В свойства и характеристики угольной пыли входят размеры частиц пыли. Угольная пыль состоит из частиц размером до 300 мкм с преобладанием мелких фракции. Больше всего в угольной пыли частиц размером от 20 до 50 мкм в зависимости от тонкости помола. Пыль, особенно углей, богатых летучими, склонна к самовозгоранию, что является одной из главных причин взрывов в системах пылеприготовления. Опасность самовозгорания пыли также входит в свойства и характеристики угольной пыли, она возрастает с повышением температуры среды и при соприкосновении с горячими поверхностями. Наиболее взрывоопасной является пыль, содержащая частицы менее 200 мкм. Для характеристики размольных свойств топлива пользуются так называемым лабораторным относительным коэффициентом размолоспособности топлива. Это важные свойства и характеристики угольной пыли. Под ним понимают отношение удельных расходов электроэнергии при размоле (в стандартной лабораторной мельнице) эталонного и исследуемого топлива. Свойства и характеристики угольной пыли также включают в себя качество пылевых частиц. Качество пыли, получаемой в пылеприготовительных установках, принято характеризовать тонкостью помола, определяемой рассевом пробы на ситах с различным размером отверстий. В результате рассева определяется остаток пыли на указанных ситах, который и характеризует тонкость размола. По данным рассева может быть построена зависимость ос­татка на разных ситах от размера частиц (размер отверстий сита), которая называется зерновой характеристикой пыли. Значения остатков на ситах 90 и 200 мкм позволяют судить о равномерности пыли. Очевидно, что чем равномернее пыль, тем меньше электроэнергии приходится затрачивать на ее приготовление. Чем больше разность между остатками на ситах 90 и 200 мкм, тем пыль равномернее по своему составу. Различают насыпную и кажущуюся плотность пыли. Под насыпной плотностью понимают отношение массы пыли к ее общему объему (суммарный объем, состоящий из объема твердой фазы частиц, пор внутри частиц и воздушных промежутков между частицами). Под кажущейся плотностью пыли понимают отношение массы пыли к суммарному объему, занимаемому твердой фазой частиц пыли и порами внутри частиц. Насыпной плотностью пользуются при расчете емкости пылевых бункеров для хранения пыли. Кажущаяся плотность используется при расчете устройств для подачи пыли, сепараторов и циклонов. Влажность готовой пыли влияет на условия ее воспламене­ния и протекание процесса горения. Чем меньше влажность пыли, тем легче она воспламеняется и быстрее сгорает. Обычно подсушка пыли осуществляется с таким расчетом, чтобы влажность ее была близка к гигроскопической влажности топлива (Wгн- см. § 2-2).

Процессы горения топлива

Горение представляет собой быстрое соединение кислорода с горючими элементами топлива (углеродом, водородом и серой) и сопровождается выделением тепла и света. Кислород подается в топку с воздухом. Сухой воздух состоит из двух элементов: 21% кислорода и 79% азота. В горении топлива участвует только кислород. Для того чтобы горение топлива началось, надо довести температуру до температуры воспламенения, при которой горение происходит самостоятельно, без подвода тепла. Температура воспламенения зависит от вида топлива и условий, в которых совершается процесс горения. Температура воспламенения мазута равна 500-700°, каменного угля 500°, антрацита 700°, дров 300°. Углерод является основным составным элементом любого топлива, он сгорает или в углекислый газ (СО2), или в окись углерода (СО). Когда в топку подводится достаточное количество воздуха (а значит, и кислорода), реакция горения углерода протекает полностью. При недостатке воздуха реакция горения углерода будет протекать не полностью, причем будет выделяться значительно меньше тепла. Вследствие неполного сгорания углерода получается не углекислый газ, а окись углерода. Вторым горючим элементом, который входит в состав топлива, является водород (Н2). Процесс горения водорода тоже сопровождается выделением тепла. Из уравнений горения углерода как основного горючего элемента всякого топлива видно, что при неполном горении углерода, т. е, когда горение происходит с недостатком воздуха и в результате горения вместо углекислоты (СО2) получается окись углерода (СО), тепла будет выделяться в три раза меньше. Отсюда следует вывод, что необходимо стремиться создать такие условия, при которых горение топлива будет происходить полностью, т. е. с достаточным количеством воздуха, чтобы углерод сгорал в углекислоту (СО2). Зная состав топлива каждого сорта, можно подсчитать количество воздуха, необходимого для полного сжигания. Если разделить количество воздуха, действительно введенное в топку для сжигания 1 кг или 1 м3 топлива, на расчетное количество воздуха, т. е. на количество воздуха, необходимое для тех же целей, но определенное в результате расчетов (теоретически), то получится число, называемое коэффициентом избытка воздуха. Следовательно, коэффициентом избытка воздуха называется отношение воздуха, практически необходимого для сжигания единицы топлива (кг, м3), к расчетному (теоретическому) количеству воздуха. Необходимо всегда стремиться к полному сжиганию топлива при минимальном коэффициенте избытка воздуха.

