Войти
Лабораторная демонстрация с горением порошка ликоподия A взрыв пыли представляет собой быстрое горение мелких частиц, взвешенных в воздухе в замкнутом пространстве. Взрывы пыли могут произойти, если любой диспергированный порошкообразный горючий материал присутствует в достаточно высоких концентрациях в атмосфере или другой окисляющей газовой среде, такой как чистый кислород. В тех случаях, когда топливо играет роль горючего материала, взрыв известен как взрыв топлива-воздуха.
Взрывы пыли - частая опасность на угольных шахтах, элеваторах и других промышленных средах. Они также широко используются художниками по спецэффектам, кинематографистами и пиротехниками, учитывая их впечатляющий внешний вид и способность безопасно содержаться в определенных тщательно контролируемых условиях.
Термобарическое оружие использует этот принцип, быстро насыщая область легковоспламеняющимся материалом, а затем поджигая его для создания взрывной силы. Это самое мощное неядерное оружие в мире.
Если быстрое возгорание происходит в замкнутом пространстве, может возникнуть огромное избыточное давление, что приведет к серьезным повреждениям конструкции и разлету обломков. Внезапное высвобождение энергии от «детонации » может вызвать ударную волну либо на открытом воздухе, либо в замкнутом пространстве. Если пламя распространяется с дозвуковой скоростью, это явление иногда называют «дефлаграцией », хотя при более свободном использовании оба явления называются «взрывами ».
Взрывы пыли могут быть классифицированы как «первичные» или «вторичные» по своей природе. Взрывы первичной пыли могут происходить внутри технологического оборудования или аналогичных корпусов и обычно контролируются с помощью сброса давления через специально построенные воздуховоды во внешнюю атмосферу. Вторичные взрывы пыли являются результатом скопления пыли внутри здания, которое нарушается и воспламеняется в результате первичного взрыва, что приводит к гораздо более опасному неконтролируемому взрыву, который может повлиять на всю конструкцию. Исторически сложилось так, что гибель людей от взрывов пыли в значительной степени была результатом вторичных взрывов пыли.
Диаграмма, показывающая пять требований для взрыва пыли Для взрыва пыли необходимо пять условий:
1878 стереограф визуализация Катастрофы на Большой мельнице 
Катастрофа на шахте Маунт-Маллиган в Австралии 1921 г. Эти кабельные барабаны были подорваны на 50 футов (15 м) от основания в результате взрыва угольной пыли. 
Последствия взрыва 2008 года на Imperial Sugar в Порт-Вентворт, Джорджия, США Многие обычные материалы, которые, как известно, горят, могут вызвать взрыв пыли, такие как уголь и опилки. Кроме того, многие обычные органические материалы также могут быть рассеяны в опасном облаке пыли, например, зерно, мука, крахмал, сахар <50.>, сухое молоко, какао, кофе и пыльца. Порошки металлов (такие как алюминий, магний и титан ) могут образовывать взрывчатые взвеси в воздухе, если они тонко измельчены.
Взрывоопасная пыль может возникать при транспортировке зерна, а силосы для зерна часто сносятся с применением силы. При добыче угля образуется угольная пыль, и мукомольные комбинаты также имеют большое количество мучной пыли в результате помола. Гигантский взрыв мучной пыли уничтожил мельницу в Миннесоте 2 мая 1878 года, убив 18 рабочих на Washburn A Mill и еще четыре в соседних зданиях. Аналогичная проблема возникает на лесопилках и других местах, посвященных деревообработке.
. С появлением промышленного производства металлический порошок на основе аддитивного производства (AM) в 2010-х годах растет потребность в дополнительной информации и опыте по предотвращению взрывов пыли и возгораний от следов избыточного металлического порошка, который иногда остается после лазерного спекания или других методов плавления. Например, в операциях механической обработки после сборки AM избыточный порошок, высвободившийся из пористости в опорных структурах, может подвергаться воздействию искр от раздела раздела резания. Предпринимаются усилия не только для создания этой базы знаний в отрасли, но и для передачи ее местным пожарным службам, которые проводят периодические проверки пожарной безопасности предприятий в своих районах и которые могут ожидать ответа на сигналы тревоги в магазинах или на заводах, где сейчас работает AM.
