유지보수 기술자가 교대 근무가 끝나면 해머밀의 출입문을 엽니다. 얇은 향신료 먼지 층이 내부 표면을 덮습니다. 건물의 다른 곳에서는 접지되지 않은 컨베이어 프레임이 천천히 정전기를 축적하고 포장 라인의 베어링이 예상보다 더 뜨거워집니다. 이러한 조건 중 어느 것도 놀라운 일이 아닙니다. 잘못된 방식으로 결합하면 분진 폭발의 성분이 됩니다.
핵심은 직접적입니다. 분진 폭발은 파괴적이며 예방이 가능합니다. 이는 미세한 가연성 분말이 분쇄, 건조, 혼합 또는 운반되는 모든 곳에서 발생할 수 있습니다. 조건이 정확하게 정의되고, 위험이 측정될 수 있으며, 보호 조치가 잘 확립되어 있습니다.
먼지 폭발이란 무엇입니까?
분진 폭발은 밀폐된 공간 내부의 공기 중에 부유하는 미세한 고체 입자가 급속하게 연소되는 것입니다. 부유 입자는 연료입니다. 먼지 구름이 점화되면 화염 전면이 입자를 통해 매우 빠르게 이동하므로 뜨거운 연소 가스가 인클로저가 압력을 완화할 수 있는 것보다 빠르게 팽창합니다. 그 결과 용기, 배관 및 건물 구조가 파열될 수 있는 급격한 압력 상승이 발생합니다.
두 가지 관련 용어로 정의가 더욱 명확해졌습니다. 플래시 화재는 상당한 제한이 없는 동일한 연소입니다. 열과 화염을 생성하지만 파괴적인 과압은 발생하지 않습니다. 폭연은 먼지 구름을 통해 아음속 속도로 이동하는 연소 파동입니다. 용기나 실내에서 발생하는 경우 압력 상승으로 인해 분진 폭발이라는 피해가 발생합니다. 보호란 고장이 발생하기 전에 해당 압력을 억제하거나 완화하는 것을 의미합니다.
먼지 폭발 펜타곤
화재에는 연료, 산소, 점화원이라는 세 가지 요소가 필요합니다. 분진 폭발에는 분산과 봉쇄라는 두 가지가 더 필요합니다. 이 다섯 가지 조건이 함께 분진 폭발 오각형을 형성합니다. 단일 조건을 제거하면 폭발이 발생할 수 없습니다.
| 상태 | 실제로 의미하는 것 | 일반적인 제어 |
|---|---|---|
| 가연성 먼지 | 탈 수 있는 미세한 고체 입자; 대부분의 유기 및 금속 분말이 적합합니다. | 먼저 먼지의 특성을 파악하세요. |
| 산소(산화제) | 공기는 연소를 위해 산소를 공급합니다. | 고위험 공정에서 질소를 이용한 불활성화 |
| 점화원 | 정전기 방전, 마찰, 뜨거운 표면 또는 연기가 나는 물질 | 본딩, 접지, 스파크 감지 |
| 분산 | 먼지는 최소 폭발 농도 이상으로 구름에 부유해야 합니다. | 장비를 동봉하십시오. 국소 배기 환기를 사용하십시오 |
| 감금 | 구름은 압력이 가해지는 인클로저 내부에 있어야 합니다. | 폭발 배출, 억제, 격리 |
연료는 제품 자체이고 산소는 제거될 수 없기 때문에 운전자는 점화 제어, 분산 방지, 결과 관리 등 나머지 요소에 집중합니다. 이러한 레버는 장비 선택, 관리 및 보호 장치로 변환됩니다.
1차 및 2차 폭발
많은 심각한 사건에는 두 가지 사건이 포함됩니다. 1차 폭발은 종종 공장, 건조기, 집진기 또는 덕트 내부의 작은 먼지 구름에서 시작됩니다. 장비가 보호되는 경우 기본 이벤트는 포함된 상태로 유지됩니다. 그러나 적당한 압력파라도 바닥, 기둥, 장비 상단에 쌓인 먼지를 들어올려 화염 전면이 점화되는 훨씬 더 큰 구름을 형성할 수 있습니다. 이로 인한 2차 폭발로 인해 치명적인 피해가 발생합니다.
이 패턴은 작은 초기 폭발이 훨씬 더 심각한 파괴로 이어지는 이유와 관리가 진정한 안전 조치인 이유를 설명합니다. 1mm 미만의 두께로 쌓인 먼지 층이라도 방을 가로질러 올라가면 건물을 파괴할 만큼 충분한 연료를 지닌 폭발성 구름을 형성할 수 있습니다.
어떤 재료와 산업이 위험에 처해 있나요?
거의 모든 미세하게 분할된 가연성 고체가 폭발할 수 있습니다. 목록에는 밀가루, 설탕, 전분, 코코아, 향신료 가루와 같은 농업 자재가 포함됩니다. 제약 활성 성분 및 부형제; 안료, 수지, 미세유기중간체 등의 화학분말; 플라스틱 분말; 알루미늄, 마그네슘 등의 금속 분진 등이 있습니다.
공통 요소는 입자 크기입니다. 미세한 분말은 질량에 비해 표면적이 크기 때문에 거친 물질보다 더 쉽게 발화하고 더 빨리 연소됩니다. 분쇄, 분쇄, 선별 또는 공압 이송과 같이 미세한 입자를 생성하는 모든 공정은 분진 폭발을 위한 연료를 생성합니다. 이것이 밀링과 그라인딩이 가장 먼저 검사해야 하는 영역인 이유입니다.
