Що таке горючий пил і потенційно вибухонебезпечний продукт

Один із небезпечних факторів на промисловому виробництві — горючий пил, який створює потенційно вибухонебезпечне середовище. Люди можуть недооцінювати її небезпеку доти, доки вона не призведе до вибуху з людськими жертвами та руйнуваннями.

Розбираємо, що таке горючий пил і як захистити промислове обладнання, персонал від його негативної дії. Розглянемо параметри вибухонебезпечності.

Що таке горючий пил

Міжнародний стандарт IEC 60079-10-2:2015 поділяє три терміни:

1. Горючий пил (ГП) - тверді частинки з номінальним розміром 500 мкм і менше. У поєднанні з повітрям при атмосферному тиску та нормальній температурі вони можуть утворити вибухонебезпечну суміш. Приклади: рисове та пшеничне борошно, спеції, аскорбінова кислота, алюміній.
2. Гарючі леткі частинки та волокна (ГЛЧ) з такими ж властивостями, як і горючий пил, але розміром понад 500 мкм. Приклади: бавовна та бавовняна целюлоза, клоччя, віскоза. ГЛЧ також відноситься до «пилу».
3. Вибухонебезпечне пилове середовище — суміш ДП та (або) ГЛЧ з повітрям при атмосферних умовах, в якій після займання поширюється полум'я, що самопідтримується.

Проблематика вибухонебезпечності продукту на виробництві

Сама собою пил — неминучий побічний ефект різних технологічних процесів. Вона утворюється при обробці та транспортуванні деревини, металів або рослинної сировини; виробництві лікарських препаратів із порошкових інгредієнтів. Пилоповітряні суміші здатні вибухати.

Приклади потенційно вибухонебезпечних продуктів:

Приклади потенційно вибухонебезпечних продуктів:

• крохмаль;
• бавовна;
• цукор;
• біль;
• сухе молоко;
• часник;
• кукурудза;
• деревне вугілля;
• лактоза;
• аскорбінова кислота;
• алюміній;
• цинк;
• сажа;
• поліпропілен.

Пил стає небезпечним, якщо утворює хмару з концентрацією горючих частинок, достатньою для створення вибухонебезпечного середовища. Ця проблема є особливо актуальною для замкнутих просторів.

Шари ДП небезпечні без створення хмари при контакті з нагрітою поверхнею або джерелом тепла. Вони можуть спалахнути і призвести до займання на устаткуванні.

Умови вибуху (п'ятикутник)

Пил завжди створює небезпеку. Якщо в замкнутому просторі зустрінуться вибухонебезпечне середовище (суміш ГП або ГЛЧ з газами, що окислюють) і джерело ініціювання (полум'я, електророзряд, іскра), то відбудеться вибух.

Пилоповітряна суміш вибухає при виконанні кількох умов:

• його концентрація потрапила у вибухонебезпечний діапазон, наприклад, при включенні обладнання після довгої перерви утворилася хмара;
• є достатньо кисню або іншого окислювача;
• він вступив у контакт із джерелом займання.

Часто відбуваються первинний та вторинний вибухи. Початковий виникає від невеликої кількості палива або волокон і витісняє в простір інші тверді частинки. Ті, у свою чергу, вступають у контакт з окислювачем та полум'ям, викликаючи другий вибух — руйнівніший і потужніший. Процес відбувається швидко, тому послідовність який завжди помітна.

Параметри вибухонебезпечності продукту

Запальність пилу показує ймовірність спалаху, але не ймовірність вибуху. Імовірність вибуху залежить від технології виробництва конкретного продукту.

Вибір захисту від вибуху пилу залежить від параметрів його вибухонебезпечності. А ті, у свою чергу, визначаються декількома характеристиками, зокрема дисперсністю та концентрацією. Їхній зв'язок визначає вибухонебезпечність ДП.

Дисперсність — це рівень подрібнення продукту. Чим менше частинки, тим більша сумарна поверхня речовини. У свою чергу, це впливає на хімічну та фізичну активність пилу, його розсіювання у повітрі. Дрібні частинки швидше вступають у реакцію з окислювачами та гірше осідають на поверхню.

