Prašna eksplozija

Prašna eksplozija je hitra kemijska reakcija (oksidacija oz. zgorevanje) med zelo drobnimi prašnimi delci gorljivih trdnih snovi, pomešani z zrakom. Ob mirnem ozračju se prah useda na površine v različno debelih plasteh. Čim drobnejši je prah oziroma čim lažji so njegovi posamezni delci, ki se zadržujejo na površinah ali lebdijo v zraku, tem večja je ob prisotnosti ustreznih količin zraka potencialna nevarnost. Najpomembnejše karakteristične lastnosti za eksplozijo prahu so organska sestava, velikost prašnih delcev in odstotek vlage v ozračju in v delcih. Pri navadnem prahu je spodnja meja eksplozivnosti med 20 in 60 g/m³, zgornja meja pa je med 2000 do 6000 g/m³. Kadar prašni oblak zagori, se plamen razširi na vse površine v enakem obsegu, tako kot se to dogaja pri plinskih zmeseh. Do prašne eksplozije pride najpogosteje pri naslednjih organskih snoveh: pri moki, bombažnem prahu, sladkorju v prahu, škrobu, lesenem in premogovem prahu idr. Pri anorganskih snoveh pa pri prahu aluminija, cinka, žvepla, umetnih gnojil, barvil, idr.

Prah lahko nastane pri različnih dejavnosti, kot so; prevoz žita in celega zrnja v silosih, pri rudarstvu od premoga,velike količine prahu pa proizvedejo tudi mlini ob mletju moke. Velikanska eksplozija prahu moke se je zgodila 2. maja 1878 v Minnesoti. Ob uničenju mlina je bilo ubitih 18 delavcev. Podoben problem nastaja pri dejavnostih z žago in v mizarstvu.

Vir prahu so potencialno lahko tudi različna termična orožja.

Če je površina zelo velika, morajo prah sestavljati tudi zelo majhni delci, da podpirajo zgorevanje. Prah je opredeljen kot prah, če v premeru vsebuje delce manjše od približno 500 mikrometrov, vendar zaradi večje površine bolj fin prah predstavlja veliko večjo nevarnost, kot grobi delci.

Viri vžiga

Obstaja veliko virov vžiga in goli plamen ni edini izmed njih: več kot polovica prašnih eksplozij v Nemčiji v letu 2005 je izviralo iz ne-plamenskega vira. Običajni viri vžiga vključujejo:

• elektrostatično razelektrenje
• trenje
• iskrenje zaradi strojne ali druge opreme
• vroče površine, kot npr. pregreti ležaji
• ogenj

Toda velikokrat je težko določiti točen vir vžiga po eksploziji. Ko vira ni mogoče najti, je velikokrat naveden kot statična elektrika. To se lahko zgodi zaradi trenja delcev na površini, ko se premikajo drug proti drugemu, kar lahko privede do nenadnega izpusta delcev proti zemljinem ozračju.

Koncentracija

Pod določeno vrednostjo, spodnjo mejo eksplozivnosti (SME), je preprosto nezadostno prahu za zgorevanje na stopnji, ki je potrebna za eksplozijo. Slika 20 % pod SME velja za varno. Podobno, če gorivo/zrak razmerje naraste čez zgornjo mejo eksplozivnosti, ni zadosti oksidanta za nadaljnjo zgorevanje na stopnji, ki je potrebna.

