Pölyräjähdys

Pölyräjähdykselle on viisi välttämätöntä edellytystä:

• Palava pöly
• Pöly on levinnyt ilmaan riittävän suurena pitoisuutena
• On olemassa hapetin (tyypillisesti ilmakehän happi)
• On olemassa syttymislähde
• Tilaa on rajattu-
• . building can be an enclosure

Sources of dustEdit

Monista tavallisista materiaaleista, jotka tunnetusti palavat, voi syntyä pölyräjähdys, kuten kivihiilestä ja sahanpurusta. Lisäksi monet muuten arkiset orgaaniset materiaalit voivat myös hajota vaaralliseksi pölypilveksi, kuten vilja, jauhot, tärkkelys, sokeri, maitojauhe, kaakao, kahvi ja siitepöly. Jauhemaiset metallit (kuten alumiini, magnesium ja titaani) voivat muodostaa räjähdysherkkiä suspensioita ilmassa, jos ne ovat hienojakoisia.

Räjähdysherkkää pölyä voi syntyä esimerkiksi viljan kuljetuksen kaltaisissa toiminnoissa, ja viljasiiloja on usein purettu rajusti. Kivihiilen louhinnasta syntyy hiilipölyä, ja jauhomyllyissä syntyy niin ikään suuria määriä jauhopölyä jauhamisen seurauksena. Jättimäinen jauhopölyräjähdys tuhosi myllyn Minnesotassa 2. toukokuuta 1878, jolloin Washburn A:n myllyssä kuoli 18 työntekijää ja neljä muuta viereisissä rakennuksissa. Samanlaista ongelmaa esiintyy sahoilla ja muissa puunjalostukseen keskittyneissä paikoissa.

Sen jälkeen, kun metallijauheeseen perustuva teollinen tuotantomittakaavan additiivinen valmistus (Additive Manufacturing, AM) alkoi 2010-luvulla, tarvitaan yhä enemmän tietoa ja kokemusta siitä, miten voidaan ehkäistä pölyräjähdyksiä ja tulipaloja, jotka johtuvat jäljistä ylimääräisestä metallijauheesta, joka jää toisinaan jäljelle lasersintrauksen tai muiden sulatusmenetelmien jälkeen. Esimerkiksi AM-rakentamisen jälkeisissä työstötoiminnoissa tukirakenteiden huokosista vapautuva ylimääräinen jauhe voi altistua leikkausrajapinnan kipinöille. Tätä tietopohjaa ei pyritä luomaan ainoastaan alan sisällä, vaan se pyritään myös jakamaan paikallisille palokunnille, jotka suorittavat säännöllisiä paloturvallisuustarkastuksia alueensa yrityksissä ja jotka voivat odottaa vastauksia hälytyksiin liikkeissä tai tehtaissa, joissa AM-menetelmä on nyt osa tuotantoa.

Vaikkei kyseessä olekaan varsinainen pöly, paperihiukkasten, jotka vapautuvat prosessoinnin aikana – erityisesti rullattaessa, rullan purkaessa, kalanteroitaessa/leikattaessa ja arkkia leikattaessa – tiedetään myös aiheuttavan räjähdysvaaraa. Tällaisille vaaroille alttiilla suljetuilla paperitehtaiden alueilla ylläpidetään yleisesti hyvin korkeita ilmankosteuksia, jotta vähennetään paperipölyn räjähdysvaaraa.

Erikoistehosteiden pyrotekniikassa lycopodiumjauhe ja maidoton kermavaahto ovat kaksi yleistä keinoa turvallisten, hallittujen tulipalotehosteiden aikaansaamiseksi.

Pölyn on koostuttava hyvin pienistä hiukkasista, joilla on suuri pinta-alan ja tilavuuden välinen suhdeluku ja joiden yhteinen tai yhdistetty pinta-ala on näin ollen hyvin suuri verrattuna suuremmista hiukkasista koostuvaan pölyyn. Pöly määritellään jauheeksi, jonka hiukkasten halkaisija on alle noin 500 mikrometriä, mutta hienojakoisempi pöly aiheuttaa paljon suuremman vaaran kuin karkeat hiukkaset, koska kaikkien hiukkasten yhteenlaskettu pinta-ala on suurempi.

Pitoisuus Muokkaa

Tämän tietyn arvon, alemman räjähdysherkkyysrajan (RAK), alapuolella pöly ei riitä tukemaan räjähdysvauhdin edellyttämää nopeaa palamista. Turvallisena pidetään palavan aineen pitoisuutta, joka on enintään 25 % LEL-arvosta. Vastaavasti, jos polttoaineen ja ilman suhde kasvaa yli ylemmän räjähdysrajan (UEL), ei ole riittävästi hapettavaa ainetta, jotta palaminen voisi jatkua tarvittavalla nopeudella.

Pölyjen pienimmän räjähdyskelpoisen konsentraation tai suurimman räjähdyskelpoisen konsentraation määrittäminen ilmassa on hankalaa, ja eri lähteisiin tutustuminen voi johtaa varsin erilaisiin tuloksiin. Tyypilliset räjähdysherkkyysalueet ilmassa ovat muutamasta kymmenestä grammasta/m3 vähimmäisrajan osalta muutamaan kilogrammaan/m3 enimmäisrajan osalta. Esimerkiksi sahanpurun LEL-arvo on määritetty 40-50 grammaa/m3 . Se riippuu monista tekijöistä, kuten käytetystä materiaalityypistä.

Hapettava aineEdit

Tyypillisesti normaali ilmakehän happi voi riittää tukemaan pölyräjähdystä, jos myös muut tarvittavat olosuhteet ovat olemassa. Erityisen vaarallisina pidetään korkeahappisia tai puhtaita happiympäristöjä sekä voimakkaita hapettavia kaasuja, kuten klooria ja fluoria. Myös korkean hapetuspotentiaalin omaavien yhdisteiden, kuten peroksidien, kloraattien, nitraattien, perkloraattien ja dikromaattien, hiukkasmaiset suspensiot voivat lisätä räjähdysriskiä, jos läsnä on myös palavia materiaaleja.

SyttymislähteetTiedosto

Syttymislähteitä on monia, eikä palamattoman liekin tarvitse olla ainoa syttymislähde: yli puolet pölyräjähdysonnettomuuksista, jotka tapahtuivat Saksassa vuonna 2005, johtui muusta kuin liekkiin liittyvästä lähteestä. Yleisiä syttymislähteitä ovat:

• sähköstaattinen purkaus (esim. väärin asennettu kuljetushihna, joka voi toimia Van de Graaffin generaattorin tavoin)
• kitka
• koneiden tai muiden laitteiden aiheuttama sähköinen valokaari
• kuumat pinnat (esim.esim. ylikuumentuneet laakerit)
• tulipalo
• itsesyttyminen

Räjähdyksen jälkeisessä tutkimuksessa on kuitenkin usein vaikea määrittää tarkkaa syttymislähdettä. Kun lähdettä ei löydy, syttymisen katsotaan usein johtuvan staattisesta sähköstä. Staattiset varaukset voivat syntyä ulkoisista lähteistä, tai ne voivat syntyä sisäisesti hiukkasten omien pintojen kitkasta, kun ne törmäävät toisiinsa tai liikkuvat toistensa ohi.