Концентрація – відношення маси порошку до об'єму повітря (г/м3). З цим параметром пов'язана температура займання. Для кожного виду ДП є свій вибухонебезпечний діапазон концентрації, з верхнім та нижнім кордоном.

Чим менше частки паливної речовини, тим менший їх вміст може призвести до вибуху. Ще є залежність від форми ДП. Сферичні частинки окислюються повільніше за неправильні.

Вибухонебезпечність ДП залежить:

• від дисперсій;
• форми частинок;
• вологість GP;
• діапазону вибухонебезпечної концентрації;
• від вмісту речовин, що перешкоджають займанню.

Немає готових довідників із вибухонебезпечності порошків на конкретному виробництві, тому вона залежить від кількох умов. Щоб дізнатися про ризики, потрібні професійні лабораторні тести. При випробуваннях в ATEX.CENTER зразки ДП спалахують і вибухають у контрольованих умовах. Весь процес вимірюється та аналізується.

Оцінка вибухонебезпечності продукту

Щоб знати ризики окремого виробництва, проводять дві процедури:

1. Випробування пилу.
2. Аудит вибухобезпеки приміщень та обладнання.

Випробування ДП у лабораторії допоможуть визначити клас вибухонебезпечності утвореного на виробництві пилу. Від нього залежатиме вибір системи вибухозахисту обладнання. Підбір системи вибухозахисту без виконання випробування ГП можливий на підставі доступних довідкових даних, але у разі великого обсягу потреби у захисті від вибуху пилу вибір системи вибухозахисту буде неточним. Це як підбирати лікування у лікаря без обстеження.

Фахівці, щоб визначити параметри вибухонебезпечності, вимірюють та розраховують такі ключові показники:

НКПР — нижня концентраційна межа розповсюдження полум'я по аэровзвеси. Показує мінімальну концентрацію пилоповітряної суміші для горіння.

ВКПР — верхня концентраційна межа розповсюдження полум'я по аэровзвеси. Чим ширший діапазон НКПР і ВКПР, тим вибухонебезпечніша пилоповітряна суміш.

Pmax — максимальний тиск під час вибуху.

(dP/dt)max — максимальна швидкість наростання тиску вибуху.

Kst — індекс тяжкості вибуху під час горіння (індекс вибухонебезпечності).

Класи вибухонебезпечності ДП дивіться у таблиці.

Щоб визначити Kst та Pmax, потрібен «контрольований вибух». Безпечно це можна зробити лише у лабораторних умовах. Ми це робимо у наших партнерів — провідних європейських інститутів вибухонебезпеки.

Аудит допомагає виявити та позначити місця на виробництві, де є скупчення ДП; уточнити обсяг і характер утворення пилоповітряної суміші - постійний або тимчасовий. Такі зони класифікують за рівнем небезпеки. Це потрібно, щоб визначити ділянки встановлення вибухозахисту.

Аудит краще доручати експертним організаціям, наприклад, ATEX.CENTER. Накопичення пилу не завжди можна знайти візуально, адже вони можуть бути і всередині обладнання. Тому аудит проводять фахівці з вибухозахисту спільно з технічним персоналом замовника, відповідальним за конкретний технологічний процес.

Дії вибухонебезпечності продукту

Власник технологічного процесу повинен розробити та виконувати заходи щодо захисту людей та обладнання:

• не допускати, по можливості, утворення шарів і накопичень продукту;
• видалити джерела займання;
• видати персоналу, при необхідності, вогнестійкий одяг;
• встановити системи вибухозахисту там, де не можна позбутися ДП повністю.

Компанія ATEX.CENTER пропонує повний комплекс послуг із захисту виробництва від вибухів. Ми зробимо для вас випробування ДП, проведемо аудит, розробимо заходи щодо захисту, за необхідності – запропонуємо рішення та поставимо потрібне обладнання. Наш експертний центр – офіційний партнер провідного європейського виробника систем вибухозахисту RSBP spol. s r.o.

Ви можете замовити проект із захисту від вибуху пилоповітряних сумішей «під ключ» або окремі роботи.