Основні теоретичні положення

Зона концентрацій, в якій пилоповітряна (або газова) суміш, що має зовнішнє джерело запалювання, спалахує - зветься зоною займання (вибуховості) пилу. Граничні концентрації зони займання (вибуховості) при атмосферному тиску звуться відповідно нижньою (НКГВ) та верхньою (ВКГВ) концентраційною границею займання (вибуховості).

НКГВ пилоповїтряної суміші - основний показник, що визначає пожежо- та вибухонебезпеку виробництв та приміщень, в яких одержують чи використовують подрібнені горючі матеріали, Якщо концентрація пилу перевищує верхню границю вибуховості, то пил може горіти, а вибуху не станеться. Верхні концентраційні границі вибуховості досить значні і всередині приміщень практично малоймовірні (наприклад, НКГВ для цукрового пилу 15 г/м³, а ВКГВ-13500 г/м³).

Відповідно до Правил будови електроустановок (ПУЕ) виробничі приміщення, в яких присутній горючий пил, належать до вибухонебезпечних, якщо НКГВ не перевищує 65 г/м³.

В табл. 3.1 приведені дані по вибуховості повітряних сумішей деякого пилу.

НКГВ пилу змінюється залежно від його вологості, дисперсності, вмісту легких речовин, зольності, а також від температури та теплової потужності джерела займання та від інших факторів.

НКГВ за ступенем пожежо - та вибухонебезпеки підрозділяється на дві групи та чотири класи:

Група А: 1-й клас - 0...15 г/м³; 2-й клас - 15...65 г/м³.

Група Б: 3-й клас - понад 65 г/м³ та температура займання пилу до 250 °С; 4-й клас - понад 65 г/м³ та температура займання пилу - вища 250 °С.

Таблиця 3.1

Нижня концентраційна границя вибуховості повітряних сумішей пилу різних речовин, г/м³, така:

Дерев’яний пил від тирси 65

Пил поліетилену (фракція 250 мкм) 45

Пил сірки ( фракція 850 мкм) 2,3

Пил цукру (фракція 74 мкм) 1,5

Пил промислового залізного порошку 100

Пил кам’яного вугілля 114

Крохмаль картопляний 40,3

Тютюновий пил 68…101

Елеваторний пил (зерновий) 10,1

Торф’яний пил 227

Молочний порошок 7,6

Мучний пил 30,2…63,0

Наприклад, до 3-го класу належать тютюновий та елеваторний пил, до 4-го вугільний та дерев'яний.

Методика визначення НКГВ наведена у стандарті [2], який передбачає використання спеціальної установки. Основу її становить скляна циліндрична трубка діаметром 105±7 мм з товщиною стінки 9±1 м, довжиною 425±25 мм, яку вміщено вертикально в захисну витяжну шафу. Посудина закривається герметично верхнім та нижнім фланцями. Всередині міститься джерело займання у вигляді електричної спіралі. Зверху в посудину через розпилювач вводиться разом з повітрям наважка пилу. Якщо при цьому концентрація пилу менша за НКГВ, вибуху не станеться, якщо більша - пил займеться і станеться вибух або спалах. Змінюючи масу наважки, можна знайти нижню межу вибуховості пилу. Для достовірності вимірювання роблять не менше шести дослідів з наважками пилу, які дають мінімальний вибух та шість, які не дають вибуху. НКГВ розраховують за формулою:

г/м³ (3.1)

де М_х - математичне очікування величини наважки, що відповідає НКГВ, г;

V - об'єм реакційного циліндра, м³;

К_п - поправковий коефіцієнт, який визначається методами математичної статистики та залежить від маси первинної наваж­ки, маси осаду пилу, що залишився після вибуху, та кількості експериментів.