8.4. Пылевоздушные смеси и особенности их горения

Некоторые промышленные производства сопровождаются образованием пылевоздушных смесей (ПЛВС), способных в определенных условиях взрываться. Все взрывы ПЛВС происходят в ограниченном пространстве (внутри технологического оборудования, где происходит, например, измельчение, шлифование материала; внутри пылеулавливающего вентиляционного оборудования, в окрасочных камерах, в шахтах). ПЛВС называют пылевым облаком.

Такие взрывы происходят в мукомольном производстве, на зерновых элеваторах (мучная пыль), при окраске изделий методом распыления красителей, при производстве сахарной пудры, лекарств, пластмасс, на установках дробления топлива, в текстильном производстве и др.

При взрыве ПЛВС процесс окисления протекает на поверхности твердых частиц. Чем более развита эта поверхность, тем лучше контакт с кислородом и тем более вероятен взрыв и выше его энерговыделение. В свою очередь, суммарная площадь поверхности всех пылевых частиц будет тем больше, чем мельче эти частицы. Мелкодисперсная пыль обладает большей активностью, более низкой температурой самовоспламенения и более широким интервалом между нижним и верхним концентрационными пределами взрываемости, т.е. она более взрывоопасна.

Если концентрация пыли в определенном объеме недостаточна (расстояние между отдельными частицами, находящимися во взвешенном состоянии, велико), то перенос пламени от частицы к частице невозможен, и взрыв не произойдет. Чрезмерно большое количество пыли также препятствует взрыву, т.к. в этом случае слишком мало кислорода для сгорания пыли.

Взрывоопасные ПЛВС могут возникнуть спонтанно, например, при встряхивании осевшей пыли. В замкнутом объеме оборудования начавшееся горение и распространение пламени в ПЛВС приводит к быстрому нарастанию давления, что может вызвать разрыв этого оборудования, а затем и взрыв в помещении.

Максимальное давление взрывов различных ПЛВС составляет 700-1200 Кпа, что в 7-12 раз выше атмосферного давления, но в десятки и сотни раз ниже, чем при взрывах КВВ. Для снижения вероятности взрыва ПЛВС необходимо заземлять технологическое оборудование для отвода зарядов статического электричества и исключения искрообразования. Если по условиям технологии возможно без ущерба для качества продукции максимально повысить влажность воздуха (мелкое распыление воды), то этот метод также резко снизит вероятность взрыва ПЛВС, а увлажнение самого перерабатываемого материала

8.5. Особенности физического взрыва. Причины взрывов сосудов, работающих под давлением

Физический взрыв - это обычно взрыв сосудов, находящихся под повышенным давлением, содержащихся в них паров или газов. Их основа - не химическая реакция, а физический процесс высвобождения внутренней энергии сжатого или сжиженного газа. Сила такого взрыва зависит от величины внутреннего давления, а разрушения вызывают ударная волна от расширяющегося газа или осколки разорвавшегося сосуда. Взрыв может произойти, например, при падении баллона с газом.

К физическим взрывам относят также явление физической детонации. Она возникает при смешении горячей и холодной жидкостей, когда температура одной из них значительно выше температуры кипения другой. Например, при выливании расплавленного металла в воду. При разливе расплавленной стали в формы (изложницы) в металлургическом производстве необходимо, чтобы эти формы внутри не имели влаги (их осушают струей сжатого воздуха). В противном случае неизбежен взрыв. Физическая детонация сопровождается возникновением ударной волны с избыточным давлением более 1000 атм. огромной разрушительной силы. Взрыв вулкана Каракатау в 1883 г. - пример физической детонации. Он возник в результате того, что расплавленная лава из кратера вулкана, вытекая, попала в воду. Гул взрыва был слышен на расстоянии 5000 км в течение четырех часов после события.

Многие жидкости хранятся и используются в условиях, когда давление их паров значительно выше атмосферного. К числу таких жидкостей относятся сжиженные газы (пропан, бутан, кислород, углекислый газ, ацетилен). Если емкость (баллон, цистерна) со сжатыми иди сжиженными газами повреждается, то эти газы, вырываясь наружу, разрывают стенки сосуда, в котором находились. Образуется ударная волна, несущая в себе и газы и осколки сосуда.

Причины взрывов сосудов, работающих под давлением.

1. Нарушение целостности корпуса из-за ударов, падения или коррозии.

2. Контакт вентиля баллона с кислородом с машинным маслом (нельзя протирать вентиль промасленной ветошью).

3. Нагрев сосуда прямыми солнечными лучами или от другого источника тепла.

4. На паровых и водогрейных котлах (это теплообменник с большим количеством трубок, по которым движется нагреваемая вода или пар, а в межтрубном пространстве циркулируют горячие газы сгорания сжигаемого топлива) обязательна установка исправных:

- манометра, показывающего давление;

- термометра, показывающего температуру;

- водоуказательного прибора, показывающего уровень воды в котле;

- предохранительного клапана, автоматически открывающегося при повышении давления более рабочего значения и выпускающего избыток пара или воды.

Частая причина взрыва котлов - подача большого количества холодной воды в перегретый котел при обнаружении значительного снижения уровня воды в котле по водоуказательному прибору. При этом образуется огромное количество пара, которое не в состоянии пропустить даже сработавший предохранительный клапан, от скачка давления котел разрушается. При перегреве котла нужно подавать холодную воду постепенно, а расход сжигаемого топлива (газ, мазут) на время сократить. Кроме того, периодически нужно проводить техническое освидетельствование котла и подвергать его гидравлическим испытаниям повышенным давлением.