メンテナンス技術者は、シフトの終わりにハンマーミルのアクセスドアを開けます。スパイスダストの薄い層が内面を覆っています。建物内の他の場所では、接地されていないコンベア フレームに静電気が徐々に蓄積され、包装ラインのベアリングが必要以上に熱くなります。これらの状況はいずれも、単独では憂慮すべきものではありません。間違った方法で組み合わせると、粉塵爆発の原因となります。
重要な点は直接的です。粉塵爆発は破壊的であり、防止可能です。可燃性の微細粉末が粉砕、乾燥、混合、輸送されるあらゆる場所で発生する可能性があります。条件が正確に定義され、リスクが測定でき、保護措置が十分に確立されています。
粉塵爆発とは何ですか?
粉塵爆発は、密閉空間内の空気中に浮遊する固体微粒子の急速な燃焼です。浮遊粒子が燃料です。粉塵雲が点火すると、火炎面が粒子の間を非常に速く通過するため、高温の燃焼ガスは、エンクロージャが圧力を軽減できるよりも速く膨張します。その結果、圧力が急激に上昇し、血管、ダクト、建物の構造物が破壊される可能性があります。
2 つの関連用語が定義を明確にします。フラッシュファイアは、大きな閉じ込めのない同じ燃焼です。熱と炎は発生しますが、破壊的な過圧力は発生しません。爆燃は、亜音速で塵雲の中を移動する燃焼波です。容器や室内で発生すると、圧力の上昇により粉塵爆発と呼ばれる有害な現象が発生します。保護とは、障害が発生する前にその圧力を抑制または軽減することを意味します。
粉塵爆発ペンタゴン
火には燃料、酸素、着火源という 3 つの要素が必要です。粉塵爆発には、さらに 2 つのプロセス、つまり分散と閉じ込めが必要です。これら 5 つの条件が合わさって、粉塵爆発の五角形を形成します。どれか 1 つの条件を取り除けば、爆発は起こりません。
| 状態 | それが実際に何を意味するか | 典型的な制御 |
|---|---|---|
| 可燃性粉塵 | 燃える可能性のある微細な固体粒子。ほとんどの有機粉末および金属粉末が適格です | まず粉塵の特徴を明らかにする |
| 酸素（酸化剤） | 空気は燃焼のための酸素を供給します | 高リスクプロセスにおける窒素による不活性化 |
| 着火源 | 静電気放電、摩擦、高温の表面、またはくすぶっている物質 | ボンディング、アース、火花検出 |
| 分散 | 粉塵は最小爆発濃度を超える雲の中に浮遊している必要があります | 機器を囲い込みます。局所排気装置を使用する |
| 監禁 | クラウドは圧力がかかるエンクロージャ内にある必要があります | 爆発の排気、抑制、隔離 |
燃料は製品そのものであり、酸素を除去することはできないため、オペレーターは残りの要素である点火制御、飛散防止、結果管理に集中します。これらのレバーは、機器の選択、管理、保護装置に反映されます。
一次爆発と二次爆発
多くの重大インシデントには 2 つの出来事が関係しています。一次爆発は小さな塵雲で始まり、多くの場合、工場、乾燥機、集塵機、またはダクトの内部で発生します。機器が保護されていれば、一次事象は抑制されたままになります。しかし、たとえ穏やかな圧力波であっても、床、梁、機器の上部から沈殿した塵が舞い上がり、火炎面が発火するはるかに大きな雲を形成する可能性があります。結果として生じる二次爆発は、壊滅的な被害を引き起こします。
このパターンは、最初の小さな爆発の後にはるかにひどい破壊が起こる理由、および清掃が真の安全対策である理由を説明しています。厚さ数ミリの数分の1の堆積した塵の層でも、部屋中に舞い上がると、建物を破壊するのに十分な燃料を含む爆発性の雲を形成する可能性があります。
どの材料と産業がリスクにさらされているのでしょうか?
