تدابير مقاومة الانفجار للمواد الكيميائية الخطرة في مختلف الولايات

الفصل الأول: الوقاية من انفجارات الغازات

عادةً ما يبدأ الحريق ثم ينتشر ويتوسع تدريجياً، مع زيادة الأضرار بشكل كبير مع مرور الوقت. بالنسبة للحريق، لا تزال مكافحة الحرائق الأولية ذات صلة. أما الانفجارات، من ناحية أخرى، تكون مفاجئة، وفي معظم الحالات، تكتمل عملية الانفجار في لحظة، وتحدث الإصابات والأضرار المادية في لحظة. بالإضافة إلى ذلك، قد يتسبب الحريق أيضًا في حدوث انفجار، لأن الحريق في اللهب المكشوف ودرجة الحرارة المرتفعة يمكن أن يتسبب في انفجار المواد القابلة للاشتعال. مثل حرائق مستودعات النفط أو المتفجرات قد تتسبب في انفجار براميل النفط المختومة والمتفجرات؛ بعض المواد في درجة حرارة الغرفة لن تنفجر، مثل حمض الخليك، في النار في درجات حرارة عالية قد تصبح متفجرات. يمكن أن تسبب الانفجارات أيضًا حرائق، وقد تتسبب الانفجارات في حرائق كبيرة، مثل خزانات زيت الوقود المختومة بعد الانفجار بسبب تسرب الزيت الناجم عن الحريق. لذلك، في حالة نشوب حريق، لمنع تحول الحريق إلى انفجار: عند حدوث انفجار، ولكن أيضًا لمراعاة احتمال نشوب حريق، واتخاذ التدابير الوقائية والإنقاذ في الوقت المناسب.

1. الخصائص الخطرة للغازات القابلة للاشتعال والانفجار

(1) قابل للاشتعال والمتفجرات يكمن الخطر الرئيسي للغازات القابلة للاحتراق في أنها قابلة للاشتعال والانفجار، وجميع الغازات القابلة للاحتراق ضمن حد الانفجار يمكن أن تشتعل أو تنفجر عندما تلتقي بمصدر الاشتعال، ويمكن أن تنفجر بعض الغازات القابلة للاحتراق عندما تلتقي بفعل مصدر اشتعال ذي طاقة صغيرة جداً. وتعتمد درجة صعوبة اشتعال الغازات القابلة للاحتراق في الهواء أو الانفجار، بالإضافة إلى تأثير حجم طاقة مصدر الاشتعال، بشكل أساسي على تركيبها الكيميائي. ويحدد التركيب الكيميائي حجم نطاق تركيز الاحتراق للغازات القابلة للاحتراق، ونقطة الاحتراق التلقائي العالية والمنخفضة، وسرعة الاحتراق وتوليد الحرارة.

(2) الانتشارية أي مادة في الحالة الغازية ليس لها شكل أو حجم ثابت ويمكن أن تملأ أي حاوية تلقائيًا. تنتشر الغازات بسهولة شديدة بسبب تباعدها الجزيئي الكبير وقوى التفاعل الصغيرة.

(3) قابلية الانكماش والتوسع يتمدد حجم الغاز وينكمش استجابةً للزيادة والنقصان في درجة الحرارة، ويكون تمدده وانكماشه أكبر بكثير من تمدد وانكماش السائل.

(4) مشحونة من خلال مبدأ التوليد الكهروستاتيكي يمكن رؤيته، فإن احتكاك أي جسم سينتج كهرباء ساكنة. الغاز المضغوط أو المسال هو الحال أيضًا، مثل الهيدروجين والإيثيلين والأسيتيلين والغاز الطبيعي وغاز البترول المسال وما إلى ذلك من فم الأنبوب أو المكسور بسرعة عالية يمكن أن ينتج كهرباء ساكنة، ويرجع ذلك أساسًا إلى احتواء الغاز على جزيئات صلبة أو شوائب سائلة، في ضغط الرش عالي السرعة مع الفوهة لإنتاج احتكاك قوي. تؤثر الشوائب ومعدلات التدفق على توليد الشحنات الكهربائية الساكنة للسوائل.

قابلية الشحن هي أحد معايير تقييم خطر الحريق للغازات القابلة للاحتراق. من خلال معرفة قابلية شحن الغازات القابلة للاحتراق، يمكن اتخاذ التدابير الاحترازية المناسبة، مثل تأريض المعدات والتحكم في معدل التدفق وما إلى ذلك.

2. الحد الانفجاري للعوامل المؤثرة في
 مجموعة متنوعة من الغازات القابلة للاشتعال والسوائل والأبخرة القابلة للاشتعال المختلفة، نظرًا لاختلاف خصائصها الفيزيائية والكيميائية، وبالتالي لها حدود انفجار مختلفة: نفس النوع من الغازات القابلة للاشتعال أو السوائل والأبخرة القابلة للاشتعال من حد الانفجار، ولكن أيضًا غير ثابتة، حسب درجة الحرارة والضغط ومحتوى الأكسجين والوسائط الخاملة وقطر الحاوية وعوامل أخرى.

3. التدابير الأساسية لمنع حوادث الحريق والانفجار

يجب أن تتوفر ثلاثة شروط لكي ينفجر الغاز القابل للاشتعال:

أولاً، هناك غازات قابلة للاشتعال;

ثانياً، الهواء متوفر ويجب أن تكون نسبة خلط الغاز القابل للاحتراق إلى الهواء ضمن حدود معينة;

ثالثًا، وجود مصدر اشتعال. ولا يمكن أن يحدث انفجار بدون أحد هذه الشروط الثلاثة.

