О проблеме экспериментального обоснования низкой взрывоопасности горючей пыли в 20-литровой камере

Выполнен количественный анализ причин ошибочного отнесения невзрывоопасной, но горючей пыли к взрывоопасной по результатам исследования в 20-л камере. Показано, что тестирование аэровзвеси в 20-л камере происходит при повышенных по сравнению с нормальными (25 °С, 100 кПа) начальной температуре среды и начальном давлении в камере. Показано также, что к росту начальной температуры аэровзвеси приводят два процесса: распыление дисперсного материала в камере импульсом сжатого воздуха из ресивера; адиабатическое сжатие аэровзвеси при срабатывании источника зажигания и локальном выгорании пыли, оказавшейся в пламени и/или вблизи пламени источника зажигания, причем последний процесс вызывает рост начального давления в камере. Предложен новый надежный критерий взрыва пыли, основанный на ограничении разнообразия развития зажигания аэровзвеси двумя сценариями (Cashdollar and Chatrathi, 1993), а именно локальным выгоранием пыли в некоторой окрестности источника зажигания и взрывом пыли, охватывающим весь объем камеры, и на существенном отличии скачков давления в камере, ожидаемых для разных сценариев. На основе данных результатов для аэровзвеси антрацита, исследованной в 20-л камере US Bureau of Mines, предсказана взрывоопасность при температуре 140 °С, а также предложены способы реализации экспериментального исследования пыли с низкой взрывоопасностью при начальных условиях, близких к нормальным.

взрыв пыли, 20-л камера, критерий взрыва, низкая взрывоопасность, высокое LOC, антрацит, dust explosion, 20-l chamber, explosion criterion, low explosivity, high LOC, anthracite

1. Eckhoff R. K. Dust explosions in the process industries. 3rd edition.-Boston : Elsevier Science, Gulf Professional Publishing, 2003.-720 p.

2. Brenn- und Explosions - KenngrцЯen von Stдuben / Scholl E. W., Reeh D., Wiemann W. u. a. // SFT-Report. -1979.-No. 2.2. -100 p. (in German).

3. ISO/IEC 80079-20-2:2016. Explosive atmospheres-Part 20-2: Material characteristics-Combustible dusts test methods. 1st edition. -Geneva, Switzerland : ISO/IEC, 2016. -100 p.

4. NFPA 654. Standard for the prevention of fire and dust explosions from the manufacturing, processing, and handling of combustible particulate solids. 2013 Edition.-Quincy, Massachusetts : National Fire Protection Association, 2012.-56 p.

5. Bartknecht W. Explosionen, ablauf und schutzmaЯnahmen.-Berlin, Springer-Verlag, 1980-259 p. (in German).

6. ISO 6184-1:1985. Explosion protection systems-Part 1: Determination of explosion indices of combustible dusts in air. -Geneva : International Organization of Standardization, 1985. -5 p.

7. Cesana C., Siwek R. Operating instructions 20-l-apparatus. Ver. 7.0.-Birsfelden :Kьhner AG, 2009.

8. Proust Ch., Accorsi A., Dupont L. Measuring the violence of dust explosions with the “20l sphere” and with the standard “ISO 1 m3 vessel”: Systematic comparison and analysis of the discrepancies // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - Vol. 20, Issue 4-6. - P. 599-606. DOI: 10.1016/j.jlp.2007.04.032.

9. Hertzberg M., Cashdollar K. L., Zlochower I. A. Flammability limit measurements for dusts and gases: Ignition energy requirements and pressure dependences // Symposium (International) on Combustion. -1988. -Vol. 21, Issue 1. -Р. 303-313. DOI: 10.1016/S0082-0784(88)80258-3.

10. Cashdollar K. L., Chatrathi K. Minimum explosible dust concentrations measured in 20-l and 1-m3 chambers // Combustion Science and Technology.-1993.-Vol. 87, Issue 1-6.-P. 157-171. DOI: 10.1080/00102209208947213.

11. NFPA 68. Standard on explosion protection by deflagration venting. 2013 Edition.-Quincy, Massachusetts : National Fire Protection Association, 2013.

12. Cloney C. T., Ripley R. C., Amyotte P. R., Khan F. I. Quantifying the effect of strong ignition sources on particle preconditioning and distribution in the 20-L chamber // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. -2013.-Vol. 26, Issue 6. -P. 1574-1582. DOI: 10.1016/j.jlp.2013.08.010.

13. ASTM E1515-14. Standard test method for minimum explosible concentration of combustible dusts. -West Conshohocken, PA : ASTM International, 2014. -9 p. DOI: 10.1520/E1515-14.

14. BS EN 14034-3:2006+A1:2011. Determination of explosion characteristics of dust clouds - Part 3: Determination of the lower explosion limit LEL of dust clouds.-European Committee for Standardisation (CEN), 2011.-30 p.

15. ASTM E1226-12a. Standard test method for explosibility of dust clouds.-West Conshohocken, PA : ASTM International, 2012.-13 p. DOI: 10.1520/E1226-12A.

16. Siwek R. Determination of technical safety indices and factors influencing hazard evaluation of dusts // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. - 1996. - Vol. 9, No. 1. - P. 21-31. DOI: 10.1016/0950-4230(95)00057-7.

17. Lipatnikov A. Fundamentals of premixed turbulent combustion.-Boca Raton : CRC Press, Taylor & Francis Group, 2012.-548 p. DOI: 10.1201/b12973.