В Сибири основным способом получения электроэнергии и тепла является сжигание угольного топлива. Несмотря на все возрастающие требования по повышению экологических параметров теплоэнергетических установок на ископаемых топливах, уголь будет оставаться в Сибири основным топливом на ближнюю и дальнюю перспективу, тем более что его запасы многократно превышают объемы других энергетических ресурсов.

В настоящее время на угольных ТЭС и котельных для растопки и поддержания горения сжигают огромное количество дополнительного высокореакционного топлива (мазут, керосин, газ). Совместное сжигание угля с мазутом, практикующееся на пылеугольных ТЭС, приводит к заметному возрастанию мехнедожога топлива, снижению КПД котлов и надежности работы котельного оборудования, повышению выбросов оксидов азота, серы и пентаоксида ванадия. Отсюда очевидна необходимость снижения доли мазута при розжиге и подсветке пылеугольного факела на пылеугольных котлах ТЭС.

Ученые Института теплофизики имени С. С. Кутателадзе СО РАН предложили решение данной проблемы — метод механохимической активации угольного топлива. Угольное топливо подвергается высоконапряженному измельчению в специальных мельничных устройствах, за счет чего увеличивается его реакционная способность.

Ученые считают, что таким образом качественные характеристики угля можно приблизить к газомазутным, причем угольная пыль будет стоить значительно дешевле мазута. За счет измельчения уголь лучше горит и легче воспламеняется. Его поджигают с помощью специального газового запального устройства: минуту спустя газ отключают, и угольная пыль горит сама по себе, без посторонних источников.

— В среднем в России сжигают около пяти миллионов тонн мазута ежегодно, а по сравнению с углем мазут дороже примерно в десять раз, — рассказывает аспирант Института теплофизики СО РАН Евгений Бутаков. — Наша «фишка» — убрать мазут, оставить уголь. По расчетам, оборудование для замещения мазута, приобретенное для одной станции, окупится примерно через год. Сегодня нашу систему хотят внедрять в Красноярске — эксперименты уже прошли, ведутся переговоры. Мы предлагали разработку также новосибирским энергетикам, но дальше обмена письмами дело не пошло. К нам приезжали специалисты, мы продемонстрировали им в работе технологию, был получен положительный отзыв. Этим все пока и ограничилось. Чтобы представить наш проект, участвуем в конкурсах, являемся резидентами «Сколково», у нас есть индустриальный партнер в Москве, который занимается поиском заинтересованных структур.

Прогрессивные технологии выгодны прежде всего потребителям электроэнергии, подчеркивают разработчики. Расходы на производство ресурса, и в том числе дополнительные затраты на мазут, включаются в тарифы. По мнению ученых, внедрение новых технологий могли бы ускорить решения на правительственном уровне.

Как можно избавиться от угольной пыли?

Ответ – только перестав добывать уголь – мы не рассматриваем. Опыт компании «Сибирский Антрацит» в Новосибирской области показывает, что решить проблему пылеподавления можно за счет бишофита – рассола на основе магния. Этим раствором поливают дорогу, по которой ездят груженные углем самосвалы.

