Explosive dust test vessel comparison using pulverized Pittsburgh coal

• Autorzy: Miller J. , Schafler J. , Mulligan P. , Eades R. , Perry K. , Johnson C.

Identyfikatory

DOI

10.24425/123693

Warianty tytułu

PL

Porównanie urządzeń testujących tendencje pyłu węglowego do wybuchu z wykorzystaniem rozdrobnionego węgla z kopalni w Pittsburgu (USA)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Explosions of coal dust are a major safety concern within the coal mining industry. The explosion and subsequent fires caused by coal dust can result in significant property damage, loss of life in underground coal mines and damage to coal processing facilities. The United States Bureau of Mines conducted research on coal dust explosions until 1996 when it was dissolved. In the following years, the American Society for Testing and Materials (ASTM) developed a test standard, ASTM E1226, to provide a standard test method characterizing the “explosibility” of particulate solids of combustible materials suspended in air. The research presented herein investigates the explosive characteristic of Pulverized Pittsburgh Coal dust using the ASTM E1226-12 test standard. The explosibility characteristics include: maximum explosion pressure, (Pmax); maximum rate of pressure rise, (dP/dt)max; and explosibility index, (Kst). Nine Pulverized Pittsburgh Coal dust concentrations, ranging from 30 to 1,500 g/m3, were tested in a 20-Liter Siwek Sphere. The newly recorded dust explosibility characteristics are then compared to explosibility characteristics published by the Bureau of Mines in their 20 liter vessel and procedure predating ASTM E1126-12. The information presented in this paper will allow for structures and devices to be built to protect people from the effects of coal dust explosions.

PL

Wybuchy pyłu węglowego są jednym z głównych zagrożeń związanych z bezpieczeństwem pracy w górnictwie węgla. Wybuchy i spowodowane przez nie pożary skutkują poważnymi zniszczeniami w kopalniach podziemnych, powodować mogą ofiary śmiertelne a także uszkodzić urządzenia do transportu i przeróbki węgla. Instytut Górnictwa w USA (The United States Bureau of Mines) prowadził badania nad wybuchami pyłu węglowego do roku 1996, kiedy to Instytut został rozwiązany. W kolejnych latach Amerykańskie Stowarzyszenie Badań Materiałów (ASTM) opracowało normę ASTM E1226, określającą standardową metodę badania w celu określenia skłonności do wybuchu części stałych substancji palnych zawieszonych w powietrzu. W pracy przedstawiono badania właściwości wybuchowych pyłu węglowego z rozdrobnionego węgla z kopalni w Pittsburgu w oparciu o metodę określoną w dokumencie normatywnym ASTM E1226-12. Charakterystyka skłonności pyłu do wybuchu obejmuje następujące parametry: maksymalne ciśnienie wybuchu (Pmax), maksymalne tempo wzrostu ciśnienia (dP/dt)max, oraz wskaźnik (Kst) określający skłonność pyłu do wybuchu. Do badań wykorzystano dziewięć próbek różniących się stężeniem pyłu węglowego (od 30 do 1500 g/m3). Badania przeprowadzono z wykorzystaniem 20-litrowej komory w kształcie kuli. Otrzymane charakterystyki porównano następnie do charakterystyk opublikowanych przez Amerykański Instytut Górnictwo po przeprowadzeniu badań z użyciem 20-litrowej komory będącej na wyposażeniu Instytutu oraz w oparciu o procedury stosowane przed wprowadzeniem normy ASTM E1126-12. Informacje zebrane w niniejszej pracy pozwolą na opracowanie konstrukcji i urządzeń które skutecznie będą mogły chronić ludzi przed skutkami wybuchów pyłu węglowego.

Słowa kluczowe

EN

coal dust; coal dust explosion; ASTM E1226; Pittsburgh coal

PL

pył węglowy; wybuch pyłu węglowego; ASTM E1226; węgiel z kopalni w Pittsburgu

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 63, no. 3
• Strony: 713--726
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., fot., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Miller J.

• Missouri University of Science & Technology, Parker Hall, 106, 300 W 13th St, Rolla, Mo 65409, USA

autor

Schafler J.

• Missouri University of Science & Technology, Parker Hall, 106, 300 W 13th St, Rolla, Mo 65409, USA

autor

Mulligan P.

• Missouri University of Science & Technology, Parker Hall, 106, 300 W 13th St, Rolla, Mo 65409, USA

autor

Eades R.

• Missouri University of Science & Technology, Parker Hall, 106, 300 W 13th St, Rolla, Mo 65409, USA

autor

Perry K.

• Missouri University of Science & Technology, Parker Hall, 106, 300 W 13th St, Rolla, Mo 65409, USA

autor

Johnson C.

• Missouri University of Science & Technology, Parker Hall, 106, 300 W 13th St, Rolla, Mo 65409, USA

Bibliografia

• [1] Adolf Kuhner AG., 2015. Manual CaRo 15. Birsfelden, Switzerland.
• [2] Adolf Kuhner AG., 2016. Final Report Calibration-Round-Robin CaRo15. Birsfelden, Switzerland.
• [3] ASTM, 1998. A Century of Progress. Retrieved August 30, 2017, from https://www.astm.org/ABOUT/history_book.html.
• [4] ASTM D197-87, 2012. Standard Test Method for Sampling and Fineness Test of Pulverized Coal. West Conshohocken, PA, USA: ASTM International.
• [5] ASTM E1226-12a, 2012. Standard Test Method for Explosibility of Dust Clouds. West Conshohoken, PA: ASTM International.
• [6] Bartknecht W., 1989. Dust-explosions: Course, Prevention, Protection. Berlin ; New York: Springer-Verlag.
• [7] Breslin J.A., 2010. One hundred years of federal mining safety and health research. Pittsburgh, PA: U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, Centers for Disease Control and Prevention, National Institute for Occupational Safety and Health.
• [8] Cashdollar K., 1996. Coal dust explosibility. Journal Loss Prevention in the Process Industrie 9, 183-199.
• [9] Cashdollar K., 2000. Overview of dust explosibilty characteristics. 13, 183-199.
• [10] Cybulski W., 1975. Coal Dust Explosions and Their Suppression. Washington, D.C.: Bureau of Mines, U.S. Department of the Interior and the National Science Foundation.
• [11] Echoff R., 2003. Dust Explosions in the Process Industries (3rd Edition). Gulf Professional Publishing.
• [12] Holbrow J., 2009. Explosion properties of nanopowders. Hazards XXI, IChemE Symposium Series No. 155, 70-78.
• [13] Humphrey H.B., 1960. Historical Summary of Coal-Mine Explosions in the United States, 1810-1958. Bureau of Mines. Washington D.C.: United States Government Printing Office.
• [14] Kalejaiye, Omotayo, Amyotte, R., Michael P., Cashdollar K., 2010. Effectiveness of Dust Dispersion in the 20-L Siwek Chamber. Journal of Loss Prevention in the Process Industires 23 (1).
• [15] Kuhner AG., 2011. 20L Apparatus Manual, KSEP 7.0. Birsfelden, Switzerland: Kuhner AG.
• [16] NIOSH, (2017, August 7). Coal Mine Disasters: 1839 to Present. Retrieved from The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH): https://www.cdc.gov/niosh/mining/statistics/content/coaldisasters.html.
• [17] Rice G., 1911. Explosibility of Coal Dust, Bulletin 20. Bureau of Mines. Washington D.C.: Washington Government Printing Office.
• [18] Siwek R., 1985. Development of a 20 ltr laboratory apparatus and its application for the. Basel, Switzerland: Ciba Geigy AG.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)