقریبی بینی) و حدود 1/6 متر نصب گردند.

سولفید هیدروژن (Hydrogen Sulphide)H2S

شناخته شده ترین گاز سمی می باشد؛ زیرا بوی بد این گاز در غلظت های كمتر از 0/1 ذره در میلیون (ppm) قابل تشخیص می باشد. حداكثر میزان در معرض بودن 10 ذره در میلیون (ppm) می باشد. غلظت های بیشتر قابل مشاهده نبوده و ممكن است باعث فلج یا مرگ فوری گردند. سولفید هیدروژن دارای چگالی مشابه هوا بوده و آشكارسازهای مربوطه در ارتفاع تنفسی و یا نزدیك به نقاط احتمالی نشت نصب می گردند.

دی اكسید كربن Carbon Dioxide (CO₂)

هر چند دی اكسید كربن یا گازکربنیک در بازدم تنفسی با غلظتی در حدود 300 ذره در میلیون وجود دارد، اما یك گاز سمی با حد ایمنی 3000 ذره در میلیون (0/5 درصد حجمی) است. این گاز در فرآیندهای احتراق تولید می شود و یكی از اجزای اصلی تولید شده در فرآیند تصفیه فاضلاب همراه با متان است. در محیط های پر جمعیت و با گردش هوای كم، ریسك بالایی برای حضور این گاز وجود دارد و این ریسك با كاهش اكسیژن بیشتر می شود.

دی اكسیدكربن در گلخانه ها به منظور افزایش رشد گیاهان و سبزیجات استفاده می شود. اندازه گیری غلظت این گاز بی رنگ در مقادیر پایین دشوار است و با استفاده از سیستم های مادون قرمز انجام می شود.

گازکربنیک گازی سنگین تر از هوا بوده و تمایل به پایین آمدن در حجم دارد.

آمونیاك (NH3)

آمونیاك تنها گاز شناخته شده از گروه قلیاها (الكانین ها) است. این گاز بی رنگ، با بوی تند و وزنی سبك تر از هواست. درصد LEL آمونیاك 15% حجم است. حد ایمنی حداكثر آن 25 ذره در میلیون بوده و قلیایی بودن  باعث واكنش های زیاد با گازهای اسیدی و كلر می گردد. وجود این گاز در اتمسفر و تركیب آن با گازهای دیگر معمولا  به صورت غیرآشكار است.

آمونیاك در مقادیر زیاد در جهان تولید می شود و در صنایع شیمیایی كاربرد بسیار دارد. اسید نیتریك معروف ترین محصول بدست آمده از آمونیاك است كه كاربرد بسیار در تولید كودهای شیمیایی چون نیترات پتاسیم و نیترات آمونیوم دارد. آمونیاك همچنین در تولید مواد منفجره چون تی ان تی (تری نیتروتولوئن) و نیتروگلسیرین و نیتروسلولز كاربرد دارد. آمونیاك همچنین در صنایع شیمیایی بكار می رود و كاربرد بسیار در صنایع تبریدی و در صنایع نفت برای خنثی سازی اسیدهای آلی موجود در نفت داشته و همچنین بعنوان حلال در تولید بسیاری مواد شیمیایی بكار می رود.

 دی اكسیدگوگرد (SO2)

این گاز بی رنگ دارای بوی خفه كننده بوده و از احتراق گوگرد یا مواد شامل گوگرد مثل زغال سنگ یا نفت بوجود می آید. همراه با اكسید نیتروژن (Nitric Oxide) از عوامل باران اسیدی در اتمسفر بخصوص در شرایط مه می باشد و مشكلات تنفسی بسیاری برای انسان به وجود می آورد.

در صنعت، حد مجاز ایمنی آن 2 ذره در میلیون است. به وفور در مناطق صنعتی یافت می شود و به عنوان ماده اولیه در فرآیندهای صنعتی بكار می رود. در صنایع آب و فاضلاب، به منظور حذف كار اضافی و در فرآیندهای تولید مواد خوراكی، به جهت خواص ضد عفونی كننده آن كاربرد دارد. از آنجا كه تقریبا دو برابر وزن هوا را دارد، بسرعت به سطوح پایین هوا منتقل می شود.

 كلر Cl2(Chlorine)

كلر یك گاز سبز/زرد و خورنده با بوی بسیار تند است كه برای نظافت و ضدعفونی منازل و استخرها استفاده می شود. همچنین در صنایع تولید مواد ثانوی چون PVC و یا بعنوان سفید كننده در صنایع كاغذسازی كاربرد دارد. مشخصه اصلی آن قدرت اكسید كنندگی بالای آن است. گازی بسیار سنگین بوده و ممكن است توسط بسیاری مواد جذب شود. بدین دلیل به آسانی قابل ابتیاع  نبوده و یا بصورت محلول در تركیبات رقیق شده یافت نمی شود و همچنین آشكارسازی آن بسیار مشكل است.

