Пыль и пылевоздушные смеси

Взрывы пыли (пылевоздушных смесей - аэрозолей) представляют одну из основных опасностей на производстве. Взрывы пыли происходят в ограниченном пространстве - в помещениях зданий, внутри оборудования, в штольнях шахт. Возможны взрывы пыли на мукомольном производстве, на зерновых элеваторах (мучная пыль), при обращении с красителями, серой, сахаром, другими пищевыми продуктами, производстве пластмасс, лекарственных препаратов, на установках дробления топлива (угольная пыль), в текстильном производстве.

Понятие промышленные пыли включает в себя тонкие дисперсии с размерами частиц менее 800 мкм. Взрывы, в основном, происходят по дефлаграционному механизму. Переход к детонации возможен в вытянутых помещениях за счет турбулизации процесса горения в облаке пылевоздушной смеси (ПВС), например, в штольнях шахт, на конвейерных линиях зернохранилищ.

Взрыв ПВС возможен только при наличии концентрации пыли в воздухе не ниже определенного предела, измеряемого в г/м.куб: алюминий 58, уголь и сахар 35, резина 25, полиуретан 30 и т.д.

По степени пожаровзрывоопасности все промышленные пыли делятся на 4 класса:

1 класс - наиболее взрывоопасные пыли с НКПР (нижний концентрационный предел распространения пламени) равным 15 г/м.куб и ниже (сера 2,3; нафталин 2,5);

2 класс - взрывоопасные пыли с НКПР от 16 до 65 г/м.куб (алюминий 58, овес 30.2, крахмал картофельный 40.3);

З класс- наиболее пожароопасные пыли - с температурой воспламенения до 250 °С;

4 класс - пожароопасные пыли - с температурой воспламенения >250 °С .

Температура самовоспламенения пыли равна в среднем 500°с. Пыль, находящаяся в слоях воспламеняется при более низкой температуре, чем облако пыли - разница достигает 200°С, причем чем толще слой пыли, тем ниже температура ее самовоспламенения. Пыль в слоях не взрывается. Однако, если в слое пыли возникнет горение (тление), то конвективные потоки горячих газов поднимают пыль в воздух, образуется пылевоздушная смесь, которая может взрываться. Максимальное давление взрыва ПВС лежит в пределах от 500 до 700 кПа (5-7 атм). Опасность взрыва ПВС возрастает с уменьшением размеров частиц пыли.

Мероприятия по обеспечению взрывобезопасности

Масштабы разрушений и уровни поражения при взрывах определяются количеством и скоростью высвобождения энергии. Состав конкретных мер, обеспечивающих требуемую степень защищенности от воздействия поражающих факторов взрыва, определяется по результатам проведения исследования функционирования потенциально опасного объекта. При проведении исследования анализируются различные сценарии возникновения и развития аварий и различные виды возможных опасностей, а не только поражающее действие собственно взрыва. К таким опасностям может, например, относиться химическое или биологическое воздействие исходных хранящихся веществ или продуктов, получающихся в результате взрыва.

В ходе исследований проводятся расчеты по определению значений параметров, характеризующих поражающие факторы. Расчеты обычно ведутся для худшего сценария развития аварии. По результатам исследований принимаются решения о составе мероприятий, направленных либо на исключение возможности возникновения аварии, либо на ограничение возможных поражающих факторов, либо на защиту от их воздействия.

Состав мероприятий в каждом конкретном случае уникален, однако их обобщенный перечень применительно к защите от опасности взрыва может быть представлен в следующем виде:

- ограничение объемов единовременного накопления взрывоопасных веществ;

- промежуточное хранение взрывоопасных веществ в производственных условиях;

- рациональное размещение зданий и сооружений вблизи взрывоопасного объекта;

- реорганизация технологических процессов, в которых используются взрывоопасные вещества;

- создание надежных, взрывобезопасных конструкций оборудования и конструкций, устойчивых к воздействию ударной волны;

- подготовка персонала к работе в условиях повышенной взрывоопасности.

Полностью исключить накопление взрывоопасных веществ в условиях производства невозможно. В то же время очевидно, что с увеличением объемов их накопления возрастает степень тяжести возможных последствий аварийных взрывов. дня ограничения запасов веществ, используемых в ходе производства или получающихся в ходе технологических процессов, применяют различного рода нормативы.

В тех случаях, когда по нормативам накапливать требуемые объемы веществ не допускается, а по условиям производства необходимы большие запасы, на безопасном расстоянии создаются промежуточные (развязочные) хранилища, выполняющие буферные функции. В любом случае необходимость создания складов как основного, так и промежуточного хранения должна быть научно и технологически обоснована для каждого конкретного производства.

Рациональное размещение промышленных объектов на территории предприятия необходимо для того, чтобы взрывы и пожары не привели к разрушению потенциально опасных объектов, например с запасом ядовитых веществ, В зонах высокого уровня поражения часто находятся здания заводоуправлений, проектно-конструкторских и других подразделений, которые не связаны с эксплуатацией потенциально опасных объектов и могут быть без ущерба для технологического процесса размещены на безопасном расстоянии.

Особого внимания в этом отношении заслуживают различного рода пульты управления, т.к. с одной стороны их обычно требуется приблизить к месту реализации управляемым процессом, а с другой стороны именно такое приближение создает опасность для диспетчеров, выполняющих управление в случае аварии. Для снижения возможности поражения управленческого персонала в случае аварии обычно применяют целую систему мер, включающих в себя: максимально возможное удаление пультов управления от потенциально опасного участка и их размещение вне зоны вероятного распространения газового облака,, вывод на пульты управления , расположенные в опасной зоне, минимально необходимой информации и соответствующее сокращение персонала, имеющего доступ в эту зову, устройство помещений пультов управления повышенной пожаро- и взрывозащищенности, оснащение пультов управления средствами сигнализации и противоаварийной защиты.

Возможных направлений реорганизации технологических процессов достаточно много. Обычно они направлены на исключение потенциально опасные вещества из производственного процесса, например путем замены на другие, менее опасные, или на изменение условий использования веществ, в которых они не могут гореть или взрываться. Из других направлений можно отметить секционирование и вынос наиболее опасных процессов из помещений, флегматизацию опасных веществ, сокращение числа производственных операций с участием персонала и др.

Создание надежных конструкций, которые исключают возможность взрыва или снижают его вероятность достаточно сложная задача, над решением которой работают специалисты многих производственных отраслей. для каждого конкретного вида оборудования технические решения по повышению его надежности специфичны.

Подготовка персонала должна проводиться по двум основным направлениям:

- знание своих функциональных обязанностей и готовность к действиям в аварийных ситуациях;

- повышение уровня понимания существа технологических процессов и возможных вариантов их развития при тех или иных условиях.