AW-OZ: nowe podejście do oceny zagrożeń wybuchem

Dr hab. inż. Andrzej Wolff opracował nowatorską metodę oceny zagrożeń AW-OZ typowych aparatów stosowanych do obróbki procesowej materiałów sypkich. Podstawą oceny jest konstrukcja, warunki pracy aparatów i obecność palnych i wybuchowych pyłów.

Ograniczenia wynikające z stosowania rekomendowanej oceny ryzyka wybuchu – stan prawny

Konieczność przeprowadzenia oceny ryzyka wybuchu w warunkach produkcji zagrożonej obecnością palnych i wybuchowych gazów, pyłów, mgieł, par palnych cieczy i włókien wynika z zapisów dyrektywy ATEX Users (99/92/WE). W warunkach polskich wynika to z Rozporządzenia Ministra Gospodarki „w sprawie minimalnych wymagań, dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy, związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej” (Dz. U. 2010 nr 138, poz. 931, 8 lipca 2010).

Zgodnie z dyrektywą ocena ryzyka wybuchu związana z możliwością wystąpienia, w miejscach pracy, atmosfery wybuchowej powinna brać pod uwagę:

  • prawdopodobieństwo i czas występowania atmosfery wybuchowej,
  • prawdopodobieństwo wystąpienia oraz uaktywnienia się źródeł zapłonu, w tym
    wyładowań elektrostatycznych,
  • eksploatowane przez pracodawcę instalacje, używane substancje i mieszaniny,
    zachodzące procesy i ich wzajemne oddziaływania
  • rozmiary przewidywanych skutków wybuchu.

W praktyce stosowane techniki oceny ryzyka wybuchu kładą głównie nacisk na ocenę prawdopodobieństwa występowania atmosfery wybuchowej, prawdopodobieństwa wystąpienia i uaktywnienia się źródeł zapłonu oraz na rozmiary możliwych skutków wybuchu.

Typowe podejście do oceny ryzyka wybuchu oparte jest więc o identyfikację zagrożeń, z oszacowaniem ryzyka R. Należy ono do grupy ocen PHA (PHA – preliminary hazard analysis). Podejście to w połączeniu z wiedzą i doświadczeniem osób wykonujących ocenę ma zapewnić identyfikację zagrożeń oraz przypisać im odpowiedni poziom ryzyka R.

Ryzyko R wynika z przyjętych wartości P i S i jest obliczane z równania: R = P x S, gdzie: P – częstotliwość wystąpienia strefy zagrożenia / efektywnego źródła zapłonu, S – skutki, jakie mogą wystąpić gdy dojdzie do wybuchu.

Pozwala to na szacowanie poziomu akceptowalności ryzyka.

Analiza podejścia do Oceny Ryzyka Wybuchu wynikająca z dyrektywy ATEX User i polskiego rozporządzenia

Na etapie praktycznej realizacji metodyka oceny ryzyka wynikająca z dyrektywy ATEX Users odnosi się w sposób ograniczony do analizy urządzeń, procesu i technologii.

Typowe podejście do oceny ryzyka wybuchu wprowadza, trudne do praktycznego wykorzystania pojęcie prawdopodobieństwa i trudne do ilościowego oszacowania pojęcie częstotliwości występowania strefy zagrożenia i potencjalnego źródła zapłonu. Tak więc identyfikacja zagrożeń z oszacowaniem ryzyka wybuchu R zasadniczo oparta o arbitralnie przyjęte wielkości P i S jest w dużym stopniu bazuje na subiektywnej ocenie sytuacji. Nie jest to zadanie proste.

Propozycja nowego podejścia do oceny zagrożeń – metodologia AW-OZ

W wyniku szeregu lat pracy w zakresie bezpieczeństwa wybuchowego i procesowego oraz wykonanych ocen ryzyka wybuchu dla instalacji procesowych, w szeregu gałęziach przemysłu, doszliśmy do wniosku, że istnieje potrzeba opracowania nowego podejścia do oceny ryzyka/zagrożeń opartego w podstawowym stopniu o dane procesowe a nie o pojęcie prawdopodobieństwa / częstotliwości zdarzenia. Pod uwagę brane są cechy typowe dla danego aparatu i relatywnie łatwe do uzyskania dane procesowe.

Ocena Zagrożeń AW-OZ bierze pod uwagę konstrukcje i warunki pracy typowych aparatów stosowanych do obróbki procesowej materiałów sypkich zawierających palne i wybuchowe pyły a także możliwą obecność typowych źródeł zapłonu. Celem jest ilościowe oszacowanie poziomu zagrożeń procesowych i wybuchowych wynikających z pracy aparatu. Metodyka AW-OZ ma zastosowanie dla aparatów pracujących i projektowanych. Dotyczy aparatów które mają szerokie zastosowanie przemysłowe.