細かく分割された可燃性固体はほぼすべて爆発する可能性があります。リストには、小麦粉、砂糖、デンプン、ココア、スパイスパウダーなどの農業資材が含まれています。医薬品有効成分および賦形剤。顔料、樹脂、微細有機中間体などの化学粉末。プラスチック粉末。アルミニウムやマグネシウムなどの金属粉塵。
共通点は粒径です。細かい粉末は質量に比べて表面積が大きいため、粗い粉末よりも容易に発火し、より早く燃焼します。粉砕、粉砕、ふるい分け、空気輸送など、微粒子を生成するプロセスでは、粉塵爆発の燃料が発生します。これが、フライス加工と研削が最初に検査される領域である理由です。
食品生産業務 小麦粉、砂糖、スパイスの粉塵は入荷から梱包までのほぼすべての段階で発生するため、最も危険にさらされているものの一つです。製薬工場は、有効成分を微粉末に粉砕するときに同じ危険に直面しており、化学施設では、有毒または腐食性の可能性がある粉塵がさらに複雑になります。
粉塵爆発の主要パラメータ
粉塵爆発の危険性は推測の問題ではありません。標準化された試験方法は特定の粉塵の爆発性を測定し、その結果に基づいてプラントの安全を保つための技術的な決定が行われます。
| パラメータ | 単位 | それがあなたに伝えること |
|---|---|---|
| MIE（最小点火エネルギー） | mJ | 静電気または摩擦火花が塵雲にどれだけ簡単に点火するか |
| MEC (最小爆発濃度) | g/m3 | 爆発を引き起こす最低の粉塵濃度 |
| KSt (爆燃指数) | バー・m/s | 爆発圧力が上昇する速度。重大度を定義する |
| Pmax (最大爆発圧力) | bar | 密閉容器内で爆発によって発生する可能性のある最高の圧力 |
KSt 値に基づいて、粉末は爆発クラスに分類されます。St1 は最大 200 bar·m/s、St2 は 200 ～ 300、St3 は 300 以上です。より高いクラスには、より強力な通気、より迅速な抑制、およびより堅牢な隔離が必要です。処理装置を購入するときは、サプライヤーに設計基準を尋ねてください。KSt クラス、ベント領域、および絶縁ポイントによって、機械を安全に統合する方法が決まります。
予防と軽減
予防は爆発の発生を防ぎます。軽減策は、被害が発生した場合に被害を軽減します。完全な安全プログラムには両方が必要です。
予防
- ハウスキーピングをコントロールします。沈殿した粉塵が二次爆発の燃料となる前に除去してください。圧縮空気ではなく工業用掃除機を使用してください。
- 発火源を排除してください。機器を接着して接地し、正しく定格された電気部品を使用し、ベアリングとドライブの過熱を監視します。
- 分散を低減します。粉末移送ポイントを囲い、局所排気装置を使用し、粉塵を最小爆発濃度以下に保ちます。
- 不活性化を検討してください。高リスクのプロセスでは、窒素は酸素を限界酸素濃度以下に保つことができます。
緩和
- 爆発排気。容器、乾燥機、フィルター、サイロの通気パネルが設定圧力で開き、炎が外部に向けられます。
- 爆発抑制。圧力または光学検出器は、点火後数ミリ秒以内に抑制剤を注入します。
- 爆発隔離。ロータリーバルブとスクリューコンベアは、接続されたダクトを通って火炎が伝わるのを防ぎます。
見落とされがちなコンポーネントは集塵システムです。バグフィルターまたはサイクロンは粉塵を集中させるため、一次爆発が発生する可能性が高い場所です。プロセス装置自体と同様に、危険性評価に含めて保護する必要があります。
粉塵安全を考慮した処理装置の選択
エンジニアや調達チームにとって、粉塵爆発の問題は機器の仕様に含まれます。粉砕機、乾燥機、ミキサー、またはコンベアを選択する前に、材料の KSt クラスと最小点火エネルギーを理解し、機器が必要な保護を備えていることを確認してください。ベントまたは抑制を受け入れることができないマシンは、スループットに関係なく責任を負います。
粉砕は爆発を引き起こす微細な部分を生成するため、最も明白な粉塵の発生源です。あ 大容量スパイスパウダーハンマーミル 典型的なものは、粉砕チャンバー内で粉塵雲を形成する微粒子を生成することです。それが安全でないというわけではありませんが、ミルのハウジング、粉塵の抽出、および爆発の軽減は単一のシステムとして設計する必要があります。
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粉塵爆発は予測不可能ではありません。製糖工場、医薬品造粒ライン、化学粉砕室でも同じ物理的ルールに従います。このイベントには、可燃性粉塵、酸素、発火源、飛散、閉じ込めの 5 つの条件が必要です。片方を取り除けば爆発は起こりません。
微粉体を扱う工場では、粉塵の特徴を明らかにし、清掃状況を監査し、発火源を制御し、保護戦略をサポートする機器を指定するという実際的な順序は明らかです。粉塵爆発の安全性を意思決定の中心に置く工場管理者、プロセス エンジニア、機器購入者は、従業員、財産、生産継続を守ります。
