Оценка взрывопожароопасности предприятий по хранению и переработке зерна

Определены основные условия возбуждения и дальнейшего распространения взрыва производственной пыли на предприятиях по хранению и переработке зерна. Приводятся статистические данные и их анализ, определяющие место и причины воспламенения и локального взрыва на предприятиях такого профиля. Рассмотрены меры по предотвращению возникновения подобных ситуаций.

Хранение и переработка зерна сопровождаются выделением производственной пыли, которая образует с воздухом взрыво- и пожароопасную смеси. Пыль, находящаяся в воздухе помещений и внутри оборудования во взвешенном состоянии (аэровзвесь), взрывоопасна, а осевшая на строительные конструкции и оборудование (аэрогель) — пожароопасна. Основные условия возбуждения и дальнейшего распространения взрыва аэровзвеси следующие: наличие в воздухе взрывоопасной пыли; наличие источников тепла, способных воспламенить аэровзвесь; присутствие достаточного количества кислорода, расходуемого на полное сгорание аэровзвеси.

Взвешенная в воздухе пыль в концентрациях выше взрывоопасного (нижнего) предела является первой и основной причиной пылевых взрывов. Взрывоопасные концентрации могут образовываться в технологическом оборудовании, системах аспирации и пневмотранспорта, силосах и бункерах. При первичном взрыве ударная волна может поднять осевшую в помещении и на оборудовании пыль и вызвать повторные более мощные взрывы.

Взрывоопасность пыли зависит от содержания в ней органической и минеральной составляющих, дисперсности и влажности. При увеличении содержания минеральных примесей взрывоопасность пыли снижается: например, при зольности мельничной пыли 4 % нижний концентрационный предел взрываемости равен 15-20 г/м3, а при зольности 22 % уже 55 - 60 г/м3.

Наиболее взрывоопасна пыль с размерами частиц менее 70 мкм. Такая пыль обладает чрезвычайно большой удельной поверхностью, что повышает ее физико-химическую активность. Большое значение для воспламенения пыли имеет содержание в ней влаги. Такая пыль требует большого количества тепла для испарения влаги, находящейся в ее частицах, в результате чего снижается возможность воспламенения. Кроме того, образующийся пар мешает доступу необходимого для горения кислорода воздуха. Например, взрыв аэровзвеси из пшеничной муки возможен при влажности не более 18 %.

Кроме наличия аэровзвеси пыли определенной концентрации и содержания кислорода для возникновения пылевого взрыва необходим тепловой источник достаточной температуры и мощности. Минимальная энергия воспламенения аэровзвесей органических пылей зависит от многих факторов и составляет 10 - 100 мДж.

Взрывы пылевоздушных смесей начинаются с первичных "хлопков" и вспышек внутри оборудования и помещений. Ударные волны от взрывов в оборудовании и пламя при первичных хлопках встряхивают и воспламеняют находящуюся в помещении пыль, что приводит к повторным взрывам.

Анализ материалов о взрывах на предприятиях по хранению и переработке зерна Волгоградской области показал, что более половины (55 %) первичных взрывов наблюдается в помещениях, остальные произошли в транспортном или технологическом оборудовании. Причинами воспламенения и локального взрыва в рассмотренных случаях были: несовершенство и неисправность оборудования, а также нарушение правил его эксплуатации (33 %); применение открытого огня — сварочные работы (21 %); самовозгорание сырья и готовой продукции в результате нарушения норм хранения
(более 20 %) (табл. 1).

Наименование предприятия	Место взрыва и пожара	Причина взрыва и пожара
Вязовский КХП	Зерносушилка	Нарушение технологии
Филоновский КХП	Силкорпус	Нарушение технологии
	Зерносклад	Короткое замыкание электропроводки
Быковский КХП	Нория	Завал нории
Павловский элеватор	Зерносклад	Короткое замыкание электропроводки
Камышинский элеватор	Зерносклад	Короткое замыкание электропроводки
Волгоградская реалбаза	Зерносклад	Короткое замыкание электропроводки
Волгоградский элеватор	Приемное устройство элеватора	Сварочные работы
Урюпинский элеватор	Зерносклады	Сварочные работы
Ярыжинский ХПП	Зерносклад	Сварочные работы
Арчединский элеватор (Липки)	Зерносклады	Грозовой разряд

20 % от общего числа взрывов на предприятиях отрасли приходятся на мукомольные предприятия. Это означает, что происходит в среднем 3 взрыва на 100 предприятиях за 10 лет. Анализ имеющихся данных позволил выявить причины первичных взрывов и места их наиболее вероятного возникновения (табл. 2).

