О взрывоопасности аэровзвеси меламина

Дан анализ особенностей опасности пыли, максимальное давление взрыва аэровзвеси которой P_max сопоставимо с величиной 100 кПа. Предложено такую пыль считать пылью с низкой взрывоопасностью в отличие от пыли с высокой взрывоопасностью, у аэровзвеси которой P_max >> 100 кПа. Показано, что для пыли с низкой взрывоопасностью минимальное взрывоопасное содержание кислорода (LOC) близко к содержанию кислорода в атмосфере C_OX,0 = (20,7±0,1) % об., и для оценки взрывоопасности такой пыли разумно, наряду с нормативным параметром P_max, использовать параметр D_OX = C_OX,0 - LOC. Для пыли с низкой взрывоопасностью 0 < D_OX < 0,5 % об. Иллюстрацию результатов работы проводили с использованием известных данных исследования в 20-л и 1000-л камерах взрывоопасности аэровзвесей трех образцов меламина со средним размером частиц d_m менее 10, 19 и 52 мкм соответственно. Показано, что взвеси всех рассмотренных образцов меламина в атмосферном воздухе являются невзрывоопасными при нормальных условиях (абсолютном давлении P₀ = 100 кПа, температуре T₀ = 25 °С). Поскольку исследование пыли в 20-л камере фактически производится при повышенных начальных значениях температуры и давления (Полетаев, 2017), удалось определить, что нагрев невзрывоопасной аэровзвеси образца меламина с d_m = 19 мкм до 68 °С заведомо переводит ее в аэровзвесь с высокой взрывоопасностью. Показано также, что для невзрывоопасной аэровзвеси, у которой LOC » C_OX,0, аналогичный переход возможен при нагреве всего на 10…20 °С.

взрыв пыли, критерий взрыва, низкая взрывоопасность, высокое LOC, меламин, dust explosion, explosion criterion, low explosibility, high LOC, melamine

1. NFPA 654. Standard for the prevention of fire and dust explosions from the manufacturing, processing, and handling of combustible particulate solids.-2017 Edition.-Quincy, Massachusetts : National Fire Protection Association, 2012.-72 p.

2. EN14034-1:2004+A1:2011. Determination of explosion characteristics of dust clouds-Part 1: Determination of the maximum explosion pressure pmax of dust clouds.-European Committee for Standardisation (CEN), 2011.-30 p.

3. EN14034-2:2006+A1:2011. Determination of explosion characteristics of dust clouds-Part 2: Determination of the maximum rate of explosion pressure rise (dp/dt)max of dust clouds.-European Committee for Standardisation (CEN), 2011.-30 p.

4. EN14034-3:2006+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.

5. EN14034-4:2004+A1:2011. Determination of explosion characteristics of dust clouds-Part 4: Determination of the limiting oxygen concentration LOC of dust clouds.-European Committee for Standardisation (CEN), 2011.-30 p.

6. 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.

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

8. Brenn- und Explosions-KenngrцЯen von Stдuben / Scholl E. W., Reeh D., Wiemann W. u. a. // SFTReport. -1979.-No. 2.2. -100 s. (in German).

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. 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.

11. Полетаев Н. Л. О проблеме экспериментального обоснования низкой взрывоопасности горючей пыли в 20-литровой камере // Пожаровзрывобезопасность / Fire and Explosion Safety.-2017. -Т. 26, №6. -С. 5-20. DOI: 10.18322/PVB.2017.26.06.5-20.

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

13. Haynes W. M. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics.-95 edition.-CRC Press, 2014.- P. 3-516.

14. 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.

15. Morton J. S. The synthesis, reduction, and decomposition of novel high-nitrogen bis s-triazinyl hydrazines and diazines : Dr. chem. sci. diss. -University of Rhode Island, 2008.

16. Тарасевич Ю.Ю. Перколяция: теория, приложения, алгоритмы : учебное пособие.-М. : Едиториал УРСС, 2002.-113 с.

17. Institute for Occupational Safety and Health of the German Social Accident Insurance. GESTIS-DUST-EX. URL: http://staubex.ifa.dguv.de/explosuche.aspx.

18. Glarner T. Temperatureinfluss auf das Explosions- und Zьndverhalten brennbarer Stдube / Dissertation ETHZьrich, Nr. 7350, 1983; Glarner T. Mindestzьndenergie-Einfluss der Temperatur / VDI-Berichte Nr. 494, Seite 109-118, 1984.

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

20. Selle Н., Zehr J. Beurteilung der Experimentalwerte fur die untere Zundgreze von Staub / Luft-Gemischen mit Hijfe Thermochemischer Berechnungen.-Staub und Reinhalt Luft, 1954.-Bd. 38.- S. 583 (in German).

21. Wiemann W. Influence of temperature and pressure on the explosion characteristics of dust/air and dust/ air/inert gas mixtures // Industrial Dust Explosions / Kenneth L. Cashdollar, Martin Hertzberg (eds.).- Philadelphia : American Society for Testing and Materials, 1987.-P. 33-44. DOI: 10.1520/stp28164s.

22. 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.

23. Bartknecht W. Explosionen, ablauf und schutzmaЯnahmen.-Berlin : Springer-Verlag, 1980.-259 s. DOI: 10.1002/cite.330530411.

24. Wilйn C., Moilanen A., Rautalin A., Torrent J., Conde E., Lцdel R., Carson D., Timmers P., Brehm K. Safe handling of renewable fuels and fuel mixtures / VTT Publications 394. Espoo : Technical Research Centre of Finland, 1999. - 125 p. URL: http://www.vtt.fi/inf/pdf/publications/1999/P394.pdf (дата обращения: 01.08.2017).