Как пылевое облако разрушает элеватор

При неблагоприятных условиях зерновая пыль взрывается и приводит к частичному или полному разрушению предприятия
Источник фото: info.hughesenv.com

40 грамм зерновой пыли может разрушить элеватор за пару минут. При условии, что это количество пыли находится в кубическом метре воздуха, и присутствует источник огня. Взрыв на мукомольном предприятии может вызвать вдвое меньшая концентрация мучной пыли — 20 г/куб. м. Как пыль становится опасной и почему элеваторы могут взрываться, — об этом в материале Elevatorist.com.

Зерновая пыль может разрушить элеватор

Зерновая пыль состоит из органических и минеральных примесей. В каждой тонне зерна находится от 1 до 5 килограммов пыли. Кроме того, все рабочие процессы на элеваторе тоже сопровождаются выделением пыли, которая образуется во время трения зерна и металлических частей оборудования.

Если пыль оседает на поверхности, ее называют аэрогелем. А пыль, которая находится в воздухе, — это пыль-аэрозоль. В таком вот парящем или, по-другому, взвешенном состоянии она особо опасна. Почему? Потому что пыль, которая лежит на поверхностях, горит как твердый предмет. А вот пылевое облако может взорваться.

Опасные процессы во взвешенной пыли происходят так: самые близкие к источнику пламени пылинки пыли нагреваются и вспыхивают, выделяется газ, который по цепочке нагревает соседние пылинки. Лавинообразный процесс горения пыли приводит к повышению температуры и давления, и взрыву, который может разрушить оборудование и помещения.

Скопление зерновой пыли на элеваторе

Ученые говорят, что температура в зоне пылевого взрыва возрастает до 3000о С. Если взрыв происходит внутри замкнутого пространства, то возникает давление, которое в 12 раз превышает точку разрушения железобетонной плиты. Если брать цифры, то для разрушения средней по толщине плиты из бетона нужно давление 0,56 кг/м2, а при взрыве пыли оно вырастает до 10 кг/см2.

Когда пыль становится опасной?

Не каждое пылевое облако способно разрушить элеватор. Взрыв происходит только при совпадении определенных неблагоприятных условий.

  • Опасная концентрация пыли в воздухе. Для каждой разновидности пыли она отличается, но американские исследования говорят, что можно распознать опасную концентрацию пыли «на глаз»: если вы вытянули руку вперед и не можете четко увидеть свои пальцы, стоит быть тревогу.
  • Влажность пыли. Например, влажность пыли ниже 11% очень взрывоопасна, а выше 18% — безопасна.
  • Наличие достаточного количества кислорода для распространения горения. Так, концентрация пыли имеет также и верхнюю взрывоопасную границу, выше которой дефицит кислорода мешает взрыву случиться.
  • Самое главное — источник огня.

Это не все, но основные факторы взрыва, который может произойти на зерноперерабатывающем предприятии. Также на элеваторах помнят о том, что каждая лежащая на поверхности пыль может мгновенно подняться в воздух под действием взрывной волны и усугубить аварийную ситуацию.

Элеватор в штате Айова (США) после взрыва зерновой пыли в 2020 году Источник фото: siouxlandnews.com

Взрыв может разрушить элеватор за 2 минуты

Беда не приходит одна, — так и со взрывами на элеваторах. Обычно первый только начинает серию последующих, а самым разрушительным является второй взрыв.

Вот как описывают примерный сценарий аварии на зерновом предприятии авторы К. Г. Краев и С.О. Потапова в работе «Опасность предприятий мукомольного производства». Причиной возгорания стала засыпка нории зерном. Пробуксовка ленты на приводной станции вызывает задымление и возгорание, и — первую вспышку зерновой пыли. Затем огонь стремительно охватывает оборудование:

«…Поток пламени с температурой около 2000оС мгновенно распространяется вниз к башмаку нории. Волна огромного избыточного давления разрушает металлический корпус нории, при этом вызывает вибрацию и поднимает в воздух пыль, осевшую в соседних рабочих зонах. Далее следует вторичный пылевой взрыв — вспышки пламени в рабочей башне, галереях, самотеках, полное разрушение предприятия в течение 1-2 минут».

Последствия взрыва мучной и зерновой пыли на мельничном комбинате в Твери (Россия) в 1981 году. Погибли 10 работников.

Откуда на элеваторе может взяться источник огня? Практика показывает, что пылевоздушные смеси могут воспламениться от:

  • повышения температуры узлов оборудования — происходит при трении деталей, перегрева подшипников, попадания металлических предметов в движущиеся детали оборудования,
  • статического электричества — трение зерна о металлические части оборудования может привести к искровому или коронарному разряду, и воспламенить пыль. Электричество также может накапливаться на лентах норий, в аспирационных установках, в корпусах оборудования,
  • проведения огневых работ без соответствующих мер безопасности,
  • самовозгорания сырья и продуктов его переработки.

