5องค์ประกอบของการเกิดฝุ่นระเบิด

การระเบิดของฝุ่นนั้น มาพื้นฐานมาจากจากทฤษฏีสามเหลี่ยมของไฟ ที่ประกอบไปด้วย 3 ส่วนคือ เชื้อเพลิง แหล่งกำเนิดความร้อน และ ออกซิเจน โดยเพิ่มอีก 2 ปัจจัยคือ การฟุ้งกระจายของเชื้อเพลิง และ ขอบเขตของหมอกฝุ่น ก็จะรวมเป็น 5 องค์ประกอบ เรียกว่า ห้าเหลี่ยมของการระเบิดของฝุ่น (The Dust Explosion Pentagon)

1. เชื้อเพลิง ( ในที่นี้คือ ฝุ่นที่สันดาปได้ ) ที่สามารถเกิดการระเบิดได้นั้น ต้องสามารถติดไฟได้ มีขนาดเล็กกว่า 420 ไมโครเมตร (µm) ตาม NFPA 654 และมีความเข้มข้นอย่ในช่วงที่เหมาะสม สามารถแบ่งฝุ่นที่สามารถติดไฟได้ เป็น

   • ฝุ่นอินทรีย์สาร เช่น ฝุ่นแป้ง ฝุ่นไม้ ผงน้ำตาล
   • ฝุ่นอินทรีย์สารสงเคราะห์ เช่น ฝุ่นพลาสติก ฝุ่นยาหรือยาฆ่าแมลง
   • ฝุ่นถ่านและถ่านหิน
   • ฝุ่นโลหะ เช่น ผงอะลมิเนียม แมกนีเซียม สังกะสี

2. ปริมาณออกซิเจนในอากาศ (Oxygen) จะมีผลต่อความเร้วในการเผาไหม้ ปริมาณออกซิเจนที่มากกว่า 20.9 เปอร์เซนต์ ทำให้ฝุ่นสามารถลุกติดไฟได้อย่างรวดเร็ว หากออกซิเจนมีปริมาณลดลงความเร็วในการเผาไหม้กจะลดลงตาม เราสามารถพบออกซิเจนได้โดยทั่วไปในอากาศ ดังน้น การควบคุมปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศทั่วไป จึงเป็นเรื่องยาก แต่หากอยู่ภายในภาชนะปิด เช่น ท่อ ถัง และไซโล ฯลฯ จะสามารถควบคุมปริมาณออกซิเจนได้

3. แหล่งจุดติดไฟ (Ignition Sources) จะต้องมีพลังงานที่เพียงพอในการกระตุ้น ให้เกิดการแพร่ขยายของเปลวไฟออกไปเป็นวงกว้างและสัมผัสกับฝุ่นที่แขวนลอยอยู่ในบรรยากาศ พลังงานต่ำสุดที่ใช้ในการจุดระเบิดจะลดลงตามขนาดและชนิดของอนุภาค แหล่งจุดติดไฟที่พบทั่วไป

   (1) เปลวไฟทั่วไป เช่น บุหรี่ เปลวไฟจากเตา สะเก็ดไฟที่เกิดจากการเชื่อมและตัดโลหะ ฯลฯ

   (2) ประกายไฟและความร้อนจากเครื่องมือหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น ประกายไฟที่เกิดจากมอเตอร์ไฟฟ้า การเปิดปิดสวิตช์ไฟฟ้า การลัดวงจร ฟิวส์ สายไฟ และเต้าเสียบ สะเก็ดไฟที่เกิดจากการแตกระเบิดของหลอดไฟ ส่วนร้อนจุดของมอเตอร์และเครื่องมือให้แสงสว่าง และการลุกไหม้ของไอน้ำมันที่บรรจุอย่ในหม้อแปลงไฟฟ้า เป็นต้น

   (3) เกิดจากไฟฟ้าสถิตย์ เนื่องจากการเสียดสีระหว่างฝุ่นกับโลหะและระหว่างฝุ่นกับอากาศ กระบวนการผลิตที่ มักก่อให้เกิดไฟฟ้าสถิตได้ คือ การบดย่อย การคัดแยกขนาด การลำเลียงด้วยลม ดังนั้นเพื่อเป็นการป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าสถิตย์ ต้องมีการต่อฝากระหว่างเครื่องจักรอุปกรณ์และบริเวณส่วนที่เป็นโลหะเข้าด้วยกันและมีการต่อลงดิน อุปกรณ์ทีมีโอกาสเกิดการสะสมประจุไฟฟ้าสถิตได้ง่าย เช่น ท่อขนส่ง สายพานลำเลียง เครืองดักเก็บฝุ่น และ ถุงบรรจุ เป็นต้น

   (4) ความร้อนเฉพาะจุดของเครื่องจักรอุปกรณ์และประกายไฟที่เกิดจากการกระแทก หรือเสียดสี เช่น ความร้อนจุดของตลับลูกปืนโลหะ การหลุดเข้ามาของวัตถุหรือชิ้นส่วนแปลกปลอมในเครื่องผลิต เครื่องบดย่อยและเครื่องคัดขนาด การสัมผัสระหว่างใบพัดหรือชิ้นส่วนที่เคลื่อนทีของเครื่องจักรกับเครื่องป้องกันอันตราย หรือการใช้เครื่องมืออุปกรณ์จำพวกค้อนและไขควง เป็นต้น

4. การฟุ้งกระจายของฝุ่น (Dispersion of Dust Particles) ความเข้มข้นของฝุ่นที่ ฟุ้งกระจายอย่ในอากาศในช่วงที่ ลุกไหม้หรือระเบิดได้ ต้องอยู่ในช่วงประมาณ 50–100 g/m3 (กรัมต่อลูกบาศก์เมตร) จนถึง 2 – 3 Kg/m3 (กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร) ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการฟุ้งกระจายของฝุ่น ขึ้นอย่กับคุณลักษณะเฉพาะตัวของฝุ่นแต่ละชนิด และขนาดอนุภาค ความรุนแรงของการระเบิดจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของฝุ่นจนถึงค่าความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุด (Optimum Concentration) จะให้ค่าความรุนแรงของการระเบิดของฝุ่นสูงสุด

5. ขอบเขตของหมอกฝ่น (Confinement of the Dust Cloud) หมายถึง ขอบเขตที่เกิดหมอกฝุ่นปกคลุม อาจจะอยู่ในเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ในกระบวนการผลิต เช่น เครื่องบด เครื่องผสมตะแกรงคัดขนาด เครืองอบแป้ง ไซโคลน สายพานลำเลียง ไซโล และท่อลำเลียงด้วยลม หรือการเกิดหมอกฝุ่นปกคลมในห้องหรือพื้นที เปิดโล่งก็ได้