Взрывы — это внезапные локализованные события избыточного давления. Они возникают вследствие быстрого увеличения объёма и энергии при воспламенении топлива в присутствии кислорода и сопровождаются выделением тепла, кинетической энергии и газов под высоким давлением.
Обычные взрывы распространяются со скоростью до 340 метров (1 120 футов) в секунду — это скорость звука в сухом воздухе. Именно такие процессы происходят при типичных промышленных и коммерческих атмосферных взрывах и подпадают под действие законодательства ATEX.
Взрывы, происходящие быстрее скорости звука, называются детонациями и требуют специально разработанных инструментов, химических веществ и материалов. Энергия таких событий распространяется в виде ударных волн через среду, с меньшим смещением самой среды.
Чаще всего детонации встречаются в горнодобывающей промышленности из-за использования специальных материалов. В данной статье рассматриваются обычные взрывы — воспламенение атмосферной пыли, газа или пара.
Риски по отраслям
Некоторые риски очевидны даже для непосвящённого наблюдателя, другие же остаются незаметными без знания конкретных процессов. В ряде отраслей требуется оборудование, соответствующее зонам ATEX. Например, наша ATEX Camera, предназначенная для сред с риском газовых взрывов. Рассмотрим примеры.
Очевидные
- Химическая промышленность
- Многие химические сочетания по своей природе взрывоопасны
- Порошки во взвешенном состоянии также представляют опасность
- Энергетика
- Угольная пыль — это топливо
- Природный газ — это топливо
- Деревообработка
- Мелкие опилки — отличное воздушное топливо
- Биомассовые установки
- Метан
- Древесная пыль при гранулировании
- Металлообработка
- Многие металлы (например, алюминий и его сплавы) быстро и взрывоопасно окисляются
Скрытые
- Пищевая промышленность
- Сахарная пудра — чистый углеводород
- Молотые зерновые легко и интенсивно горят
- Очистные сооружения
- Ферментационные газы (например, метан) легко воспламеняются
- Хлор в сочетании с аммиаком образует взрывоопасную смесь
- Фармацевтика
- Целлюлоза и лактоза, используемые как наполнители таблеток, взрывоопасны в виде пыли
- Различные спирты применяются в смесях и формулах
- Полигоны отходов
- Выделяющиеся газы (метан, сероводород)
- Окрасочные цеха
- Растворители в виде тумана могут образовывать взрывоопасную атмосферу
- Краски (металлические и органические) могут служить топливом
Опасность газов
Газовые взрывы могут причинить огромный ущерб, поскольку газы и пары проникают в щели, распространяются между помещениями и зачастую невидимы. До встречи с источником воспламенения люди могут даже не подозревать об их присутствии.
Некоторые газы не имеют запаха, например метан. Поэтому в природный газ добавляют сероводород или метилмеркаптан, чтобы человек мог почувствовать утечку. Эти добавки обнаруживаются носом даже в очень малых концентрациях.
Газы легко воспламеняются, например от статического разряда. Даже искра в выключателе света может вызвать взрыв. Поджигание спички или включение газовой плиты с автоподжигом также может стать причиной. Взрыв дома из-за утечки природного газа может быть вызван даже звонком старого телефонного аппарата — его электромагниты создают искры при замыкании контактов.
Опасность пыли
Как правило, пылевые взрывы сложнее инициировать, чем газовые. Топливо сначала должно перейти во взвешенное состояние, затем должен появиться источник тепла, достаточный для воспламенения частицы. После начала процесс распространяется каскадно: горящая частица передаёт энергию соседней.
Размер частиц влияет на уровень угрозы, как и плотность на единицу объёма. Крупные опилки менее опасны, чем очень мелкие при одинаковой плотности. Мелкие частицы имеют огромную площадь поверхности и быстро высвобождают всю энергию сразу. Крупные частицы горят медленнее и требуют больше энергии для достижения критической точки.
Распространение
Пыльное рабочее пространство с индивидуальной вентиляцией может быть безопасным. Однако если несколько помещений соединены общей вентиляцией, огонь может распространиться по системе. Поэтому такие системы оснащаются заслонками, которые автоматически закрываются при резком скачке давления, предотвращая распространение пламени.
Другие пылевые риски
Пыль скапливается вокруг оборудования — транспортеров угля, желобов, систем перемещения муки или сахара. Требуется регулярная уборка и обслуживание, чтобы концентрация не достигала опасного уровня.
Элементы взрыва
Кислород составляет 20% атмосферы, поэтому обычно контролируют топливо и источники воспламенения. Источником может быть искра, открытое пламя или нагрев. Топливом — пыль, газ или пар. При отсутствии любого из элементов взрыв невозможен.
Взрывоопасные свойства топлива
Топливо реагирует только в определённых концентрациях. Эти пределы называются UEL и LEL — верхний и нижний пределы взрываемости.
Если концентрация выше UEL или ниже LEL, взрыв невозможен. Аналогично, если температура ниже точки воспламенения, риск отсутствует.
Травмы при взрывах
Травмы не всегда очевидны. Кровотечения и осколочные ранения заметны сразу, но глухота, контузии, внутренние повреждения или ожоги могут проявиться позже. Все пострадавшие от взрыва считаются серьёзно травмированными до подтверждения обратного.
Вывод
Контролировать кислород сложно, поэтому необходимо контролировать температуру или источники воспламенения.
Любое накопление топлива должно устраняться — пыль физически удаляется, газы и пары — вентилируются. Будьте внимательны, соблюдайте чистоту и проводите регулярное обслуживание оборудования!
Взрыв пыли на сахарном заводе Imperial Sugar стал крупнейшим в истории США: 14 погибших, десятки раненых и полное уничтожение предприятия.
