Что такое взрыв пыли? Как его предотвратить?

Взрыв пыли происходит, когда горючая пыль находится во взвешенном состоянии в воздухе в достаточной концентрации и встречается с источником воспламенения. Событие развивается за доли секунды, давление в замкнутом объёме стремительно растёт и превышает прочность корпуса оборудования. Пыль, поднятая первичным взрывом, может вызвать вторичный и гораздо более разрушительный взрыв.

Управление риском ведётся по двум направлениям. Меры, предотвращающие воспламенение, и системы защиты, ограничивающие ущерб при взрыве, проектируются совместно.

Что такое взрыв пыли?

Для пожара достаточно горючего, кислорода и источника воспламенения. Для взрыва пыли к этим трём элементам добавляются ещё два условия: рассеивание пыли в виде облака и замкнутость пространства. Такая структура, при которой все пять элементов присутствуют одновременно, в литературе называется пятиугольником взрыва.

Размер частиц пыли — определяющий фактор. Чем меньше частица, тем больше площадь поверхности на единицу массы и тем легче воспламенение, поэтому в оценку включается пыль с размером частиц менее 500 микрон. Повышение влажности и увеличение размера частиц снижают риск.

Почему происходит взрыв пыли?

Главная причина — отсутствие контроля над скоплением пыли. Тонкий слой пыли, накопившийся на поверхностях оборудования, балках и полу, от небольшой волны давления поднимается в воздух и образует взрывоопасное облако.

Свой вклад вносят и технологические факторы. Линии пневмотранспорта, загрузка и разгрузка силосов, операции помола и просеивания образуют плотное пылевое облако. План мер по предотвращению взрыва пыли в силосах ставит в центр именно концентрацию облака в моменты загрузки и разгрузки.

Источники воспламенения, вызывающие взрыв пыли

Источники воспламенения чаще всего кажутся обыденными. Наиболее часто называются механическая искра, трение и перегрев подшипников, электростатический разряд, горячая поверхность, сварочные и режущие работы, электрическая дуга и самонагревание.

Электростатический разряд занимает в этой группе особое место. При движении в трубах и воздуховодах пыль накапливает заряд, и этот заряд, накопленный на незаземлённой металлической детали, может разрядиться одной искрой. Поскольку энергия воспламенения пыли часто низкая, достаточно даже незаметного глазу разряда.

Какая пыль несёт риск взрыва?

Большая часть горючей органической и металлической пыли при соответствующих условиях ведёт себя как взрывоопасная. Основные группы риска можно свести к шести категориям.

В этот перечень входят также волокнистая и текстильная пыль, а химчистка относится к сферам, которые необходимо оценивать с точки зрения взрыва пыли.

Отрасли с риском взрыва пыли

Риск присутствует в любой отрасли, где образуется пыль. Основные отслеживаемые сценарии — взрыв мучной пыли на мельницах и хлебопекарных предприятиях, взрывы зерновой и пшеничной пыли на силосах и комбикормовых заводах, взрыв угольной пыли на тепловых электростанциях и горных предприятиях. В металлургии и химии картина меняется: на литейных и шлифовальных линиях на первый план выходит взрыв алюминиевой пыли, в окрасочных камерах — взрыв порошковой краски, на химических предприятиях — взрыв серной пыли.

В перечень попадают и неожиданные сферы. Химчистки также относятся к предприятиям с риском взрыва пыли, поскольку тонкая волокнистая пыль, накапливающаяся на поверхностях фильтров и барабанов, образует горючий слой. Перерабатывающие предприятия и цеха аддитивного производства, использующие металлические порошки, также стали в последние годы заметными зонами риска.

Как предотвратить взрыв пыли?

Стратегия предотвращения строится на недопущении воспламенения. Взрыв пыли в значительной степени можно предотвратить с помощью треугольника «взрывозащищённое оборудование, заземление и регулярная уборка», поверх которого добавляются системы защиты.