Угольная пыль стала политической темой, прежде всего, за счет бунтов и митингов населения в портовых городах Дальнего Востока. Однако против взвесей в воздухе, явно не обогащающих дыхание, протестуют и локально. Например, в прошлом году вал негативных публикаций обрушился на компанию «Сибирский Антрацит». Ведущий в России и в мире производитель и экспортер углей-антрацитов (UltraHighGrade) ведет добычу в Искитимской районе Новосибирской области.

Новосибирская область – не Кузбасс, хотя с ним и граничит; и трудно представить, что всего в 60 км от мегаполиса Новосибирск добывают столь ценное для металлургов сырье. Жители деревни Ургун, через которую проходит участок технологической дороги от разреза до обогатительной фабрики, где антрациты обогащают, а затем сгружают в вагоны и отправляют на экспорт, о добыче знали, как говорится, не понаслышке. Сама деревня расположена за пределами санитарно-защитной зоны, но то, что на бумаге соответствует нормативам, в жизни выглядит не так красиво.

Впрочем, технологическая дорога, по которой идет постоянный поток самосвалов (до 120 машин в сутки), пролегает вдоль разреза и деревни уже несколько десятков лет. Уголь просыпался, измельчался колесами – и повисал в воздухе. Стоит отметить, что количество взвешенных веществ все же всегда было ниже уровня ПДК. Но пару лет назад нынешним ургунцам и это надоело. В «Сибирском Антраците» не стали закрывать глаза на просьбы нескольких сотен местных жителей и нашли решение. И в прошлом году опробовали его на практике.

На предприятии скромно подчеркивают – никакой особой инновации в использовании хлоридно-магниевого рассола, или бишофита, нет. Этим средством давно пользуются и в других регионах, в том числе в угольном Кузбассе. Но для Новосибирской области бишофит, конечно, стал диковинкой. Шеф-редактор «Кислород.ЛАЙФ» Александр Попов съездил на предприятие и в Ургун, чтобы увидеть все не только своими глазами, но и вдохнуть собственными легкими. Оказалось, нехитрая в целом инновация – связующий раствор для пылеподавления – работает достаточно эффективно, и вроде бы все довольны.

Неэффективная «мокрота»

Пылеподавлением так или иначе вынуждены заниматься все горнодобывающие предприятия. Просто угольщикам всегда достается больше – в силу того, что угольная пыль самая заметная и неприятная субстанция. Конечно, в портах эта проблема стоит наиболее остро. Но и на разрезах «Сибирского Антрацита» (Колыванском и Горловском) на пыль приходится около половины от всей массы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Проблема обостряется в жаркий период – с мая по октябрь.

Долгие годы, да, по сути, всю историю, что разрезы функционируют, с пылью боролись по-старинке – каждые два часа по технологической дороге проезжала водовозка и просто поливала ее водой. По научному это называется «мокрым» способом пылеподавления. Как отмечалось в публикации в журнале «Экология производства» (№5 за 2015 год), такие способы «используются для предупреждения подъема в воздух пыли, образующейся при разрушении, погрузке и транспортировании горной породы; для обеспыливания воздуха или подавления взвешенной пыли водой; для предотвращения повторного поступления в воздух осевших пылевых частиц. Вода увлажняет и связывает пылевые частицы».

Все бы ничего, да только «мокрые» способы борьбы с пылью не являются высокоэффективными. Основной недостаток очевиден даже далекому от угледобычи человеку: эффект от полива дороги, особенно в летний период, будет коротким, как жара в Сибири. А это все оборачивается огромными затратами для компании – ведь нужно постоянно гонять машины с водой, а значит, где-то брать не только воду, но и бензин, и зарплату водителей, и нести затраты на амортизацию техники. Чтобы проживать «день сурка» по несколько раз на дню.