Известно, что основная масса мучной пыли под действием гравитационных сил оседает на поверхности пола и стен помещения и технологического оборудования. При неорганизованном воздухообмене в помещениях мельницы происходит свободное перетекание воздуха, поэтому накопление большого количества осевшей пыли в любой точке помещения может привести к образованию взрывоопасной смеси. Как показали результаты визуального обследования, наибольшее количество пыли выбивается от оборудования в зерноочистительном отделении и отделении бестарного хранения муки.

Причины возникновения первичных взрывов	Количество взрывов (в % от общего числа)	Места возникновения первичных взрывов	Количество взрывов (в % от общего числа)
Электросварочные, газосварочные и другие огневые работы	20	Силосы и бункеры	45
Загорание продукта в вальцевых станках	13	Система аспирации	15
Неисправность воздуходувных машин	13	Нории и транспортеры	20
Неисправность нории	10	Пневмотранспорт	10
Неисправность транспортеров и другого оборудования	20	Место не установлено	10
Причина не установлена	24

С целью прогнозирования риска возникновения взрывопожароопасной ситуации на мельницах проводится оценка интенсивности оседания мучной пыли. Для этого авторами используется "Методика оценки мощности пылевыделения от технологического оборудования предприятий по переработке и хранению зерна и интенсивности пылеоседания на поверхности производственных помещений", утвержденная Управлением Нижневолжского округа Госгортехнадзора России.

Рассмотрим результаты, полученные на мельнице типа Рмм-3 в г. Астрахани производительностью 30 т/сутки. Особенностью такой мельницы является расположение всех единиц оборудования в едином объеме помещения на трех площадках, не разделенных жесткими перегородками. Поэтому интенсивность пылеоседания определялась для всего помещения в целом. Для проведения замеров площадь пола была разбита на 10 квадратов, в каждом из которых размещалась предварительно взвешенная ловушка. По разнице масс ловушек до и после опыта определялась масса уловленной пыли, а затем количество пыли, оседающей на поверхности в течение суток. Результаты замеров и расчетов приведены ниже:

Объем помещения	18 • 24 • 11 = 4752 м3
Площадь поверхности стен	18 • 24 • 11 + 18 • 24 • 11 = 924 м2
Площадь пола	18 • 24 = 432 м2
Площадь двух площадок на уровне 3,5и7м	6 • 13 • 2 = 156 м2
Общая площадь	924 + 432+ 156 = 1668 м2
Масса взвихренной пыли для образования взрывоопасной концентрации пыле- воздушной смеси	57024 г
Толщина слоя пыли при 50 % взвихривании аэрогеля и его плотности 100 кг/м3	57,024 • 2/100/1668 = 0,68 мм
Диаметр ловушки	0,2 м
Площадь поверхности ловушки	0,0314 м2
Объем пыли в ловушке	0,0314 • 0,00068 = 0,000021 м3
Масса пыли в ловушке	0,0021 кг

Проведенные экспериментальные исследования показали, что в среднем за сутки на поверхности ловушек оседает 1,76 г мучной пыли, что на 16 % меньше количества (2,1 г), соответствующего созданию взрывооопасной концентрации. Ежедневная уборка пыли с поверхности пола и оборудования позволит снизить ее количество еще на 25 %.

В соответствии с действующим законодательством на каждом предприятии отрасли осуществляется система взрывопредупреждения и противопожарных мероприятий. Для снижения пылевыделения с целью обеспечения безопасной эксплуатации мукомольных предприятий необходимо запрещение возврата пыли, отобранной из зерна, обратно в поток (пыль необходимо собирать в бункера и отгружать с территории элеватора как отходы), контролировать интенсивность пылеоседания, обязательно регулярно инспектировать аспирационные установки.