В этой статье мы не будем ссылаться на федеральные нормы и правила (ФНП) №331, хотя они безусловно являются основополагающим документом для опасных производственных объектов (ОПО) с растительным сырьём. Думаю, если бы в наших ФНП присутствовало больше картинок, то они были бы гораздо интереснее в плане усвоения информации.
Сегодня мы поговорим о предотвращении взрывов пыли на основе международного опыта. Хочу поделиться очень полезным ресурсом на эту тему. Сайт DustSafetyScience.com является отличным источником информации для всех, кто имеет отношение к ОПО с различными видами пыли, в том числе и с растительным сырьем.
Ниже, в одной картинке представлены данные из статистического отчета за 2021 год. Свежее пока ничего нет. Основные выводы в правой части слайда.
Как видно их данных, сельскохозяйственная отрасль занимает наибольшую долю происшествий с взрывоопасной пылью. Происшествия с зерновой пылью происходят чаще всего.
Зерновая пыль является высокогорючим материалом обладающим большей горючей мощностью, чем например угольная пыль. Образование
и накопление горючей пыли на зерноперерабатывающих предприятиях создаёт взрывоопасные условия и представляет непосредственную опасность для жизни людей и зерновых объектов.
Основы
Как мы знаем, для возникновения пожара требуется 3 элемента. Для взрыва пыли требуется 5 элементов.
Топливо - топливом служат мельчайшие частицы сухой зерновой пыли из пшеницы, пшеницы, овса, ячменя, четверика, кукурузного крахмала и других частиц обладают высокой горючестью.
Окислитель (Кислород) - Достаточное количество воздуха с нормальным уровнем кислорода всегда присутствует в помещениях для обработки зерна и
на предприятиях по хранению и переработке зерна. Концентрация кислорода, обычно близкая к 21 проценту, повышает эффективность горения
эффективность горения топлива.
Источник зажигания (воспламенения) - перегретые подшипники внутри нижних частей, головок или конвейеров ленточных норий; ремни ленточных норий, трение о боковые стенки кожуха нории; короткое замыкание, электрические искры от не взрывозащищенных электрических устройств; статическое электричество; взрыв таблеток или гранул фосфина во влажном воздуховоде; зажигалки или горящие сигареты; резаки или сварочные аппараты; искры от шлифовальных машин; искры от металла к металлу; упавшие инструменты и молнии — это некоторые из потенциальных источников зажигания, расположенных на зерноперерабатывающем заводе или комбикормовом производстве.
Дисперсия (Рассеивание пыли) — для возникновения взрыва пыль зерна должна быть поднята в воздух. Слои пыли в замкнутом пространстве могут воспламениться и привести к малому взрыву. Этот незначительный взрыв может поднять оставшуюся пыль и вызвать вторичный взрыв большей мощности. Воздушные турбулентности в облаке пыли внутри матрицы пыли зерна увеличивают вероятность взрыва.
Замкнутое (ограниченное) пространство — вертикальный кожух или корпус ленточной нории, закрытый ленточный конвейер, подземный туннель, бункер для пыли, воздуховод для аэрации, водосточная труба, палуба бункера или силос — это примеры ограниченных пространств на объектах по обработке зерна. В закрытых помещениях, таких как здания, комнаты, сосуды или технологическое оборудование, взрыв может привести к повышению давления, которое может повредить объекты.
Яркой иллюстрацией того, как эти пять факторов привели к разрушительному взрыву, показаны в документальном сюжете об аварии на заводе Imperial Dust Sugar. Рекомендую смотреть на You Tube в Яндекс браузере, чтобы послушать с переводом на русский язык.
Возвращаясь в взрывам зерновой пыли, следует отметить, что в большинстве случаев взрывы пыли часто происходят на точках транспортировки зерна — в ковшовых нориях или закрытых конвейерах, где мелкие частицы пыли отделяются от зерен из-за качения, встряхивания и ударов, когда быстро движущееся зерно ударяется о ковши нории или меняет направление в ленточных или цепных конвейерах. Снижение образования пыли в этих конвейерах посредством соответствующего проектирования существенно уменьшает этот риск.
Немного терминологии.
Минимальная Взрывоопасная Концентрация (МВК) Пыли — Концентрации пыли в пределах от 0,050 до 0,100 кг/м³ (наименьшая концентрация) и от 2,0 до 3,0 кг/м³ (наибольшая концентрация) достаточны для возникновения взрыва пыли, при условии наличия источника зажигания. Мелкие частицы пыли склонны гореть быстрее, чем крупные частицы пыли.
Наименьшая Толщина Слоя Пыли для Взрыва (НТСПВ) — Наименьшая толщина слоя пыли для взрыва (НТСПВ) варьируется от 0,03 мм до 0,53 мм, в зависимости от высоты закрытого пространства, как показано в таблице 1. С другой стороны, оптимальная толщина слоя пыли для взрыва (ОТСПВ) варьируется от 0,25 мм до 5,33 мм.