«Мокрые» способы борьбы с пылью схожи с трудом Сизифа: эффект от полива дороги, особенно в летний период, будет коротким

Что такое бишофит?

Нужно было найти способ, при котором пыль, оседающая на дороге, просто не могла бы подняться в воздух. Такие решения есть, в «Сибирском Антраците» остановили выбор на бишофите. Это гранулированный или жидкий хлористый магний с содержанием основного вещества (MgCl2) 47%. В бишофите, который назвали так в честь первооткрывателя – немецкого геолога и ученого Густава Бишофа – содержится большое количество микроэлементов (около 65), благодаря чему по своему составу он превосходит морскую соль и соль Мертвого моря. Добыча происходит путем растворения минерального пласта артезианской водой и получения концентрированного солевого рассола.

Пробная закупка у производителя в Волгограде и тестовые испытания этого вещества прошли в Искитимском районе в конце лета прошлого года. Но затем наступила осень, за ней – зима, и проблема сама собой «рассосалась» благодаря погоде. «Весной и осенью мы не используем бишофит из-за осадков. Зимой тоже смысла нет, в зимний период мы занимаемся снегоборьбой, чтобы машины не застревали и не скользили. А бишофит используем с конца апреля-мая и, как показал опыт прошлого года, где-то до середины октября. Все высыхает, и на дорогах оттаивают полезные ископаемые, а также щебень и песок. Мы грейдерами убираем, но все это начинает пылить, и приходится заниматься пылеподавлением», - рассказывает начальник Управления автотранспортом «Сибирского антрацита» Алексей Федоров .

С этого года бишофит внедрили в практику пылеподавления уже в полном объеме. Выглядит это следующим образом. Концентрированные частицы, по виду похожие на крупную белоснежную соль, разводят в воде примерно за пять минут из расчета один к четырем. Заливают рассол в обычную поливомоечную машину и отправляют по технологической трассе до ближайшего к предприятию разреза. Сначала дорогу проливает обычная водовозка, а за ней – та, что с раствором. Забрызгивать приходится лишь этот небольшой, в пару километров, участок, который проходит мимо Ургуна. На всем дальнейшем протяжении дороги, вплоть до Колыванского разреза (а это больше 40 км), столь близкой к ней жизни нет.

На квадратный метр гравийного полотна, качеству которого позавидовали бы асфальтовые дороги во множестве населенных пунктов, достаточно 100 грамм кристаллического хлористого магния. Дальше надо подождать минут 15, за которые на поверхности трассы образуется подобие пленки. Покрытие обладает поистине уникальным свойством: оно абсорбирует влагу из воздуха и удерживает ее на долгое время, от пяти до 10 дней. Дорога выглядит так, словно ее только что окропило дождиком; но угольная пыль не поднимается и не висит в воздухе, и, соответственно, не разлетается по округе. «Бишофит еще имеет такое свойство, что он не высыхает, а остается в вязком состоянии. И если участок дороги покрыт бишофитом, то машины колесами раскатывают его и дальше», - добавляет плюсов начальник отдела охраны окружающей среды «Сибирского Антрацита» Артем Бурцев .

Начальник Управления автотранспортом «Сибирского антрацита» Алексей Федоров: «Весной и осенью мы не используем бишофитиз-за осадков. Зимой тоже смысла нет, в зимний период мы занимаемся снегоборьбой. А бишофит используем с конца апреля-мая и, как показал

Есть ли минусы?

Стоимость. В «Сибирском Антраците» не раскрывают объемы затрат на закупку бишофита. Но очевидно, что любая сумма так или иначе идет в расходы – ведь вода, которой поливалась дорога, была и остается бесплатной (она образуется при разрыве пластов на самом разрезе). Впрочем, в компании подчеркивают, что в итоге все равно выигрывают. Прежде всего, сколько не трать воды, «мокрый» способ пылеподавления априори неэффективен. А после обработки бишофитом к дороге можно не подходить неделю.