Хотя это и не совсем пыль, частицы бумаги, выделяемые во время обработки, особенно при раскатывании, разворачивании, каландрировании / продольной резке и резке листов, также представляют опасность взрыва. В закрытых помещениях бумажной фабрики, подверженных таким опасностям, обычно поддерживается очень высокая влажность воздуха, чтобы снизить вероятность взрыва бумажной пыли.
В спецэффекты пиротехника, порошок ликоподия и немолочные сливки - два распространенных способа производства безопасных, контролируемые эффекты огня.
Чтобы поддерживать быстрое горение, пыль должна состоять из очень мелких частиц с высоким отношением площади поверхности к объему, что делает совокупную или объединенную площадь поверхности всех частиц очень большой по сравнению в пыль из более крупных частиц. Пыль определяется как порошки с частицами менее примерно 500 микрометров в диаметре, но более мелкая пыль представляет гораздо большую опасность, чем крупные частицы, из-за большей общей площади поверхности всех частицы.
Ниже определенного значения, нижнего предела взрываемости (НПВ), пыли недостаточно для поддержания горения со скоростью, необходимой для взрыва. Концентрация горючего на уровне 25% НПВ или ниже считается безопасной. Аналогично, если отношение топлива к воздуху увеличивается выше верхнего предела взрываемости (ВПВ), окислителя недостаточно, чтобы позволить горению продолжаться с необходимой скоростью.
Определение минимальной взрывоопасной концентрации или максимальной взрывоопасной концентрации пыли в воздухе затруднено, и обращение к различным источникам может привести к совершенно разным результатам. Типичные диапазоны взрывоопасности в воздухе составляют от нескольких десятков граммов / м для минимального предела до нескольких кг / м для максимального предела. Например, НПВ для опилок составляет от 40 до 50 грамм / м 2. Это зависит от многих факторов, в том числе от типа используемого материала.
Обычно нормального атмосферного кислорода может быть достаточно для поддержания взрыва пыли, если также присутствуют другие необходимые условия. Особо опасными считаются среды с высоким содержанием кислорода или чистого кислорода, а также сильные окисляющие газы, такие как хлор и фтор. Кроме того, суспензии в виде частиц соединений с высоким окислительным потенциалом, таких как пероксиды, хлораты, нитраты, перхлораты и дихроматы, могут увеличить риск взрыва, если также присутствуют горючие материалы.
Существует множество источников возгорания, и открытый огонь не обязательно должен быть единственным: более половины взрывов пыли в Германии в 2005 году произошли от источников, не являющихся пламенем.. Общие источники воспламенения включают:
Однако часто бывает трудно определить точный источник возгорания при расследовании после взрыва. Когда источник не может быть обнаружен, возгорание часто связывают с статическим электричеством. Статические заряды могут генерироваться внешними источниками или могут возникать внутри за счет трения о поверхности самих частиц, когда они
Пыль имеет очень большую площадь поверхности по сравнению с их массой. Поскольку горение может происходить только на поверхности твердого тела или жидкости, где она может реагировать с кислородом, пыль становится гораздо более огнеопасной, чем сыпучие материалы. Например, 1 кг (2,2 фунта) sp в данном случае горючий материал с плотностью 1 г / см будет иметь диаметр около 12,4 см (4,9 дюйма) и площадь поверхности 0,048 квадратных метра (0,52 квадратных футов). Однако, если бы он был разбит на сферические частицы пыли диаметром 50 мкм (примерно размером частицы муки ), у него была бы площадь поверхности 120 квадратных метров (1300 квадратных футов).. Эта значительно увеличенная площадь поверхности позволяет материалу гореть намного быстрее, а чрезвычайно малая масса каждой частицы позволяет им загореться с гораздо меньшей энергией, чем объемный материал, так как нет потерь тепла на проводимость внутри материала.