ولذلك، تشمل مبادئ منع انفجارات الغازات القابلة للاحتراق ما يلي: التحكم الصارم في مصادر الاشتعال؛ لمنع تكوين مخاليط متفجرة من الغازات القابلة للاحتراق والهواء؛ لقطع مسار انتشار الانفجار، في بداية الانفجار في الوقت المناسب لتخفيف الضغط، لمنع توسع نطاق الانفجار وانفجار ارتفاع الضغط. تنطبق المبادئ المذكورة أعلاه بنفس القدر على منع انفجارات الغاز وانفجارات الأبخرة السائلة وانفجارات الغبار.

(1) السيطرة على الاشتعال والقضاء عليه المصادر التي تسبب مصادر اشتعال الحرائق هي عمومًا اللهب المكشوف، والاحتكاك والصدمات، والأشعة الحرارية، والأسطح ذات درجة الحرارة العالية، والشرر الكهربائي، والشرر الساكن، وما إلى ذلك، ومن الضروري جدًا التحكم الصارم في استخدام مصادر الاشتعال هذه، والوقاية من الحرائق والانفجارات.

a. لهب مكشوف يشير بشكل أساسي إلى عملية إنتاج حريق التسخين، وصيانة نيران اللحام ومصادر الاشتعال الأخرى، واللهب المكشوف هو السبب الأكثر شيوعًا للحريق والانفجار، وتسخين المواد القابلة للاشتعال، يجب أن نحاول تجنب استخدام اللهب المكشوف واستخدام البخار أو أي تدفئة أخرى للجسم الحامل للحرارة.

b. الاحتكاك والتأثير قد يتولد الشرر عن طريق احتكاك المحامل الدوارة في الماكينة، أو عن طريق الصدمات المتبادلة للأدوات الحديدية، أو عن طريق ضرب الأرضيات الخرسانية بالأدوات الحديدية، إلخ. لذلك، يجب تشحيم المحامل جيدًا، ويجب استخدام الأدوات الفولاذية في الأماكن الخطرة بدلاً من الأدوات الحديدية.

c. الأشعة الحرارية يمكن للأشعة فوق البنفسجية أن تعزز تفاعلات كيميائية معينة: الأشعة تحت الحمراء، على الرغم من أنها غير مرئية، إلا أن فترة طويلة من التسخين الموضعي يمكن أن تجعل المواد القابلة للاحتراق تشتعل؛ كما أن أشعة الشمس المباشرة من خلال العدسات المحدبة، والقوارير الدائرية ستكون مركزة، ويمكن أن يكون تركيزها مصدرًا للاشتعال.

(2) التحكم في الانفجار إن معظم الأضرار الناجمة عن الانفجارات خطيرة للغاية، والوقاية العلمية من الانفجارات مهمة بالغة الأهمية. وتتمثل التدابير الرئيسية لمنع الانفجارات فيما يلي.

a. حماية الوسائط الخاملة في الإنتاج الكيميائي، وتستخدم كغاز خامل واقي للغازات الخاملة بشكل رئيسي النيتروجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وما إلى ذلك. وتحتاج عمومًا إلى النظر في استخدام حماية الوسائط الخاملة في الحالات التالية: تكسير المواد الصلبة القابلة للاشتعال وعملية الفرز ونقل المسحوق يحتاج إلى حماية الوسائط الخاملة؛ معالجة نظام المواد القابلة للاشتعال والانفجار، قبل التغذية، مع استبدال الغاز الخامل لاستبعاد الغاز الأصلي في النظام لمنع تكوين مخاليط متفجرة.

b. احتواء النظام منع تسرب المواد القابلة للاحتراق ودخول الهواء. من أجل ضمان أن يكون النظام محكم الإغلاق، يجب أن تحاول المعدات والأنظمة الخطرة استخدام وصلات ملحومة، وتوصيل أقل شفة: لمنع تسرب الغازات الخطرة السامة أو المتفجرة خارج الحاوية، يمكن استخدام نظام تشغيل الضغط السلبي، لإنتاج معدات تعمل تحت ضغط سلبي، يجب منع دخول الهواء: وفقًا لدرجة حرارة العملية والضغط ومتطلبات الوسائط، واستخدام حشيات مانعة للتسرب مختلفة.

c. التهوية واستبدال المواد القابلة للاحتراق للوصول إلى حد الانفجار. في حالة المعدات لا يمكن أن تضمن الختم المطلق، يجب أن تجعل المصنع، ورشة عمل للحفاظ على ظروف تهوية جيدة، بحيث يمكن تفريغ تسرب كمية صغيرة من الغازات القابلة للاحتراق بسهولة، وليس لتشكيل خليط غاز قابل للانفجار. عند تصميم نظام عادم التهوية، يجب مراعاة كثافة الغازات القابلة للاحتراق. في الأماكن التي يتم فيها إنتاج واستخدام الغازات القابلة للاحتراق الأخف من الهواء (مثل الهيدروجين)، يجب إنشاء قنوات العادم مثل المناور على سطح المصنع: عندما تكون الغازات القابلة للاحتراق أثقل من الهواء، قد تتراكم الغازات المتسربة في المناطق المنخفضة مثل المزاريب وتشكل مخاليط غازية متفجرة مع الهواء، ويجب اتخاذ تدابير في هذه الأماكن لاستنفاد الغازات.

