Взрывы пыли в силосах представляют серьезную угрозу для безопасности и экономики промышленных предприятий.

По статистике, европейская промышленность ежедневно регистрирует в среднем один взрыв пылевоздушной смеси, и, по данным на 2017 год, 14% этих взрывов происходит именно в силосах. Ключевую роль здесь играет взрыв зерновой пыли – явление, возникающее из-за накопления горючей пыли в замкнутом пространстве. Рассмотрим подробнее, какие факторы приводят к взрывам горючей пыли, и какие меры необходимо предпринять для предотвращения этих опасных инцидентов.

Что такое силосы и где они используются

Практически во всех отраслях промышленности существуют сыпучие материалы, которые хранят в силосах или бункерах.

Таблица 1. Типы материалов хранения в силосах по отраслям

Накопление горючей пыли в силосах создает серьезные риски: высокая концентрация пыли в замкнутом пространстве легко воспламеняется, вызывая мощный взрыв с разрушительными последствиями.

Почему пыль в силосах взрывается?

Горючая пыль – это мелкодисперсные твердые частицы, которые при определенных условиях могут воспламениться и распространять огонь в воздухе. Опасность горючей пыли заключается в ее способности создавать взрывоопасные пылевоздушные смеси. Большая площадь поверхности мелких частиц позволяет им быстро воспламеняться и детонировать.

Необходимым условием для взрыва пылевоздушной смеси является одновременное присутствие пяти ключевых элементов:

1. Наличие горючего вещества (пыли)

Важно, чтобы концентрация частиц находилась в пределах между нижним (НКПВ) и верхним (ВКПВ) концентрационными пределами распространения пламени.

2. Дисперсность частиц

Пыль должна быть достаточно мелкой, чтобы оставаться во взвешенном состоянии в воздухе и иметь большую площадь поверхности для быстрого воспламенения.

3. Присутствие окислителя

Для поддержания горения необходимо наличие окислителя, в качестве которого выступает кислород. Концентрация кислорода в воздухе (около 21%) достаточна для возникновения взрыва, если присутствуют горючее вещество и источник воспламенения.

4. Появление источника воспламенения

Необходимо наличие источника зажигания с достаточной энергией для инициирования воспламенения смеси горючего вещества и окислителя. Основные источники воспламенения в производственной среде: открытое пламя, электрические искры, механические искры, высокая температура поверхности, статическое электричество, выделение тепла вследствие протекания экзотермических реакций.

5. Ограниченный объем помещения

Замкнутое пространство способствует более эффективному распространению пламени и увеличению давления при взрыве.

Отсутствие хотя бы одного из этих пяти компонентов делает взрыв невозможным.

Факторы, способствующие накоплению пыли

Частицы могут быть очень легкими и беспрепятственно распространяться по воздуху. Со временем даже небольшие отложения пыли могут накапливаться до опасной толщины слоя, зачастую это происходит по нескольким причинам:

1. Медленный процесс. Накопление происходит постепенно, и небольшие количества пыли не привлекают внимания.
2. Скрытые места. Пыль скапливается в труднодоступных местах, таких как:
   • Поверхности оборудования (двигатели, конвейеры, вентиляционные системы).
   • Балки и перекрытия.
   • Вентиляционные каналы.
   • Подпольные пространства.
3. Недостаточная или неправильная уборка. Отсутствие регулярной и эффективной уборки, особенно в труднодоступных местах, а также использование методов, которые поднимают частицы в воздух, а не удаляют их.
4. Недооценка риска. Персонал привыкает к наличию пыли и перестает воспринимать ее как угрозу.

Основные последствия взрывов в силосах

Взрывы в силосах не только ставят под угрозу жизнь и здоровье работников и целостность оборудования, но и наносят серьезный ущерб экономике предприятий. Наиболее существенными последствиями взрыва могут быть:

Человеческие жертвы и травмы

Взрывная волна и разлетающиеся обломки могут травмировать персонал, иногда приводя к его гибели. Пострадавшие могут получить ожоги, переломы, контузии и другие травмы, требующие длительного и дорогостоящего лечения. Паника и хаос затрудняют эвакуацию и оказание помощи пострадавшим.

Разрушение оборудования и инфраструктуры

Взрывная волна обладает огромной разрушительной силой и может привести к обрушению силоса, повреждению или полному уничтожению оборудования, зданий и других объектов инфраструктуры. Повреждения могут привести к утечке хранимых материалов, загрязнению окружающей среды.

