Як пилова хмара руйнує елеватор

В несприятливих умовах зерновий пил може вибухнути і викликати часткову чи повну руйнацію підприємства
Джерело фото: info.hughesenv.com

40 грамів зернового пилу можуть зруйнувати елеватор за кілька хвилин. За умови, що ця кількість знаходиться в кубічному метрі повітря, і є також джерело вогню. Вибух на борошномельному підприємстві може викликати вдвічі менша концентрація борошняного пилу — 20 г/куб. м. Як пил стає небезпечним і чому елеватори можуть вибухати — про це в матеріалі Elevatorist.com.

Зерновий пил може зруйнувати елеватор

Зерновий пил складається з органічних і мінеральних домішок. В кожній тоні зерна знаходиться від 1 до 5 кілограмів пилу. Крім того, всі робочі процеси на елеваторі також супроводжуються виділенням пилу, який утворюється під час тертя зерна і металічних частин обладнання.

Якщо пил осідає на поверхнях, її називають аерогелем. А пил, що знаходиться в повітрі, — це пил-аерозоль. В такому летючому, або, іншим словом, у зваженому стані він особливо небезпечний. Чому? Бо пил, який лежить на поверхні, горить як твердий предмет. А ось пилова хмара може вибухнути.

Небезпечні процеси, що відбуваються з пилом у зваженому стані, проходять так: найближчі до джерела вогню пилинки нагріваються і займаються, виділяється газ, який по ланцюжку нагріває сусідні пилинки. Лавиноподібний процес горіння пилу викликає підвищення температури й тиску у приміщенні, і — до вибуху, що може зруйнувати обладнання і будівлю.

Вчені кажуть, що температура в зоні пилового вибуху зростає до 3000^о С. Якщо вибух відбувається всередині замкнутого простору, то виникає тиск, що в 12 разів перевищує точку руйнування залізобетонної плити. Якщо брати цифри, то для руйнування середньої за товщиною плити з бетону потрібний тиск 0,56 кг/м², а при вибуху він зростає до 10 кг/см².

Коли пил стає небезпечним?

Не кожна пилова хмара може зруйнувати елеватор. Вибух відбувається тільки за збігом певних несприятливих умов.

• Небезпечна концентрація пилу в повітрі. Для кожного різновиду пилу вона відрізняється, але американські науковці кажуть, що можна розпізнавати небезпечну концентрацію пилу і «на око»: якщо ви витягнули руку вперед і можете чітко побачити свої пальці, варто бити тривогу.
• Вологість пилу. Наприклад, вологість пилу нижче 11% дуже вибухонебезпечна, а вище 10% — безпечна.
• Достатня кількість кисню в повітрі для поширення горіння. Так, концентрація пилу має також верхню вибухонебезпечну межу, вище якої дефіцит кисню заважаю вибуху статися.
• Найголовніше — джерело вогню.

Це не всі, але основні фактори вибуху, який може відбутися на зернопереробному підприємстві. Також на елеваторах пам’ятають про те, що весь пил на поверхнях може миттєво піднятися в повітря під впливом вибухової хвилі, і посилити аварійну ситуацію.

Вибух може зруйнувати елеватор за 2 хвилини

Біда не приходить сама, — так і з вибухами на елеваторах. Зазвичай перший тільки починає серію наступних, а найбільш руйнівним вважається другий вибух.

Ось як описують приблизний сценарій аварії на зерновому підприємстві автори К. Краєв і С. Потапова в роботі «Небезпека підприємств борошномельного виробництва». Причиною займання стало засипання зерном норії. Буксування стрічки на привідній станції викликає задимлення і займання, і — перший спалах пилу. Потім вогонь стрімко охоплює обладнання:

«… Потік вогню з температурою близько 2000^оС миттєво поширюється вниз по норії. Хвиля величезного надлишкового тиску руйнує металічний корпус норії, при цьому викликає вібрацію і піднімає у повітря пил, що осів в сусідніх робочих зонах. Далі відбувається вторинний пиловий вибух —  спалахи вогню в робочій вежі, галереях, самопливах, повне руйнування підприємства за 1-2 хвилини».

Звідки на елеваторі може з’явитися джерело вогню? Практика показує, що пило-повітряні суміші можуть зайнятися від:

• підвищення температури вузлів обладнання — відбувається під час тертя деталей, перегріву підшипників, коли металічні предмети потрапляють в рухомі деталі обладнання,
• статичної електрики — тертя зерна по металічних частинах обладнання може привести до ікрового чи коронарного розрядів, і запалити пил. Електрика також може накопичуватися на стрічках норій, в аспіраційних установках, в корпусах обладнання,
• проведення вогневих робіт без відповідних заходів безпеки,
• самозаймання сировини та продуктів його переробки.