Бишофит также продлевает срок эксплуатации дорожного полотна, обеспечивая стабилизацию грунта. А все это, как следствие, положительно отражается и на сроках эксплуатации грузового автотранспорта – в том числе, двигателей, которые от угольной пыли страдают не меньше, чем легкие жителей Ургуна и работников предприятия.

Из других плюсов – значительная экономия времени и затрат. Как уже было сказано, водовозки ездили по дороге чуть ли не каждые два часа; машине с раствором бишофита достаточно проехать раз в неделю. Количество рейсов поливомоечных машин сокращается в 264 раза в месяц, а общий расход воды за тот же период – почти на 100%. Наконец, согласно замерам специализированной и аккредитованной при Росприроднадзоре лаборатории ООО «Центр гигиенической экспертизы», применение бишофита снижает наличие взвешенных веществ в воздухе на 57-85%.

Главный же минус – дождь. «Он все смывает», - объявляет приговор Алексей Федоров. Так что с тем, что у природы нет плохой погоды, в компании не согласны. Но при этом от бишофита ничего не остается, вообще никаких отходов – если его не смывает дождем, он сам скатывается и уходит в почву. Выходит, земля вдоль дороги в Ургуне обильно удобряется солями почти что с Мертвого моря. Кстати, бишофит в «Сибирском Антраците» используют и зимой. Но не для полива, а против смерзания угля в вагонах.

А как решают проблему угольной пыли другие компании?

«Кислород.ЛАЙФ» обратился с таким вопросом к угольщикам Кузбасса. На разрезах компании «Южный Кузбасс» в летнее время проводится «гидрообеспыливание технологических дорог» – проще говоря, банальный полив водой, причем в круглосуточном режиме. На сортировочных комплексах, обогатительных фабриках и перегрузочных пунктах компании установлены системы орошения угольной массы, которые при дроблении увлажняет уголь.

При закрытой добыче, в шахтах, пыль становится фактором повышенной опасности. Но деться от нее некуда: она образуется при отделении угля и породы от массива в процессе работы комбайнов, выемочных и погрузочных машин, при взрывных работах, а также при погрузке, перегрузке и транспортировке горной массы. Опасность угольной пыли, напоминают в УК «Распадская» (входит в Evraz Group), заключается в ее способности взрываться. «Взрывчатость зависит от содержания летучих веществ, зольности, влажности, тонкости и концентрации. Угольная пыль способна взрываться при содержании более 10% летучих веществ с зольностью и влажностью менее 40%, с размером частиц менее 0,1 мм и при концентрации более 1000 мг/кубометр. Непосредственными причинами взрыва угольной пыли может стать: открытое пламя, вспышка или взрыв газа, взрывные работы, неисправность в электрических сетях или устройствах и любое воздействие высокой температуры», - описали опасности в компании. Кроме этого, высокая запыленность воздуха существенно уменьшает видимость, что также опасно для ведения работ в шахте.

Чтобы снизить концентрацию пыли, в шахтах используют современные машины, проводят предварительное увлажнение угольных пластов, поливают места пылеобразования, постоянно проветривают выработки. «Смачивание (орошение) угля и породы идет при всех процессах, связанных с выделением в атмосферу пыли: в ходе работы очистных и проходческих комбайнов, бурильных установок и перегрузки угля по цепи конвейеров. Орошение при работе комбайна в забое осуществляется специальным пенообразователем. Для ликвидации местных скоплений угольной пыли производится регулярная обмывка горных выработок и горно-шахтного оборудования», - рассказали в «Южном Кузбассе». Поливают не только водой, на горные выработки наносят смачивающе-связывающими вещества, а также устанавливают водяные или туманообразующие завесы.