d. تركيب نظام احتواء الانفجار يتكون نظام احتواء الانفجار من أجهزة استشعار يمكنها الكشف عن الانفجار الأولي وعبوات عامل الإطفاء من نوع الضغط، وعبوات عامل الإطفاء من خلال عمل جهاز الاستشعار، في أقصر وقت ممكن لعامل الإطفاء الذي يتم رشه بالتساوي في الحاويات التي تحتاج إلى الحماية، يتم إطفاء الاحتراق، وذلك للتحكم في حدوث الانفجار. في نظام مواجهة الانفجار، يمكن الكشف عن الانفجار والاحتراق من تلقاء نفسه، وبعد فترة زمنية معينة بعد نظام انقطاع التيار الكهربائي يمكن أن يستمر في العمل.

الفصل الثاني. الوقاية من الانفجارات السائلة

تتسبب المؤسسات الكيميائية المختلفة، في إنتاج عدد كبير من السوائل القابلة للاشتعال والانفجار والتطاير، في حال حدوث أدنى قدر من الإهمال في عملية الإنتاج والتخزين، في وقوع حوادث حريق، مما يؤدي إلى وقوع إصابات وأضرار في الممتلكات.

1. مخاطر حريق السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار

(1) الاحتراق والانفجار يعتمد احتراق وانفجار السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار على نقطة الوميض وحد الانفجار. وفوق السائل القابل للاشتعال والبخار وخليط الغاز الهوائي القابل للاشتعال في حالة وجود مصدر اشتعال ظاهرة احتراق لحظي وميض تعرف باسم الاشتعال الوميضي. في الظروف التجريبية المحددة، يمكن أن ينتج سطح السائل أدنى درجة حرارة لاشتعال الوميض تسمى نقطة الوميض. اشتعال وميض السائل، نظرًا لأن درجة حرارة سطحه ليست عالية، فإن معدل التبخر أقل من معدل الاحتراق، ولا يمكن للأبخرة الناتجة أن تعوض الأبخرة المحترقة، ولكن فقط للحفاظ على الاحتراق الفوري. تلعب عملية التبخير التبخيري للاحتراق السائل القابل للاحتراق دورًا حاسمًا. نقطة الوميض هي معلمة مهمة تشير إلى خصائص تبخر السوائل القابلة للاحتراق، والتي يمكن استخدامها لقياس خصائص تبخر السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار وحجم خطر الاحتراق.

(2) الاحتراق التلقائي السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال في غياب مصدر اشتعال تحت دور التسخين الخارجي الناجم عن ظاهرة الاشتعال المعروفة باسم حريق الاحتراق التلقائي. إن نقطة الاشتعال التلقائي للسائل ليست معلمة ثابتة للخصائص الفيزيائية، فهي لا ترتبط فقط بطبيعته، بل ترتبط أيضًا بالضغط وتركيز البخار ومحتوى الأكسجين والمحفز وخصائص الحاوية وعوامل أخرى. يمكن أن تشتعل السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار تلقائيًا عند تسخينها إلى نقطة الاشتعال التلقائي، وكلما انخفضت نقطة الاشتعال التلقائي، زاد خطر الحريق. وبصفة عامة، تنخفض نقطة الاشتعال التلقائي للمتجانس مع زيادة الوزن الجزيئي، لأن طاقة الرابطة للرابطة الكيميائية في المتجانس تصبح أصغر مع زيادة الوزن الجزيئي، وبالتالي يتسارع معدل التفاعل وتنخفض نقطة الاشتعال التلقائي.

(3) انتشار التدفق من السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار، مثل التسرب، سوف تنتشر بسرعة في جميع الاتجاهات. بسبب التأثير الشعري والتسرّب، يمكن أن يوسع مساحة سطح السوائل القابلة للاشتعال، ويسرّع التبخر، ويزيد من تركيزها في الهواء، ويسهل انتشار الحريق. في الحريق، سيشكل السائل المتدفق على طول التضاريس “حريقًا متدفقًا”، وغالبًا ما يؤدي معدل التدفق إلى تراجع الأشخاص المحاصرين وأفراد الإنقاذ من الحرائق في الوقت المناسب، مما يؤدي إلى وقوع إصابات كبيرة.

(4) الاحتكاك المشحون معظم السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار هي سوائل عازلة للكهرباء، مثل الأثير، والإستر، وثاني كبريتيد الكربون المقاومة أكثر من 10 ³ Ω - سم، فهي في عملية الملء والنقل والنفث من السهل جدًا توليد شحنات ساكنة، إذا لم يتم الانتباه إلى عملية التأريض المذكورة أعلاه في الوقت المناسب سيتم شحنها لتؤدي إلى الابتعاد، عندما تكون الشحنات الساكنة إلى درجة معينة، فإنها ستؤدي إلى تفريغ الشرر، مما يؤدي إلى احتراق سائل قابل للاشتعال ومتطاير ومتطاير وانفجار سائل قابل للانفجار.

