الانفجار الغباري .. تعريفه وأخطاره - Dust explosion .. definition and dangers
مرسل: السبت سبتمبر 09, 2023 8:14 pm
الانفجار الغباري .. تعريفه وأخطاره - Dust explosion .. definition and dangers
كان من الصعب الاعتقاد أن مادة أساسية مفيدة يُتعامل معها يوميًا اعتياديًّا، وتستخدم في تصنيع الخبز، يمكن أن تكون مادة متفجرة قاتلة، ولكن بعد المأساة التي ضربت wichita لا أحد يستطيع أن ينكر ذلك، فقد حدث انفجار لغبار الحبوب في صومعة حبوب بطول 800 متر، ونتج عنه موت سبعة من العاملين، وجُرح عشرة منهم، ثلاثة في حالة حرجة.
موظفو البحث المدني وفريق الإنقاذ وكثير ممن قد عملوا في مكان انفجار مبنى الحكومة في مدينة (Oklahoma) الفيدرالية كانوا قد واجهوا الإحباط في كشف مكان الناجين من الكارثة، ومعالجة الأجسام المصابة في مبنى غير مستقر مملوءٍ بأكثر من 200000 طن من القمح، مهددٍ بانفجار غباري آخر في أي وقت.
كانت المهمة صعبة لرجال الإنقاذ والإطفاء، والذين يعملون في مجال الصناعة، كانت بمثابة تذكير بخطر الانفجارات الغبارية.
لمحة مختصرة عن الانفجار الغباري
أول انفجار غباري موثق حدث في (turin Italy) في مخبز عام 1785، وقد حدث الانفجار بسبب اشتعال غبار الطحين بسبب حرارة مصباح في مستودع المخبز، ولحسن الحظ أن الانفجار لم يسبب أي أضرار، ولكنه أدى فعلاً إلى إدراك أن غبار الحبوب مادة متفجرة ويجب أن تُعامل بحذر.
الانفجار الغباري الثاني المشهور حدث في صومعة لتصدير الحبوب في (corpus) في إبريل (نيسان) عام 1981، وقد نتج عن الانفجار 9 ضحايا، و30 مصابًا، وخسائر مادية تقدر بأكثر من 30 مليون دولار.
لم يكن يوجد إجماع حول سبب الانفجار، ولكن توقعوا أن السبب المحتمل لحدوث الانفجار هو احتراق المصابيح مع سحابة غبارية في المنشأة.
وفي عام 1997 حدث 16 انفجارًا غباريًّا في الولايات المتحدة، وسُجل 13 انفجارًا غباريًا خلال عام 1996، و14 انفجارًا غباريًّا للحبوب عام 1995، ومتوسط حدوث الانفجارات الغبارية خلال السنوات العشر هو 13 انفجارًا غباريًّا.
وفي مارس (آذار) عام 1988 أقرت إدارة الصحة والأمان (OSHA) أنظمة جديدة لمقاييس السلامة والأمان في صناعة الحبوب، حدد المعيار 1910-272 الحدود المعيارية لكمية الغبار المسموح بها في حجم محددٍ داخل الروافع السطلية التي تعمل مستخدمة قشاطاً ناقلاً متصلاً مع بكرة في القمة لرفع الحبوب إلى أعلى الصومعة.
علم انفجار غبار الحبوب
لكي يحدث الانفجار الغباري يجب أن تجتمع عدة عوامل مع بعضها، وبالنسبة للانفجارات الغبارية في العمليات التصنيعية يجب أن تتوفر:
أولاً
الوقود أو غبار الحبوب، والمقياس الحرج لحجم الجزيئة هو 0.1 مم أو أصغر، وكلما صغر حجم الجزيئة ازداد خطر حدوث الانفجار.
تركيز الغبار يعود إلى قابلية الغبار للاشتعال، ولكي يحدث الانفجار الغباري يجب أن يكون التركيز بين 40غ حتى 4000غ في كل م3، والحدود الفعلية تختلف حسب حجم الجزيئة وتركيبها.
الحدود الانفجارية الدنيا تكون عادة في المناطق القريبة من معالجة الحبوب، ومعدات التصنيع، وهذه الحدود لا توجد عادة في الأماكن التي يعمل فيها الموظفون فعلًا، ويجب أيضًا أن يكون هذا الغبار ممزوجًا مع الهواء حتى يحدث الانفجار.
في حين أن الغبار المجتمع على الأرض لا يشكل تهديدًا لحدوث الانفجار الغباري، عامل مسبب آخر هو تركيب الغبار.
في حين المواد العضوية الطبيعية والاصطناعية كالفحم والمعادن يمكن أن تعطي قوة للأغبرة القابلة للانفجار، والمحتوى الرطوبي للغبار عامل مهم أيضً،ا في حين كان الغبار أكثر جفافاً كانت خطورة الاشتعال أكبر.
ثانيًا
العامل الأساسي الثاني هو وجود الأكسجين الضروري للاشتعال.
ثالثًا
العامل الأساسي الثالث هو مصدر الاشتعال (شرارات من قص ولحام المعدات والآلات، وكذلك السجائر يمكن أن تسبب اشتعال الغبار، واحتكاك برغي أو أي قطعة معدنية على آلة متحركة بالتماس مع سطح معدني قد تنتج شرارة مؤدية إلى حدوث انفجار.
رافع سطلي مختنق (ممتلئ)، أو انزلاق سير ناقل، أو عطل كهربائي، أو وميض، كلها يمكن أن تولد نارًا أو شرارة مؤدية إلى حدوث الانفجار.
رابعًا: وأخيرًا لحدوث الانفجار يجب أن يتم الاشتعال في جو مغلق؛ لأن الانفجار يُعَرَّفُ بأنه ضغوطات هائلة تكبر وتزداد تدريجيًّا حتى تندفع بشكل آني ولحظي، ولا يمكن أن يحدث الانفجار الغباري في منطقة مكشوفة، ولكن قد ينتج وميض ناري خطير.
من المهمّ أيضًا أن نميز بين نوعين أساسيين من الانفجارات الغبارية:
1. انفجار أولي.
2. انفجار ثانوي.
الانفجار الأولي يحدث بسبب مصدر اشتعال، في حين تحدث الانفجارات الثانوية عندما تهب موجة من الانفجار الأولي، وتشكل طبقات من الغبار المعلق في الهواء، وهذا الغبار المعلق يكون سريع الاشتعال، ويمكن أن يشتعل بواسطة لهب من الانفجار الغباري الأولي خلال جزء من مليون من الثانية لكليهما.
الوقاية من الانفجار الغباري
الوقاية من انفجارات غبار الحبوب تتطلب انتباهًا شديدًا، وحسب (Phillips) فإن أفضل طريقة لمنع الانفجار الغباري هو التخلص من الغبار.
الانفجار الغباري لا يمكن أن يحدث دون غبار، وأفضل طريقة للوقاية هي القيام بأعمال التنظيف الجيدة، وكلما رأيت غبارًا بادئًا بالتشكل يجب عدم إهماله.
أعمال التنظيف مهمة، إذا لم تكن أكثر من مهمة، ككل مسؤوليات العمل بالنسبة للعمال والمديرين، يجب أن يدركوا أنه لكي يحافظوا على هذه الأمكنة آمنة، يجب أن يركزوا اهتمامهم على وجود الغبار.
وإذا أُزيل أو استُبعد أي عامل من العناصر الأربعة الضرورية لحدوث الانفجار لا يمكن أن يحدث الانفجار.
وليس من المنطقي في الأعمال التصنيعية التخلص من الأكسجين باستبداله بالغازات الخاملة، بل يجب أن يكون التركيز على التحكم بالغبار، وبقائه غير معلق في الهواء، ومنعه من الاختلاط بالهواء، والتحكم بالتركيز.
