Где и когда произошло:
Казахстан, Костанайская область, г. Костанай, линейный элеватор ТОО «Костанай-Астык». Рабочая башня и силикатный силосный корпус № 2 на 50 000 тонн зерна, норийная вышка подачи пшеницы. 28 октября 2021 года, ночная смена, 03:15.
Что произошло (хроника ЧП):
Во время интенсивной приемки сухого зерна урожая с автоприема на элеваторе непрерывно работали две вертикальные ковшовые ленточные нории производительностью 175 т/ч каждая. В башне нории № 1 из-за износа и перекоса натяжного барабана произошел сход резинотканевой ленты на левую сторону. Стальные кромки штампованных ковшей начали с силой тереться о металлическую стенку норийной трубы (кожуха).
Система аспирации (пылеулавливания) и взрыворазрядители рабочей башни были частично заблокированы: фильтровальные рукава циклонов забились влажной зерновой шелухой и не очищались более двух недель, а реле контроля скорости ленты (РКС) и датчики схода ленты были отключены дежурным слесарем, чтобы «нория не вставала по пустякам каждые двадцать минут».
От непрерывного трения металла о металл стенка трубы раскалилась до температуры свыше 600 °C, ковши высекли плотный сноп искр. Внутри замкнутого объема нории сдетонировала взвешенная мелкодисперсная зерновая пыль. Первый локальный хлопок сорвал смотровой лючок и поднял в воздух тонны осевшей пыли по всем галереям, вызвав вторичный катастрофический объемный взрыв по всему силосному корпусу.
Механика аварии:
- Пятиугольник взрыва пыли: Для детонации пыли необходимы пять факторов: горючая пыль, кислород, взвешенное состояние (аэрозоль), замкнутый объем и источник зажигания. Зерновая пыль с размером частиц менее 100 мкм при концентрации свыше нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПРП — около 40 г/м³) обладает взрывчатыми свойствами, сопоставимыми с парами бензина.
- Фрикционный нагрев и сноп искр: Трение сошедшей норийной ленты и ковшей о кожух развило локальную температуру свыше 500–700 °C (температура самовоспламенения зерновой пыли в облаке составляет около 420–470 °C, а во взрыхленном слое тления — всего 250 °C).
- Каскадный механизм двухфазного взрыва:
- Первичный взрыв: Локальный хлопок в объеме норийной трубы объемом всего 15–20 м³. Создается слабая взрывная волна с избыточным давлением 0,2–0,5 атм.
- Взвихривание осевшей пыли: Первичная ударная волна распространяется по транспортным галереям, надсилосному и подсилосному этажам со скоростью около 300 м/с, сдувая со строительных конструкций, балок и перекрытий годами накопившиеся слои сухой органической пыли.
- Вторичный объемный взрыв: Следом за волной идет фронт пламени. Огромное образовавшееся облако пылевоздушной смеси взрывается практически одновременно во всем объеме здания. Давление в замкнутом пространстве за 0,05 секунды возрастает до 8–10 атмосфер ($800\text{–}1000\text{ кПа}$).
- Разрушение строительных конструкций: Ни одно промышленное здание из сборного железобетона или кирпича не способно выдержать внутреннее статическое давление в 8 атмосфер. Железобетонные плиты перекрытий и силикатные стены выбивает наружу по принципу гигантского орудийного ствола.
Последствия:
Вторичный взрыв полностью снес металлическую надсилосную галерею и разрушил верхнюю треть силикатных силосов башни.
- Травматические последствия: Оператор пульта и двое транспортировщиков находились на подсилосном этаже и в переходной галерее. Ударная волна с избыточным давлением сорвала тяжелые бронированные двери и отбросила рабочих на бетонные перегородки. Все трое получили тяжелейшие сочетанные баротравмы: разрыв барабанных перепонок, разрыв легких, множественные переломы костей свода черепа и скелета.
- Термический фактор: Высокотемпературный фронт пламени температурой свыше 1200 °C мгновенно сжег кислород в галереях. Оставшиеся под завалами рабочие получили глубокие ожоги III–IV степени и мгновенное поражение дыхательных путей раскаленными продуктами горения. Все трое погибли в первые секунды катастрофы.
- Разрушение объекта: Рабочая башня накренилась, разрушено 12 силосных банок, под завалами сгорело более 8 000 тонн зерна. Элеватор был выведен из строя более чем на год.
Грубейшие нарушения:
- Вывод из строя (закорачивание) систем противоаварийной защиты: реле контроля скорости (РКС), датчиков схода норийной ленты и датчиков подпора зерном.
- Эксплуатация норий с неисправной или забитой системой аспирации, отсутствие регулярной сухой пылеуборки (накопление слоев пыли на балках и фермах).
- Заваривание или глухое перекрытие взрыворазрядных мембран (клапанов взрыворазрядителей) на норийных трубах и бункерах.
- Несвоевременная замена изношенных приводных ремней, ковшей и футеровки натяжных барабанов.
Как выжить (инструкция по взрывобезопасности на элеваторах и комбикормовых заводах):
- Автоматика безопасности неприкосновенна: Работа вертикальной нории категорически запрещена, если отключен хотя бы один датчик:
- Датчик схода ленты — при малейшем боковом отклонении более чем на 15 мм привод нории и предыдущего по цепочке конвейера должен обесточиваться автоматически;
- Реле контроля скорости (РКС) — при пробуксовке ленты на барабане свыше 8% система мгновенно глушит двигатель;
- Датчик подпора — блокирует подачу при завале башмака нории.
- Взрыворазрядители — свободный выхлоп: Все норийные трубы и емкости оснащаются взрыворазрядными панелями (алюминиевыми мембранами с насечками), выведенными через специальные отводящие короба наружу здания в безопасную зону. При первом скачке давления мембрана лопается, сбрасывая энергию хлопка на улицу и не давая подняться пыли внутри цеха.
- Сухая обеспыливающая уборка: Пыль на элеваторе должна убираться исключительно промышленными стационарными вакуумными установками в начале каждой смены. Категорически запрещено сдувать пыль сжатым воздухом или оставлять слои толщиной более 1 мм.
- При хлопке или запахе гари: При первом глухом хлопке, внезапном выбросе пыли из щелей оборудования или запахе горелой резины/муки персонал обязан немедленно эвакуироваться по наружным незадымляемым пожарным лестницам, не пытаясь подходить к оборудованию для ручного отключения.