Principios de las explosiones de gases y polvos inflamables
¿Por qué explota el polvo?
Ya sea como fenómeno acompañante durante el proceso de producción o como producto final necesario, se denomina polvo a todas las sustancias sólidas en estado de polvo fino. Según el estado de acumulación, se puede dividir en capa de polvo (polvo depositado) y nube de polvo (polvo en suspensión). En el estudio de las explosiones de polvo, el polvo suele dividirse en polvo combustible y polvo no combustible (o polvo inerte). El polvo combustible se refiere al polvo que puede liberar calor cuando el oxígeno reacciona en el aire.
En nuestro país, los accidentes de combustión y explosión causados por polvo combustible han ocurrido muchas veces, causando graves víctimas y pérdidas de propiedad, y despertando una preocupación generalizada en todos los ámbitos de la vida. Por ejemplo, en 1987 se produjo una explosión de polvo de lino en una fábrica textil de lino en Harbin, provincia de Heilongjiang, que provocó 58 muertes, 65 heridos graves y 112 heridos leves. Desde 2002, se han producido accidentes por explosión de polvo que involucran piensos, madera, azufre, polvo de masterbatch, polvo de aluminio, polvo de ferrosilicio, azúcar, etc.
El primer accidente de explosión de polvo registrado en la historia
Han pasado más de 200 años desde que se produjo una explosión de polvo en un molino harinero en Italia el 14 de diciembre de 1785.
Accidentes por explosión de polvo en Japón, Alemania y Estados Unidos
Durante 1952-1979, ocurrieron un total de 209 accidentes por explosión de polvo en Japón, con un total de 546 víctimas entre ellos. , el proceso de molienda de polvo y el sistema de eliminación de polvo Los accidentes son más destacados.
Durante el período de 1965 a 1980 se produjeron en la República Federal de Alemania un total de 768 accidentes por explosión de polvo, los más graves de los cuales fueron accidentes por explosión de polvo de madera y productos de madera y de piensos.
De 1980 a 2005, se produjeron un total de 281 accidentes por explosión de polvo en Estados Unidos, que provocaron 119 muertes y 718 heridos.
Los accidentes por explosión de polvo también ocurren de vez en cuando en los países desarrollados. Se informa que en los últimos años también se han producido explosiones de productos lácteos, harina, leche en polvo, azúcar, carbón en polvo, etc. en países asiáticos como Nueva Zelanda, Malasia, Corea del Sur, Australia, Singapur, India, Filipinas, y Repin. Algunas empresas de producción, uso, almacenamiento y transporte de polvo combustible han provocado el colapso y el incendio de los edificios de las fábricas debido a las explosiones de polvo, lo que ha provocado enormes pérdidas económicas.
Principios básicos de la explosión de polvo
Los polvos que generalmente son propensos a accidentes de explosión incluyen polvo de aluminio, polvo de zinc, polvo de ferrosilicio, polvo de magnesio, polvo de hierro, polvo de molienda para procesamiento de aluminio y varios Polvo de plástico, intermedios de drogas sintéticas orgánicas, harina de trigo, azúcar, aserrín, colorantes, ceniza de baquelita, leche en polvo, té en polvo, tabaco en polvo, carbón en polvo, polvo de fibras vegetales, etc. La razón por la cual el polvo de estos materiales es propenso a una combustión explosiva es por la presencia de fuertes agentes reductores como H, C, N y S. Cuando coexisten con peróxidos y polvo explosivo, se descomponen mediante reacciones de oxidación para producir una gran cantidad de gas, o la cantidad de gas es pequeña, pero se libera una gran cantidad de calor de combustión.
