Wybuch pyłu

Jest pięć warunków koniecznych dla wybuchu pyłu:

• Pył palny
• Pył jest rozproszony w powietrzu w wystarczająco dużym stężeniu
• Jest utleniacz (zwykle tlen atmosferyczny)
• Jest źródło zapłonu
• Obszar jest zamknięty – np. budynek może być obudową

Źródła pyłuEdit

Wiele pospolitych materiałów, o których wiadomo, że się palą, może spowodować eksplozję pyłu, np. węgiel i trociny. Ponadto, wiele innych prozaicznych materiałów organicznych może również zostać rozproszonych w niebezpiecznej chmurze pyłu, takich jak ziarno, mąka, skrobia, cukier, mleko w proszku, kakao, kawa i pyłki. Sproszkowane metale (takie jak aluminium, magnez i tytan) mogą tworzyć wybuchowe zawiesiny w powietrzu, jeśli są drobno podzielone.

Wybuchowy pył może powstać w wyniku takich działań jak transport zboża, a silosy zbożowe często były gwałtownie burzone. Wydobycie węgla prowadzi do powstawania pyłu węglowego, a młyny mączne również mają duże ilości pyłu mącznego w wyniku mielenia. Gigantyczna eksplozja pyłu mącznego zniszczyła młyn w Minnesocie 2 maja 1878 r., zabijając 18 pracowników Washburn A Mill i kolejnych czterech w sąsiednich budynkach. Podobny problem występuje w tartakach i innych miejscach przeznaczonych do obróbki drewna.

Od czasu pojawienia się na skalę przemysłową produkcji addytywnej opartej na proszkach metali (AM) w latach 2010-tych, rośnie zapotrzebowanie na więcej informacji i doświadczeń w zakresie zapobiegania wybuchom pyłu i pożarom spowodowanym śladami nadmiaru proszku metalowego, które czasami pozostają po spiekaniu laserowym lub innych metodach stapiania. Na przykład, w operacjach obróbki mechanicznej po wytworzeniu materiału AM, nadmiar proszku uwolnionego z porowatości struktur nośnych może być narażony na iskry z interfejsu cięcia. Podejmowane są wysiłki nie tylko w celu zbudowania tej bazy wiedzy w branży, ale także w celu udostępnienia jej lokalnym oddziałom straży pożarnej, które przeprowadzają okresowe kontrole bezpieczeństwa pożarowego w przedsiębiorstwach w swoich okręgach i które mogą spodziewać się alarmów w sklepach lub zakładach, w których AM jest obecnie częścią asortymentu produkcyjnego.

Cząstki papieru emitowane podczas przetwarzania – w szczególności walcowania, rozwijania, kalandrowania/rozcinania i cięcia arkuszy – choć nie są ściśle pyłem, również stanowią zagrożenie wybuchem. W zamkniętych pomieszczeniach papierni narażonych na takie niebezpieczeństwo zwykle utrzymuje się bardzo wysoką wilgotność powietrza, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo eksplozji unoszącego się w powietrzu pyłu papierowego.

W pirotechnice efektów specjalnych, proszek likopodowy i kremówka bezmleczna są dwoma powszechnymi środkami do wytwarzania bezpiecznych, kontrolowanych efektów ogniowych.

Aby wspomóc szybkie spalanie, pył musi składać się z bardzo małych cząstek o wysokim stosunku powierzchni do objętości, co sprawia, że zbiorowa lub łączna powierzchnia wszystkich cząstek jest bardzo duża w porównaniu z pyłem o większych cząstkach. Pył definiuje się jako proszki z cząstkami o średnicy mniejszej niż około 500 mikrometrów, ale drobniejszy pył będzie stanowił znacznie większe zagrożenie niż grubsze cząstki ze względu na większą całkowitą powierzchnię wszystkich cząstek.

StężenieEdit

Poniżej pewnej wartości, dolnej granicy wybuchowości (LEL), ilość pyłu jest niewystarczająca do podtrzymania spalania w tempie wymaganym do wybuchu. Stężenie palne na poziomie lub poniżej 25% LEL jest uważane za bezpieczne. Podobnie, jeśli stosunek paliwa do powietrza wzrośnie powyżej górnej granicy wybuchowości (UEL), nie ma wystarczającej ilości utleniacza, aby umożliwić kontynuację spalania w wymaganym tempie.

Określenie minimalnego stężenia wybuchowego lub maksymalnego stężenia wybuchowego pyłów w powietrzu jest trudne, a konsultacje z różnymi źródłami mogą prowadzić do całkiem różnych wyników. Typowe zakresy wybuchowości w powietrzu wynoszą od kilkudziesięciu gramów/m3 dla minimalnego limitu, do kilku kg/m3 dla maksymalnego limitu. Na przykład, wartość LEL dla trocin została określona na poziomie 40-50 gramów/m3. Zależy to od wielu czynników, w tym od rodzaju użytego materiału.

UtleniaczEdit

Typowo, normalny tlen atmosferyczny może być wystarczający do wybuchu pyłu, jeśli inne niezbędne warunki są również obecne. Środowiska o wysokiej zawartości tlenu lub czystego tlenu są uważane za szczególnie niebezpieczne, podobnie jak silne gazy utleniające, takie jak chlor i fluor. Również zawiesiny cząstek stałych związków o wysokim potencjale utleniania, takich jak nadtlenki, chlorany, azotany, nadchlorany i dichromiany, mogą zwiększać ryzyko wybuchu, jeśli obecne są również materiały palne.

Źródła zapłonuEdit

Istnieje wiele źródeł zapłonu, a nagi płomień nie musi być jedynym: ponad połowa wybuchów pyłu w Niemczech w 2005 r. pochodziła ze źródeł innych niż płomień. Typowe źródła zapłonu obejmują:

• wyładowania elektrostatyczne (np. niewłaściwie zainstalowany przenośnik taśmowy, który może działać jak generator Van de Graaffa)
• tarcie
• łuki elektryczne z maszyn lub innego sprzętu
• gorące powierzchnie (np.przegrzane łożyska)
• pożar
• samozapłon

Jednakże, często trudno jest określić dokładne źródło zapłonu podczas badania po wybuchu. Gdy nie można znaleźć źródła, zapłon często przypisuje się elektryczności statycznej. Ładunki statyczne mogą być generowane przez źródła zewnętrzne lub mogą być generowane wewnętrznie przez tarcie na powierzchniach samych cząstek podczas ich zderzania lub przesuwania się obok siebie.

.