Одного лишь предотвращения недостаточно. В международной практике, поскольку вероятность воспламенения нельзя свести к нулю, системы защиты всегда проектируются как дополнительный уровень. Поэтому концепция мер против взрыва пыли в силосах включает также оборудование для сброса давления и изоляции.

Как системы пылеудаления снижают риск взрыва?

Система пылеудаления работает в двух направлениях. Улавливая пыль у источника, она уменьшает образование облаков и отложений в помещении, но поскольку собранная пыль концентрируется в корпусе фильтра, сама система становится объёмом, который необходимо защищать.

Концепция решения различается в зависимости от отрасли. На линиях пылеудаления горнодобывающих предприятий абразивная и горючая пыль рассматриваются совместно. В пищевой и фармацевтической отраслях гигиенические требования проектируются вместе со взрывозащитой.

Антистатические фильтрующие элементы и заземление

Пыль, проходящая через фильтровальный рукав и картридж, накапливает заряд. В моделях антистатического фильтровального мешка и картриджа токопроводящие волокна, вплетённые в структуру ткани, отводят этот заряд на корпус и не дают ему разрядиться в одной точке.

Не следует забывать, что одного токопроводящего элемента недостаточно. Чтобы выбор антистатического картриджного фильтра имел смысл, необходимо заземлить корпус и всю сеть воздуховодов.

Взрывные клапаны и системы беспламенного сброса

Взрывной клапан при росте давления внутри корпуса открывается на заданном пороге и отводит пламя и давление в безопасном направлении. Тем самым предотвращается разрушение корпуса, а ущерб ограничивается предсказуемой зоной.

В закрытых помещениях, где панель не может открываться наружу, предпочтение отдаётся беспламенному сбросу. Металлическая сетка внутри устройства безопасный выпуск без пламени гасит пламя и безопасно сбрасывает давление во внутреннее пространство. Что касается изоляции, воздушный затвор (поворотный клапан) и обратный взрывоотсекающий клапан останавливают распространение пламени по присоединённым линиям.

Вентиляторы и оборудование в исполнении ATEX

Вентилятор — один из компонентов системы с наибольшей вероятностью искрообразования. В конструкциях взрывозащищённых вентиляторов ATEX применяются неискрящие пары материалов, увеличенный зазор рабочего колеса и герметичное исполнение подшипникового узла.

Оборудование выбирается в зависимости от класса зоны. Среды со взрывоопасной пылью классифицируются как Зона 20, 21 и 22, и потребность во взрывозащищённом оборудовании также определяется этим классом. Системы предотвращения взрывов проектируются как неотъемлемая часть этого комплекса.

Как проводится анализ риска взрыва пыли?

Анализ начинается с лабораторных испытаний пыли. Основные данные для расчёта взрыва пыли — значение Kst, характеризующее силу взрыва, и значение Pmax, показывающее максимально достижимое давление. Без этих двух данных невозможно рассчитать площадь сброса и прочность корпуса.

После завершения расчёта взрыва пыли предприятие разделяется на зоны и определяется метод защиты. Все полученные данные, классификация зон и принятые меры сводятся в Документ о взрывозащите. Этот документ составляется до начала работ в рамках Положения о защите работников от опасностей взрывоопасных сред.

Значение периодического обслуживания для защиты от взрывов пыли

Система, правильно спроектированная при монтаже, теряет защитную функцию, если её не обслуживать. Засорённый фильтрующий элемент снижает расход аспирации, вызывает оседание пыли в воздуховодах и создаёт горючие отложения по всей линии.

В плане обслуживания регулярно проверяется ряд позиций. В начале этого перечня — значения перепада давления, измерения сопротивления заземления, целостность взрывной панели, свободный ход обратного клапана, износ поворотного клапана и состояние фильтрующих элементов. Чтобы подобрать концепцию защиты для Вашего предприятия, Вы можете сообщить о своих потребностях через форму запроса предложения.