Mehanizem prašnih eksplozij

Prah ima zelo veliko površino v primerjavi s svojo maso. Ker se gorenje lahko pojavi le na trdni ali tekoči površini, kjer lahko reagira s kisikom, to povzroči, da je prah veliko bolj vnetljiv kot pa snovi v razsutem stanju. Na primer, 1 kg krogla materiala z gostoto 1g/cm³ bi merila približno 27 cm v premer in bi imela površino 0,3 m². Toda, če je bila razbita na okrogle prašne delce s premerom 50(mikro)m (podobno veliki kot delci na tleh), bi imela površino 60m². Ta močno povečana površina omogoča, da snov zgori zelo hitreje in ekstremno majhna masa posameznih delcev jim omogoča, da se vnamejo z veliko manj energije kot snovi v razsutem stanju, saj ni izgube vročine za prevajanje znotraj snovi. Ko se ta mešanica goriva in zraka vžge, še posebej v zaprtem prostoru kot je skladišče ali silos, se pomembno zviša pritisk, velikokrat bolj kot je zadostno za uničenje strukture. Celo materiali, ki so tradicionalno pojmovani kot nevnetljivi kot je aluminij, ali počasno gorljivi kot je les, lahko ustvarijo močno eksplozijo, ko so končno razdeljeni, in se lahko vžgejo že zaradi majhne iskrice. Taki materiali se pogosto uporabljajo za ognjemet, da se doseže dramatičen učinek.

Ukrepi za varnost in preprečevanje prašnih eksplozij

Prašne eksplozije se lahko deli na primarne in sekundarne vrste. Do primarnih prašnih eksplozij prihaja v tovarniških strojih ali podobnih ograjenih prostorih in so na splošno pod nadzorom razbremenjevanja tlaka preko namenskih kanalov v ozračje.

Sekundarna prašna eksplozija je posledica kopičenja prahu v napravah, katerih delovanje je moteno zaradi vžiga primarne eksplozije, ki je mnogo bolj nevarna in neobvladljiva v notranjosti delovnega mesta. V preteklosti je mnogo smrtnih žrtev bilo ravno zaradi sekundarnih prašnih eksplozij.

V Evropi in drugod je bilo opravljenih mnogo raziskav, ki bi omogočile razumeti kako nadzorovati to nevarnost, pa vendar do teh eksplozij še vedno prihaja. Alternativa za varnejše delo je odvisno od industrije.

V premogovništvu lahko eksplozija metana sproži eksplozijo premogovega prahu, ki lahko zajame celoten rudnik. Zato raztrosijo kamniti prah po rovih in stropih v rudnikih, da s tem razredčijo premogov prah in s tem preprečijo vžig ali pa rudnike škropijo z vodo.

Nekatere industrije tudi odstranjujejo zrak s procesom imenovanim inertnost. Običajno ta vsebuje dušik, ogljikov dioksid ali argon, ki so negorljivi plini in tako zavirajo zgorevanje. Ista metoda se uporablja tudi v velikih skladiščih cistern, kjer se kopičijo vnetljivi hlapi. Uporaba plinov brez kisika pa vseeno lahko privede do nevarnosti zadušitve delavcev.

S pravilnim gospodarjenjem, odpravljanjem kopičenja usedlin gorljivega prahu, ki lahko privede do sekundarnih eksplozij, lahko sami najbolj zmanjšamo nevarnost.

Najboljši varnostni ukrepi, ki jih lahko najdemo v pravilniku o narodnih združenjih za požarno varnost (NFPA) vnetljivega prahu, so:

• zmanjšanje koncentracije oksidantov
• Deflagracija odsesavanja prahu
• Deflagracija zadrževanja tlaka
• Deflagracija zatiranja
• Deflagracija z odzračevanjem z nizkim zračnim tlakom nakopičenih prašnih delcev in plamensko zaustavljivih naprav.

Glej tudi

• eksplozija
• posnetek primarne eksplozije si lahko ogledate tukaj
• posnetek sekundarne eksplozije si lahko ogledate tukaj

Zgodbe o nesrečah v Franciji in Ameriki

• csb.gov various completed investigations from the Chemical Safety Board
• Combustible Dust Policy Institute-ATEX
• OSHA case studies of dust explosions

Informacije o postopku zaščite in preprečevanju prašne eksplozije

• Dust Explosions - The Dangers, and The Precautions Needed To Avoid Them
• Hazard Monitoring Equipment - Selection, Installation and Maintenance
• Seminars for Combustible Dust Safety Arhivirano 2013-08-14 na Wayback Machine.

Reference

  1. ^ http://esf.uvm.edu/sirippt/prevdustex/index.htm Arhivirano 2005-09-21 na Wayback Machine.
  2. ^ a b !StaubEx_0805_e.pdf