Ryzyko wybuchu pyłów przemysłowych

Nowoczesny przemysł stosuje dziesiątki tysięcy palnych, a w konsekwencji także wybuchowych substancji, które podlegają obostrzeniom wnikającym m.in. z tzw. Dyrektywy ATEX. Parametry gazów i par cieczy w większości przypadków są dobrze rozpoznane i udokumentowane, przez co określenie poziomu zagrożenia wynikającego z ich obecności w procesie produkcji jest stosunkowo łatwe. Sytuacja komplikuje się gdy w procesie produkcyjnym występują materiały sypkie, które w aparatach i urządzeniach tworzą tzw. obłoki pyłu.

W chwili kontaktu obłoku pyły z efektywnym źródłem zapłonu dochodzi do inicjacji wybuchu, którego skutki są trudne do przewidzenia. Z tego względu zgodnie ze wspomnianą dyrektywą ATEX, w obrębie instalacji zagrożonych wybuchem należy:

  1. eliminować lub ograniczać możliwość wystąpienia tzw. atmosfer wybuchowych,
  2. eliminować lub ograniczać źródła zapłonu,
  3. ograniczać skutki wybuchu do bezpiecznego poziomu.

W praktyce przemysłowej całkowita eliminacja atmosfery wybuchowej czy źródeł zapłonu jest praktycznie niemożliwa. Dzieje się tak, ponieważ wiele procesów takich jak mielenie, suszenie czy transport bliski, z natury rzeczy generuje obłoki pyłu. Trudno wyobrazić sobie, aby przykładowo proces mielenia nie generował drobnego pyłu, zdolnego do unoszenia się w powietrzu.

Z kolei wystąpienie źródła zapłonu w dużej mierze jest uzależnione od czynnika ludzkiego oraz stanu i niezawodności urządzeń procesowych i pomiarowych. Tę tezę potwierdzają liczne opracowania. Przykładowo analiza przygotowana przez Joint Research Centre – organizację naukową działającą przy Komisji Europejskiej – za dwie najważniejsze przyczyny awarii przemysłowej wskazuje:

  • błąd ludzki,
  • awarię podzespołu.

Wspomniana analiza bierze pod uwagę dane na temat 550 awarii do jakich doszło głównie we Francji, Holandii i Wielkiej Brytanii.

Analogiczne wnioski płyną z opracowania Państwowej Straży Pożarnej we Wrocławiu, które z kolei powstało na bazie dokumentu wydanego przez Główny Inspektorat Pracy we współpracy z Krajowym Urzędem ds. Środowiska Pracy w Danii (NWEA). W tym przypadku dwie najważniejsze przyczyny poważnych awarii przemysłowych zostały ujęte nieco bardziej precyzyjnie:

  • błąd człowieka, w tym w wyniku braku szkolenia oraz niewłaściwego przestrzegania zasad bezpieczeństwa i higieny pracy,
  • uszkodzenia instalacji technicznych, w tym brak właściwej konserwacji.

Ze względu na powyższe należy uznać za zasadne podejście prezentowane w dyrektywie ATEX USER, która wymaga, aby poza wymienionymi wyżej działaniami prewencyjnymi wdrażać w obrębie instalacji zagrożonych wybuchem zabezpieczenia minimalizujące skutki wybuchu do bezpiecznego poziomu. W tym celu należy stosować, we właściwej konfiguracji, poniższe techniki:

  • odciążanie wybuchu,
  • tłumienie wybuchu,
  • konstrukcję aparatu/urządzenia odporną na maksymalne ciśnienie wybuchu,
  • odsprzęganie wybuchu.

Eliminacja lub ograniczenie możliwości wystąpienia tzw. atmosfer wybuchowych

Jak wspomniano wcześniej, z praktycznego punktu widzenia nie jest możliwe całkowite wyeliminowanie możliwości wystąpienia atmosfery wybuchowej. W pewnych sytuacjach jesteśmy jednak w stanie ograniczyć zasięg atmosfery wybuchowej lub częstotliwość jej występowania poprzez stosowanie:

  1. instalacji odpylających,
  2. instalacji centralnego odkurzania,
  3. inertyzacji procesu.

Ograniczanie źródła zapłonu atmosfery wybuchowej

Dyrektywa ATEX specyfikuje trzynaście potencjalnych źródeł zapłonu, które zostały przedstawione poniżej. W przypadku większości zakładów przemysłowych, największe zagrożenie zapłonem atmosfer wybuchowych wynika jednak z punktów wyróżnionych pogrubieniem.

  1. gorące powietrze
  2. płomienie i gorące gazy (w tym gorące cząstki)
  3. iskry wytwarzane mechanicznie
  4. urządzenia elektryczne
  5. prądy błądzące oraz katodowa ochrona przed korozją
  6. elektryczność statyczna (wyładowania snopiaste, stożkowe i z obłoku pyłu)
  7. uderzenie pioruna
  8. fale elektromagnetyczne o częstotliwości radiowej (od 104 Hz do 3 x 1012 Hz)
  9. fale elektromagnetyczne o częstotliwości (od 3 x 1011 Hz do 3 x 1015 Hz)
  10. promienie jonizujące
  11. ultradźwięki
  12. sprężania adiabatyczne i fale uderzeniowe
  13. reakcje egzotermiczne, włącznie z samozapaleniem się pyłów

 

Sposób eliminacji poszczególnych źródeł zapłonu powinien być przedmiotem audytu konkretnej instalacji przemysłowej. Można jednak wskazać kilka ogólnych zasad, które mają wpływ na poprawę bezpieczeństwa wybuchowego na terenie zakładu:

  1. stosowanie w obszarach, gdzie występują atmosfery wybuchowe, urządzeń oraz aparatury w tzw. wykonaniu ATEX, których cechy Ex są dostosowane do poziomu zagrożenia,
  2. prace remontowe, w tym w szczególności tzw. prace gorące, które powinny być realizowane z zastosowaniem procedur ograniczających ryzyko zapłonu atmosfery wybuchowej,
  3. w procesach produkcyjnych należy stosować separatory w tym separatory magnetyczne, których zadaniem będzie wyłapanie kamieni, śrub, prętów oraz innych elementów mogących doprowadzić do powstania iskry mechanicznej w urządzaniach i aparatach, w których występuje atmosfera wybuchowe,
  4. stosowanie stałych oraz przenośnych uziemień niwelujących możliwość wystąpienia wyładowania elektrostatycznego (dotyczy głównie pyłów o minimalnej energii zapłonu na poziomie poniżej 10 mJ),
  5. stosowanie czujników ograniczających ryzyko przegrzania mechanicznych elementów urządzeń, jak np. łożyska przenośników taśmowych.

Zastosowanie skutecznych zabezpieczeń przeciwwybuchowych znacznie może zmniejszyć ryzyko wybuchu. W przypadku braku odpowiednich zabezpieczeń w przypadku wystąpienia czynników sprzyjających zapłonowi pyłu może dojść do poważnej katastrofy (poniżej przykład wybuchu pyłu cukrowego w cukrowni w USA).

cukrownia-po-wybuchu

Leave a Reply