Горит ли металлическая пыль? Опасаться ли вспышки на мельнице? Можно ли сахаром взорвать завод? Подобные вопросы кажутся смешными. Но тому, кто с подобным сталкивался, бывает, отнюдь, не до смеха.
КАКИЕ ВИДЫ ПЫЛИ ГОРЮЧИ?
Горючесть зависит от многих факторов: размера частиц, их состава, концентрации. Большую опасность представляет пыль органических веществ — от сахара и муки до овощей и древесины. Пыль некоторых металлов может стать настоящей «бомбой». Среди них алюминий, цинк, магний, титан.
Оценить опасность производства можно, используя информацию о предельно допустимых концентрациях видов горючей пыли в воздухе и ее взрывоопасной концентрации:
Как видно из таблицы, объем пыли может быть довольно небольшим, но это не снижает вероятности аварии. При этом существует и высший предел — от 1000 г/м3: концентрация здесь настолько высока, что для взрыва не хватает кислорода. Но это не исключает горения.
ОТ ТРЕХ ДО ПЯТИ
Взрывоопасность пыли напрямую связана с площадью соприкосновения поверхности частиц с кислородом. Чем она больше, тем выше вероятность возгорания.
Взвесь пыли в воздухе — аэрозоль — образует облако с высокой концентрацией частиц. В замкнутых пространствах эта смесь очень опасна.
То есть, для взрыва, в принципе, может хватить и трех факторов. Но обычно в расчет принимают пять. Известная всем специалистам пентаграмма иллюстрирует механизм образования пылевого взрыва.
Разберем ее, так сказать, на пальцах одной руки, благо их тоже пять. В качестве примера возьмем зерновую пыль. Она образуется за счет трения зерен друг об друга на всех стадиях обработки и перевалки сырья. При этом сухие оболочки могут выступать детонатором, так как они способны накапливать электростатический заряд.
Наибольшее число (порядка половины) взрывов происходит в оборудовании — нориях, зерносушилках, дробилках, конвейерах. Порядка 40% катастроф обеспечивают ёмкости — силосы и бункеры. Самые разрушительные последствия, как показывает статистика, происходят на элеваторах.
Нижний порог взрывоопасной концентрации взвеси зерновой пыли — 40 г/м3. Чтобы оценить это число, скажем, что такого количества не хватит, чтобы покрыть одинарным слоем квадратный метр пола.
То есть, по нашей схеме:
- источник — зерновая пыль;
- окислитель — кислород;
- удержание облака происходит за счет замкнутого пространства оборудования, ёмкостей или внутреннего пространства элеватора;
- высокая концентрация пыли возникает при нарушении техники безопасности, когда методы очистки или не предусмотрены, или не имеют надлежащего качества;
- источником возгорания в нашем случае выступает электростатический разряд.
И в результате — взрыв.
Температура в эпицентре может достигать 3000 °C, а давление — 10 кг/см2. Сравните: стеклянное окно вылетит уже при 0,07 кг/см2, деревянная конструкция сломается при 0,14 кг/см2, а стандартная железобетонная плита разрушится при 0,56 кг/см2. Чему после этого удивляться, читая про катастрофические последствия мельничных взрывов.
НА ПЕРВЫЙ-ВТОРОЙ
Говоря о взрывах, стоит помнить, что это, как правило, не единичная ситуация. После него, как минимум, возникает возгорание. А как максимум, последующие взрывы. Пыль, обычно лежащая на полу и оборудовании, ударной волной поднимается вверх, становясь дополнительным горючим для второго, зачастую еще более сильного взрыва. Возникает цепная реакция со всё возрастающей интенсивностью.
Самый частый вариант взрыва на элеваторах — дефлаграция («быстрое сгорание»). Здесь скорость пламени сравнима с лесным пожаром. А вот при детонации огонь распространяется с огромной скоростью — около 1000 м/с.
СВИСТАТЬ ВСЕХ НАВЕРХ!
Производства, на которых велика вероятность пылевых взрывов, отнесены к опасным. Причем, мукомольные заводы стоят здесь буквально в одном ряду с химическими и горнодобывающими. Поэтому для них предусматриваются дополнительные меры по безопасности.
Так как основным источником является пыль, то большинство работ связаны именно с ее удалением.
По ГОСТу есть три уровня пылеудаления:
Хороший:слои пыли или отсутствуют, или имеют незначительную толщину.Достаточный:слои пыли могут быть значительными, но недолговечными (меньше, чем в течение одной смены). Пыль удаляется еще до возникновения возможности ее воспламенения.Недостаточный:слои пыли значительные, присутствуют долго, более одной смены. В этом случае риск воспламенения и взрывов значительный.
Технологии очистки зависят от:
- степени пылевыделения от источника пыли;
- степени и скорости ее оседания;
- необходимости поддержания определённых условий (высоких температур, низкой влажности, высокого давления и прочих) на производстве.
Так же необходимо удалить все потенциальные источники воспламенения. При организации работ стоит выделить взрывоопасные зоны и факторы, усиливающие вероятность возгорания, и изолировать их.
Распространение пыли и возможной взрывной волны можно ограничить и с помощью физических препятствий в виде стен, навесов и т.д.
Для защиты людей и оборудования необходимо подключить фильтровытяжное оборудование, усиленное взрывозащитой. Кроме того, должны быть предусмотрены системы реагирования, обладающие возможностью гасить пламя и воздействовать на источник опасности.
Хорошим решением становятся промышленные фильтры во взрывозащищенном исполнении. Они используются для очистки воздуха и газовоздушных смесей от взрывоопасной пыли различного состава.
Фильтр должен иметь усиленный корпус, чтобы выдерживать высокое давление. В качестве взрывозащиты применяются разрывные мембраны и пламегасители. Такие установки можно использовать, как на открытом воздухе, так и в помещении. Благодаря модульной конструкции можно создать любую необходимую комбинацию под конкретные задачи.
- Фильтр с усиленным корпусом и бункером на взрывное давление до 0,4 бар;
- Вентилятор во взрывозащищенном исполнении (опция);
- Шнековый конвейер и ротационный клапан в Ех-исполнении для выгрузки пыли из хоппера фильтра (опция);
- Обратный клапан B-Flap для предотвращения распространения взрывной волны обратно по впускному трубопроводу (опция);
- Место установки разрывной мембраны для освобождения взрыва или пламегасителя.