2. منع انفجار السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار

تعتمد تدابير منع حرائق وانفجارات السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار على التقنيات والمبادئ الخمسة التالية: استبعاد مصدر الاشتعال؛ استبعاد الهواء (الأكسجين)؛ تخزين السوائل في حاويات أو أجهزة مغلقة؛ التهوية لمنع وصول تركيز أبخرة السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار إلى نطاق تركيزات الاحتراق؛ واستبدال الهواء بغازات خاملة. تهدف الطرق الأربعة الأخيرة إلى منع السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال (الأبخرة) والهواء من تشكيل خليط احتراق وانفجار. يتم استخدام هذه الطرق الخمسة في نفس الوقت، والممارسات المحددة هي كما يلي:

(1) يجب أن يكون إنتاج واستخدام وتخزين السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار في المصنع والمستودع عبارة عن مبانٍ مقاومة للحريق من مستوى واحد أو مستويين، والتي يجب أن تكون جيدة التهوية، وتحظر بشكل صارم الحريق والدخان في المنطقة المحيطة، وأن تكون بعيدة عن النار والحرارة والعوامل المؤكسدة والأحماض. في الصيف، يجب أن يكون هناك عزل حراري وتدابير تبريد، ونقطة الوميض أقل من 23 ℃ سوائل متطايرة قابلة للاشتعال والانفجار، ودرجة حرارة المستودع بشكل عام لا تزيد عن 30 ℃؛ الأنواع ذات نقطة الغليان المنخفضة، مثل الأثير وثاني كبريتيد الكربون والأثير البترولي والمستودعات الأخرى، من المستحسن اتخاذ تدابير لتقليل درجة حرارة التبريد. الكميات الكبيرة من تخزين البنزين والإيثانول والبنزين وما إلى ذلك، صهاريج التخزين المتاحة بشكل عام. يمكن وضع صهاريج التخزين في الهواء الطلق، ولكن يجب استخدام درجة حرارة أعلى من 30 ℃ لفرض تدابير التبريد.

(2) يجب أن يستند استخدام وتخزين السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار على اللوائح والمعايير ذات الصلة لاختيار الأجهزة المقاومة للانفجار. يجب أن يكون التحميل والتفريغ والمناولة خفيفًا في التحميل والتفريغ والمناولة خفيفًا، ويحظر الدحرجة والاحتكاك والسحب وغيرها من العمليات التي تعرض السلامة للخطر. يمنع منعًا باتًا استخدام الأدوات الحديدية المعرضة للشرر وارتداء الأحذية ذات المسامير الحديدية أثناء التشغيل. ويفضل أن تكون المركبات ذات المحركات التي يجب أن تدخل المبنى من النوع المقاوم للانفجار، ويجب أن تكون أنابيب العادم الخاصة بها مزودة بمطفئات شرر موثوقة وحواجز واقية أو ألواح عازلة للحرارة لمنع المواد القابلة للاشتعال من التساقط على أنابيب العادم.

(3) عند ملء السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار، يجب ترك الحاوية بمساحة فارغة تزيد عن 5% ويجب عدم ملئها حتى الحافة لمنع السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار من التمدد أو الانفجار بسبب الحرارة.

(4) لا يجوز خلطها بمخاطر كيميائية أخرى. ويمكن إعداد خزانة مواد كيميائية خطرة تجريبية والاحتفاظ بها كعينة من عدد قليل من زجاجات السوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار وفقاً لطبيعة تخزين المقصورة، ولا يجوز تخزين نفس المقصورة في نفس طبيعة العناصر المتضاربة.

(5) بالنسبة للسوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار ذات الطبائع المختلفة ودرجات الخطر المختلفة، ينبغي اختيار ظروف التخزين وفقاً للوائح. وعلى وجه الخصوص، بالنسبة للسوائل المتطايرة القابلة للاشتعال والانفجار ذات نقطة الوميض المنخفضة يجب أن تكون ظروف التخزين أكثر صرامة، إذا لزم الأمر، لاتخاذ حماية من الغازات الخاملة.

(6) في كل عملية الإنتاج والنقل والتحميل والتفريغ والتخزين والاستخدام، اتخاذ تدابير فعالة لمكافحة الحرائق الساكنة والصواعق لمنع حدوث حرائق ساكنة وحرائق الصواعق.

الفصل الثالث الوقاية من انفجارات الغبار

في عام 1906 بفرنسا، وقع انفجار منجم فحم في فرنسا (كورييرز)، مما أدى إلى وفاة 1099 شخصًا، مما أحدث صدمة في البلاد. في ذلك الوقت بدأ العلماء في إيلاء اهتمام حقيقي لدراسة انفجارات الغبار، لكن مجال البحث اقتصر على مناجم الفحم الكبرى. وخلال الحرب العالمية الثانية، لم يتسع نطاق البحث في انفجارات الغبار إلا تدريجيًا ليشمل مصانع المعادن والمواد الخام الكيميائية. وقد وقعت حوادث الغبار أيضًا في السنوات الأخيرة، ففي 2 أغسطس 2014، وقع انفجار غبار الألومنيوم في مصنع سوتشو كونشان تشونغ رونغ للآلات؛ وفي 29 أبريل 2016، وقع انفجار غبار الألومنيوم في مصنع شنتشن جينغيكسينغ للأجهزة: في 31 مارس 2019، وقع حادث احتراق في حاوية تخزين نفايات خردة سبائك المغنيسيوم خارج ورشة التصنيع في شركة سوتشو كونشان هوندينغ للمعادن الدقيقة المحدودة (Suzhou Kunshan Hunding Precision Metals Co, Ltd)، مما أدى إلى وفاة سبعة أشخاص وإصابة خمسة أشخاص. وقد تسبب وقوع هذه الحوادث في وقوع إصابات خطيرة وتسبب في خسائر اقتصادية فادحة للمجتمع، وفي الوقت نفسه، دق ناقوس الخطر للوقاية من انفجار الغبار والسيطرة عليه، مما أثار قلقًا كبيرًا في المجتمع.

