Аэровзвеси воспламеняются и горят аналогично газовоздушным смесям. Поэтому их пожарная опасность характеризуется такими же параметрами, как и газовоздушные

смеси: нижним концентрационным пределом воспламенения, минимальным взрывоопасным содержанием кислорода, минимальной энергией зажигания, максимальным давлением взрыва и скоростью нарастания давления.

Склонность аэровзвесей к слипанию частиц и их осаждению существенно отличает их от газовоздушных смесей. Это свойство обусловливает при других равных условиях меньшую вероятность взрыва аэровзвеси по сравнению с вероятностью взрыва неразделимых газовоздушных смесей; кроме этого, для воспламенения аэровзвеси требуется более высокая энергия зажигания (на два порядка выше, чем для газовоздушных смесей).

Под действием источника зажигания происходит воспламенение пыли в элементарном объеме, из которого образуется фронт пламени.

Процесс воспламенения аэровзвеси протекает в соответствии с тепловой или цепной теорией самовоспламенения. Для большинства органических пылей характерно протекание под воздействием источника зажигания подготовительных процессов, как и для твердых веществ. Затем начинается окисление, достигается температура самонагревания и происходит самовоспламенение.

Пламенное горение пылей обусловлено тем, что они выделяют горючие пары или газы в количестве не ниже нижнего концентрационного предела воспламенения.

Образовавшийся фронт пламени распространяется по аэровзвеси с определенной скоростью, которая зависит от ряда факторов

,

где s — коэффициент Стефана – Больцмана, Вт/(м²×К⁴); Т_э – эквивалентная температура излучения; с₀ – объемная теплоемкость аэрозоля, Дж/(м²×К); Т_в – температура воспламенения частиц, К; Т₀ – начальная температура аэрозоля, К.

Скорость распространения фронта пламени возрастает с уменьшением объемной теплоемкости аэровзвеси и повышением ее начальной температуры.

Скорость распространения фронта пламени обратно пропорциональна диаметру частиц аэровзвеси.

Давление при взрыве и скорость его нарастания уменьшаются с увеличением размера пылинок. При крупности пылинок 40 – 50 мкм нижний концентрационный предел воспламенения и скорость распространения пламени мало зависят от диаметра, но с увеличением крупности частиц резко возрастает нижний концентрационный предел воспламенения и уменьшается скорость распространения пламени.

скорость распространения фронта пламени зависит от концентрации пыли. Минимальная скорость распространения пламени достигается при концентрации пыли, намного большей стехиометрической. Это свидетельствует о том, что процесс горения пыли несовершенен; сгорают наиболее мелкие частицы пыли, крупные – не успевают разложиться и лишь обугливаются с поверхности. На рис. 6.1 приведены результаты  определения скорости распространения пламени в торфяной пыли. Как видно из рисунка, максимальная скорость распространения пламени в разных аэровзвесях составляет   16 – 22 м/с при концентрации торфяной взвеси в воздухе 1 – 2 кг/м³.

Скорость распространения пламени при горении пыли зависит от концентрации кислорода в воздухе. С увеличением концентрации О₂ скорость распространения пламени возрастает. Максимальная скорость распространения пламени наблюдается в чистом кислороде.

Температурный режим во фронте пламени и вблизи него аналогичен температурному режиму для газовоздушных смесей (рис. 6.2).

Исследование процесса распространения пламени в  аэровзвесях угольной пыли показали, что в трубах или штольнях значительной протяженности возникает ударная волна. Установлено, что при горении  каменноугольной пыли скорость распространения ударной волны равна 338 м/с, скорость движения воздуха за ударной волной 30 м/с, скорость пламени 7 м/с, скорость сгоревших газов позади пламени  5 м/с. Этот режим  быстрого распространения  пламени, до некоторой степени приближающийся к режиму детонации, обусловлен не теплопроводностью или излучением, а сжатием прилегающих к фронту пламени слоев газа и связанным с ним резким повышением температуры. В этом случае процесс распространения взрыва, оче

видно, будет определяться свойствами газовой фазы, образовавшейся при сгорании аэровзвесей.

В условиях производства подобный механизм может наблюдаться при значительных отложениях промышленной пыли, которая обычно имеет высокую степень дисперсности. При возникновении даже самой небольшой локальной вспышки аэрогель быстро переходит во взвешенное состояние, что приводит к образованию вторичного, более сильного взрыва пыли. Взрывная ударная волна опережает фронт пламени, переводя во взвешенное состояние по пути своего движения все большие и большие количества пыли, подготавливая среду для распространения пламени, и таким образом усиливает взрывной эффект. Значительное изменение скорости распространения пламени для таких пылей, как каменноугольная, торфяная, древесная, обусловлено различным содержанием в них летучих веществ. На рис. 6.3 показана зависимость скорости распространения пламени в каменноугольной пыли от содержания в ней летучих веществ и золы.

Из рис. 6.2 видно, что увеличение содержания летучих компонентов в пыли и уменьшение в ней золы ведет к увеличению скорости распространения пламени.

При горении аэровзвесей некоторых веществ газообразные продукты не образуются (например, при горении алюминия), и объем газообразных продуктов после равен объему газообразных веществ до реакции. В этом случае увеличение давления при взрыве объясняется лишь нагреванием. Например, если газ имел начальную температуру (Т₀) 290 и давление (Р₀) 0,1 МПа, то при температуре (Т₁) 2290 в том же объеме давление будет:

МПа.

Давление увеличилось в 7,8 раза. Давление, возникающее при взрыве аэровзвесей твердых веществ, можно рассчитать, воспользо-вавшись методами, описанными в разделе 5.

Давление, возникающее при взрыве аэровзвеси, сопровождается волной сжатия, скорость распространения которой в окружающей среде может  изменяться от нескольких сантиметров в секунду до нескольких сотен метров в секунду. Быстрое нарастание

давления взрыва является в большинстве случаев достаточным для разрушения и повреждения оборудования.

Пыль-аэрогель можно представить как твердое вещество в состоянии тонкого измельчения. При ее нагревании возникает окисление, которое при определенной скорости реакции переходит в самовоспламенение и горение. Температура самовоспламенения пыли-аэрогеля и процесс горения ее практически не отличаются от температуры самовоспламенения и характера горения твердого вещества.