 اكسید نیتروژن NOو دی اكسید نیتروژن NO2

در این بخش سه گونه از اكسیدهای نیتروژن را بررسی می كنیم: N₂O یا اكسید نیتروس (Nitrous Oxide) كه در پزشكی برای بیهوشی بكار می رود؛ اكسید نیتروژن NO و دی اكسید نیتروژن NO2؛ عموما به گروه NOX شهرت دارند و همراه با دی اكسید گوگرد SO2، باعث باران های اسیدی می شوند. موتورهای بنزینی و دیزلی از عوامل اصلی تولید این گازها در اتمسفر می باشند. میزان NO معمولا 90% از NOX در خروجی های موتورهاست.

در فضای باز واكنش خودبخودی نیتروژن و اكسیژن باعت تولید NO2 می شود. اكسید نیتروژن بی رنگ است در حالی كه دی اكسید نیتروژن یك گاز اسیدی قهوه ای رنگ با بوی تند است. حد ایمنی NO 25 ذره در میلیون و برای NO2 3 ذره در میلیون است.

 هیدورژن سیانید (HCN)

گازی مشهور و سمی است؛ بی رنگ و كمی شیرین با حداكثر میزان در معرض بودن 10 دقیقه به ازای 10 ذره در میلیون. بیشترین كاربرد آن در كارگاه های طلاسازی و در صنایع پوست است.

 كلرید هیدروژن (HCL)

گازی با بوی تند و قدرت خورندگی بسیار و سرعت حل شدن بالا در آب كه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی كاربرد داشته و همچنین تولید می گردد. همچنین از احتراق PVC هم متصاعد می گردد.

 ازن (O3)

یك گاز بی ثبات است كه مصرف آن به تدریج به دلیل خواص ضد عفونی كننده (بجای كلر) در صنایع آب و فاضلاب بیشتر می گردد.

گاز بیولوژیكی (Biogas)

یك گاز قابل احتراق است كه بیوگاز خوانده می شود و یا گاز زیستی كه ناشی از تخمیر و واكنش بیوشیمیایی مواد آلی از انواع مختلف چون محصولات گیاهی باقی مانده و كود و غیره است كه در تجهیزاتی خاص تشكیل می گردد. این تجهیزات، مخازن استوانه ای هستند كه در آنها تخمیر و تجزیه ارگانیك با سرعت بیشتر به جهت تولید بیوگاز صورت می گیرد. این فرآیند بدون اكسیژن بوده و فرآیند Anaerobic خوانده می شود.

به دلیل بالا بودن میزان متان، بیوگاز منبعی غنی از انرژی محسوب می گردد. تنها مشكل همانگونه كه از جدول پیش ملاحظه می گردد، تشكیل همزمان سولفید هیدروژن H₂S با غلظت بالاست. این امر باعث خوردگی و تخریب سریع تجهیزات كنترل گاز مذكور و تبدیل آن به انرژی الكتریكی می شود.

همانطور كه دیده شد بیوگاز یك گاز قابل انفجار (تقریبا 60% آن متان) و قابل نگهداری در محفظه می باشد. فشار و دمای داخلی این محفظه می بـایست بطور دایمی توسط فشار سنج و ترموستات حرارتی (35 درجه سانتی گراد) و یك آشكارساز گاز كـه بتـوانـد 0-100% متان را اندازه گیری نماید،  تحت كنترل باشد.

سوخت ها می توانند به حالت جامد، مایع یا گاز باشند، ولی تمامی آنها حداقل دو عامل اصلی را كه با سوختن بیشترین حرارت را ایجاد می كنند دارا هستند؛ این دو عامل عبارتند از كربن و هیدروژن و در تمامی انواع سوخت با نسبت های متفاوت وجود دارند.

احتراق كامل

هنگامی كه كربن و هیدروژن با مقدار متناسب از هوا می سوزند هیچ اثری از اكسیژن در گازهای خروجی نخواهد بود، این وضعیت را احتراق كامل گویند.

احتراق ناقص ناشی از هوای اضافی

در بسیاری موارد غیر ممكن است كه تنها مقدار هوای مورد نیاز به واكنش تزریق گردد و معمولا  هوای اضافی نیز به سیستم وارد می شود كه باعث اتلاف حرارتی انرژی می گردد. توانایی اندازه گیری این میزان هوای اضافی در جهت بهینه كردن فرآیند احتراق (و صرفه جویی مالی) بسیار مهم است. بطوری كه مشاهده شده، میزان اكسیژن اضافی نسبت مستقیم با میزان هوای اضافی دارد.

احتراق ناقص ناشی از كمبود هوا

در شرایطی كه میزان هوا ناكافی است، بخشی از كربن احتراق یافته و باعث تشكیل گاز خطرناك منواكسیدكربن (CO)، كاهش حرارت و تشكیل ذرات جامد و دود می گردد.