يقترح (schoff) استخدام أجهزة شفط الغبار الهوائية، وكذلك رش زيت معدني صالحٍ للأكل على الحبوب لمنع توليد الغبار، والطريقة الثانية لمنع حدوث الانفجار هو التخلص من مصدر الاشتعال، ويقول الخبراء: إنه على مديري صوامع الحبوب أن يكونوا حذرين من مصادر الاشتعال، وتوجد كثير منها في المصانع.
الانفجارات تحدث بسبب عمليات اللحام والقص، أو بسبب الإصلاحات التي تتم في الصومعة دون اتخاذ الاحتياطات من تدخين الموظفين داخل المنشأة، أو الاحتكاك الحراري الزائد، أو أعطال التجهيزات.. إلخ، واستخدام التجهيزات المناسبة، ومنع تدخين الموظفين في الصومعة، والصيانة الدورية للآلات بإمكانها أن تقلل من احتمالات حدوث الاشتعال.
أكد (schoff) دور عمليات الصيانة الصحيحة في منع حدوث الانفجارات الثانوية، فلا ينبغي أن يتسرب الغبار إذا كانت الآلة تعمل جيدًا، ويُقترح استخدام أنظمة إخماد الانفجارات (كبحها) التي يمكن أن تتحسسَ تغيرات الضغط المرافقة للاحتراق الذي يمكن أن يؤدي إلى انفجار.
في حالة حدوث الانفجار الغباري
· عالجِ الانفجار الغباري بحذر ما دام يوجد مصدر لبقايا مشتعلة كالنار مثلاً، أو إن كانت توجد إمكانية لحدوث انفجار جديد.
· التحذير من استخدام خراطيم المياه (المرشات الضبابية)، وعدم رش المياه بتيار مباشر على الحبوب المحترقة، فهذا يمكن أن يسبب غبارًا معلقًا في الهواء، ما يؤدي إلى انفجار آخر.
· ينصح باستخدام المياه بالقدر الذي هو ضروري مع المحافظة على الضغط المنخفض.
· يجب على مجموعات الإنقاذ أن تحافظ على سلامتها وأمنها.
· مجموعات الإنقاذ موجودة لحماية الحياة والممتلكات: الحياة أولًا والممتلكات ثانيًا، لا تجازف بحياتك لتحمي ممتلكاتك؛ الممتلكات يمكن أن تعوض، ولكن حياتك لا تقدر بثمن.
· رجال الإنقاذ بحاجة إلى أن يكونوا حذرين للأخطار النوعية المرافقة للانفجارات الغبارية كوجود الأبنية المتصدعة، والأماكن التي يمكن أن قد نجد فيها بقايا نيران.
· عندما تحدث الانفجارات الغبارية فالضغط الشديد يمكن أن يكون كافيًا ليسبب انهيار الأسمنت المسلح، وفي بعض الحالات انهيار البناء كاملًا.
· يجب وجود خبراء في إنقاذ الضحايا.
· لكل انفجار طبيعته الخاصة، ويجب أن يعامل بغض النظر عن الانفجارات الأخرى.
منع حدوث انفجارات الحبوب الغبارية
· من خلال آثار كارثة الانفجار الغباري في صومعة حبوب في جنوب 1998 (Kansas)، فإن المعلومات حول التعامل مع غبار الحبوب قد تساعد مديري صوامع الحبوب في التركيز على المقاييس أو المعايير المطلوبة في صوامعهم لمنع حدوث الانفجار الغباري.
· السيطرة على غبار الحبوب جزء مهم من الإدارة الجيدة لصومعة الحبوب، والسيطرة على تسرب الغبار أمر غير مكلف كثيرًا.
· إن الحفاظ على غبار الحبوب في كتلة الحبوب بالسيطرة على تسرب الغبار تطبيق عملي جيد، كما أنه يحافظ على المنشأة أو الصومعة وجوارها، أما بالنسبة لمكان العمل يجب أن يكون آمنًا، وأكثر صحة وفائدة، وهو ميزة لحسن سير العمل في الصومعة.
عناصر الانفجار الغباري
لكي يحدث الانفجار الغباري يجب أن تتوفر أربعة عناصر رئيسة:
1. الوقود: وهو عبارة عن جزيئات صغيرة جدًّا من الغبار الجاف من القمح، أو الشوفان، أو الشعير، أو دقيق القمح، أو دقيق الشوفان، أو نشا الذرة.
2. الأكسجين: وجود كمية كافية من الهواء في الحدود الطبيعية للأكسجين.
3. الأماكن المحصورة: هيكل الرافع السطلي، أو الناقل المغلق، أو خلية الغبار، أو الأنابيب النازلة، أو أنابيب التهوية، أو الأنفاق، أو الخلية.
4. مصدر الاشتعال: وجود حرارة زائدة في قاعدة الرافع، أو رأسه، أو في الناقل، ووجود حرارة زائدة في الرولمانات، أو في قشاط الرافع المحتك مع الهيكل، أو شرارة كهربائية من جهاز غير مزود بجهاز للحماية من الانفجار، أو عطل كهربائي، أو حبيبات الفوسفين المنفجرة في أنابيب التهوية الرطبة، أو الكهرباء الساكنة، أو إشعال السجائر، أو القص والقطع، أو الشرارة المعدنية الصادرة عن عملية الشحذ، أو شرارة صادرة عن احتكاك المعادن مع بعضها، أو سقوط مفاجئ لأية أداة، أو أجهزة الإنارة السيئة.
ما هو الانفجار الغباري؟ (?what is a dust explosion)
الانفجار الغباري هو احتراق سريع لمزيج قابل للاشتعال، مؤلفٍ من جزيئات الغبار وعادة الهواء.
الاحتراق يبدأ عند نقطة واحدة بواسطة مصدر للاشتعال وبطاقة كافية، ويتطلب اشتعال المزيج والاحتراق وجود جزيئات الغبار القابلة للاشتعال والناعمة جدًّا، حتى يتسنى للهبٍ أن يتولد تلقائيًّا، وتركيز الغبار يجب أن يكون ضمن المجال القابل للاشتعال.
التجربة في اختبار الأغبرة تظهر أن على الأقل 70% من الأغبرة الناعمة قابلة للاشتعال، وعندما تكون السحابة الغبارية غير محصورة فإن الحرارة المتولدة نتيجة الاحتراق ستسبب تمدد السحابة والتي سوف تظهر كوهجٍ ناريٍ.
عندما تكون السحابة الغبارية محصورة في إحدى المعدات أو الأبنية فإن التمدد يزداد، ويزداد الضغط حتى يحدث الانفجار.
الضغط الأعظم الذي يمكن أن يولد عادة 10 بار، يمكن أن يكون كافيًا لتدمير أي بناء، وفعليًّا كل المعدات.
على الرغم من أن الانفجار سريع جدًا؛ فإنه ليس فوريًّا أو آنيًّا، وهذا يمكن أن يساعد في التخفيف من نتائج وعواقب الانفجار.
ما الذي يميز الانفجارات الغبارية؟
عندما تنشأ سحابة غبارية مشتعلة (قابلة للاشتعال)، فإن جزيئات الغبار تصبح معلقة بالهواء إما بفعل سقوطها من الأعلى أو بفعل هبة هواء ترفعها من على الأسطح، وبما أن الغبار أثقل من الهواء، فإن ذلك سوف يكون فقط حين تكون القوة التي خلفت السحابة نشيطة وفعالة.