Это ключевой параметр, который помогает оценить риски взрыва в промышленных условиях, таких как зерноперерабатывающие предприятия, шахты и другие объекты, где присутствует пыль.
Попробуем разобрать на примере. Допустим, у нас есть закрытый цех для обработки зерна, и высота этого помещения составляет 3 метра. Согласно таблице, минимальная толщина пыли для этого пространства будет около 0,25 мм.
Это означает, что если на полу или других поверхностях этого помещения образуется слой пыли толщиной 0,25 мм или более, и в этом помещении произойдет зажигание (например, от искры или открытого пламени), то существует риск взрыва пыли.
Важно понимать, что этот параметр является ориентировочным и может изменяться в зависимости от множества факторов, включая тип пыли, влажность, температуру и наличие вентиляции. Соблюдение промышленных стандартов и рекомендаций по безопасности поможет минимизировать этот риск.
Минимальная Температура Возгорания (МТВ) для Облака Пыли или Слоя — Если взрывоопасная смесь пыли подвергается нагреву, она возгорится при достижении минимальной температуры возгорания. Минимальная температура возгорания для облака пыли составляет менее 400°C, в то время как для слоя зерна толщиной около 5 мм — менее 300°C. В качестве примера, диапазоны температур возгорания для некоторых распространенных видов зерна, таких как пшеничная мука, кукурузный крахмал и ржаная пыль, составляют 410-430°C, 410-450°C и 410-500°C соответственно.
Максимальное Давление Взрыва и Скорость Роста Давления — Максимальное давление взрыва и скорость роста давления зависят от типа пыли, размера частиц пыли и концентрации пылевого облака. Уменьшение размера частиц увеличивает давление взрыва и, в большей степени, скорость роста давления. Для большинства органических пылей давление взрыва и скорость роста давления, как правило, стабилизируются при размере частиц от 10 до 40 микрон.
Предотвращение взрывов пыли
Для возникновения взрыва зерновой пыли необходимо наличие всех пяти элементов пентагона взрыва пыли. Таким образом, устранение хотя бы одного фактора может предотвратить взрыв пыли. Следующие подходы могут снизить вероятность формирования пентагона взрыва пыли:
- Модификация процесса для эффективного снижения обработки пыли — минимизация использования опасных материалов, замена на менее опасные материалы и умеренные методы обработки опасных материалов.
- Предотвращение появления взвеси горючей пыли (дисперсии) — работа с меньшим количеством пыли, устранение пыли и тщательная очистка "горячих точек" пыли внутри объектов.
- Полное устранение источников зажигания или по крайней мере их минимизация — исключение источников зажигания, связанных с действиями работников, включая курение, открытое пламя, открытые лампочки, сварку, резку и шлифование, через обучение и контроль.
- Обеспечение соответствующего технического обслуживания оборудования — ознакомление с руководствами операторов оборудования, регулярное их прочтение и следование инструкциям по регулярному обслуживанию оборудования. Работники должны регулярно просматривать эти руководства и всегда обращаться к руководству производителя для конкретной информации по эксплуатации и безопасности. Работники должны поддерживать знаки безопасности и ограждения.
Лучшие Отраслевые Практики по Предотвращению Взрывов Пыли
Общее количество рисков взрыва зерновой пыли затрагивают более чем 250 000 рабочих на 24 000 зернохранилищах и мельницах, которые постоянно подвергаются угрозам пожаров и взрывов пыли. Важно предоставить рекомендации по лучшим отраслевым практикам по предотвращению взрывов зерновой пыли.
1. Соблюдение ФНП
Как уже упоминалось выше, федеральные нормы и правила должны стать основой для минимизации рисков взрыва.
2. Чистота и порядок
• Для устранения опасности взрывов пыли, работодатели должны разработать и внедрить письменную процедуру уборки.
• Процедура должна содержать указания по снижению накопления пыли на выступах, полах, оборудовании и других открытых поверхностях. Она должна определять «приоритетные» зоны в зернохранилищах, которые известны как потенциальные источники зажигания.
• Использование сжатого воздуха для удаления пыли допускается, если машины и оборудование, представляющие источник зажигания, не работают, и альтернативные потенциальные источники зажигания устранены или контролируются.
• Слой пыли не должен расти до взрывоопасной концентрации.
• Держать конвейер закрытым/закрытым при простое.
• Если возможно, открывайте окна в зданиях и галереях, когда погода позволяет.
• После удаления пыли не позволяйте ей возвращаться. Избегайте ее смешивания с зерном, если это возможно.
3. Профилактическое Техническое Обслуживание•
• Профилактическое техническое обслуживание может помочь предотвратить возникновение источника зажигания.
