Пределы воспламенения аэровзвесей

 

Для быстрого протекания реакции горения должны быть обеспечены следующие условия:

1) необходимое для теплообмена сближение диспергированных частиц;

2) выделение за индукционный период достаточного количества горючих газов, окутывающих газовой пленкой каждую частицу;

3) ускорение тепловыделения от начала развития реакции окисления до критического его значения, при котором начинается самовозгорание вследствие превышения тепловыделения над теплоотдачей в окружающую среду. Горение аэровзвеси возникает в результате воспламенения от высокотемпературного источника зажигания. Воспламенение и распространение пламени по всему объему аэровзвеси происходит только в том случае, если ее концентрация находится в диапазоне концентрационных пределов воспламенения.

Наименьшая концентрация пыли в воздухе (в г/м³ или кк/м³), при которой смесь способна воспламеняться от постороннего источника зажигания с последующим распространением пламени - на весь объем смеси, называется нижним концентрационным пределом воспламенения аэровзвеси (НКПВ). Нижнему пределу воспламенения придают большое значение, так как он характеризует степень пожаро- и взрывоопасности аэровзвесей в производстве, где эти пыли образуются. Нижний предел воспламенения аэровзвеси учитывают при классификации производств по степени пожарной опасности в соответствии со строительными нормами и правилами. Нижний предел воспламенения аэровзвеси твердых веществ учитывают при расчете безопасных режимов работы установок пневмотранспорта, пылеосаждения и т. п.

Верхние концентрационные пределы воспламенения аэровзвеси настолько велики, что в большинстве случаев практически недостижимы. Так, концентрация верхнего предела воспламенения для аэровзвеси сахарной пудры равна 13500 г/м³.

Основными факторами, влияющими на взрывчатость аэровзвесей, являются мощность источника зажигания, влажность пыли и воздуха, зольность пыли, дисперсность пыли, состав воздуха, начальная температура пылевоздушной смеси и др.

Мощность источника зажигания. Мощность источника зажигания определяется числом активных центров, образуемых при его воздействии в единицу времени на единице поверхности пыли. Чем больше образуется ак-
тивных центров в единицу времени, тем интенсивнее начнется развитие цепной реакции. С увеличением мощности источника зажигания НКПВ пыли снижается и взрывчатость пыли увеличивается.

При оценке опасности искровых разрядов статического электри-
чества в пыле-воздушной мучной среде взрывоопасной концентра-
ции рекомендуется считать безопасными разряды с энергией не более 5 мДж.

Влажность пыли и воздуха. Вода, содержащаяся в пыли, затрудняет ее воспламенение и распространение пламени. Объясняется это тем, что в процессе нагревания частиц аэровзвеси часть тепла расходуется на испа-
рение воды. Исследования показали, что по мере увеличения влагосодержания воздуха уменьшается интенсивность взрыва торфяной пыли. Влияние влажности поразному сказывается на взрывчатых свойствах угольных пылей.

Зольность пыли. Под зольностью пыли понимается остаток негорючих частиц твердого вещества. Увеличение зольности пыли приводит к увеличению расстояния между горючими пылинками, поэтому при разложении их не образуется необходимой газо-паро-воздушной смеси, способной воспламеняться под действием источника зажигания данной мощности. Вместе с тем, увеличение зольности приводит к увеличению теплопотерь из зоны реакции, что также затрудняет распространение фронта пламени на весь объем пыле-воздушной смеси. Чем выше зольность частиц твердого тела, составляющих аэровзвесь, тем меньше ее взрывчатость. Если содержание минеральных веществ в пыли 50 % и выше, то пыли имеют слабую способность взрываться или вообще не способны взрываться.

Дисперсность пыли. С увеличением дисперсности аэровзвеси увеличивается поверхность окисления и скорость химической реакции. С увеличением дисперсности возрастает линейная скорость горения пыле-воздушной смеси, что приводит к уменьшению периода термического распада пылинок и увеличению полноты их сгорания. Поэтому нижний концентрационный предел воспламенения пыли понижается.

Состав воздуха. Примесь негорючих паров и газов в пылевой смеси снижает ее взрывчатость. Объясняется это тем, что введение негорючих паров и газов снижает концентрацию кислорода в смеси, а согласно закону действия масс для гетерогенных систем, скорость химической реакции пропорциональна только концентрации кислорода. При содержании кислорода в воздухе ниже 16% торфяная аэровзвесь не воспламеняется.

Начальная температурапыле-воздушной смеси. С повышением начальной температуры смеси уменьшается количество кислорода в единице ее объема. Скорость химической реакции при этом уменьшается, а следовательно, нижний концентрационный предел воспламенения азровзвеси повышается.

В зависимости от величины нижнего концентрационного предела воспламенения пыли разделяют на два класса:

- взрывоопасные НКПВ65 г/м³

- пожароопасные НКПВ 65г/м³

Чем меньше величина концентрационого предела пыли, тем больше
вероятность образования взрывоопасных концентраций. Согласно СНиП (Производственные здания промышленных предприятий. Нормы проектирования), производства, в которых получаются, выделяются горю-
чие пыли с нижним концентрационным пределом до
б5 г/м³ являются взрывоопасными; более 65 г/м³ — пожароопасными.