1.3 Вибухопожежна небезпека борошна
Борошно – це горюча порошкоподібна речовина. Взвішений в повітрі борошняний пил (аерозоль) – вибухонебезпечний. Ступінь пожежонебезпечності пилу характеризується температурою його самоспалахування. Чим нижче ця температура, тим пил більш пожежонебезпечний. Ступінь вибухонебезпеки залежить від величини нижньої межі вибуху пилу. Чим менша нижня концентраційна межа вибуху для даного пилу, тим частіше і швидше можуть виникати вибухонебезпечні концентрації. За ступенем пожежо- і вибухонебезпеки пил можна класифікувати на:
1-й клас – найбільш вибухонебезпечний, з нижньою концентраційною межею вибуху до 15 г/м³ (млиновий сірий пил висівок);
2-й клас – вибухонебезпечний, з нижньою концентраційною межею вибуху від 16 до 65 г/м³ (борошняний пил, пшенична січка);
3-й клас – найбільш пожежонебезпечний, з температурою самоспалахування до 250˚С (пил зерноочисних відділень);
4-й клас - пожежонебезпечний, з температурою самоспалахування вище 250˚С (елеваторна).
Вибух пилу представляє собою хімічну реакцію згоряння взвішеного в повітрі пилу, що надзвичайно швидко протікає і поширюється. Він супроводжується утворенням великого об’єму газоподібних продуктів горіння і підвищення тиску, в результаті чого можуть бути зруйновані стекла вікон або навіть стіни приміщення. Причиною такого швидкого згоряння являється величезна питома поверхня взаємодії з повітрям. Володіючи такою питомою поверхнею, пил набуває деяких властивостей, що слабо проявляються у твердих речовин в компактному стані. Так, пил здатний своєю поверхнею поглинати велику кількість газів і парів. При знаходженні в повітрі він поглинає кисень, в зв’язку з чим реакція протікає з більшою швидкістю. Крім того, маючи велику поверхню, пил при русі здатний заряджатися статичною електрикою. Величина заряду статичної електрики залежить від швидкості руху пилу, величини її поверхні, вологості, концентрації і властивостей речовини пилу. При розряді статичної електрики виникають іскри, що здатні підпалити пил.
Вибухонебезпечні властивості аерозолю борошна залежать від ступеню дисперсності ( крупноти помолу), вологості, зольності і щільності. Аерозолі за спалахуванням і горінням дуже подібні до газових сумішей. Пожежонебезпечними властивостями борошна являються наступні показники: максимальний тиск вибуху 760 кПа (7,6 кгс/см²), мінімальна енергія запалення біля 50 мДж, швидкість нарощування тиску більше 25000 кПа ( 250 кгс/см²*с).
Пил у стані аерогелю (та, що осіла на обладнані, будівельних конструкціях, в повітроводах і ін.) пожежонебезпечний, має температуру спалахування 250-360 ºС.
Як правило, горіння аерогелю виникає на її поверхні, але аерогелі борошна здатні до тління і поширенню його всередині своєї маси, а також поглинання продуктів горіння, що створює особливу небезпеку виникнення пожежі від самозаймання. При цьому у випадку переходу аерогелю в стан аерозолю під дією яких-небудь процесів (в машинах, апаратах, при обваленні шарів з конструктивних елементів будівель та ін.) складається загроза вибуху, тому потрібно добиватися того, щоб виключити або максимально зменшити пилоутворення на всіх стадіях процесу. Вибухонебезпечні тільки ті концентрації, які знаходяться між нижньою і верхньою межею вибуху. Нижня межа вибуху аерозолю характеризується мінімальною місткістю взвішеного пилу в визначеному об’ємі повітря, нижче якого горіння і вибух пилу не виникають. По мірі збільшення концентрації взвішеного пилу вище нижньої межі наступає верхня межа вибуху, вище якої вибух і горіння також не виникають. Характеристику вибухонебезпечності пилу на елеваторах, млинах і круп’яних заводах наведемо у таблиці 1.3. Крім нижньої межі вибуху існує верхня , Але для пилових сумішей вона у більшості випадків невідома, так як практично таких концентрацій пилу не буває. Тиск, що розвивається при вибуху пилоповітряних сумішей, залежить від концентрації в них пилу. Найменший тиск виникає в тому випадку, коли концентрація пилу рівна нижній межі вибуху. Тиск буде тим більший, чим вище нижньої межі вибуху концентрація пилу. По мірі наближення концентрації суміші до верхньої межі вибуху тиск знову зменшується. Крім концентрації пилу, вибуховий тиск залежить також від величини пилових частинок джерела запалювання. Тиск чим більше, чим менший розмір пилових частинок і більша величина або температура запалення. Крім визначеної концентрації пилу і наявності джерела запалення, для горіння і вибуху необхідна ще і достатня кількість кисню в повітрі. Пил вибухає при наступних умовах:
- якщо в повітрі виробничих приміщень концентрація пилу не менше нижньої межі вибуху;
- при наявності джерела запалення з температурою не нижчою температури самоспалахування;
- при наявності достатньої кількості кисню повітря.