Кроме «гидропылевзрывозащиты», в шахтах применяется еще один способ – «осланцевание горных выработок». «По сути, это искусственное повышение зольности угольной пыли, которая отложилась на поверхности выработок, за счет добавления инертной пыли, изготовленной из тонкомолотого негорючего материала, чаще всего из доломита, известняка или глинистого сланца. Качественная инертная пыль должна легко рассеиваться и образовывать пылевое облако, снижающие температуру пламени взрыва или вспышки», - рассказали в «Распадской». Этот способ используют по мере отложения пыли или «на основании прогноза запыленности рудничного воздуха в горных выработках шахты». По данным компании, на мероприятия по пылеподавлению ежегодно уходит более 200 млн рублей. Из этой суммы порядка 40 млн рублей – на приобретение инертной пыли в объеме 12 тыс. тонн.

Затраты на борьбу с пылью в «Южном Кузбассе» раскрывать не стали. Но отметили, что эта постоянная работа «позволяет предупреждать развитие профессиональной легочной патологии у работников, снижать травматизм и аварийность при работе автотранспорта, а также нагрузку на окружающую среду. Одновременно увеличивается производительность труда, сокращаются потери в ходе добычи и уменьшается износ горнотранспортного оборудования».

Угольная пыль образуется при следующих производственных операциях:

• 1. Отбойке угля комбайнами и взрывных работах.
• 2. Бурении шпуров.
• 3. Погрузке угля погрузочными машинами.
• 4. Транспортировке угля конвейерами.
• 5. Погрузке на погрузочных и разгрузочных пунктах.

Пыль характеризуется совокупностью свойств, определяющих поведение ее в воздухе, превращения ее в организме, действие на организм. Из различных свойств угольной пыли наибольшее значение имеют химический состав, растворимость, дисперсность, взрывоопасность, форма, электрозаряженность.

Для оценки пыли с гигиенической стороны наиболее важным признаком является концентрация пыли в воздухе, ее дисперсность и удельный вес.

Концентрация пыли - это весовое содержание взвешенной пыли в единице объема воздуха. Концентрацию пыли иногда выражают также в количестве пылинок в единице объема воздуха, и в некоторых зарубежных странах эта величина принята за основной показатель запыленности. Однако, первостепенное значение имеет не число пылинок, а их масса, поэтому был принят весовой метод гигиенической оценки запыленности воздуха как основной. Чем выше концентрация пыли в воздухе, тем большее ее количество за тот же период оседает на кожный покров работающих, попадает на слизистые оболочки и, самое главное, проникает в организм через органы дыхания.

Дисперсность - степень измельчения вещества, что определяет длительность пребывания пыли в воздухе, проникновение в дыхательные пути, сорбционную способность и др. Дисперсность пыли выражается в процентном содержании отдельных фракций пыли по отношению ко всему количеству пылинок. Для гигиенической оценки дисперсности пыли условно принято делить ее на следующие фракции: менее 2 мк, 2-4 мк, 4-6 мк, 6-8 мк, 8-10 мк и более 10 мк.

Дисперсность угольной пыли в 82 - 94% менее 5 мк, что является неблагоприятным фактором, т.к. мелкодисперсная пыль поражает более глубокие отделы дыхательных путей.

Гигиеническое значение удельного веса пыли сводится в основном к скорости ее осаждения: чем выше удельный вес пыли, тем быстрее она оседает и тем быстрее происходит самоочищение воздуха.

Вещественный состав. Качественный состав угольной пыли, как правило, определяется составом угольного пласта, а породной - составом вмещающих пород и породных прослоек. Количественные соотношения компонентов пыли зависят от технологических процессов и крепости пород, подвергающихся истиранию или измельчению. Содержание компонентов в пыли вследствие их различной твердости может быть иным, чем в массиве, однако ввиду сложности отбора проб для анализа их состав с допустимой для практики точностью принимают аналогичным составу породы.

Наиболее важное значение из всех ингредиентов вещественного состава, содержание которых определяет вредность пыли для здоровья, имеет прежде всего свободная, а затем связанная двуокись кремния.

Форма частиц. Угольная пыль состоит из частиц различной неправильной формы - единичных или собранных в агрегаты.

Форма частиц может быть: кубообразная, столбчатая, плитчатая, удлиненно-плитчатая, пластинчатая, удлиненно-пластинчатая.