1. ظروف انفجار الغبار

عادة، يلزم وجود خمسة عناصر لانفجار الغبار:

(1) وجود غبار قابل للاحتراق;

(2) يعلق الغبار في الهواء بتركيز معين;

(3) وجود مصدر اشتعال كافٍ لإحداث انفجار غباري;

(4) المساعدون;

(5) مساحة محدودة.

مع الظروف المذكورة أعلاه من الغبار يمكن أن تنفجر، ويرجع ذلك إلى تعليق الغبار القابل للاحتراق في الهواء لتشكيل نظام مشتت للغاية، زادت طاقته السطحية (المتجسدة في الامتزاز والنشاط) بشكل كبير: في نفس الوقت، جزيئات الغبار والهواء بين الواجهة بين الأكسجين لزيادة إمدادات الأكسجين أكثر من كافية، مصدر اشتعال نشط بما فيه الكفاية، زاد معدل التفاعل بشكل حاد وكان حالة متفجرة.

2. عملية الانفجار الغباري وخصائصه

تمر الغالبية العظمى من انفجار الغبار بالمراحل التالية: أولاً، سطح الغبار القابل للاحتراق في الهواء المعلق في الهواء لقبول طاقة مصدر الاشتعال، ترتفع درجة حرارة السطح بسرعة؛ ثانياً، سطح جزيئات الغبار للتحلل الحراري الجزيئي أو التقطير الجاف، مما يؤدي إلى إطلاق الغازات القابلة للاحتراق من سطح جزيئات الغبار إلى المرحلة الغازية؛ ثم إطلاق الغازات القابلة للاحتراق والهواء (أو الأكسجين والغازات الأخرى المساعدة على الاحتراق) مختلطة مع تكوين خليط متفجر. ثم اشتعالها لاحقًا بواسطة مصدر الإشعال لإنتاج لهب؛ وأخيرًا، انتشار الحرارة بواسطة هذا اللهب وزيادة تعزيز تحلل الغبار المحيط، والانطلاق المستمر للغازات القابلة للاحتراق في الطور الغازي، واختلاطها بالهواء، بحيث يستمر اللهب في الانتشار، مما يؤدي إلى انفجار غبار عنيف.

بالمقارنة مع الانفجار الغازي العام، يتميز انفجار الغبار بالخصائص التالية:

(1) الانفجارات المتعددة هي أهم ما يميز انفجار الغبار. فالانفجار الأول لموجة الهواء سيترسب في المعدات أو الغبار على الأرض المنفجرة، وفي الوقت القصير بعد الانفجار سيشكل ضغطاً سلبياً في مركز الانفجار، وسيمتلئ الهواء النقي المحيط من الخارج إلى الداخل، ويزداد الغبار بالخلط، مما يؤدي إلى انفجار ثانوي. في الانفجار الثاني، سيكون تركيز الغبار أعلى.

(2) الحد الأدنى من طاقة الإشعال اللازمة لانفجار الغبار عادةً ما يكون في حدود عشرات المللي جول أو أكثر.

(3) يرتفع ضغط انفجار الغبار ببطء، ويستمر الضغط العالي لفترة طويلة، وانطلاق الطاقة، والقوة التدميرية القوية.

3. الوقاية من انفجارات الغبار والسيطرة عليها

أصبحت الوقاية من حوادث انفجار الغبار، وتجنب وقوع إصابات في حوادث انفجار الغبار، وتقليل الخسائر في حوادث انفجار الغبار من الشواغل المشتركة لممارسي الصناعة والسلطات التنظيمية ذات الصلة. ووفقًا للعناصر الخمسة لانفجار الغبار والعوامل المؤثرة ذات الصلة، طالما أنه في الإنتاج لتدمير تكوين واحد أو أكثر من هذه العناصر، يمكنك القيام به لمنع انفجارات الغبار.

(1) تحسين تصميم التخطيط عندما يتم تنفيذ تصميم التخطيط للمصنع، أولاً، يجب اختيار موقع المصنع بشكل معقول، ويجب أن يكون موقع ورشة الغبار على المخطط العام للمصنع معقولاً. بالنسبة لمناطق التدفئة المركزية، يجب أن تقع على الجانب المواجه للريح من اتجاه الرياح السائد في غير موسم التدفئة للمباني الأخرى في مناطق التدفئة غير المركزية، يجب أن تقع على الجانب المواجه للريح من اتجاه الرياح السائد على مدار العام. يجب أن تكون المباني (الهياكل) المركبة مع معدات العمليات الخطرة لانفجار الغبار أو وجود غبار قابل للاحتراق منفصلة عن المباني (الهياكل) الأخرى، ويجب أن يكون الفصل بينهما في حالة الحريق وفقًا للوائح ذات الصلة. يجب أن يكون المبنى من طابق واحد، ويجب أن يكون السقف خفيفًا.