Таблиця 1.3. Показники пожежовибухонебезпечності пилу.
| Види пилу (фракція подрібненого продукту з розміром частинок не менше 70 мікрон) | Дані аналізу | Показники пожежовибухонебезпечності аерозолю | ||
| Вологість в % | Зольність в % | Температура самоспалахування в ˚С | Нижня межа вибуху в г/м³ | |
| Лузга вівсяна Млиновий пил сірий Борошно пшеничне. Мучка пшенична.. Борошно ржане Борошно вівсяне Мучка вівсяна Відходи зерна і пшениці Висівки пшеничні Висівки ржані Пил очищення мішкотари Елеваторний пил зерна ржи Елеваторний пил зерна пшениці | - 8,1 11,1 8,9 10,3 10,9 9,7 9,9 9,4 10,2 13,6 5,5 - | - 16,5 1,5 4,0 1,9 3,3 3,0 9,1 4,3 5,7 8,8 10,5 - | 666 800 825 700 875 775 880 700 825 800 600 800 - | 22,7 17,6 35,3 15,1 27,7 30,2 25,2 20,2 17,6 52,9 15,0 227,0 50,0 |
Крім визначеної концентрації пилу і наявності джерела запалення, для горіння і вибуху необхідна ще і достатня кількість кисню в повітрі. Зерновий і борошняний пил, наприклад, при пониженні кількості кисню в повітрі до 11-13% не спалаху. Пил вибухає при наступних умовах:
- якщо в повітрі виробничих приміщень концентрація пилу не менше нижньої межі вибуху;
- при наявності джерела запалення з температурою не нижчою температури самоспалахування;
- при наявності достатньої кількості кисню повітря.
Наявність пилу з концентрацією від 7 г/м³ і більше мається в повітроводах і машинах всіх елеваторів, млинів і крупозаводів і уникнути її в цих місцях майже неможливо. Але абсолютно недопустимо, щоб подібна концентрація пилу створювалася в результаті виходу пилу з машин або за рахунок звихрення пилу, що осіла на стінах, стелях, конструкціях і поверхнях машин.
Основними причинами утворення в виробничих приміщеннях високих концентраціях пилу являються:
неправильна і недостатня робота аспіраційних установок, а також вимкнення їх під час роботи технологічного обладнання;
при залишенні відкритими під час роботи люків машин і апаратів і допущення завалів, при випущенні продукції на підлогу, що часто виникає навіть внаслідок виробничої необхідності;
при поганому прибиранні приміщень, недостатньому і несвоєчасному прибиранні пилу з обладнання, стін, стель і конструкцій.
Дуже часто аерозоль спалахує при:
використанні відкритого полум’я в виробничих приміщеннях (ліхтарів з гасовими лампами або свічками, паяльних ламп, зварочних та інших апаратів, куріння і запалювання сірників);
несправності електропроводки, апаратури і електрообладнання (патронів, рубильників, запобіжників, розеток, двигунів);
використанні електроламп великої потужності (100 вт і більше), ковпаків, що допускають осадження пилу на поверхні ламп;
накопиченню статичної електрики на передачах, що швидко обертаються;
попаданні в робочі органи машин металічних домішок.
1.4 Пожежна небезпека складів борошна
Пожежна небезпека процесу зберігання борошна залежить від її
властивостей та умов зберігання.
При загоранні мішків з борошном вогонь поширюється інтенсивно по їхній поверхні. Температура розвивається до 800˚С і більше. Мішки прогорають, борошно висипається і виникає її обвугленння і тління. Поширенню пожежі, що виникла за якою-небудь причиною, будуть сприяти незахищені технологічні і дверні отвори, які слугують шляхами поширення пожежі із одного приміщення в інше, з одного поверху на інший. Дерев’яні конструкції в будівлях, що пристосовані під склади, також будуть сприяти розвитку пожежі.
Гасіння пожежі в тарному борошняному складі – трудоємкий процес, так як приходиться евакуацію і захист мішків від води в умовах сильного задимлення. При гасінні не уникнути псування борошна водою.