Почему мука взрывоопасна: химический состав и условия воспламенения

Мука является одним из основных продуктов питания, используемых человеком на протяжении тысячелетий. Однако при определенных условиях этот пищевой продукт может представлять серьезную опасность из-за своей взрывоопасности.

Химический состав муки

Чтобы понять, почему мука взрывоопасна, нужно рассмотреть ее химический состав. Основным компонентом муки является крахмал – полисахарид, состоящий из многочисленных молекул глюкозы. Углеводы, в том числе и глюкоза, при окислении выделяют значительное количество энергии в виде тепла. То есть глюкоза и крахмал являются горючими веществами.

Крахмал составляет 60-80% от массы муки. Таким образом, бÓльшая часть муки – это горючее вещество.

Условия воспламенения муки

Однако сама по себе мука не воспламеняется при комнатной температуре. Чтобы мука загорелась, нужны следующие условия:

• Наличие кислорода;
• Источник огня (открытое пламя, искра и т.п.);
• Диспергирование муки – измельчение до мелких частиц размером около 0,1 мм.

Почему важно измельчение муки? При таком дроблении резко возрастает общая поверхность частиц. А чем больше поверхность, тем активнее протекают окислительно-восстановительные реакции горения при контакте с кислородом.

Кроме того, мелкие частицы муки распределяются в воздухе и каждая частичка окружена кислородом со всех сторон. Это обеспечивает возможность мгновенного возгорания.

Концентрационные пределы воспламенения муки

Существуют также концентрационные пределы воспламенения муки:

• Нижний предел – 15 г/м3. При меньшей концентрации воспламенение невозможно.
• Верхний предел – 2000 г/м3. При большей концентрации имеет место задушение горения из-за нехватки окислителя (воздуха).

То есть мука взрывоопасна только в определенном диапазоне концентраций – от 15 до 2000 г/м3. И этот диапазон вполне достижим на мукомольных или хлебопекарных предприятиях.

Механизм взрыва муки

Как exactly происходит взрыв муки? Рассмотрим последовательность событий.

1. Образование мелкодисперсной мучной пыли с частицами около 0,1 мм (при транспортировке, просеивании и т.п.).
2. Достижение концентрации в диапазоне взрываемости - от 15 до 2000 г/м3
3. Появление источника огня.
4. Мгновенное возгорание мучной пыли за счет большой площади поверхности частиц.
5. Выделение тепла в ходе интенсивного окисления горючих веществ в составе муки.
6. Резкое повышение температуры и давления в замкнутом объеме из-за энергии горения.

Это приводит к быстрому распространению пламени по облаку мучной пыли и дальнейшему повышению давления. В результате происходит хлопок или даже взрыв, если выделившиеся газы не находят свободного выхода наружу.

Таким образом, почему мука взрывоопасна - из-за высокой дисперсности частиц в воздушной среде, большого содержания горючих веществ и источника огня при определенной концентрации пыли.

Почему на мукомольных заводах иногда происходят взрывы

Мукомольное производство сопряжено с большим количеством мелкодисперсной мучной пыли. Она образуется и скапливается на разных этапах измельчения, транспортировки, просеивания и упаковки муки. Часто несоблюдение техники безопасности приводит к воспламенению такой взрывоопасной среды с последующим взрывом.

Основные причины взрывов на мукомольных предприятиях:

• Накопление мучной пыли в емкостях, где она присутствует постоянно;
• Закупорка пылеулавливающих фильтров в аспирационных системах;
• Искрение электрооборудования;
• Возгорание из-за несоблюдения правил пожарной безопасности;
• Статическое электричество при движении мучной пыли.

Чтобы предотвратить взрывы, на опасных производственных объектах по хранению и переработке муки должны неукоснительно соблюдаться особые меры взрывобезопасности.

Меры взрывобезопасности на мукомольных предприятиях

Чтобы исключить возможность взрыва муки, на опасных производственных объектах по ее хранению и переработке должен быть комплекс мер взрывобезопасности.

Технические средства взрывопредупреждения

В первую очередь это технические устройства, не допускающие образования взрывоопасных концентраций мучной пыли:

• Вытяжные вентиляционные системы;
• Циклоны и пылеулавливатели для очистки запыленного воздуха;
• Аспирация от пылевыделений;
• Герметичные элеваторы и нории замкнутого типа;
• Своевременная влажная уборка производственных помещений.

Средства локализации взрывов

Это инженерные решения, ограничивающие распространение пламени и энергию взрыва муки. К ним относятся:

• Взрыворазрядные устройства на силосах и бункерах;
• Аварийные люки и клапаны;
• Огнепреградители;
• Противовзрывные клапаны.

Организационные мероприятия

Обязательны правила и инструкции по взрывобезопасности, включающие:

• Регламент уборки взрывоопасной мучной пыли;
• Запрет на курение и применение открытого огня;
• Порядок допуска к работам во взрывоопасной среде;
• Требования к электрооборудованию, средствам сигнализации и пожаротушения.

Рабочие обучаются правилам взрывобезопасности и действиям в нештатных ситуациях.

Статистика взрывов на мукомольных предприятиях

Несмотря на все меры безопасности, случаи взрывов муки на мукомольно-крупяных и комбикормовых предприятиях все еще имеют место.

По статистике, в среднем происходит:

• 13 взрывов в год по всему миру;
• 3 жертвы среди работников;
• $500 000 ущерба.

Основные причины по-прежнему кроются в нарушении правил безопасности - отсутствии контроля взрывоопасных концентраций, неисправности оборудования, искрении, курении в неположенных местах.

Почему мука взрывоопасна - наглядные примеры

Мука взрывоопасна и может взорваться с непредсказуемыми последствиями. Рассмотрим несколько примеров реальных взрывов на мукомольных предприятиях.

Взрыв на комбинате в г. Элевсис, Греция

14 августа 2020 года на мукомольном комбинате в Греции прогремел мощный взрыв. Пострадало не менее 5 человек, полностью разрушен корпус предприятия.

По предварительным данным, причиной послужило возгорание и взрыв мучной пыли в производственном помещении из-за нарушения правил пожарной безопасности.

Взрыв на мукомольном заводе в Канаде

Еще один случай произошел в 2014 году на предприятии по производству муки и крупы в провинции Онтарио, Канада. В результате взрыва мучной пыли погибли 4 человека.

Причина - скопление мучной пыли внутри заводского оборудования. Искра от трения металлических деталей послужила источником воспламенения.

Эти взрывы демонстрируют, почему мука взрывается. Достаточно малой искры, чтобы распыленная мучная пыль мгновенно воспламенилась с разрушительными последствиями.