Основные причины взрывов на элеваторах сейчас известны, а соблюдение мер безопасности на таких предприятиях строго контролируется. Но так было не всегда.

Взрывы в бетонных элеваторах

Работа в зерновой отрасли всегда считалась опасной. Зерносклады длительное время были деревянными и часто горели. Во втором десятилетии ХХ века страны с большим объемом производства зерна, — США, Канада, — начали строить бетонные элеваторы.

О том, что зернохранилища из железобетона очень взрывоопасны, зерновики начали подозревать в 1919 году.  Всего за несколько месяцев, с мая по сентябрь того года аварии произошли на 4 крупных зернохранилищах Северной Америки, расположенных в разных частях материка. Взрывались крупные элеваторы, что приводило не только к человеческим смертям, но и миллионным убыткам компаний-владельцев.

В то время было мало правил работы на зерновых предприятиях, мер противопожарной безопасности особо не придерживались. Рабочие часто курили и бросали окурки на территории зернохранилищ.

Пыль на зерновых предприятиях не убиралась регулярно. Более того, на элеваторах в Канаде еще и строго следили за тем, чтобы количество зерновой пыли в партии зерна не снижалось.

«Канадские правила запрещали удаление сухой пыли из обработанного зерна — если элеватор получал 500 тонн зерна, то такое же количество должно было быть отправлено, даже если большая часть этого была зерновой пылью. Пылепроводы для бункеров в зерновом элеваторе Dominion (Канада) были закрыты, чтобы уменьшить потери продукта, вентиляторы не могли удалять частицы, переносимые по воздуху, и создавались идеальные условия для возникновения взрыва пыли», — рассказывает Роуз Киф в материале «Сезон трагедий — взрывы на элеваторах в 1919 году».

В целом в начале ХХ века бетонные конструкции считались неубиваемыми. Специалисты думали, что бетон спокойно выдержит внутренний взрыв, и удивительно, что даже аварии на элеваторах 1919-го не поколебали такого убеждения еще какое-то время.

Это прекрасно иллюстрирует история элеватора Armour Grain Elevator в Чикаго, США, который называли «самым большим в мире». Он мог вместить 1,3 млн т зерна. Бетонный элеватор считался настолько безопасным, что владельцы даже не застраховали его. В 1921 году на предприятии произошел такой сильный взрыв зерновой пыли, что 40 загруженных бетонных силосов сдвинулись на 15 сантиметров относительно фундамента. Шесть человек погибли, а потери оценили в 3 миллиона долларов.

В дальнейшем техническое обслуживание и уборка зерновой пыли на элеваторах стали более приоритетными, но не привели к полной безопасности зерновых предприятий.

Пик взрывов на элеваторах — 80-е годы ХХ века

Восьмидесятые годы прошлого века стали пиком взрывов на зерновых предприятиях как в СССР, так и в США. Как отмечают исследователи, каждый год этого десятилетия на территории Советского Союза происходило по 10-15 взрывов на зерновых предприятиях, и множество аварий, которые замалчивались. Больше всего происшествий произошло на комбикормовых заводах и на предприятиях по переработке — 45%, зерновых элеваторах — 33%, на мукомольных предприятиях — 22%.

Последствия взрыва зерновой пыли на «Набережночелнинском КХП» (Россия) в 1984 году. Один работник погиб

После неспокойного десятилетия зерноперерабатывающие предприятия стали официально считаться наиболее опасной отраслью промышленности, и были отданы под государственный надзор. Это произошло в 1990 году.

В Соединенных Штатах Америки на протяжении 70-80-х годов тоже было очень много взрывов и человеческих жертв. В 77-м начали вести официальную статистику. Американское Управление по охране труда (OSHA) с 1977 по 1980 годы зафиксировало 126 взрывов на элеваторах, с 1980 по 1990 — 215 взрывов. Число жертв и раненых — тысячи.

К 1988 году Американская национальная академия наук подготовила для зерновиков США рекомендации по безопасности работы. Количество взрывов сократилось до 4-6 в год, но не прекратилось совсем.

Последствия взрыва зерновой пыли на крупнейшем в мире элеваторе De Bruce в 1998 году (США)

В некоторых источниках 10-20-летнией давности указывают, что каждый день на планете происходит взрыв на каком-то зерноперерабатывающем предприятии. Но статистических данных за последнее десятилетие мы не нашли.

В зерновой сфере оборудование постоянно совершенствуется, и на элеваторах уже хорошо научились бороться с пылью. Зернохранилища оборудуют автоматическими системами управления, которые быстрее и лучше людей реагируют на аварийные ситуации. На предприятиях устанавливают мощную аспирацию, что дает возможность видеть свои пальцы на протянутой руке даже в потенциально опасных зонах. Но на каждые 50 тыс. т перевалки элеваторы продолжают перерабатывать, как минимум, 50 тонн зерновой пыли. Немалый риск.

Подготовила Елена Гайдук, Elevatorist.com