Por ejemplo, el polvo de aluminio corre peligro de explotar mientras esté en una atmósfera de dióxido de carbono. La dificultad de la explosión del polvo está relacionada con las propiedades físicas y químicas del polvo y las condiciones ambientales. Generalmente se cree que las sustancias con mayor calor de combustión tienen más probabilidades de explotar, como el polvo de carbón, el carbón, el azufre, etc. Las sustancias que se oxidan rápidamente son propensas a explotar, como el polvo de magnesio, el polvo de aluminio, el óxido ferroso, los tintes, etc. El polvo que se carga fácilmente también puede provocar explosiones fácilmente, como el polvo de resina sintética, el polvo de fibras, el almidón, etc.
Estas sustancias de mala conductividad se acumulan debido a la electricidad estática generada por la fricción con las máquinas o el aire. Al alcanzar cierta cantidad, se descargarán y generarán chispas, formando un foco de fuego para explosiones. Generalmente, los polvos no explosivos incluyen tierra, arena, óxido de hierro, materiales abrasivos, cemento, polvos estacionales y polvos de combustión similares. Las propiedades químicas del polvo de este tipo de material son relativamente estables y no son fáciles de quemar. Sin embargo, si este tipo de polvo se produce en neblinas de aceite y gases combustibles como CO, CH4 y gas, también es propenso a explotar.
Se puede considerar que la explosión de polvo es causada por los siguientes tres pasos:
El primer paso es la rápida destilación en seco o gasificación del polvo en suspensión bajo la acción de una fuente de calor. para producir gas inflamable;
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El segundo paso es mezclar y quemar el gas combustible con aire;
El tercer paso es transferir el calor liberado por el polvo combustión al polvo suspendido o soplado cercano a través de la conducción de calor y la radiación de la llama. El polvo se calienta y se vaporiza, permitiendo que el ciclo de combustión continúe. A medida que avanza cada ciclo, la velocidad de reacción se acelera gradualmente y, mediante una combustión violenta, finalmente se forma una explosión. Esta reacción explosiva, así como la velocidad de la llama de la explosión, la velocidad de la onda de la explosión y la presión de la explosión, continuarán acelerándose y aumentando, desarrollándose a pasos agigantados.
Cinco elementos de la explosión del polvo
Estos polvos sólo necesitan cumplir cinco condiciones para tener probabilidades de explotar: polvo combustible, gas que favorece la combustión (normalmente oxígeno), fuente de ignición, difusión ( Formación de nube de polvo), espacio confinado.
Después de alcanzar una determinada concentración, la nube de polvo formada tras la difusión arderá rápidamente siempre que toque Marte. Al principio habrá una deflagración y la energía contenida en el polvo se esparcirá rápidamente. Después de cierto tiempo, la presión aumentará, provocando una explosión. Cuando esta nube de polvo explote, se extenderá a otra nube de polvo. Durante este período, el flujo de aire recogerá el polvo del suelo y explotará dos o incluso varias veces. Por lo tanto, los accidentes por explosión de polvo generalmente causan más muertes.
Las explosiones de polvo tienen dos características principales:
1. Sustancias (como madera, metal, alimentos, etc.) que no parecen estar en peligro de explosión durante el uso normal. en estado de polvo fino También existe peligro potencial de explosión. De casos de accidentes anteriores se desprende que la mayoría de los accidentes se deben a una conciencia insuficiente del peligro de explosión del polvo en estado fino.
En segundo lugar, las explosiones de polvo son generalmente "subproductos". Cuando ocurre una explosión por alguna razón (como una explosión de gas causada por una fuga de gas), la onda de presión barrerá el polvo acumulado en el suelo y en los equipos de producción, formando polvo combustible suspendido en el aire. Se producirá una explosión de polvo (explosión secundaria) al encontrar una fuente de fuego. En casos más graves, la onda de presión generada por la explosión secundaria también enrollará el polvo acumulado a su alrededor, provocando una tercera explosión.
El 20 de febrero de 2010 se produjo una explosión de polvo de resina en la fábrica de materiales de aislamiento acústico CTA, en Estados Unidos, matando a 7 personas e hiriendo a 37.
El 8 de febrero de 2013 se produjo una explosión en la Royal Sugar Factory de Estados Unidos, que mató a 14 personas e hirió gravemente a otras 36.