3.6. Взрывы пыли

Взрывы пыли представляют опасность в ряде производств. По данным зарубежных источников, из 1120 взрывов пылевоздушных смесей на производствах 540 произошло при работах с зерном, мукой, сахаром и др. пищевыми продуктами, 80 – с металлами, 63 – с угольной пылью, 33 – с серой, 61 – в химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

В основном взрывы пыли являются дефлаграционными, при этом давление Р_м зависит от большого числа факторов: типа вещества, размеров частиц пыли, влажности, начального давления, концентрации пыли, объёма помещения и наличия в нём отверстий.

Как показывает опыт, максимальные давления наблюдаются при концентрациях, превышающих стехиометрическую. В горении участвует лишь часть пылевых частиц, например, для угольной пыли – 20–40 %, для торфяной – 10–20 %.

Величина избыточного давления взрыва пыли (в МПа) в помещении может быть ориентировочно определена по формулам:

Р_м = М  Q  Р_о  К_п / (V   _в  С_в  Т_о  К_н)

или

Р_м = _п Q  Р_о  К_п / ( _в  С_в  Т_о  К_н),

где Т_о – температура воздуха в помещении, К; М – общая масса дисперсного продукта (пыли), кг; Q – удельная теплота сгорания вещества в пылевидном состоянии, Дж/кг; Р_о – начальное давление в помещении, МПа; V – свободный объём помещения, м³;  _в = 1, 223 – плотность воздуха, кг/м³; С_в = 1,01 – теплоёмкость воздуха, Дж / (кг  К); К_п  0,5 – доля участия дисперсного продукта во взрыве; _п – плотность дисперсного продукта, кг / м³; К_н – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения (К_н  3 в среднем и К_н = 1 для герметичных помещений).

Время нарастания давления для взрывов ГПВС находится в пределах 0,04 с  Т  0,7 с и обычно возрастает с ростом концентрации смеси.

Так как на практике сложно с достаточной достоверностью определить все параметры, от которых зависит величина давления взрыва, то можно ориентироваться на данные пылевых взрывов некоторых веществ, приведенные в табл. 3.9.

Таблица 3.9

Данные пылевых взрывов некоторых веществ (по ГОСТ 12.1.041 - 83)

Вещество	, г / м3		Тв.мин., С		Рм, кПа		Рм, МПа / с
НКПВ
Полистирол	25	488		720		37,0
Полиэтилен	12	440		560		37,0
Титан	60	510		371		75,0
Алюминий	10	470		660		138,0
Цинк	480	460		350		-
Железо карбонильное	105	310		300		14,5
Железо восстановленное	66	475		250		-
Сера	17	190		460		32,4
Казеин	45	-		750
Резиновая мука	74–79	377		550
Кукуруза	530	400		400		0,7
Овёс, рис, ячмень	-	420		740		2,9
Пшеница	-	470		930		11,2

Окончание табл. 3.9

Вещество	, г / м3		Тв.мин., С		Рм, кПа		Рм, МПа / с
Вещества с размерами частиц до 75 мкм (по В. Маршаллу)
ВКПВ
Пшеничная мука	50	380		760		25,6
Пшеничный крахмал	45	430		690		44,9
Кофе быстрорастворимый	150	490		440		3,8
Пробка	35	400		670		52,8
Целлюлоза	45	410		810		55,2
Нейлон	30	500		660		27,6
Уголь	55	610		620		15,9
Древесина	-	360		620		39,3
Мыло	20	430		540		19,4

Примечание: ВКПВ – верхний концентрационный предел воспламенения; НКПВ – нижний концентрационный предел воспламенения.

Таблица 3.10