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 DР_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:

DР_м = М × Q × Р_о × К_п / (V × r _в × С_в × Т_о × К_н)

или

DР_м = r_п ×Q × Р_о × К_п / (r _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; r _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; r_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	r, г / м3	Тв.мин., °С	DРм, кПа	Рм, МПа / с
НКПВ
Полистирол				37,0
Полиэтилен				37,0
Титан				75,0
Алюминий				138,0
Цинк				-
Железо карбонильное				14,5
Железо восстановленное				-
Сера				32,4
Казеин		-
Резиновая мука	74–79
Кукуруза				0,7
Овёс, рис, ячмень	-			2,9
Пшеница	-			11,2

Окончание табл. 3.9

Вещество	r, г / м3	Тв.мин., °С	DРм, кПа	Рм, МПа / с
Вещества с размерами частиц до 75 мкм (по В. Маршаллу)
ВКПВ
Пшеничная мука				25,6
Пшеничный крахмал				44,9
Кофе быстрорастворимый				3,8
Пробка				52,8
Целлюлоза				55,2
Нейлон				27,6
Уголь				15,9
Древесина	-			39,3
Мыло				19,4

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

Таблица 3.10