Горіння пилоповітряних сумішей

2.4.1. Класифікація пилу горючих речовин за ступенем пожежо

ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ регламентує наступні показатаелі пожежо- та вибухонебезпечності горючих аерозолів і аерогелей [3]:

· Для пилу в який осів стані: tвосп .. tсв. tсн (самонагрівання), tтр (температура тертя), температурні умови теплового самозаймання, Wmin. здатність горіти і вибухати з водою, киснем повітря та іншими речовинами.

2.4.2. Властивості, що визначають Пожежовибухонебезпека пилу

З властивостей горючих пилу найбільш важливими є: дисперсність, хімічна активність, адсорбційна здатність, схильність до електризації.

Дисперсність - ступінь подрібнення частинок оцінюється питомою поверхнею (сумарна площа поверхні одиниці маси пилу). Зі збільшенням дисперсності підвищується хімічна активність пилу, її адсорбційна здатність, схильність до електризації, знижується tсв і НКМЗ, тобто підвищується її пожежо- та вибухонебезпечність.

Хімічна активність - здатність пилу вступати в реакції з різними речовинами (в тому числі реакції окислення і горіння). Хімічна активність пилу визначається природою речовини і в більшій мірі залежить від її дисперсності (так як хімічні реакції протікають в основному на поверхні) швидкість реакції зі збільшенням дисперсності зростає. Метали (Fe, Al, Zn), зазвичай не горять при нормальних умовах, в стані пудри миттєво самовозгораются при контакті з повітрям. Таким чином, пилу по пожежовибухонебезпеки у багато разів перевершують продукт, з якого вони отримані.

Адсорбційна здатність - здатність поверхні твердих частинок пилу поглинати пари і гази з навколишнього середовища. Розрізняють фізичну (за рахунок сил міжмолекулярної взаємодії - сил Ван-дер-Ваальса) і хімічну (за рахунок валентних зв'язків) адсорбцію.

Фізична і хімічна адсорбція супроводжуються виділенням тепла. Тому пилу в стані гелю можуть самонагрівається і самозайматися.

Адсорбовані на поверхні пилу молекули горючих газів і парів підвищують стійкість аерозависів, прискорюють підготовку пилу до горіння. І навпаки, адсорбція негорючих газів (СО2. N2) знижують схильність пилу до самозаймання. Це явище знаходить практичне застосування в різних галузях промисловості.

Схильність пилу до електризації - здатність пилу купувати заряди статичної електрики. Електризація пилу відбувається в результаті адсорбції іонів газів з повітря, де пил знаходиться в підвішеному стані.

Потенціал заряду пилу залежить від швидкості руху пилу і її дисперсності. Чим вони вище - тим більше заряд С.Е.

Основна небезпека, створювана електризацією пилу, полягає в можливості іскрового розряду. Розряд С.Е. виникає тоді, коли напруженість електростатичного поля над поверхнею діелектрика або провідника досягає критичної (пробивної) величини. Для повітря ця величина дорівнює 30 кВ / м. Займання горючих пилу іскровий розряд С.Е. відбудеться, якщо енергія, що виділяється буде більше Wmin енергії запалювання для даної суміші.

Ефективним способом боротьби з накопиченням зарядів С.Е. є підвищення вологості повітря. Наприклад, при відносній вологості повітря 70% електризація пилу небезпеки вже не представляє (але іноді підтримувати таку вологість важко). Тому основним і досить ефективним заходом безпеки в цих випадках є надійне заземлення рухомих і нерухомих частин обладнання.

2.4.3. Вибухи пилоповітряних сумішей

До найбільш вибухонебезпечним ставляться пилу, що мають розміри частинок в межах 70 ... 100 мкм з величиною НКМЗ менше 15 г / м 3. Практично всі органічні, а також неорганічні, в тому числі металеві пилу, згорають в повітрі і можуть привести до катастрофічних вибухів в замкнутих обсягах.

Типова послідовність подій під час вибуху пилу така. Спочатку відбувається невеликий вибух в будь-якої частини обладнання (трубопроводі, апараті). Потім утворилися продукти вибуху і вібрація обладнання піднімають в повітря осів на забрудненому робочому місці пил. Цей пил вже є пальним для другого руйнівного вибуху.

Інша типова ситуація на шахтах: спочатку вибух метано-повітряної кош-

сі ® піднімається велика кількість вугільного пилу ® другий вибух вугільного пилу з катастрофічними наслідками.

Найважливішою характеристикою вибухонебезпечності пилу є НКМЗ (НКПР). На величину НКПР впливають дисперсність, вологість, температура, тиск і інші чинники. Найменша НКПР при дисперсності 70 ... 100 мкм. Вологість до 15% залежність лінійна (зростання), а далі - різко вгору. Підвищення температури веде до зниження НКМЗ. Зниження тиску викликає зниження НКМЗ (до 1,5 ... 2,0 кПа), подальше зниження - горіння пилоповітряних сумішей не спостерігається.