분진폭발과 폭연지수

1. 개요

 분진은 공기중에 부유하는 미세한 고체입자이며 입자의 직경이 0.01um~100um이다.
분진은 단위무게당 표면적이 급격히 증가되어 반응속도가 빨리진다. 분진폭발은 가연성분진이 공기중에 분산되고 점화원에 의하여 발생하는 폭발이다. 분진폭발은 가스폭발에 비해 연소속도는 작지만 발열량이 큰 것이 특징이다.
 

2. 분진폭발의 특징

 가. 입자표면에서 산소와 반응이 일어난다.
 나. 가스폭발에 비해 연소속도는 작지만 발열량이 크다.
 다. 1차폭발에 의한 2차폭발을 야기한다.
 라. 불완전연소를 쉽게 일으키기 때문에 CO중독사고의 우려가 있다.
 

3. 분진폭발의 발생단계

 

 가. 입자표면이 열에너지를 받아 온도가 상승한다.
 나. 입자표면의 열분해로 가연성 가스를 방출한다.
 다. 가연성가스가 공기와 혼합되어 폭발성 가스를 형성하고 점화원에 의해 화염을 발생한다.
 라. 화염은 다른 입자표면의 열분해를 촉진한다.
 마. 이와 같은 현상이 순간적으로 전파되어 분진폭발이 발생한다.
 

4. 분진폭발의 영향인자

 가. 분진의 조성
  1) 위험의 증가 : COOH, OH, NH2, C=C 등..
  2) 위험의 감소 : 할로겐 원소 (F, Cl, Br 등)
 나. 분진의 농도가 높을수록 위험이 증가한다.
 다. 분진의 발열량이 클수록 위험이 증가한다.
 라. 분진의 입자가 작을수록 표면적이 증가되어 위험이 증가한다.
 마. 분진의 난류확산은 위험을 증가한다.
 바. 주위의 온도와 압력이 높을수록 위험이 증가한다.
 사. 분진의 수분함량이 많을수록 분진의 부유성을 억제하여 위험이 감소한다.
 

5. 분진폭발의 등급

 가. 폭연지수(폭연상수)
  폭연지수는 밀폐계폭발의 특성을 나타낸다. 큐빅의 폭발실험에서 최대압력상승속도와 용기의 부피는 일정한 관계가 성립한다.

 

 나. 폭연지수에 따른 분진폭발의 등급

 

6. 분진폭발의 방지대책

 가. 분진의 퇴적방지
  분진의 퇴적층 높이가 6mm이상이면 2차폭발의 위험성이 크다.
 나. 불활성화(Inerting)
  불활성화는 가연성 혼합가스에 불활성가스 (N2, CO2, 수증기 등)을 주입하여 산손농도를 최소산소농도(MOC)이하로 낮추는 것이다. 일반적인 MOC는 가스의 경우 약 10%정도이고, 분진의 경우에는 약 8%이다. 불활성화의 산소농도 제어점은 MOC보다 약 4% 낮은 농도이다.
 다. 점화원의 제거 및 방폭구조
 라. 화재시 물의 분사는 분진을 형성하기 때문에 미립자로 분사할 것.