وبعد ذلك فإن الغبار سوف يستقر على الأرض وفوق التجهيزات، وخاصة في هذا الطور فإن الجزيئات الأكثر نعومة سوف تبقى معلقة في الهواء في حين الجزيئات الأكبر سوف تستقر.
حالما يستقر الغبار سيكون بالإمكان رفعه مرة ثانية لتشكيل سحابة غبارية قابلة للاشتعال، وهذا مختلف عن الغازات والأبخرة التي لا يمكن أن تشكل مزيجًا قابلًا للانفجار مرة أخرى.
قدرة بقاء الأغبرة معلقة بالهواء يمكن أن يكون لها نتائج خطيرة وعواقب وخيمة عندما يدفع الانفجار الصغير الغبار في المنشأة، ويسبب اشتعال السحابة الغبارية، وهذا ما يدعى بالانفجارات الثانوية الغبارية، والتي تكون سبباً في الدمار الشامل للمنشآت.
توجد ميزة أخرى للانفجارات الغبارية، هي أن مخلفات الغبار يمكن أن تشتعل بسبب الحرارة الذاتية (التسخين الذاتي)، أو بسبب وضع الأغبرة المحترقة أو الناتجة عن الاحتراق التي يمكن أن تكون مصدر اشتعال لأي سحابة غبارية متولدة، وبالمقابل فإن المخلفات يمكن أن تحترق مسببة أضرارًا ناجمة عن الحريق.
الحدود الانفجارية لغبار الحبوب ومنتجات دقيق الحبوب
الحد الأدنى للتركيز الانفجاري (MEC) لغبار الحبوب، ودقيق الحبوب، والمواد المطحونة يختلف حسب حجم الجزيئة، فالجزيئات الأصغر هي الأكثر قوة، وحسب الطاقة الحرارية للمنتج (الكالوري).
الدقيق المستخلص من القمح والشوفان والذرة يمكن أن يكون لديه طاقة انفجارية مختلفة عن أغبرة هذه المواد، يعد نشا الذرة من منتجات الحبوب الأكثر طاقة وسرعة في التطاير، ولكن ينبغي أن تعد جميع أغبرة ودقيق الحبوب مادة خطيرة جدًّا.
يقترح عالِم في (Taxes A&M University dust control) بأن (MEC) نحو 50- 150غ في م3، وذلك حسب نوع الغبار وحجم الجزيئات، وهذا معادل لمستوى (MEC) نفسه المُحدَّد من قبل منظمة الحبوب والغذاء الوطنية.
تقبل هيئة منظمة الحبوب والغذاء الوطنية (MEC) للانفجارات الغبارية نحو 50غ/م3 من الفراغ، يقولون إن الحد الأقصى للتركيز الانفجاري (OEC) هو نحو 500-1000غ لكل متر مكعب، وهو أكثر نحو عشر مرات من الحد الأدنى للتركيز الانفجاري.
أعماق وأبعاد غبار الحبوب بالتركيزات الانفجارية في الصوامع والمطاحن قيمة (OEC) لـ500-1000غ لدقيق القمح في كل متر مكعب.
حسب (OEC) فإن حجم 50-150غ/م3 من طحين القمح يعادل 150-300غ/م3 من غبار القمح، في حين تكون (MEC) نحو 50 -100غ/م3، وسوف تغطي الأرض في غرفة بحجم واحد قدم 3 بسماكة 0.25 - 0.50 مم من الغبار على مستوى (OEC)، الأمثلة الآتية تساعد في وضع قيم (MEC,OEC) وتحليلها وأخذها بعين الاعتبار خلال القيام بأعمال التنظيف الكاملة في الصومعة والمطحنة.
إذا كانت طبقة الغبار على أرض بمساحة 3×3 متر سيكون الكاليري حسب تكساس في حدود (OEC)، وإذا كانت سماكة الغبار على الأرض 2.5-5 سم، وفي مساحة 2×2 متر في التونيل، وهو تقريبًا نصف حجم 3×3 متر سيكون الغبار بعمق 1.25-2.5 سم.
وفي الحد الأدنى للتركيز الانفجاري MEC) 50 - 150) غ/م3، فإن سماكة طبقة الغبار ستكون 3-6 مم في الغالاري، و1.5-3 مم فيالتونيلات، ولن تستغرق وقتًا طويلًا للوصول إلى حدود (MEC).
يتراكم الغبار في أرضيات الغالاري بسرعة 6-12 مم في أسبوع أو أسبوعين خلال الموسم.
ويتراكم في أرضيات التونيلات كثير من الغبار خلال موسم عمل الصوامع؛ لذا فإنه من الضروري القيام بأعمال التنظيف الإضافية خلال هذه الأوقات للحفاظ على معدلات غبار أقل من (MEC) الحد الانفجاري الأدنى.
وتوصي (OSHA) بأن لا تتجاوز سماكة غبار الحبوب في صوامع الحبوب 3 مم ضمن رافع سطلي بارتفاع 11 مترًا، واستنادًا إلى قيم (MEC) المذكورة أعلاه، فإن المحافظة على سماكة غبار الحبوب بأقل من 3 مم على أرضية العمل في الصومعة عامة ينبغي أن يبقي تلك الصومعة تحت حدود (MEC).
إن تركيز MEC من 50 غ/م3 أكبر بثلاث مرات من معيار (OSHA) المسموح به لتعرض العامل للغبار وهو (15 غ / م3).
إن الخطر الإضافي لوجود معدلات من تركيز الغبار فوق (MEC) هو إضعاف قدرة التدخل، فمستوى غبار الحبوب المعلق في الهواء بمستوى (MEC) يحجب قدرة الرؤية عند العمال الآخرين على بعد 1.5-3 متر.
وجود 50-150 غ/م3 من غبار الحبوب أو الدقيق الجاف في مكان محصور مع وجود حرارة، أو وميض، أو شرارة ليس بالضرورة أن ينتج عنه انفجار، رغم وجود جميع العناصر الفيزيائية اللازمة لتشَكُّل الانفجار الغباري.
وما ينقص هو أن على الغبار أن يتصاعد إلى نقطة يكون فيها الخليط المتكون أو التركيز في حجم الهواء حول مصدر التسخين مناسبًا لحدوث الاحتراق.
كيف يتطور الانفجار الغباري؟
خلال الانفجار الغباري يوجد طوران انفجاريان منفصلان أولي وثانوي، والانفجاران الأولي والثانوي قريبان جدًّا من بعضهما، حتى إنه يمكن سماعهما كأنهما انفجار واحد أو سلسلة من الانفجارات.
الانفجار الأولي يحدث بسبب وجود الغبار المنقول بالهواء في مكان محصور وتماسه مع مصدر حراري، ما يسبب اشتعال أو انفجار الغبار.
الانفجار الأول يرسل موجة هوائية بسرعة نحو 300 متر/ثا على طول ممرات الغالاري، والتونيلات، والمحاور الأفقية في الصومعة التي تتوضع عليها طبقات الغبار.
وتتبعُ موجةُ اللهبِ الموجةَ الهوائية بسرعة 3 متر/ثا مؤدية إلى اشتعال الغبار المنقول بالهواء.
جزء من الغبار المتخلف عن الانفجار الأولي يمكن أن يُحمل مع موجة الضغط مشكِّلاً وقودًا إضافيًّا للانفجار الثانوي، وكذلك فإن الهبَّات الثانوية يمكن أن ترسل موجات ضغط إضافية ضمن البناء.
يستشهد (parnel) 1998 بالبحث الذي أجري عام 1973، والذي سجل ضغوط 15كغ على م2 خلال الانفجارات الأولية، وكذلك توجد ضغوطات ناتجة عن الانفجارات الثانوية تقدر بأكثر من 600كغ على كل متر مربع.