• Поддерживайте всё механическое и электрическое оборудование в хорошем рабочем состоянии.
• Ежегодно осматривайте механическое и управляющее оборудование, связанное с сушилками и обработкой зерновых потоков.
• Обслуживайте и смазывайте оборудование в соответствии с рекомендациями производителя.
• Немедленно ремонтируйте или заменяйте оборудование, которое выходит из строя или работает ниже стандартов.
• Соблюдайте процедуры LOTOTO "блокировка и маркировка" для предотвращения непреднамеренного появления энергии или запуска к оборудованию, находящемуся на ремонте или обслуживании.
• Обучайте всех работников, которые управляют, ремонтируют и обслуживают оборудование, процедурам LOTOTO "блокировка и маркировка".
5. Огневые работы
• Перед началом работ уберите всю пыль в окрестностях.
• Проверьте скрытые места рядом с местом, где будут проводиться огневые работы, и уберите все горючие материалы.
• При необходимости используйте тарпаулины с пожаростойким покрытием.
• Удалите горючие предметы и материалы на расстояние не менее 10 метров.
• Удостоверьтесь, что лицо, выполняющее огневые работы, имеет соответствующую квалификацию.
• После выполнения огневых работ осмотрите оборудование на наличие тлеющего огня.
• На время выполнения огневых работ рядом должен находиться по крайней мере один человек для наблюдения за пожарной безопасностью.
• Проведите последующие проверки после огневых работ.
• Соблюдайте строгую политику «запрета курения».
6. Нории
• Для осмотра, технического обслуживания и чистки нории должны иметь отверстия для доступа к головному шкиву и нижней секции.
• Подшипники должны быть установлены снаружи корпуса норий. Если подшипники частично или полностью установлены внутри корпуса, работодатель должен предоставить системы мониторинга температуры, вибрации или дополнительные платформы мониторинга.
• Нории должны быть оснащены устройствами обнаружения движения, которые останавливают работу, если скорость ремня уменьшается на 20% или более от рабочей скорости.
• Требуются устройства для мониторинга выравнивания ремня, сигнализирующие работникам при некорректном положении ремня.
• Если работодатель оснащает нории системами пожаротушения и предотвращения взрывов для защиты корпусов ножек и нижних секций, или пневматическими системами управления пылью, тогда необходимо установить датчики подшипников, устройства обнаружения и устройства выравнивания ремня. Концентрация пыли внутри норий должна быть на 25% ниже взрывных пределов во время эксплуатации.
7. План действий при чрезвычайных ситуациях.
• Обеспечьте наличия плана реагирования на ЧС.
• Незамедлительно уведомьте всех сотрудников.
• Поднимите тревогу.
• Остановите все близлежащее оборудование, если это безопасно.
• При необходимости вызовите службы экстренного реагирования.
• Ликвидируйте возгорание, если это безопасно.
• Эвакуируйте рабочее место незамедлительно, если существует риск взрыва или быстрого распространения огня, либо если действовать опасно.
• Не направляйте струю огнетушителя на кучу пыли. Давление развеет пыль.
Контроль Ущерба от Взрывов Пыли
Контроль ущерба относится к корректирующим мерам, которые могут быть приняты для снижения разрушений от взрывов. К таким мерам относятся: локализация взрыва, изоляция, подавление и обезвреживание взрывных продуктов через вентиляционные системы.
1. Локализация Взрыва — эти методы используют системы и оборудование для внутреннего сдерживания взрыва путем поглощения давления, создаваемого пылевыми взрывами.
2. Изоляция Взрыва — эти методы включают в себя процессы, которые предотвращают распространение пылевых взрывов, часто с использованием запорной арматуры.
3. Подавление Взрыва — эти методы включают в себя создание систем, которые немедленно активируются при начале взрыва, быстро подавляя его путем добавления подходящего инертного материала. Желательны следующие характеристики:
• Система должна немедленно реагировать, если происходит взрыв.
• Система должна быстро вводить достаточное количество инертного материала для подавления пламени.
4. Вентиляция Взрыва — вентиляция может эффективно снизить разрушение от пылевого взрыва при отсутствии токсичных газов. Процесс включает в себя быстрое сброса негоревшего топлива, огня и давления взрыва через наиболее слабое место в здании. Это предотвращает воздействие взрыва на другие секции объекта.
В предотвращении взрывов пыли растительного сырья ключевую роль играют комплексные подходы, основанные на Российском законодательстве, международных стандартах и современных технологиях. Применение этих методик не только снижает риски, но и повышает эффективность производственных процессов. Обучение и сертификация персонала являются неотъемлемой частью создания безопасной рабочей среды. Внедрение рекомендаций и технологий, описанных в статье, может стать решающим шагом на пути к обеспечению безопасности и устойчивости вашего предприятия. Не упустите возможность применить полученные знания на практике для защиты жизни и здоровья работников.