(2) التحكم في تجمع الغبار وتعليقه وتطايره التخلص في الوقت المناسب من الغبار القابل للاحتراق المعلق في الهواء، وتقليل تركيز الغبار القابل للاحتراق في المواد القابلة للاحتراق، لضمان عدم وقوعه ضمن حد الانفجار، لمنع حدوث انفجار الغبار القابل للاحتراق بشكل أساسي.

a. تقليل التعرض للغبار. تتمثل الوسائل التقنية لتقليل التعرض للغبار بفعالية من خلال التشغيل المغلق لمعدات الإنتاج وتركيب معدات امتصاص الغبار للنقاط المنتجة للغبار.

b. تدابير إخماد الغبار. تدابير إخماد الغبار هي تدابير تمنع حالة الغبار العائم أو تقلل من كمية الغبار المتولد.

c. التخلص من الضغط الموجب. الغبار من معدات الإنتاج في الهروب من أحد أسباب انخفاض المواد التي تسببها كمية كبيرة من الهواء في الغطاء المغلق لتشكيل ضغط إيجابي، من أجل تخفيف هذا التأثير والقضاء عليه، يجب تقليل فرق الارتفاع بين المواد المتساقطة، وتقليل زاوية إمالة المزلق بشكل صحيح، وعزل تدفق الهواء، وتقليل كمية الهواء المستحث، وتقليل الجزء السفلي من الضغط الإيجابي وما إلى ذلك.

d. تعزيز إزالة الغبار. تشير الإزالة المعززة للغبار إلى تدابير تقليل تركيز الغبار من خلال أنظمة التهوية وإزالة الغبار، والتي يمكن استخدامها كنظام إزالة الغبار الموضعي أو مكمل بالعادم الكامل أو العادم الطبيعي. يجب إعداد نظام التهوية وإزالة الغبار وفقًا لعملية نظام إزالة الغبار المستقل نسبيًا، ويجب أن تكون جميع النقاط المنتجة للغبار مجهزة بأغطية لامتصاص الغبار، ويجب ألا يكون هناك ترسب للغبار في القناة، ويجب أن يكون تركيب واستخدام وصيانة مجمعات الغبار متوافقًا مع الأحكام ذات الصلة. بالإضافة إلى ذلك، هناك إزالة الغبار الكهروستاتيكي وإزالة الغبار الرطب وغيرها من التدابير. يعتمد جهاز التخلص من الغبار الكهروستاتيكي على طرق إزالة الغبار الكهربائي والتحكم في مصدر الغبار، والتي تشمل بشكل أساسي معدات إمداد الطاقة عالية الجهد وجهاز تجميع الغبار الكهربائي (بما في ذلك الشفاطات المغلقة وقنوات العادم) جزأين. يعني التخلص من الغبار الرطب أنه في ظل الظروف التي تسمح بها العملية، يمكن استخدام تدابير التخلص من الغبار الرطب لتحقيق الغرض من منع الغبار. في عملية التخلص من غبار الألومنيوم وغبار المغنيسيوم الرطب، يحل استخدام فوهات الرش الحلزونية مشكلة سهولة انسداد الفوهة التقليدية، ويحسن من كفاءة التقاط الغبار. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة لمجمع غبار التعدين الحالي الموجود في مجمع غبار التعدين الحالي في الكفاءة المنخفضة ، وعبء الصيانة ، صمم العلماء تحكمًا أوتوماتيكيًا PLC (وحدة تحكم قابلة للبرمجة) لنظام إزالة الغبار المسطح ، وتحسين كفاءة إزالة الغبار وموثوقية النظام.

e. تدابير الحد من الغبار. الحد من الغبار هو في الأساس إجراء يستخدم طرقًا مثل الرش لحبس الغبار الذي تم توليده وتحويله إلى حالة طافية.

f. التحكم في الرطوبة النسبية للهواء في مكان العمل. يمكن أن يؤدي الترتيب المعقول والفعال لجهاز رش الترطيب في ورشة الإنتاج إلى زيادة الرطوبة النسبية للهواء، وبالتالي تقليل تشتت الغبار، وتحسين سرعة ترسيب الغبار، وتجنب وصول الغبار إلى حد تركيز الانفجار. عندما تصل الرطوبة النسبية للهواء إلى 65% أو أكثر، يمكن أن يعزز بشكل فعال استقرار الغبار ويمنع تكوين سحب الغبار.

g. متطلبات الإعداد الأخرى مثل الأرضية والمزراب. يجب استخدام مواد أرضية غير قابلة للاشتعال، وإذا تم استخدام مواد عازلة كسطح عام، فيجب اتخاذ تدابير مضادة للكهرباء الساكنة: يجب أن يكون السطح الداخلي للمصنع الذي ينبعث منه الغبار والألياف القابلة للاحتراق مسطحًا وأملس وسهل التنظيف: لا يستحسن إقامة مزراب في المصنع، وإذا كان من الضروري القيام بذلك، فيجب أن يكون الغطاء محكمًا، ويجب اتخاذ تدابير فعالة لمنع الغازات القابلة للاحتراق والأبخرة القابلة للاشتعال والغبار من التراكم في المزراب، ويجب أن يكون متصلًا مع المصنع المجاور. مختومة بمادة مقاومة للحريق.