وإذا توقف الانفجار الغباري عند الانفجار الأولي فقط بسبب عمليات التنظيف الجيدة، فإن الأضرار ستكون أقل بكثير مما إذا حدث الانفجار الثانوي.
وتحدث سلسلة متواصلة من الانفجارات ما دام هناك وقود كافٍ وجوٌ محصور، والنتيجة هي سلسلة من الانفجارات الغبارية الثانوية، والتي تتحرك بقوة مدمرة ضمن الصومعة -أينما تكون معدلات الغبار فوق الحد الأدنى للتركيز الغباري الانفجاري- مسببة دمارًا كاملًا في البناء.
لهذا السبب فإن الصوامع الفارغة تنهار لاحقًا بسبب بعض الانفجارات، في حين لا تتأثر الصوامع المليئة مباشرة.
أين يحدث الانفجار الغباري؟
تحدث الانفجارات الغبارية عادة في نقاط صب الحبوب في الروافع السطلية والنواقل المغلقة، حين يمكن لجزيئات الغبار الصغيرة أن تنتقل من وضع السكون إلى وضع الاهتزاز والهيجان بفعل عوامل كثيرة، كاصطدام الحبوب المتدفقة بقواعد الروافع السطلية، أو تغير اتجاه الحبوب في السحابات أو القشط الناقلة.
هذه الحركة المضطربة للحبوب تسبب معدلات عالية من جزيئات الغبار المعلقة في الهواء والتي قطرها 2-20 ميكرون، والتي غالبًا ما تكون قريبة من الرولمانات الساخنة الموجودة في أسفل قدم الرافعة أو من شرارة ناتجة عن احتكاك صفيحة معدنية في جورة الاستقبال أو السير الساحب.
وحسب الإحصائيات الوطنية عن 129 انفجارًا غباريًّا حدثت في الولايات المتحدة عام 1988، حدث 64 انفجارًا منها في الروافع السطلية، و48 منها في آلات طحن الحبوب، وفي عام 1997 حدثت 50% من الانفجارات الأولية في قواعد الروافع السطلية.
تحتوي الحبوب المخزنة تخزينًا مثاليًّا على 1-5 كغ من غبار الحبوب في الطن الواحد، وبتحريك 360 طنًّا من القمح/ساعة في الصومعة يكون 360 كغ من غبار الحبوب يتحرك مع الحبوب في الساعة في المستوى الأخفض من المحتوى الغباري للحبوب (1كغ/طن).
إذا كانت الرافع بارتفاع 40 مترًا، فإن حجم هيكل الرافع نحو 14 مترًا مكعبًا، وعند مستوى MEC 50غ/متر مكعب نحتاج إلى 700غ فقط من غبار الحبوب الطليق في الهواء داخل الرافع لتجاوز (MEC)، وغالبًا ما يتجاوز تركيز الغبار داخل الروافع السطلية للحدود الدنيا، ويؤهل لتشكل حالة انفجارية.
لذا فإنه عندما يكون تركيز الغبار 50غ/ م3، فإنه بسرعة يتجاوز (MEC) المحددة حتى في بعض الروافع المهوَّاة حين ننقل الحبوب المنتجة للغبار.
لنَقلِ 200طن/ساعة، فإن السير يسير بسرعة نحو 3-4 متر/ثانية ودورة السير دورة واحدة في 20 ثانية.
جزء من الغبار المنقول بالهواء يدور باستمرار مع الهواء المسحوب على طول الرافع بواسطة سطول الرافع، ورغم ذلك؛ فإن جزءًا فقط من مجموع الغبار الكلي يتركز في الهواء في هيكل الرافع.
أما في الروافع غير المهوَّاة فإن غالبية الغبار يبقى متركزًا في الهواء، ويدور في هيكل الرافع خلال العمل المستمر متجاوزاً عادةً قيم MEC 50غ/متر مكعب.
الوقاية من الانفجار الغباري
يجب التنظيف الدوري للصومعة، وكذلك صيانة التجهيزات المتحركة بانتظام، يجب أن تكون في قمة الأولويات في صوامع الحبوب والمطاحن ومعامل العلف.
وتصر كثير من شركات التأمين على وجوب اتباع نظام صارم لأعمال التنظيف والصيانة الوقائية في الصوامع المؤمنة، وينبغي تنظيف الحبوب والحبوب المكسورة وغبار الحبوب المتجمعة في كعب الروافع تنظيفاً كاملاً ودوريًّا، وتركِّبُ بعض الصوامع نوافذ قابلة للفتح بسهولة على جوانب هيكل الروافع، وذلك من أجل سهولة وسرعة التنظيف الكامل.
وفيما يأتي إجراءات الوقاية والسيطرة على غبار الحبوب:
جميع الصوامع والمطاحن يجب أن تعطي الأهمية الأولى لأعمال التنظيف والصيانة من أجل سلامة الصومعة وصحة العاملين، وهذه هي أكثر تطبيقات الأمان في أي صومعة أو مطحنة:
· حافظ على برنامج نظافة صارم داخل الصومعة، وإبقاء جميع أماكن العمل خالية من الغبار.
· وضع برنامج تزييت وتشحيم للرولمانات أسبوعيًّا أو كل أسبوعين، أو كما يحدد من قبل المصنع.
· استخدم نظام رش زيوت معدنية صالحة للغذاء على الحبوب خلال النقل والتحميل.
· تركيب أجهزة مراقبة لدرجة حرارة الرولمانات على أسفل وأعلى الرافع، وعلى مضاجع الرولمانات، وعلى مقود السير الناقل.
· تركيب حساسات لاحتكاك القشاط داخل هيكل الرافع السطلي؛ لكشف انحراف القشاط، ومنع تولد الحرارة نتيجة الاحتكاك.
· المحافظة على برنامج مراقبة دورية لحرارة الرولمانات (أسبوعيًّا أو كل أسبوعين) وتسجيل قراءة الرولمانات الدورية ومقارنتها بقراءات سابقة، زيادة درجة حرارة الرولمانات من 10-20 درجة في أسبوع أو أسبوعين، قد يدل على اهتراء الرولمانات، وبالتالي الحاجة إلى استبدالها.
· استبدال السطول البلاستيكية في الرافع بسطول فولاذية.
· استخدام مواد مانعة للكهرباء الساكنة في الأكشطة والقوائم والنواقل الأفقية.
· استخدام بوابات تنظيف سريعة الفتح على أسفل الرافع من أجل التنظيف الجيد لغبار الحبوب.
· تركيب أنظمة شفط الغبار عند نقاط نقل الحبوب، وأنظمة تهوية في التونيلات والغالاري المجهزة بنواقل مفتوحة وفي جور الاستقبال لزيادة تصاعد الغبار.
· تركيب أنظمة شفط الغبار، وأنظمة التهوية للروافع والنواقل المغلقة للحفاظ على الغبار المعلق بالهواء تحت مستوى الحد الأدنى للانفجار.
· تفريغ خلايا تجميع الغبار وتبديل الفلاتر حسب ما ينصح به المصنع.
· الكشف على عمل السيكلونات ونواقل الغبار.
· تركيب ماصات للغبار على جور الاستقبال لتأمين انخفاض في الغبار المعلق بالهواء خلال عملية التفريغ.
· تركيب فتحات ماصة للانفجار أعلى الروافع وزيادة النوافذ في بناء الآلات ما أمكن ذلك.
cpd
https://jawak.com/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D9%86%D9%81%D8%AC%D8%A7%D8%B1-%D8%A7%D9%84%D8%BA%D8%A8%D8%A7%D8%B1%D9%8A-%D8%AA%D8%B9%D8%B1%D9%8A%D9%81%D9%87-%D9%88%D8%A3%D8%AE%D8%B7%D8%A7%D8%B1%D9%87-30799
كان من الصعب الاعتقاد أن مادة أساسية مفيدة يُتعامل معها يوميًا اعتياديًّا، وتستخدم في تصنيع الخبز، يمكن أن تكون مادة متفجرة قاتلة، ولكن بعد المأساة التي ضربت wichita لا أحد يستطيع أن ينكر ذلك، فقد حدث انفجار لغبار الحبوب في صومعة حبوب بطول 800 متر، ونتج عنه موت سبعة من العاملين، وجُرح عشرة منهم، ثلاثة في حالة حرجة.
موظفو البحث المدني وفريق الإنقاذ وكثير ممن قد عملوا في مكان انفجار مبنى الحكومة في مدينة (Oklahoma) الفيدرالية كانوا قد واجهوا الإحباط في كشف مكان الناجين من الكارثة، ومعالجة الأجسام المصابة في مبنى غير مستقر مملوءٍ بأكثر من 200000 طن من القمح، مهددٍ بانفجار غباري آخر في أي وقت.
كانت المهمة صعبة لرجال الإنقاذ والإطفاء، والذين يعملون في مجال الصناعة، كانت بمثابة تذكير بخطر الانفجارات الغبارية.
لمحة مختصرة عن الانفجار الغباري
أول انفجار غباري موثق حدث في (turin Italy) في مخبز عام 1785، وقد حدث الانفجار بسبب اشتعال غبار الطحين بسبب حرارة مصباح في مستودع المخبز، ولحسن الحظ أن الانفجار لم يسبب أي أضرار، ولكنه أدى فعلاً إلى إدراك أن غبار الحبوب مادة متفجرة ويجب أن تُعامل بحذر.
الانفجار الغباري الثاني المشهور حدث في صومعة لتصدير الحبوب في (corpus) في إبريل (نيسان) عام 1981، وقد نتج عن الانفجار 9 ضحايا، و30 مصابًا، وخسائر مادية تقدر بأكثر من 30 مليون دولار.
لم يكن يوجد إجماع حول سبب الانفجار، ولكن توقعوا أن السبب المحتمل لحدوث الانفجار هو احتراق المصابيح مع سحابة غبارية في المنشأة.
وفي عام 1997 حدث 16 انفجارًا غباريًّا في الولايات المتحدة، وسُجل 13 انفجارًا غباريًا خلال عام 1996، و14 انفجارًا غباريًّا للحبوب عام 1995، ومتوسط حدوث الانفجارات الغبارية خلال السنوات العشر هو 13 انفجارًا غباريًّا.
وفي مارس (آذار) عام 1988 أقرت إدارة الصحة والأمان (OSHA) أنظمة جديدة لمقاييس السلامة والأمان في صناعة الحبوب، حدد المعيار 1910-272 الحدود المعيارية لكمية الغبار المسموح بها في حجم محددٍ داخل الروافع السطلية التي تعمل مستخدمة قشاطاً ناقلاً متصلاً مع بكرة في القمة لرفع الحبوب إلى أعلى الصومعة.
علم انفجار غبار الحبوب
لكي يحدث الانفجار الغباري يجب أن تجتمع عدة عوامل مع بعضها، وبالنسبة للانفجارات الغبارية في العمليات التصنيعية يجب أن تتوفر:
أولاً
الوقود أو غبار الحبوب، والمقياس الحرج لحجم الجزيئة هو 0.1 مم أو أصغر، وكلما صغر حجم الجزيئة ازداد خطر حدوث الانفجار.
تركيز الغبار يعود إلى قابلية الغبار للاشتعال، ولكي يحدث الانفجار الغباري يجب أن يكون التركيز بين 40غ حتى 4000غ في كل م3، والحدود الفعلية تختلف حسب حجم الجزيئة وتركيبها.
الحدود الانفجارية الدنيا تكون عادة في المناطق القريبة من معالجة الحبوب، ومعدات التصنيع، وهذه الحدود لا توجد عادة في الأماكن التي يعمل فيها الموظفون فعلًا، ويجب أيضًا أن يكون هذا الغبار ممزوجًا مع الهواء حتى يحدث الانفجار.
في حين أن الغبار المجتمع على الأرض لا يشكل تهديدًا لحدوث الانفجار الغباري، عامل مسبب آخر هو تركيب الغبار.
في حين المواد العضوية الطبيعية والاصطناعية كالفحم والمعادن يمكن أن تعطي قوة للأغبرة القابلة للانفجار، والمحتوى الرطوبي للغبار عامل مهم أيضً،ا في حين كان الغبار أكثر جفافاً كانت خطورة الاشتعال أكبر.
ثانيًا
العامل الأساسي الثاني هو وجود الأكسجين الضروري للاشتعال.
ثالثًا
العامل الأساسي الثالث هو مصدر الاشتعال (شرارات من قص ولحام المعدات والآلات، وكذلك السجائر يمكن أن تسبب اشتعال الغبار، واحتكاك برغي أو أي قطعة معدنية على آلة متحركة بالتماس مع سطح معدني قد تنتج شرارة مؤدية إلى حدوث انفجار.
رافع سطلي مختنق (ممتلئ)، أو انزلاق سير ناقل، أو عطل كهربائي، أو وميض، كلها يمكن أن تولد نارًا أو شرارة مؤدية إلى حدوث الانفجار.
رابعًا: وأخيرًا لحدوث الانفجار يجب أن يتم الاشتعال في جو مغلق؛ لأن الانفجار يُعَرَّفُ بأنه ضغوطات هائلة تكبر وتزداد تدريجيًّا حتى تندفع بشكل آني ولحظي، ولا يمكن أن يحدث الانفجار الغباري في منطقة مكشوفة، ولكن قد ينتج وميض ناري خطير.
من المهمّ أيضًا أن نميز بين نوعين أساسيين من الانفجارات الغبارية:
1. انفجار أولي.
2. انفجار ثانوي.
الانفجار الأولي يحدث بسبب مصدر اشتعال، في حين تحدث الانفجارات الثانوية عندما تهب موجة من الانفجار الأولي، وتشكل طبقات من الغبار المعلق في الهواء، وهذا الغبار المعلق يكون سريع الاشتعال، ويمكن أن يشتعل بواسطة لهب من الانفجار الغباري الأولي خلال جزء من مليون من الثانية لكليهما.
الوقاية من الانفجار الغباري
الوقاية من انفجارات غبار الحبوب تتطلب انتباهًا شديدًا، وحسب (Phillips) فإن أفضل طريقة لمنع الانفجار الغباري هو التخلص من الغبار.
الانفجار الغباري لا يمكن أن يحدث دون غبار، وأفضل طريقة للوقاية هي القيام بأعمال التنظيف الجيدة، وكلما رأيت غبارًا بادئًا بالتشكل يجب عدم إهماله.
أعمال التنظيف مهمة، إذا لم تكن أكثر من مهمة، ككل مسؤوليات العمل بالنسبة للعمال والمديرين، يجب أن يدركوا أنه لكي يحافظوا على هذه الأمكنة آمنة، يجب أن يركزوا اهتمامهم على وجود الغبار.
وإذا أُزيل أو استُبعد أي عامل من العناصر الأربعة الضرورية لحدوث الانفجار لا يمكن أن يحدث الانفجار.
وليس من المنطقي في الأعمال التصنيعية التخلص من الأكسجين باستبداله بالغازات الخاملة، بل يجب أن يكون التركيز على التحكم بالغبار، وبقائه غير معلق في الهواء، ومنعه من الاختلاط بالهواء، والتحكم بالتركيز.
يقترح (schoff) استخدام أجهزة شفط الغبار الهوائية، وكذلك رش زيت معدني صالحٍ للأكل على الحبوب لمنع توليد الغبار، والطريقة الثانية لمنع حدوث الانفجار هو التخلص من مصدر الاشتعال، ويقول الخبراء: إنه على مديري صوامع الحبوب أن يكونوا حذرين من مصادر الاشتعال، وتوجد كثير منها في المصانع.
الانفجارات تحدث بسبب عمليات اللحام والقص، أو بسبب الإصلاحات التي تتم في الصومعة دون اتخاذ الاحتياطات من تدخين الموظفين داخل المنشأة، أو الاحتكاك الحراري الزائد، أو أعطال التجهيزات.. إلخ، واستخدام التجهيزات المناسبة، ومنع تدخين الموظفين في الصومعة، والصيانة الدورية للآلات بإمكانها أن تقلل من احتمالات حدوث الاشتعال.
أكد (schoff) دور عمليات الصيانة الصحيحة في منع حدوث الانفجارات الثانوية، فلا ينبغي أن يتسرب الغبار إذا كانت الآلة تعمل جيدًا، ويُقترح استخدام أنظمة إخماد الانفجارات (كبحها) التي يمكن أن تتحسسَ تغيرات الضغط المرافقة للاحتراق الذي يمكن أن يؤدي إلى انفجار.
في حالة حدوث الانفجار الغباري
· عالجِ الانفجار الغباري بحذر ما دام يوجد مصدر لبقايا مشتعلة كالنار مثلاً، أو إن كانت توجد إمكانية لحدوث انفجار جديد.
· التحذير من استخدام خراطيم المياه (المرشات الضبابية)، وعدم رش المياه بتيار مباشر على الحبوب المحترقة، فهذا يمكن أن يسبب غبارًا معلقًا في الهواء، ما يؤدي إلى انفجار آخر.
· ينصح باستخدام المياه بالقدر الذي هو ضروري مع المحافظة على الضغط المنخفض.
· يجب على مجموعات الإنقاذ أن تحافظ على سلامتها وأمنها.
· مجموعات الإنقاذ موجودة لحماية الحياة والممتلكات: الحياة أولًا والممتلكات ثانيًا، لا تجازف بحياتك لتحمي ممتلكاتك؛ الممتلكات يمكن أن تعوض، ولكن حياتك لا تقدر بثمن.
· رجال الإنقاذ بحاجة إلى أن يكونوا حذرين للأخطار النوعية المرافقة للانفجارات الغبارية كوجود الأبنية المتصدعة، والأماكن التي يمكن أن قد نجد فيها بقايا نيران.
· عندما تحدث الانفجارات الغبارية فالضغط الشديد يمكن أن يكون كافيًا ليسبب انهيار الأسمنت المسلح، وفي بعض الحالات انهيار البناء كاملًا.
· يجب وجود خبراء في إنقاذ الضحايا.
· لكل انفجار طبيعته الخاصة، ويجب أن يعامل بغض النظر عن الانفجارات الأخرى.
منع حدوث انفجارات الحبوب الغبارية
· من خلال آثار كارثة الانفجار الغباري في صومعة حبوب في جنوب 1998 (Kansas)، فإن المعلومات حول التعامل مع غبار الحبوب قد تساعد مديري صوامع الحبوب في التركيز على المقاييس أو المعايير المطلوبة في صوامعهم لمنع حدوث الانفجار الغباري.
· السيطرة على غبار الحبوب جزء مهم من الإدارة الجيدة لصومعة الحبوب، والسيطرة على تسرب الغبار أمر غير مكلف كثيرًا.
· إن الحفاظ على غبار الحبوب في كتلة الحبوب بالسيطرة على تسرب الغبار تطبيق عملي جيد، كما أنه يحافظ على المنشأة أو الصومعة وجوارها، أما بالنسبة لمكان العمل يجب أن يكون آمنًا، وأكثر صحة وفائدة، وهو ميزة لحسن سير العمل في الصومعة.
عناصر الانفجار الغباري
لكي يحدث الانفجار الغباري يجب أن تتوفر أربعة عناصر رئيسة:
1. الوقود: وهو عبارة عن جزيئات صغيرة جدًّا من الغبار الجاف من القمح، أو الشوفان، أو الشعير، أو دقيق القمح، أو دقيق الشوفان، أو نشا الذرة.
2. الأكسجين: وجود كمية كافية من الهواء في الحدود الطبيعية للأكسجين.
3. الأماكن المحصورة: هيكل الرافع السطلي، أو الناقل المغلق، أو خلية الغبار، أو الأنابيب النازلة، أو أنابيب التهوية، أو الأنفاق، أو الخلية.
4. مصدر الاشتعال: وجود حرارة زائدة في قاعدة الرافع، أو رأسه، أو في الناقل، ووجود حرارة زائدة في الرولمانات، أو في قشاط الرافع المحتك مع الهيكل، أو شرارة كهربائية من جهاز غير مزود بجهاز للحماية من الانفجار، أو عطل كهربائي، أو حبيبات الفوسفين المنفجرة في أنابيب التهوية الرطبة، أو الكهرباء الساكنة، أو إشعال السجائر، أو القص والقطع، أو الشرارة المعدنية الصادرة عن عملية الشحذ، أو شرارة صادرة عن احتكاك المعادن مع بعضها، أو سقوط مفاجئ لأية أداة، أو أجهزة الإنارة السيئة.
ما هو الانفجار الغباري؟ (?what is a dust explosion)
الانفجار الغباري هو احتراق سريع لمزيج قابل للاشتعال، مؤلفٍ من جزيئات الغبار وعادة الهواء.
الاحتراق يبدأ عند نقطة واحدة بواسطة مصدر للاشتعال وبطاقة كافية، ويتطلب اشتعال المزيج والاحتراق وجود جزيئات الغبار القابلة للاشتعال والناعمة جدًّا، حتى يتسنى للهبٍ أن يتولد تلقائيًّا، وتركيز الغبار يجب أن يكون ضمن المجال القابل للاشتعال.
التجربة في اختبار الأغبرة تظهر أن على الأقل 70% من الأغبرة الناعمة قابلة للاشتعال، وعندما تكون السحابة الغبارية غير محصورة فإن الحرارة المتولدة نتيجة الاحتراق ستسبب تمدد السحابة والتي سوف تظهر كوهجٍ ناريٍ.
عندما تكون السحابة الغبارية محصورة في إحدى المعدات أو الأبنية فإن التمدد يزداد، ويزداد الضغط حتى يحدث الانفجار.
الضغط الأعظم الذي يمكن أن يولد عادة 10 بار، يمكن أن يكون كافيًا لتدمير أي بناء، وفعليًّا كل المعدات.
على الرغم من أن الانفجار سريع جدًا؛ فإنه ليس فوريًّا أو آنيًّا، وهذا يمكن أن يساعد في التخفيف من نتائج وعواقب الانفجار.
ما الذي يميز الانفجارات الغبارية؟
عندما تنشأ سحابة غبارية مشتعلة (قابلة للاشتعال)، فإن جزيئات الغبار تصبح معلقة بالهواء إما بفعل سقوطها من الأعلى أو بفعل هبة هواء ترفعها من على الأسطح، وبما أن الغبار أثقل من الهواء، فإن ذلك سوف يكون فقط حين تكون القوة التي خلفت السحابة نشيطة وفعالة.
وبعد ذلك فإن الغبار سوف يستقر على الأرض وفوق التجهيزات، وخاصة في هذا الطور فإن الجزيئات الأكثر نعومة سوف تبقى معلقة في الهواء في حين الجزيئات الأكبر سوف تستقر.
حالما يستقر الغبار سيكون بالإمكان رفعه مرة ثانية لتشكيل سحابة غبارية قابلة للاشتعال، وهذا مختلف عن الغازات والأبخرة التي لا يمكن أن تشكل مزيجًا قابلًا للانفجار مرة أخرى.
قدرة بقاء الأغبرة معلقة بالهواء يمكن أن يكون لها نتائج خطيرة وعواقب وخيمة عندما يدفع الانفجار الصغير الغبار في المنشأة، ويسبب اشتعال السحابة الغبارية، وهذا ما يدعى بالانفجارات الثانوية الغبارية، والتي تكون سبباً في الدمار الشامل للمنشآت.
توجد ميزة أخرى للانفجارات الغبارية، هي أن مخلفات الغبار يمكن أن تشتعل بسبب الحرارة الذاتية (التسخين الذاتي)، أو بسبب وضع الأغبرة المحترقة أو الناتجة عن الاحتراق التي يمكن أن تكون مصدر اشتعال لأي سحابة غبارية متولدة، وبالمقابل فإن المخلفات يمكن أن تحترق مسببة أضرارًا ناجمة عن الحريق.
الحدود الانفجارية لغبار الحبوب ومنتجات دقيق الحبوب
الحد الأدنى للتركيز الانفجاري (MEC) لغبار الحبوب، ودقيق الحبوب، والمواد المطحونة يختلف حسب حجم الجزيئة، فالجزيئات الأصغر هي الأكثر قوة، وحسب الطاقة الحرارية للمنتج (الكالوري).
الدقيق المستخلص من القمح والشوفان والذرة يمكن أن يكون لديه طاقة انفجارية مختلفة عن أغبرة هذه المواد، يعد نشا الذرة من منتجات الحبوب الأكثر طاقة وسرعة في التطاير، ولكن ينبغي أن تعد جميع أغبرة ودقيق الحبوب مادة خطيرة جدًّا.
يقترح عالِم في (Taxes A&M University dust control) بأن (MEC) نحو 50- 150غ في م3، وذلك حسب نوع الغبار وحجم الجزيئات، وهذا معادل لمستوى (MEC) نفسه المُحدَّد من قبل منظمة الحبوب والغذاء الوطنية.
تقبل هيئة منظمة الحبوب والغذاء الوطنية (MEC) للانفجارات الغبارية نحو 50غ/م3 من الفراغ، يقولون إن الحد الأقصى للتركيز الانفجاري (OEC) هو نحو 500-1000غ لكل متر مكعب، وهو أكثر نحو عشر مرات من الحد الأدنى للتركيز الانفجاري.
أعماق وأبعاد غبار الحبوب بالتركيزات الانفجارية في الصوامع والمطاحن قيمة (OEC) لـ500-1000غ لدقيق القمح في كل متر مكعب.
حسب (OEC) فإن حجم 50-150غ/م3 من طحين القمح يعادل 150-300غ/م3 من غبار القمح، في حين تكون (MEC) نحو 50 -100غ/م3، وسوف تغطي الأرض في غرفة بحجم واحد قدم 3 بسماكة 0.25 - 0.50 مم من الغبار على مستوى (OEC)، الأمثلة الآتية تساعد في وضع قيم (MEC,OEC) وتحليلها وأخذها بعين الاعتبار خلال القيام بأعمال التنظيف الكاملة في الصومعة والمطحنة.
إذا كانت طبقة الغبار على أرض بمساحة 3×3 متر سيكون الكاليري حسب تكساس في حدود (OEC)، وإذا كانت سماكة الغبار على الأرض 2.5-5 سم، وفي مساحة 2×2 متر في التونيل، وهو تقريبًا نصف حجم 3×3 متر سيكون الغبار بعمق 1.25-2.5 سم.
وفي الحد الأدنى للتركيز الانفجاري MEC) 50 - 150) غ/م3، فإن سماكة طبقة الغبار ستكون 3-6 مم في الغالاري، و1.5-3 مم فيالتونيلات، ولن تستغرق وقتًا طويلًا للوصول إلى حدود (MEC).
يتراكم الغبار في أرضيات الغالاري بسرعة 6-12 مم في أسبوع أو أسبوعين خلال الموسم.
ويتراكم في أرضيات التونيلات كثير من الغبار خلال موسم عمل الصوامع؛ لذا فإنه من الضروري القيام بأعمال التنظيف الإضافية خلال هذه الأوقات للحفاظ على معدلات غبار أقل من (MEC) الحد الانفجاري الأدنى.
وتوصي (OSHA) بأن لا تتجاوز سماكة غبار الحبوب في صوامع الحبوب 3 مم ضمن رافع سطلي بارتفاع 11 مترًا، واستنادًا إلى قيم (MEC) المذكورة أعلاه، فإن المحافظة على سماكة غبار الحبوب بأقل من 3 مم على أرضية العمل في الصومعة عامة ينبغي أن يبقي تلك الصومعة تحت حدود (MEC).
إن تركيز MEC من 50 غ/م3 أكبر بثلاث مرات من معيار (OSHA) المسموح به لتعرض العامل للغبار وهو (15 غ / م3).
إن الخطر الإضافي لوجود معدلات من تركيز الغبار فوق (MEC) هو إضعاف قدرة التدخل، فمستوى غبار الحبوب المعلق في الهواء بمستوى (MEC) يحجب قدرة الرؤية عند العمال الآخرين على بعد 1.5-3 متر.
وجود 50-150 غ/م3 من غبار الحبوب أو الدقيق الجاف في مكان محصور مع وجود حرارة، أو وميض، أو شرارة ليس بالضرورة أن ينتج عنه انفجار، رغم وجود جميع العناصر الفيزيائية اللازمة لتشَكُّل الانفجار الغباري.
وما ينقص هو أن على الغبار أن يتصاعد إلى نقطة يكون فيها الخليط المتكون أو التركيز في حجم الهواء حول مصدر التسخين مناسبًا لحدوث الاحتراق.
كيف يتطور الانفجار الغباري؟
خلال الانفجار الغباري يوجد طوران انفجاريان منفصلان أولي وثانوي، والانفجاران الأولي والثانوي قريبان جدًّا من بعضهما، حتى إنه يمكن سماعهما كأنهما انفجار واحد أو سلسلة من الانفجارات.
الانفجار الأولي يحدث بسبب وجود الغبار المنقول بالهواء في مكان محصور وتماسه مع مصدر حراري، ما يسبب اشتعال أو انفجار الغبار.
الانفجار الأول يرسل موجة هوائية بسرعة نحو 300 متر/ثا على طول ممرات الغالاري، والتونيلات، والمحاور الأفقية في الصومعة التي تتوضع عليها طبقات الغبار.
وتتبعُ موجةُ اللهبِ الموجةَ الهوائية بسرعة 3 متر/ثا مؤدية إلى اشتعال الغبار المنقول بالهواء.
جزء من الغبار المتخلف عن الانفجار الأولي يمكن أن يُحمل مع موجة الضغط مشكِّلاً وقودًا إضافيًّا للانفجار الثانوي، وكذلك فإن الهبَّات الثانوية يمكن أن ترسل موجات ضغط إضافية ضمن البناء.
يستشهد (parnel) 1998 بالبحث الذي أجري عام 1973، والذي سجل ضغوط 15كغ على م2 خلال الانفجارات الأولية، وكذلك توجد ضغوطات ناتجة عن الانفجارات الثانوية تقدر بأكثر من 600كغ على كل متر مربع.
وإذا توقف الانفجار الغباري عند الانفجار الأولي فقط بسبب عمليات التنظيف الجيدة، فإن الأضرار ستكون أقل بكثير مما إذا حدث الانفجار الثانوي.
وتحدث سلسلة متواصلة من الانفجارات ما دام هناك وقود كافٍ وجوٌ محصور، والنتيجة هي سلسلة من الانفجارات الغبارية الثانوية، والتي تتحرك بقوة مدمرة ضمن الصومعة -أينما تكون معدلات الغبار فوق الحد الأدنى للتركيز الغباري الانفجاري- مسببة دمارًا كاملًا في البناء.
لهذا السبب فإن الصوامع الفارغة تنهار لاحقًا بسبب بعض الانفجارات، في حين لا تتأثر الصوامع المليئة مباشرة.
أين يحدث الانفجار الغباري؟
تحدث الانفجارات الغبارية عادة في نقاط صب الحبوب في الروافع السطلية والنواقل المغلقة، حين يمكن لجزيئات الغبار الصغيرة أن تنتقل من وضع السكون إلى وضع الاهتزاز والهيجان بفعل عوامل كثيرة، كاصطدام الحبوب المتدفقة بقواعد الروافع السطلية، أو تغير اتجاه الحبوب في السحابات أو القشط الناقلة.
هذه الحركة المضطربة للحبوب تسبب معدلات عالية من جزيئات الغبار المعلقة في الهواء والتي قطرها 2-20 ميكرون، والتي غالبًا ما تكون قريبة من الرولمانات الساخنة الموجودة في أسفل قدم الرافعة أو من شرارة ناتجة عن احتكاك صفيحة معدنية في جورة الاستقبال أو السير الساحب.
وحسب الإحصائيات الوطنية عن 129 انفجارًا غباريًّا حدثت في الولايات المتحدة عام 1988، حدث 64 انفجارًا منها في الروافع السطلية، و48 منها في آلات طحن الحبوب، وفي عام 1997 حدثت 50% من الانفجارات الأولية في قواعد الروافع السطلية.
تحتوي الحبوب المخزنة تخزينًا مثاليًّا على 1-5 كغ من غبار الحبوب في الطن الواحد، وبتحريك 360 طنًّا من القمح/ساعة في الصومعة يكون 360 كغ من غبار الحبوب يتحرك مع الحبوب في الساعة في المستوى الأخفض من المحتوى الغباري للحبوب (1كغ/طن).
إذا كانت الرافع بارتفاع 40 مترًا، فإن حجم هيكل الرافع نحو 14 مترًا مكعبًا، وعند مستوى MEC 50غ/متر مكعب نحتاج إلى 700غ فقط من غبار الحبوب الطليق في الهواء داخل الرافع لتجاوز (MEC)، وغالبًا ما يتجاوز تركيز الغبار داخل الروافع السطلية للحدود الدنيا، ويؤهل لتشكل حالة انفجارية.
لذا فإنه عندما يكون تركيز الغبار 50غ/ م3، فإنه بسرعة يتجاوز (MEC) المحددة حتى في بعض الروافع المهوَّاة حين ننقل الحبوب المنتجة للغبار.
لنَقلِ 200طن/ساعة، فإن السير يسير بسرعة نحو 3-4 متر/ثانية ودورة السير دورة واحدة في 20 ثانية.
جزء من الغبار المنقول بالهواء يدور باستمرار مع الهواء المسحوب على طول الرافع بواسطة سطول الرافع، ورغم ذلك؛ فإن جزءًا فقط من مجموع الغبار الكلي يتركز في الهواء في هيكل الرافع.
أما في الروافع غير المهوَّاة فإن غالبية الغبار يبقى متركزًا في الهواء، ويدور في هيكل الرافع خلال العمل المستمر متجاوزاً عادةً قيم MEC 50غ/متر مكعب.
الوقاية من الانفجار الغباري
يجب التنظيف الدوري للصومعة، وكذلك صيانة التجهيزات المتحركة بانتظام، يجب أن تكون في قمة الأولويات في صوامع الحبوب والمطاحن ومعامل العلف.
وتصر كثير من شركات التأمين على وجوب اتباع نظام صارم لأعمال التنظيف والصيانة الوقائية في الصوامع المؤمنة، وينبغي تنظيف الحبوب والحبوب المكسورة وغبار الحبوب المتجمعة في كعب الروافع تنظيفاً كاملاً ودوريًّا، وتركِّبُ بعض الصوامع نوافذ قابلة للفتح بسهولة على جوانب هيكل الروافع، وذلك من أجل سهولة وسرعة التنظيف الكامل.
وفيما يأتي إجراءات الوقاية والسيطرة على غبار الحبوب:
جميع الصوامع والمطاحن يجب أن تعطي الأهمية الأولى لأعمال التنظيف والصيانة من أجل سلامة الصومعة وصحة العاملين، وهذه هي أكثر تطبيقات الأمان في أي صومعة أو مطحنة:
· حافظ على برنامج نظافة صارم داخل الصومعة، وإبقاء جميع أماكن العمل خالية من الغبار.
· وضع برنامج تزييت وتشحيم للرولمانات أسبوعيًّا أو كل أسبوعين، أو كما يحدد من قبل المصنع.
· استخدم نظام رش زيوت معدنية صالحة للغذاء على الحبوب خلال النقل والتحميل.
· تركيب أجهزة مراقبة لدرجة حرارة الرولمانات على أسفل وأعلى الرافع، وعلى مضاجع الرولمانات، وعلى مقود السير الناقل.
· تركيب حساسات لاحتكاك القشاط داخل هيكل الرافع السطلي؛ لكشف انحراف القشاط، ومنع تولد الحرارة نتيجة الاحتكاك.
· المحافظة على برنامج مراقبة دورية لحرارة الرولمانات (أسبوعيًّا أو كل أسبوعين) وتسجيل قراءة الرولمانات الدورية ومقارنتها بقراءات سابقة، زيادة درجة حرارة الرولمانات من 10-20 درجة في أسبوع أو أسبوعين، قد يدل على اهتراء الرولمانات، وبالتالي الحاجة إلى استبدالها.
· استبدال السطول البلاستيكية في الرافع بسطول فولاذية.
· استخدام مواد مانعة للكهرباء الساكنة في الأكشطة والقوائم والنواقل الأفقية.
· استخدام بوابات تنظيف سريعة الفتح على أسفل الرافع من أجل التنظيف الجيد لغبار الحبوب.
· تركيب أنظمة شفط الغبار عند نقاط نقل الحبوب، وأنظمة تهوية في التونيلات والغالاري المجهزة بنواقل مفتوحة وفي جور الاستقبال لزيادة تصاعد الغبار.
· تركيب أنظمة شفط الغبار، وأنظمة التهوية للروافع والنواقل المغلقة للحفاظ على الغبار المعلق بالهواء تحت مستوى الحد الأدنى للانفجار.
· تفريغ خلايا تجميع الغبار وتبديل الفلاتر حسب ما ينصح به المصنع.
· الكشف على عمل السيكلونات ونواقل الغبار.
· تركيب ماصات للغبار على جور الاستقبال لتأمين انخفاض في الغبار المعلق بالهواء خلال عملية التفريغ.
· تركيب فتحات ماصة للانفجار أعلى الروافع وزيادة النوافذ في بناء الآلات ما أمكن ذلك.
cpd
https://jawak.com/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D9%86%D9%81%D8%AC%D8%A7%D8%B1-%D8%A7%D9%84%D8%BA%D8%A8%D8%A7%D8%B1%D9%8A-%D8%AA%D8%B9%D8%B1%D9%8A%D9%81%D9%87-%D9%88%D8%A3%D8%AE%D8%B7%D8%A7%D8%B1%D9%87-30799