Основні причини вибухів на елеваторах зараз відомі, а дотримання заходів безпеки на таких підприємствах строго контролюється. Але так було не завжди.

Вибухи в бетонних елеваторах

Робота в зерновій сфері завжди вважалася небезпечною. Зерносховища довгий час будували з дерева, вони часто горіли. В другому десятилітті ХХ ст. країни з великими об’ємами виробництва зерна, — США, Канада, — почали будувати бетонні елеватори.

Про те, що зерносховища із залізобетону дуже вибухонебезпечні, зерновики почали підозрювати в 1919 році. Всього за кілька місяців, з травня по вересень того року аварії відбулись на чотирьох великих зерносховищах Північної Америки, розташованих на різних частинах материка. Вибухали елеватори великого об’єму, що приводило не лише до людських втрат, але і до мільйонних збитків компаній-власників.

На той час діяло небагато правил роботи на зернових підприємствах, а заходів протипожежної безпеки не дотримувались. Робітники часто курили і викидали недопалки на територію зерносховищ.

Пил на зернових підприємствах регулярно не прибирали. Більше того, на елеваторах в Канаді ще і строго слідкували, щоб кількість зернового пилу в партії зерна не знижувалась.

«Канадські правила забороняли видалення сухого пилу з обробленого зерна — якщо елеватор отримував 500 тон зерна, то така ж кількість повинна бути відправлена, навіть якщо більша частина цього була зерновим пилом. Пилопровідники в ємкостях на елеваторі Dominion (Канада) були зачинені, щоб знизити втрату продукту, а вентилятори не могли видаляти пил, що літав у повітрі, і формувалися ідеальні умови для виникнення вибуху пилу», — розповідає Роуз Кіф в матеріалі «Сезон трагедій — вибухи на елеваторах в 1919 році».

В цілому на початку ХХ ст. бетонні конструкції вважались надміцними. Спеціалісти думали, що бетон спокійно витримає внутрішній вибух, і дивно, але навіть аварії на елеваторах 1919-го не похитнули цього твердження ще якийсь час.

Це прекрасно ілюструє історія елеватора Armour Grain Elevator в Чикаго (США), який називали «найбільшим у світі». Він вміщав 1,3 млн т зерна. Бетонний елеватор вважався настільки безпечним, що власники навіть не застрахували його. В 1921 році на підприємстві стався такий сильний вибух зернового пилу, що 40 заповнених бетонних силосів зсунулись на 15 сантиметрів відносно фундаменту. Шість людей загинуло, а фінансові втрати оцінили в 3 мільйони доларів.

Надалі технічне обслуговування і прибирання зернового пилу на елеваторах стали більш пріоритетними, але не забезпечили повну безпеку зернових підприємств.

Пік вибухів на елеваторах — 80-ті роки ХХ ст.

Вісімдесяті роки минулого століття стали піковими у історії вибухів у зерновій сфері як в Союзі, так і в США. Як відмічають дослідники цієї теми, щороку на території Радянського Союзу відбувалося 10-15 вибухів на зернових підприємствах, й численна кількість аварій, які замовчувалися. Найбільше таких подій відбулося на комбікормових заводах — 45%, на зернових елеваторах — 33%, на борошномельних підприємствах — 22%.

Після неспокійного десятиліття зернопереробні підприємства стали офіційно вважатися однією з найбільш небезпечних сфер промисловості, і їх віддали під державний нагляд. Це сталося в 1990 році.

В Сполучених Штатах протягом 70-80-х років теж було дуже багато вибухів і людських жертв. В 77-му почали вести офіційну статистику. Американське Управління з охорони праці (OSHA) з 1977 до 1980 роки зафіксувало 126 вибухів на елеваторах, с 1980 по 1990 — 215 вибухів. Жертв і поранених тисячі.

До 1988 року Американська національна академія наук підготувала для зерновиків США рекомендації з безпеки роботи. Кількість вибухів скоротилася до 4-6 в рік, але знизилася до нуля.

В деяких джерелах 10-20-річної давності вказують, що кожного дня на планеті відбувається вибух на якомусь зернопереробному підприємстві. Але статистичних даних за останнє десятиліття ми не знайшли.

В зерновій сфері обладнання постійно вдосконалюється, і на елеваторах уже добре навчилися боротися з пилом. На зерносховищах використовують автоматичні системи управління, які швидше і краще за людей реагують на аварійні ситуації. На підприємствах встановлюють потужну аспірацію, що дає можливість чітко бачити свої пальці на протягнутій руці навіть в потенційно небезпечних зонах. Але на кожні 50 тис. т перевалки елеватори продовжують переробляти, як мінімум, 50 тонн зернового пилу. Немалий ризик.

Підготувала Олена Гайдук, Elevatorist.com