식품 생산 작업 밀가루, 설탕, 향신료 가루는 입고부터 포장까지 거의 모든 단계에서 발생하기 때문에 가장 많이 노출됩니다. 제약 공장은 활성 성분을 미세한 분말로 분쇄할 때 동일한 위험에 직면하며, 화학 시설에서는 독성이나 부식성을 가질 수 있는 먼지가 더 복잡해집니다.
주요 분진 폭발 매개변수
분진 폭발 위험은 추측의 문제가 아닙니다. 표준화된 테스트 방법은 특정 분진의 폭발성을 측정하고 그 결과에 따라 플랜트를 안전하게 유지하는 엔지니어링 결정이 이루어집니다.
| 매개변수 | 단위 | 그것이 당신에게 말하는 것 |
|---|---|---|
| MIE(최소 점화 에너지) | mJ | 정적 또는 마찰 스파크가 먼지 구름을 얼마나 쉽게 점화시킬 수 있는지 |
| MEC(최소폭발농도) | g/m³ | 폭발을 일으킬 수 있는 최저 분진 농도 |
| KSt(폭연지수) | 바·m/s | 폭발 압력이 얼마나 빨리 상승하는지; 심각도를 정의합니다 |
| Pmax(최대 폭발 압력) | bar | 밀폐된 용기에서 폭발로 인해 발생할 수 있는 최고 압력 |
KSt 값을 기준으로 분말은 폭발 등급에 속합니다. St1은 최대 200bar·m/s, St2는 200~300, St3는 300 이상입니다. 등급이 높을수록 더 강력한 배기, 더 빠른 억제 및 더 강력한 격리가 필요합니다. 처리 장비를 구매할 때 공급업체에 설계 기준을 문의하십시오. KSt 등급, 통풍구 영역 및 격리 지점에 따라 기계를 안전하게 통합할 수 있는 방법이 결정됩니다.
예방 및 완화
예방은 폭발이 일어나는 것을 막습니다. 완화는 피해가 발생할 때 피해를 줄여줍니다. 완전한 안전 프로그램에는 두 가지가 모두 필요합니다.
예방
- 관리를 통제하십시오. 침전된 먼지가 2차 폭발 연료가 되기 전에 제거하십시오. 압축 공기가 아닌 산업용 진공 청소기를 사용하십시오.
- 점화원을 제거하십시오. 장비를 접착 및 접지하고, 올바른 등급의 전기 부품을 사용하고, 베어링과 드라이브의 과열을 모니터링하십시오.
- 분산을 줄입니다. 분말 이송 지점을 밀폐하고 국소 배기 환기를 사용하며 분진을 최소 폭발 농도 이하로 유지하십시오.
- 불활성화를 고려해보세요. 고위험 공정에서 질소는 산소 제한 농도 이하로 산소를 보유할 수 있습니다.
완화
- 폭발 환기. 용기, 건조기, 필터 및 사일로의 환기 패널은 설정된 압력에서 열리고 불꽃이 외부로 전달됩니다.
- 폭발 억제. 압력 또는 광학 감지기는 점화 후 1000분의 1초 내에 진압제를 주입합니다.
- 폭발 격리. 로터리 밸브와 스크류 컨베이어는 화염이 연결된 덕트를 통해 이동하는 것을 차단합니다.
자주 간과되는 구성 요소는 집진 시스템입니다. 백필터나 사이클론은 먼지를 집중시켜 1차 폭발이 일어날 가능성이 있는 장소입니다. 이는 위험 평가에 포함되어야 하며 공정 장비 자체처럼 보호되어야 합니다.
먼지 안전을 염두에 두고 처리 장비 선택
엔지니어와 조달팀의 경우 분진 폭발 문제는 장비 사양에 속합니다. 분쇄기, 건조기, 혼합기 또는 컨베이어를 선택하기 전에 재료의 KSt 등급과 최소 점화 에너지를 알고 장비에 필요한 보호 기능이 장착될 수 있는지 확인하십시오. 배기 또는 억제를 수용할 수 없는 기계는 처리량에 관계없이 문제가 됩니다.
분쇄는 폭발을 지속시키는 미세한 조각을 생성하기 때문에 가장 확실한 분진 발생원입니다. 에이 대용량 향신료 분말 해머밀 일반적입니다. 분쇄실 내부에 먼지 구름을 형성하는 미세한 입자가 생성됩니다. 그렇다고 해서 안전하지 않은 것은 아니지만 밀 하우징, 먼지 추출 및 폭발 방지 장치를 단일 시스템으로 설계해야 합니다.
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분진 폭발은 예측할 수 없습니다. 이들은 설탕 공장, 제약 과립화 라인 및 화학 분쇄실에서 동일한 물리적 규칙을 따릅니다. 행사에는 가연성 먼지, 산소, 발화원, 분산, 밀폐 등 5가지 조건이 필요합니다. 하나를 제거하면 폭발이 일어나지 않습니다.
미세 분말을 취급하는 모든 공장의 실제 순서는 명확합니다. 즉, 먼지 특성화, 관리 감사, 발화원 제어, 보호 전략을 지원하는 장비 지정입니다. 분진 폭발 안전을 결정의 중심에 두는 공장 관리자, 공정 엔지니어 및 장비 구매자는 인력, 재산 및 생산 연속성을 보호합니다.