Преобладание той или иной формы зависит от физико-механических свойств угля (структуры, излома, твердости, хрупкости и др.). Для частиц крупнее 40 мкм основное влияние на форму оказывает микротрещиноватость пласта. Форма более мелких частиц обусловлена физико-механическими свойствами вещества угля.

Угольная частица диаметром 10 мкм, находящаяся на расстоянии 1 м от почвы, достигает ее за 4 мин, тогда как при диаметре 1 мкм - это время составляет 6,7 ч. Таким образом, частицы размером 1-2 мкм практически не оседают.

Электрические свойства. Электрозаряженность - наличие на частицах дисперсной фазы электрических зарядов. Диспергированные в воздушной среде частицы пыли несут на себе определенный электрический заряд. Электризация их наступает в результате адсорбции ионов из газовой среды, трения частиц о различные поверхности или друг о друга. Ввиду существования многих условий электризации в пылевом потоке всегда имеются частицы, несущие положительные и отрицательные заряды. По данным исследований, сразу же после распыления заряжается примерно 90 частиц из 100. В большинстве случаев средний положительный заряд частиц определенного размера равен среднему отрицательному. Индивидуальный заряд частиц возрастает с их размером. При разрушении горных пород это возрастание подчиняется квадратичному закону. У частиц, одинаковых по размеру и вещественному составу, величина заряда определяется диэлектрическими свойствами. В вентиляционном потоке могут преобладать частицы того или иного знака. С течением времени величина заряда снижается, может измениться и его преобладающий знак. Через минуту после распыления в витающей угольной пыли преобладали отрицательно заряженные частицы. Через 4-5 мин знак преобладающего заряда угольных частиц изменился на противоположный.

Взрывчатые свойства. Угольная пыль способна взрываться. Скорость распространения пламени ее взрыва изменяется под воздействием многих факторов от нескольких десятков до сотен метров в секунду, зачастую превышая звуковую. Впереди фронта пламени распространяется мощная ударная волна давлением до 1 МПа.

При взрыве пыли требуются дополнительные затраты энергии для создания пылевого облака взрывчатой концентрации. В производственных условиях такое облако может возникнуть либо в результате интенсивного выделения в воздух пыли при том или ином технологическом процессе, либо в результате поднятия отложившейся пыли под воздействием энергии источника воспламенения.

Основными факторами, влияющими на взрывчатость пыли, являются ее дисперсность и концентрация, выход летучих веществ, зольность и содержание влаги, а также вид источника воспламенения и состав атмосферного воздуха.

Во взрыве принимают участие частицы размером до 1000 мкм. Взрывчатость пыли возрастает с увеличением степени ее дисперсности. По мере удаления от источника образования пыль становится более взрывоопасной, поскольку возрастает степень ее дисперсности.

Факторы, влияющие на взрывчатость угольной пыли:

• 1. Взрывчатая концентрация угольной пыли во взвешенном состоянии от 16 - 96 г./м 3 до 2000 г./м 3 .
• 2. Выход летучих веществ - 15% и более.
• 3. Крупность пылинок - до 1 мм, чем она мельче, тем опаснее.

Температура воспламенения угольной пыли 750 - 850 о С. Скорость взрывной волны 1000 м/сек. Самый сильный взрыв при концентрации 300 - 400 г./м 3 .

Владельцы частных домов, которые отапливаются с использованием твердотопливных котлов, регулярно сталкиваются с одной и той же проблемой – в местах хранения топлива накапливается угольная пыль. Если не очищать помещение, то со временем отходов собирается очень много, поэтому многие начинают задаваться вопросом: можно ли и как топить дом угольной пылью. Опытные истопники утверждают, что такое вполне возможно. Причем, есть два варианта использования пылеобразных отходов.

Простой способ и его недостатки

Простой способ отопления дома с использованием угольной пыли подразумевает ее загрузку в уже растопленный котел. Для этого в топку кладут сухие дрова, разжигают их, когда процесс горения выходит на определенную стадию, загружают уголь крупной фракции. Топливо должно хорошенько разгореться , иначе после загрузки пыли огонь просто погаснет. Если же всыпать угольную взвесь на завершающей стадии данного процесса, то она будет долго тлеть, выделяя при этом достаточное количество тепла.