Когда эта смесь топлива и воздуха воспламеняется, особенно в замкнутом пространстве, таком как склад или силос, создается значительное повышение давления, часто более чем достаточное для разрушения конструкции. Даже материалы, которые традиционно считаются негорючими (например, алюминий) или медленно горящими (например, дерево), могут вызвать мощный взрыв при мелком измельчении и могут воспламениться даже от небольшой искры.
Экспериментальная установка
Мелкоизмельченная мука диспергирована
Облако муки воспламеняется
Огненный шар распространяется быстро
Интенсивно лучистому теплу здесь нечего воспламенять
Огненный шар и поднимаются перегретые газы
Последствия взрыва с несгоревшей мукой на земле
Взрыв пыли может нанести серьезный ущерб к конструкциям, оборудованию и персоналу от сильного воздействия избыточного давления или ударной волны. Летающие объекты и мусор могут вызвать дальнейшие повреждения. Сильное лучистое тепло от огненного шара может воспламенить окружающую среду или вызвать серьезные ожоги кожи у незащищенных людей. В плотно замкнутом пространстве внезапное истощение кислорода может вызвать удушье. Если пыль основана на углероде (например, в угольной шахте), неполное сгорание может вызвать образование больших количеств окиси углерода (шахтерское дополнительное увлажнение ). Это может привести к большему количеству смертей, чем исходный взрыв, а также затруднить попытки спасения.
Этот американский плакат во время Первой мировой войны предупреждал о взрывах зерновой пыли Было проведено много исследований Европа и другие страны, чтобы понять, как контролировать эти опасности, но взрывы пыли все еще происходят. Альтернативы для повышения безопасности процессов и установок зависят от отрасли.
В угольной промышленности взрыв метана может вызвать взрыв угольной пыли, который затем может охватить всю шахту. В качестве меры предосторожности негорючая каменная пыль может быть разбросана по проезжей части шахты или храниться в поддонах, свисающих с крыши, чтобы разбавить угольную пыль, вызванную ударной волной , до точки, при которой она не сможет гореть. Мины также можно опрыскивать водой для предотвращения возгорания.
Некоторые отрасли промышленности исключают кислород из процессов пылеулавливания. Эта мера предосторожности известна как «инертизация». Обычно при этом используются азот, двуокись углерода или аргон, которые являются негорючими газами, которые могут вытеснять кислород. Тот же метод используется и в больших резервуарах для хранения, где могут накапливаться легковоспламеняющиеся пары. Однако использование бескислородных газов создает опасность удушья рабочих. Рабочие, которым необходимо освещение в замкнутых пространствах, где существует высокий риск взрыва пыли, часто используют лампы, предназначенные для подводных ныряльщиков, поскольку они не имеют риска образования открытой искры из-за их герметичной водонепроницаемой конструкции.
Надлежащие методы ведения домашнего хозяйства, такие как устранение скопления горючих отложений пыли, которые могут нарушиться и привести к вторичному взрыву, также помогают смягчить проблему.
Лучшие меры технического контроля, которые можно найти в Стандартах Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA) по горючей пыли, включают:
Облака пыли являются обычным источником взрывов, вызывая ежегодно около 2000 взрывов в Европе. В таблице перечислены известные происшествия во всем мире.
