Właściwości pożarowe i wybuchowe surowców roślinnych stosowanych w produkcji mieszanek paszowych

Autorzy:  dr inż. Maciej Celiński dr Agnieszka Gajek (Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy), dr inż. Michał Gloc (Politechnika Warszawska - Wydział Inżynierii Materiałowej) Kontakt: macel@ciop.pl
Źródło: Bezpieczeństwo Pracy – Nauka i Praktyka, 2019, 3, 11-14
DOI: 10.5604/01.3001.0013.1051

Niezwykle duża skala przetwórstwa zboża powoduje, ze ryzyko wystąpienia incydentów związanych z zapłonem oraz wybuchem pyłu jest bardzo duże. Tylko w 2018 roku doszło do wielu wybuchów związanych z magazynowaniem i transportem roślinnych materiałów sypkich, z których największy miał miejsce w maju w miejscowości South Sioux City w stanie Nebraska (USA). Polska jest jednym z największych producentów zbóż w Europie i jednym z większych w skali światowej. Roczna produkcja zboża w Polsce to ok. 35 mln ton, w tym ok. 10 mln ton pszenicy, 5 mln ton pszenżyta, 4 mln ton jęczmienia i 1,5 mln j ton owsa. Taka ilość materiału zbożowego powoduje, że istnieje duże prawdopodobieństwo awarii w trakcie procesu magazynowania, transportu i przetwarzania.

Spośród wszystkich wybuchów pyłów blisko 25% stanowią eksplozje pyłów w przemyśle spożywczo-rolniczym i paszowym, przy czym najbardziej narażone na eksplozje są silosy, systemy odpylające i wentylacyjne (w tym suszarnie i magazyny przeznaczone do suszenia zbóż). W październiku 2013 r. doszło w Terminalu Masowym w Gdańsku do wybuchu i pożaru w silosie zbożowym. Akcja ratownicza trwała blisko 4 godziny, spaleniu uległo ok. 10 ton zboża (20% całkowitej ilości składowanego materiału zbożowego). W artykule opisano wyniki badań dotyczących zjawiska palności i wybuchowości pyłów przemysłowych dotyczących czterech najpopularniejszych w Polsce ziaren zbóż.
 

Słowa kluczowe: zboża, pyl, silos, wybuchowość, minimalna energia zapłonu, ładunek elektrostatyczny

Wstęp

Niezwykle duża skala przetwórstwa zboża powoduje, że ryzyko wystąpienia incydentów związanych z zapłonem oraz wybuchem pyłu jest bardzo duże. Tylko w 2018 r. doszło do szeregu wybuchów związanych z magazynowaniem i transportem roślinnych materiałów sypkich, z których największy miał miejsce w maju w miejscowości South Sioux City w USA [1].

Polska jest jednym z największych producentów zbóż w Europie i jednym z większych na świecie. Zgodnie z wstępnymi danymi GUS za 2018 r. roczna produkcja zboża wynosi w naszym kraju ok. 27 mln ton, w tym ok. 10 mln ton pszenicy i 4 mln ton pszenżyta. Powoduje to, że istnieje duże prawdopodobieństwo awarii w trakcie procesu magazynowania (podczas suszenia, przesypywania), transportu i przetwarzania.

Z dotychczasowych badań wynika, że spośród wszystkich wybuchów pyłów blisko 25% stanowią eksplozje pyłów w przemyśle spożywczo-rolniczym i paszowym, przy czym najbardziej narażone na eksplozje są silosy, systemy odpylające i wentylacyjne (w tym suszarnie i magazyny przeznaczone do suszenia zbóż), [2]. W październiku 2013 r. doszło w Gdańskim Terminalu Masowym do wybuchu i pożaru w silosie zbożowym. Akcja ratownicza trwała blisko 4 godziny, spaleniu uległo ok. 10 ton zboża (20% całkowitej składowanej ilości).

W artykule przedstawiono opis wyników badań dotyczących zjawiska palności i wybuchowości pyłów przemysłowych dotyczących czterech najpopularniejszych w Polsce ziaren zbóż.

Wybuchowość i palność pyłów przemysłowych

Większość pyłów przemysłowych przy odpowiednim rozdrobnieniu i stężeniu w powietrzu oraz źródle zapłonu może tworzyć atmosfery palne i wybuchowe. Dotyczy to również pyłów powstałych w procesach otrzymywania i obróbki ziaren zbóż i pasz rolniczych. Do pyłów przemysłowych palnych zalicza się m.in. pyły pochodzenia organicznego, np. pyły drewna, węgla, produktów żywnościowych (mąki, cukru). Procentowy udział poszczególnych pyłów palnych, najczęściej ulegających zapaleniu w praktyce przemysłowej przedstawiono na rys. 1.

Rys. 1. Procentowy rozkład pyłów biorących udział w wybuchach [3]

Wiele materiałów, które powszechnie uważane są za trudno palne, w przypadku rozdrobnienia tworzy z powietrzem groźne mieszaniny, które mogą ulec zapłonowi i wybuchowi. Za palny pył uważa się ziarna materiału palnego lub trudno palnego o wymiarze równym lub mniejszym 500 pm, który w kontakcie z powietrzem wchodzi w reakcję utleniania. Po zapłonie chmury pyłu następuje gwałtowna reakcja spalania całej objętości, w której pył jest zawieszony w powietrzu. Pyły o większych ziarnach także mogą stanowić potencjalne zagrożenie, lecz ich podatność na gwałtowną reakcję spalania jest mniejsza i uzależniona od rozmiaru ziarna [4,5].

W Polsce i na świecie od wielu lat notuje się przypadki zniszczeń, wywołanych nagłym zapłonem pyłów, powstających w trakcie otrzymywania i obróbki zbóż. Poznanie właściwości wybuchowych mieszanin pyłów ziaren zbóż z powietrzem ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia właściwego poziomu bezpieczeństwa w procesach mielenia, zasypywania i opróżniania silosów magazynujących.

Proces mieszania pasz decyduje - obok dozowania - o wartości ich mieszanek. Proces mieszania materiałów ziarnistych i sypkich jest relatywnie łatwy, a na końcowy produkt i jego jakość ma wpływ wiele zmiennych czynników: gęstość, stopień rozdrobnienia, naturalny kąt usypu, wilgotność mieszanych komponentów. Stosowanie silosów do magazynowania oraz procesów mieszania sypkich zbóż może powodować zagrożenia pożarowe i wybuchowe, wynikające z dużej podatności rozdrobnionej masy organicznej na zapłon.