Подробнее о взрывах пыли и скорости распространения взрывной волны читайте в статье

Экономические потери для предприятий

Расходы на ремонт и восстановление, потерянные доходы из-за простоя, выплаты компенсаций пострадавшим, а также штрафы и санкции от надзорных органов могут обернуться для предприятия серьезными финансовыми проблемами, вплоть до банкротства. Кроме того, авария может негативно повлиять на репутацию предприятия и снизить доверие со стороны клиентов и партнеров.

Таблица 2. Примеры реальных взрывов в силосах

Меры по предотвращению взрывов зерновой пыли

Взрывы пыли – серьезная угроза безопасности на предприятиях, занимающихся хранением и переработкой зерна. Комплексный подход к предотвращению взрывов частиц зерна должен включать в себя как организационные меры, так и использование технических средств защиты.

1. Технические решения

Данные меры направлены на снижение вероятности взрыва путем контроля концентрации пыли, исключения источников воспламенения и смягчения последствий в случае взрыва. Это помогает предотвратить появление взрыва. К техническим решениям относятся:

• Промышленные системы аспирации. Аспирация удаляет пыль непосредственно у источника ее образования, предотвращая ее распространение в воздухе и оседание на поверхностях.
• Контроль влажности. Поддержание определенной влажности материала снижает пылеобразование и способность частиц к воспламенению.
• Системы искрогашения. Эти системы обнаруживают и гасят искры в транспортируемых материалах, прежде чем они достигнут мест, где может произойти взрыв. Это позволяет предотвратить воспламенение пылевоздушной смеси.
• Заземление технологического оборудования. Правильное заземление предотвращает накопление статического электричества, которое может стать источником искры.

2. Системы взрывозащиты

В зависимости от вида взрывозащиты, устройства могут быть направлены на подавление взрыва на стадии зарождения, сброс избыточного давления и локализацию взрывной волны с целью предотвращения распространения взрыва на смежные единицы технических устройств. Применение оборудования во взрывозащищенном исполнении увеличивает безопасность при работе в пылевоздушных средах и снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций. К системам взрывозащиты относятся:

• Подавление взрыва в начальной фазе (HRD система)
  Это способ активной взрывозащиты, который подразумевает наличие комплекса технических устройств раннего обнаружения взрыва (датчиков давления и оптического излучения) и подавления на начальной стадии путём внесения в оборудование взрывоподавляющего вещества (бикарбоната натрия).
• Контролируемый сброс избыточного давления (Взрыворазрядные панели, пламегасители FLEX)
  Высвобождение взрыва является пассивной взрывозащитой и подразумевает наличие устройства для сброса избыточного давления и продуктов горения в окружающую среду — взрыворазрядителя. При использовании таких устройств избыточное давление не достигает значений, представляющих угрозу для целостности технологического оборудования.
• Предотвращение распространения ударной волны – локализация взрыва (обратный клапан B-FLAP, шиберная задвижка GATEX, HRD барьер)
  Данный метод взрывозащиты подразумевает использование отсекающего устройства для предотвращения распространения фронта пламени и избыточного давления в смежные единицы технологического оборудования.

3. Организационные меры

Комплекс мер направлен на создание культуры безопасности и повышение осведомленности персонала о рисках взрывов пыли. Это помогает предотвратить возникновение опасных ситуаций и оперативно реагировать на них. К организационным мерам относятся:

• Обучение и инструктаж персонала. Регулярное обучение персонала по вопросам взрывобезопасности, правилам работы с пылью и использованию средств защиты повышает их осведомленность и позволяет правильно действовать в случае опасности. Обученный персонал лучше понимает риски и соблюдает необходимые меры предосторожности.
• Регулярный аудит рисков и инспекции. Проведение аудитов и инспекций позволяет выявлять потенциальные опасности, оценивать эффективность мер по предотвращению взрывов и своевременно устранять нарушения. Аудит помогает поддерживать высокий уровень безопасности и выявлять слабые места в системе защиты.
• Регулярная очистка и уборка. Регулярная уборка удаляет осевшую пыль, предотвращая ее накопление до опасных концентраций и образование взрывоопасных облаков.

Заключение

Предотвращение взрывов пыли требует комплексного подхода, включающего контроль пылеобразования, поддержание безопасной концентрации горючей взвеси, исключение источников воспламенения и использование взрывозащищенного оборудования. Ключевым элементом в управлении промышленной безопасностью является обязательное проведение аудита на предмет наличия и скопления горючих порошков. Далее, для определения параметров взрывоопасности пыли, образцы порошка передаются в специализированную лабораторию для проведения тестирования.

Лишь на основе результатов аудита и лабораторных испытаний пыли эксперты могут подобрать оптимальные системы взрывозащиты. Реализация данных мер позволяет минимизировать опасность взрывов пыли, обеспечивая безопасную рабочую среду.