Взрывоопасность аэровзвеси сухой молочной сыворотки

Введение. В нормативной литературе многих стран принято относить фракцию горючей пыли с размером частиц более 500 мкм к дисперсным материалам, невзрывоопасным в состоянии аэровзвеси. Представляет интерес изучение взрывоопасности аэровзвесей, которые не подчиняются данному правилу. В частности, известна взрывоопасность образцов сухой молочной сыворотки (далее — сыворотки) со средним размером частиц 41, 162 и 750 мкм, выявленная испытаниями в камере объемом 1 м3. Поставлена задача определить максимальный размер частиц взрывоопасной фракции сыворотки dcr с помощью ранее раз­работанной процедуры и продемонстрировать нарушение упомянутого выше правила.

Метод обработки экспериментальных данных. Для упомянутых трех образцов сыворотки с известными значениями бедного концентрационного предела взрываемости (НКПР1 = 250 г/м3, НКПР2 = 250 г/м3 и НКПР3 = 500 г/м3) построены непрерывные функции F распределения частиц по размерам d. Полученные функции F1(d), F2(d) и F3(d) соответственно представлялись распределениями Розина – Раммлера, заполняющими промежутки между дискретными данными ситового анализа образцов.

Оценка dcr. Следуя известной процедуре (Полетаев, 2014), использовали информацию о первом и третьем образцах сыворотки. Находили значения dcr из уравнения F1(dcr)/F3(dcr) = НКПР3/НКПР1. Решение уравнения дает dcr = 750 мкм.

Обсуждение результатов. Полученная оценка dcr намного превышает предельное значение параметра, предлагаемое в нормах. Данная оценка носит объективный характер и не может объясняться известным из практики измельчением крупных частиц в процессе распыления. В пользу последнего утверждения свидетельствует характерное снижение индекса взрывоопасности сыворотки с ростом среднего размера
частиц рассмотренных трех образцов.

Выводы. Максимальный размер частиц взрывоопасной фракции сыворотки составляет величину порядка 750 мкм.

1. Di Benedetto A., Russo P., Amyotte P., Marchand N.

2. Modelling the effect of particle size on dust explosions // Chemical Engineering Science. 2010. Vol. 65. Issue 2. Pp. 772–779. DOI: 10.1016/j.ces.2009.09.029

3. Ichinose K., Mogi T., Dobashi R. Effects of the particle size and agglomeration on the minimum explosible concentration and flame propagation velocity in dust clouds // Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2020. Vol. 56. Issue 4. Pp. 421–426. DOI: 10.1134/s001050822004005x

4. Полетаев Н.Л. Расчетно-экспериментальная оценка максимального размера частиц взрывоопасной монодисперсной аэровзвеси // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2014. Т. 23. № 9. С. 15–26. DOI: 10.18322/PVB.2014.23.09.15-26

5. Полетаев Н.Л. Оценка максимального размера взрывоопасных частиц сульфида железа // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. Т. 31. № 3. С. 5–11. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.03.5-11

6. Soundararajan R., Amyotte P.R., Pegg M.J. Explosibility hazard of iron sulphide dusts as a function of particle size // Journal of Hazardous Materials. 1996. Vol. 51. Issue 1–3. Pp. 225–239. DOI: 10.1016/s0304-3894(96)01825-0

7. Полетаев Н.Л. Оценка взрывоопасности ядерного графита в 1-м3 камере // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. Т. 31. № 2. С. 15–21. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.02.15-21

8. Graphite dust deflagration: A review of international data with particular reference to the decommissioning of graphite moderated reactors. EPRI, Palo Alto, CA, 2007. P. 1014797.

9. Poletaev N.L., Korolchenko A.Y. A now on the relationship between the lower explosiblity limit of dust and particle size // Proceedings of the Joint Meeting of the Russian and Japanese Sections of the Combustion Institute. Chernogolovka, Moscow Region, 1993. Pp. 116–117.

10. Scholl E.W., Reeh D., Wiemann W. et al. Brenn – und Explosions – Kenngrossen von Stauben // SFT-Report. No. 2. Pp. 2–79. 100 S.

11. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. 3-е изд. Л. : Химия, 1987. 264 с.

12. Selle Н., Zehr J. Beurteilung der experimente werte für die untere zündgrenze von staub // Luft-Gemischen mit Hijfe Thermochemischer Berechnungen. Staub und Reinhalt Luft, 1954. Bd. 38. 583 S.

13. Hertzberg M., Cashdollar K.L. Introduction to dust explosions. The industrial dust explosions / ed. K.L. Cashdollar, M. Henzberg. ASTM Special Technical Publication 958. Philadelphia : ASTM, 1987. Pp. 5–32.

14. Altwal J.M., Véchot L.N. Experimental study of the influence of particle size on Minimum Explosible Concentration of sulfur dust // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2021. Vol. 71. P. 104507. DOI: 10.1016/j.jlp.2021.104507

15. Bagaria P., Zhang J., Mashuga C. Effect of dust dispersion on particle breakage and size distribution in the minimum ignition energy apparatus // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2017. DOI: 10.1016/j.jlp.2017.07.001

16. Sanchirico R., Di Sarli V., Russo P., Di Benedetto A. Effect of the nozzle type on the integrity of dust particles in standard explosion tests //

17. Powder Technology. 2015. Vol. 279. Pp. 203–208. DOI: 10.1016/j.powtec.2015.04.003

18. Bagaria P., Zhang J., Yang E., Dastidar A., Mashuga C. Effect of dust dispersion on particle

19. integrity and explosion hazards // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2016. Vol. 44. Pp. 424–432. DOI: 10.1016/j.jlp.

20. 11.001

21. Bagaria P., Li Q., Dastidar A., Mashuga C. Classification of particle breakage due to dust dispersion // Powder Technology. 2018. DOI: 10.1016/j.powtec.2018.09.089

22. Bagaria P., Hall B., Dastidar A., Mashuga C. Effect of particle size reduction due to dust dispersion on minimum ignition energy (MIE) // Powder

23. Technology. 2019. Vol. 356. Pp. 304–309. DOI: 10.1016/j.powtec.2019.08.030

24. Miller J., Mulligan P., Johnson C.E. Comminution of pulverized Pittsburgh coal during ASTM E1226-12a dust combustibility testing // Powder Technology. 2020. Vol. 375. Pp. 28–32. DOI: 10.1016/j.powtec.2020.07.059

25. Полетаев Н.Л. Влияние дисперсности частиц на динамику горения алюминия в 1-м3 камере // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022. Т. 31. № 5. С. 6–13. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.05.6-13