Каковы же недостатки описанной методики? Об одном из них уже было сказано – если загрузить пыль в котел несвоевременно или в слишком большом количестве, то горение прекратится , а при попытке повторно разжечь огонь можно столкнуться с определенными трудностями. При этом формулы для точного расчета необходимого количества пыли не существует. Тут приходится ориентироваться на внутренний объем топки, максимальную силу тяги в котле и многие другие факторы. То есть определить нужную цифру можно только опытным путем.

Второй недостаток более серьезный. Дело в том, что угольная пыль сама по себе очень взрывоопасна. В осевшем состоянии она не представляет угрозы, но если концентрация взвеси в воздухе достигнет определенных значений, с высокой долей вероятности может произойти взрыв. Разрушительная сила его будет не так велика, но главная опасность в таких ситуациях исходит от возникшего впоследствии пожара. Хозяевам, которые всерьез задумываются над тем, как топить дом угольной пылью, следует всегда помнить об этом свойстве измельченного топлива.

Приготовление специальной смеси

Именно попытка устранить пожарную опасность, возникающую в связи с использованием сухой угольной пыли, привели к появлению второго метода отопления с ее помощью. В этом случае сначала готовят особую смесь, чем-то напоминающую топливные брикеты . Нечего сложного в этой технологии нет и, в принципе, каждый может освоить ее в домашних условиях.

Итак, для приготовления топливной смеси берут одинаковое количество угольной пыли и мелких древесных опилок, соединяют их, доливают воду и перемешивают до получения однородной массы. Главный секрет здесь – правильно определить необходимое количество воды, при добавлении которой ориентируются на консистенцию смеси. Она должна напоминать слишком густую штукатурку, быть слегка влажной и в процессе перемешивания схватываться плотными комками.

Как топить дом угольной пылью, точнее смесью на ее основе? Для начала в котел загружают дрова, полностью заполняя объем топки. Для этой цели желательно отбирать древесину с плотной структурой , которая при горении дает хорошие угли, а не рассыпается в мелкую золу. После того, как дрова разгорятся, выжидают 10-15 минут, чтобы во внутреннем объеме котла установился подходящий температурный режим. Далее, горящие поленья тщательно разравнивают с помощью кочерги и сверху горкой выкладывают подготовленную смесь.

Поскольку угольно-опилочная смесь обладает высокой влажностью, сразу после ее загрузки температура в котле резко понизится. Поэтому необходимо открыть полную тягу, а по возможности в нижнее поддувало направить сильный поток воздуха. Для этого можно использовать обычный небольшой вентилятор. Его выключают, как только процесс горения восстановится, и температура медленно пойдет вверх. Одновременно прикрывают шибер воздуховода.

Смесь из угольной пыли и опилок будет не столько гореть, сколько активно тлеть. Процесс этот может продолжаться до 5 часов – все зависит от режима воздухообмена в котле. Опыт показывает, что тепловой энергии, которая выделяется при полном сгорании 15 литров смеси, достаточно для обогрева дома площадью 100-120 кв. метров на протяжении 10-12 часов. Таким образом, описанную выше процедуру придется повторять дважды в день.

Итак, если вы всерьез задумались над тем, как топить дом угольной пылью, то у вас есть два пути. В первом случае вы просто засыпаете пыль в котел, где уже горит уголь крупной фракции. При этом очень важно определить оптимальное количество пылевидного топлив, а также не допускать перехода пыли во взвешенное состояние, поскольку это чревато ее взрывом со всеми вытекающими. Второй способ посложнее – пыль смешивают с древесными опилками и, постепенно вливая воду, добиваются нужной консистенции смеси, которую затем загружают в котел поверх горящих дров. Такой метод требует предварительной подготовки, но при этом он более безопасен и эффективен.