(3) منع السحب الغبارية وطبقات الغبار من الاشتعال عند منع الاحتراق التلقائي للمساحيق، يجب تبريد المساحيق الساخنة القادرة على الاحتراق التلقائي إلى درجة حرارة التخزين العادية قبل التخزين؛ وعند تخزين المساحيق السائبة القادرة على الاحتراق التلقائي بكميات كبيرة، يجب مراقبة درجة حرارة المساحيق باستمرار؛ وعندما يتبين أن درجة الحرارة مرتفعة أو أن الغازات تترسب، يجب اتخاذ تدابير لتبريد المسحوق؛ ويجب أن يكون نظام التفريغ مزودًا بتدابير لمنع تجمع المساحيق.

(4) التخلص من مصادر الاشتعال الخاضعة للرقابة يعد القضاء على مصادر الاشتعال الخاضعة للرقابة خطوة رئيسية في منع انفجارات الغبار. يجب أن تكون محددة لمصدر اشتعال معين، يجب أن تستند إلى بيئة التشغيل المحددة للوقاية المستهدفة من مصادر الاشتعال، فيما يلي بعض المتطلبات والتدابير المحددة.

a. منع اللهب المكشوف والأسطح الساخنة من الاشتعال. تتمثل الخطوة الأولى في السيطرة على مصادر الإشعال من صنع الإنسان وحظر جميع أنواع اللهب المكشوف، مثل السجائر والإضاءة والقطع وما إلى ذلك، في مواقع الغبار القابل للاحتراق. يجب تصنيف جميع مناطق إنتاج الغبار القابل للاحتراق على أنها مناطق محظورة الاشتعال، ويجب التحكم في استخدام اللهب المكشوف بشكل صارم.

إذا كان من الضروري إجراء عملية اللهب المكشوف في مكان خطر انفجار الغبار، فيجب مراعاة الأحكام التالية: موافقة الشخص المسؤول عن السلامة والحصول على تصريح بالحريق؛ قبل بدء عملية اللهب المكشوف، يجب إزالة الغبار القابل للاحتراق في مكان عملية اللهب المكشوف وتجهيزه بمعدات إطفاء حريق كافية؛ يجب فصل القسم الذي تتم فيه عملية اللهب المكشوف أو فصله عن الأقسام الأخرى: خلال فترة عملية اللهب المكشوف وخلال فترة التبريد بعد الانتهاء من العملية، يجب ألا يكون هناك أي غبار في مكان عملية اللهب المكشوف. يجب فصل العمل أو فصله عن المناطق الأخرى.

b. الحماية من الأقواس الكهربائية والشرر. في الأماكن المعرضة لخطر انفجار الغبار، ينبغي اتخاذ تدابير الحماية من الصواعق المقابلة. عندما يكون هناك خطر الكهرباء الساكنة، يجب تركيب مرافق مضادة للكهرباء الساكنة في الموقع، ويجب اتخاذ تدابير مثل التأريض الكهروستاتيكي للأنابيب والمعدات. جميع المعدات المعدنية، وأغلفة الأجهزة، والأنابيب المعدنية، والأقواس، والمكونات، والأجزاء، وما إلى ذلك، تستخدم عمومًا التأريض المباشر المضاد للكهرباء الساكنة، والتأريض المباشر غير الملائم، ويمكن تأريضها بشكل غير مباشر من خلال المواد أو المنتجات الموصلة؛ يجب أن تكون جميع المعدات المعدنية وأغلفة الأجهزة والأنابيب لنقل المسحوق (الحزام)، وما إلى ذلك، مصنوعة من مواد معدنية أو مواد مضادة للكهرباء الساكنة، ويجب أن تكون جميع وصلات الأنابيب المعدنية (مثل الفلنجات): يجب على المشغلين اتخاذ تدابير مضادة للكهرباء الساكنة. وفقًا لمعيار “المبادئ التوجيهية العامة للوقاية من حوادث الكهرباء الساكنة”، يجب اتخاذ التدابير الوقائية المقابلة لاختيار المواد وتركيب المعدات والتصميم المضاد للكهرباء الساكنة وتشغيل وإدارة العملية، وذلك للتحكم في توليد الكهرباء الساكنة وتجمع الشحنات الكهربائية.

(5) التحكم في المواد المحفزة للاحتراق التدبير الوقائي الرئيسي في هذا المجال هو استخدام الحماية من الغازات الخاملة. ويتمثل مبدأ الحماية من الغازات الخاملة في خليط من الغبار والهواء، مملوء بغازات خاملة غير قابلة للاشتعال أو مسببة للاحتراق، مما يقلل من محتوى الأكسجين في النظام، بحيث لا يمكن أن تحدث انفجارات الغبار بسبب نقص الأكسجين. الغازات الخاملة مثل ثاني أكسيد الكربون² و N² تُستخدم عادةً في الصناعة لخمول الورشة.