| Событие | Дата | Местоположение | Страна | Исходный материал | Смертельные случаи | Травмы | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Взрыв мельницы Washburn "A" | 2 мая 1878 г. | Миннеаполис, Миннесота |  США | зерно пыль | 22 | Разрушена самая большая зерновая мельница в мире и выровнял с землей пять других заводов, эффективно снизив производственные мощности Миннеаполиса от одной трети до половины. Призвал комбинаты по всей стране установить улучшенные системы вентиляции для предотвращения скопления пыли. | |
| Взрыв в Милуоки Воркс | 20 мая 1919 г. | Милуоки, Висконсин | США | Завод по измельчению кормов | 3 | 4 | Взрыв ощущался на много миль вокруг и полностью выровнял завод, принадлежащий компании. |
| Взрыв Douglas Starch Works | 22 мая 1919 г. | Сидар-Рапидс, Айова | США | кукурузный крахмал | 43 | 30 | Взрыв ощущался на многие мили вокруг и полностью сравнял с землей завод, принадлежащий компании. |
| Взрыв в Порт-Колборне | 9 августа 1919 г. | Порт-Колборн |  Канада | грейн | 10 | 16 | Взрыв также уничтожил пароход Quebec, который находился рядом с элеватором |
| Большой терминал элеватора в Канзас-Сити | 13 сентября 1919 г. | Канзас-Сити, Миссури | США | 14 | 10 | Возник в подвале лифта во время периода уборки и поднялся по шахте лифта | |
| Катастрофа на шахте Маунт-Маллиган | 19 сентября 1921 г. | Маунт-Маллиган, Квинсленд |  Австралия | угольная пыль | 75 | Серия взрывов угольной пыли в шахте потрясла сплоченный поселок и была слышна на расстоянии 30 километров (19 миль). | |
| Взрыв угольной шахты Бэньсиху | 26 апреля 1942 г. | Бэньси, Ляонин |  Маньчжоу-Го (сейчас  Китай ) | угольная пыль и газ | 1 549 | 34% горняков, работавших в тот день, погибли. Это самая страшная авария на угледобывающих предприятиях в мире. | |
| Взрыв элеватора Westwego | 22 декабря 1977 г. | Westwego, Луизиана | США | зерновая пыль | 36 | 13 | |
| взрыв элеватора в Галвестоне | 27 декабря 1977 г. | Галвестон, Техас | США | зерновая пыль | 20 | ||
| Взрыв на заводе Bird's Custard | 18 ноября 1981 г. | Банбери |  Соединенное Королевство | кукурузный крахмал | 9 | ||
| Взрыв на солодовом заводе в Метце | 18 октября 1982 г. | Мец |  Франция | ячменная пыль | 12 | 1 | |
| Взрыв на текстильной фабрике в Харбине | 17 марта 1987 г. | Харбин | Китай | льняная пыль пыль | 58 | 177 | |
| зерно Блай взрыв | август 1997 г. | Блей | Франция | зерновая пыль | 11 | 1 | Взрыв на зернохранилище в Société d'Exploitation Maritime Blayaise убил 11 человек e в соседнем офисе и ранен. |
| взрыв West Pharmaceutical Services | 29 января 2003 г. | Кинстон, Северная Каролина | США | полиэтилен пыль | 6 | 38 | |
| взрыв Imperial Sugar | 7 февраля 2008 г. | Порт Вентворт, Джорджия | США | сахар пыль | 14 | 42 | |
| Взрыв в Куньшане в 2014 г. | 2 августа 2014 г. | Куньшань | Китай | металл порошок | 146 | 114 | |
| взрыв Formosa Fun Coast | 27 июня 2015 г. | Нью-Тайбэй |  Тайвань | цветной крахмальный порошок | 15 | 498 | Взрыв, когда Холи -подобный цветной порошок был выпущен на музыкальном и цветном фестивале на открытом воздухе на Formosa Fun Coast. |
| Взрыв на древесной мельнице Босли | 17 июля, 2015 | Босли, Чешир | Соединенное Королевство | древесная мука | 4 | 4 |
 | Викискладе есть материалы, связанные с Взрывом пыли. |
Инциденты во Франции и США:
Защита производственных предприятий и предприятий по переработке зерна от риска взрывов пыли:
