Rozpoznanie zagrożenia związanego z możliwością wystąpienia pożaru i wybuchu pyłu drewna powstającego w trakcie jego przetwarzania

Kierownik projektu: dr inż. Maciej Celiński / mgr inż. Jan Przybysz

Streszczenie projektu:

Celem projektu była ocena parametrów pożarowych i charakterystyk wybuchu pyłów drzewnych pochodzących z zakładów przemysłowych specjalizujących się w przetwórstwie drewna miękkiego, twardego lub obu jednocześnie.

Celem 3. etapu projektu była ocena zagrożenia związanego z możliwością wystąpienia pożaru i wybuchu mieszanin pyłu drewna powstającego w trakcie jego przetwarzania.

W ramach realizacji 3. etapu przeprowadzono badania mające na celu oznaczenie charakterystyk wybuchowości oraz palności mieszanki pyłów drzew twardych i miękkich. Wytypowano trzy mieszanki: pierwsza składała się z dwóch pyłów drewna twardego (buk, dąb), druga ‒ z dwóch pyłów drewna miękkiego (sosna, świerk), a trzecia - z pyłów drewna miękkiego i twardego (brzoza, olcha). Badania obejmowały oznaczenie parametrów określających zachowanie się tych materiałów w warunkach pożarowych, jak również charakterystyk wybuchu, minimalnych temperatur zapłonu pyłu (warstwy i obłoku), minimalnej energii zapłonu oraz ciepła spalania dla poszczególnych pyłów. W przypadku badań charakterystyk wybuchu i podatności na zapłon badania przeprowadzono dla dwóch zakresów wielkości ziarna (20-71 µm i 71-125 µm).

Wyniki uzyskane w ramach 3. etapu wskazują, że w przypadku parametrów charakteryzujących palność występują różnice pomiędzy pyłami drewna twardego i miękkiego. Dodatkowo mieszanina drewna twardego i miękkiego (brzoza ‒ olcha) wskazuje korelację pomiędzy wartościami uzyskiwanych parametrów. W przypadku badań na kalorymetrze stożkowym wartości te uśredniają się, natomiast synergia wpływów pyłu drewna miękkiego i twardego spowodowała, że dla badań procesów dymotwórczych mieszanka pyłów uzyskała najwyższe wartości maksymalnej wartości gęstości optycznej dymu (MSOD) oraz skumulowanej wartości gęstości zadymienia w pierwszych czterech minutach testu (VOF4). Również wykres szybkości wydzielania ciepła w czasie mieszaniny brzoza ‒ olcha pokazuje połączenie zachowania się pyłów drewna twardego i miękkiego podczas pierwszej fazy pożaru.

Parametry wybuchowe pyłów pokazują, że głównym czynnikiem na nie wpływającym jest wielkość rozdrobnienia pyłu. Szczególnie duży wpływ wielkości cząstek pyłu obserwowalny jest dla indeksu deflagracyjnego, gdzie zmiana rozdrobnienia pyłu powodowała kilkukrotne obniżenie wartości tego parametru.

Badania minimalnej temperatury zapłonu obłoku pyłu (MTZ_O) oraz minimalnej temperatury warstwy pyłu (MTZ_W) pokazały niewielki wpływ zakresu wielkości cząstek na te parametry. Uzyskane wartości minimalnej temperatury zapłonu obłoku pyłu są o ok. 110‒120°C wyższe od wartości uzyskanych dla minimalnej temperatury warstwy pyłu. Jednocześnie różnice wartości MTZ_O i MTZ_W dla różnych mieszanek pyłu nie przekroczyły 10% wartości.

Projekt II.PB.07. Wykres szybkości wydzielania ciepła w funkcji czasu

Pomiar minimalnej energii zapłonu obłoku badanych pyłów wykazał, że dla szerokiego zakresu stężeń (250‒2000 g/m³) iskra o energii 100 mJ jest w stanie doprowadzić do inicjacji zapłonu pyłu. Natomiast badania całkowitego ciepła spalania pokazały, że najwyższe ciepło spalania uzyskała mieszanina sosna ‒ świerk.

 Na podstawie wyników opracowano materiały informacyjne pt. Palność i wybuchowość pyłu drewna opublikowane na stronie internetowej CIOP-PIB w serwisie nt. przeciwdziałania poważnym awariom przemysłowym. Powstały również katalog pt. Właściwości palne i charakterystyki wybuchu poszczególnych pyłów drewna (wydany w 200 egz.) oraz zalecenia Ograniczenie zagrożenia pożarem i wybuchem pyłu drzewnego występującego w przemyśle przetwórstwa drzewnego (wydane w 200 egz.).

Wyniki upowszechniono też podczas szkolenia dla inspektorów Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska oraz podczas wystąpienia na seminarium dla przedstawicieli Sieci Regionalnych Ośrodków BHP. W ramach szkoleń zostały zweryfikowane materiały informacyjne, katalog oraz zalecenia.

Wyniki 3. etapu projektu przedstawiono w 2 publikacjach naukowych oraz zaprezentowano na 1 konferencji międzynarodowej.

Jednostka: Pracownia Bezpieczeństwa Chemicznego

Okres realizacji: 01.01.2020 – 31.12.2022