(6) قيود المساحة وتتمثل الطريقة السائدة حالياً لحل مشكلة ضيق المساحة في إنشاء أجهزة لتخفيف الضغط مقاومة للانفجار. تُظهر التجربة العملية أنه في الأجزاء المناسبة من المعدات أو المصنع لإنشاء سطح ضعيف (سطح تخفيف الضغط)، والذي يمكن تفريغه إلى خارج انفجار الضغط الأولي واللهب والغبار والمنتجات، وبالتالي تقليل ضغط الانفجار، وتقليل فقد الانفجار. استخدام تكنولوجيا تخفيف الانفجار، يجب إيلاء اهتمام وثيق للحاجة إلى النظر في الحد الأقصى لضغط انفجار الغبار والحد الأقصى لمعدل الضغط، بالإضافة إلى حجم وهيكل المعدات أو المصنع يجب أن يؤخذ في الاعتبار، وكذلك سطح تخفيف الضغط من المواد والقوة والشكل والهيكل. تُستخدم كسطح لتخفيف الضغط في المنشآت هي لوحة التفجير، والباب الجانبي، والنوافذ المفصلية، وما إلى ذلك؛ يمكن أن يكون سطح تخفيف الضغط مصنوعًا من رقائق معدنية، وورق مقاوم للماء، والقماش المشمع، والألواح البلاستيكية، والمطاط، والأسبستوس، وألواح الجبس، وما إلى ذلك.

(7) عوامل أخرى بشكل عام، تحتاج انفجارات الغبار إلى خمسة عناصر: الغبار القابل للاحتراق، وسحابة الغبار، ومصدر الاشتعال، ومسرعات الاشتعال، والقيود المفروضة على المساحة. بالإضافة إلى ذلك، فإن انفجار الغبار هناك العديد من العوامل المهمة التي تؤثر على ما يلي، فإن الوقاية من انفجارات الغبار لها أهمية كبيرة.

a. حد انفجار الغبار. الغبار إلى تركيز معين معلق في الهواء هو أحد شروط حدوث انفجار الغبار، و“التركيز المعين” هو حد انفجار الغبار. حد انفجار الغبار هو خليط من الغبار والهواء يمكن أن ينفجر في حالة مصادر اشتعال الغبار الحد الأدنى للتركيز (الحد الأدنى) أو الحد الأقصى للتركيز (الحد الأعلى)، ويعبر عنه عمومًا من حيث وحدة حجم المساحة الموجودة في كتلة الغبار. في التركيب المعروف للغبار الكيميائي للغبار الكيميائي وحرارة الاحتراق، ووضع افتراضات تبسيطية معينة، يمكن حساب حد الانفجار، ولكن عادةً ما يتم استخدام أدوات متخصصة لتحديده. وقد أظهرت التجارب أن العديد من الغبار الصناعي له حد أدنى للانفجار يتراوح بين 20-60 جم/م³ وحد أعلى للانفجار يتراوح بين 2000-6000 جم/م³.

b. طاقة التفجير الدنيا للانفجار. يمكن أيضًا الحصول على انفجار الغبار بالحد الأدنى من طاقة التفجير، من طاقة تفريغ الشرارة. يمكن أن ينفجر الغبار القابل للاحتراق الذي يلامس طاقة مصدر الإشعال أكثر من الحد الأدنى لطاقة التفجير، ويمكن أن ينفجر. لذلك، فإن التحكم في الحد الأدنى من طاقة تفجير الغبار في منع انفجار الغبار له أهمية كبيرة.

c. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للغبار. يحتوي على مكونات متطايرة أكثر قابلية للاحتراق من الغبار، كلما زاد خطر الانفجار، وكان ضغط الانفجار ومعدل ارتفاع الضغط أعلى. ونظرًا لأن هذا النوع من الغبار المتطاير يطلق المزيد من الغاز، فإن كمية كبيرة من الغاز والهواء تختلط لتشكل خليطًا متفجرًا، مما يجعل تفاعل النظام أكثر سهولة وعنفًا. نظرًا لوجود علاقة بين حرارة الاحتراق وإطلاق الغبار لكمية الغاز، فإن حرارة الاحتراق العالية للغبار عرضة للانفجار؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن معدل أكسدة الغبار مثل المغنيسيوم وأكسيد الحديد والأصباغ وغيرها عرضة للانفجار، كما أن ضغط الانفجار الأقصى أكبر، ومن السهل شحن الغبار عرضة للانفجار أيضًا.

d. حجم جسيمات الغبار. حجم الجسيمات له تأثير مهم على انفجار الغبار. فكلما كان حجم جسيمات الغبار أصغر، كلما كانت مساحة السطح المحددة أكبر، وكلما زادت مساحة السطح المحددة، وكلما زاد التشتت في الهواء، وكلما زاد زمن التعليق، كلما كان نشاط الأكسجين الممتز أقوى، وكلما كان معدل تفاعل الأكسدة أسرع، وبالتالي كلما كان احتمال الانفجار أكبر، أي أن الحد الأدنى لطاقة الاشتعال والحد الأدنى للانفجار أصغر، والحد الأقصى لضغط الانفجار والمعدل الأقصى لارتفاع الضغط أكبر بالتبعية. إذا كان حجم جسيمات الغبار كبيرًا جدًا، فسيفقد بالتالي خصائص الانفجار. مثل حجم الجسيمات أكبر من 400 ميكرومتر من البولي إيثيلين والدقيق وغبار الميثيل سيليلوز لا يمكن أن يكون متفجرًا، ومعظم حجم جسيمات غبار الفحم أقل من 1/15 ~ 1/10 مم ليكون لديه القدرة على الانفجار. أكبر من الحجم الحرج لانفجار الغبار الخشن الممزوج بكمية معينة من الغبار الناعم يمكن أن ينفجر، وقد يصبح خليطًا متفجرًا.