 Źródło www.voith.com 

W zależności od oszacowanego poziomu zagrożenia/ryzyka proponuje się dostosowanie ochrony aparatu przed możliwymi zagrożeniami prowadzącymi do wybuchu/pożaru w tym systemu ochrony aparatu przed skutkami wybuchu. 

Ocena zagrożeń AW-OZ oparta jest w zasadniczym stopniu o następujący zapis dyrektywy ATEX Users i rozporządzenia Ministra Gospodarki:

„Ocena ryzyka wybuchu bierze pod uwagę: eksploatowane przez pracodawcę instalacje, używane substancje i mieszaniny, zachodzące procesy i ich wzajemne oddziaływania.

Podejście AW-OZ jest oparte o ten zapis i ma charakter na tyle ogólny by mogło być stosowane do typowych układów technologicznych przeznaczonych do przetwarzania materiałów sypkich zawierających palne i wybuchowe pyły i by pozwalało na racjonalne ilościowe oszacowanie poziomu zagrożeń związanych z pracą aparatów. W wyniku oceny, zależnie od uzyskanego poziomu zagrożenia, proponuje się stosowanie zróżnicowanych systemów ochrony aparatu/węzła procesowego przed skutkami wybuchu.

Aparaty i operacje jednostkowe brane pod uwagę podczas oceny zagrożeń procesowych i wybuchowych

Poziom zagrożenia aparatu zależy od warunków prowadzenia procesu, w tym możliwych źródeł zapłonu, konstrukcji aparatów oraz obecności i własności palnych i wybuchowych pyłów. W każdym przypadku ocena prowadzi do rekomendacji rozwiązania technicznego w zakresie poprawy bezpieczeństwa procesowego i wybuchowego.

Dane zawarte w zestawieniu poniżej podają w % szacunkowy udział danego aparatu/operacji jednostkowej jako miejsca gdzie potencjalnie może dojść do zapłonu i wybuchu/pożaru.

Operacja jednostkowa (~) udział w %
magazynowanie (silosy, zbiorniki) 20-30
odpylanie (filtry) 15-20
mielenie (młyny) 10-15
transport (kubełki) 10-12
suszenie (suszarnie) 8-10
mieszanie (mieszalniki) 5
instalacje dopalania 5
inne 10-15

Z zestawienia wynika, że potencjalne zdarzenia wybuchowe są w głównym stopniu związane z magazynowaniem, odpylaniem, transportem mechanicznym (podajniki kubełkowe), mieleniem i suszeniem. Na podstawie tego zestawienia można szacować, że ponad 50% wybuchów w przemyśle ma swój początek w operacjach magazynowania, odpylania i transportu mechanicznego. A uwzględniając operacje mielenia i suszenia – ponad 70%!

Każdy z branych pod uwagę aparatów cechuje indywidualna lista czynników ryzyka której bierze pod uwagę konstrukcję aparatu, własności palnych i wybuchowych pyłów oraz warunki pracy aparatu, w tym możliwą obecność źródeł zapłonu.

Do aparatów przypisanych do wyższego poziomu zagrożenia zaliczono: silosy magazynowe, pośrednie zbiorniki magazynowe, podajniki kubełkowe, filtry.

Do aparatów przypisanych do niższego poziomu zagrożenia zaliczono: cyklony, podajniki ślimakowe, podajniki zgrzebłowe, rurociągi i kanały, przesypy pomiędzy aparatami.

Aplikacja AW-OZ dostępna na komórkę i komputer

Rozwiązanie AW-OZ kierujemy zwłaszcza do:
– ubezpieczycieli,
– firm projektowych,
– firm realizujących pod klucz węzły procesowe i instalacje przemysłowe (na zlecenie),
– firm, które w swoich zakładach wykorzystują do produkcji instalacje procesowe przetwarzające organiczne substancje sypkie (np. przemysł spożywczy, farmaceutyczny, przemysł drzewny, chemiczny czy energetyczny).

Główna zaleta naszego podejścia polega na tym, że na podstawie łatwych do uzyskania danych procesowych uzyskujemy ilościową ocenę poziomu zagrożenia związanego z pracą aparatów.

Jak podejście AW-OZ w ramach oceny zagrożeń spełnienia wymogi prawne dotyczące zakresu oceny ryzyka wybuchu?

Ocena ryzyka wybuchu dotyczy określenia zagrożeń związanych z możliwością wystąpienia w miejscach pracy atmosfery wybuchowej. Metodyka AW-OZ jest zgodna z zapisami zawartymi w Rozporządzeniu Ministerstwa Gospodarki z 8 lipca 2010, par. 4.4 [2] oraz w dyrektywie europejskiej ATEX User [1] w zakresie spełnienia wymogów oceny ryzyka wybuchu. Bazuje jednak na innej procedurze postępowania. Pozycje [1] i [2] są w swoich zapisach równoważne.

Podstawą prowadzonej oceny zagrożeń AW-OZ jest podpunkt c rozporządzenia [2] i dyrektywy [1]: “eksploatowane przez pracodawcę instalacje, używane substancje i mieszaniny, zachodzące      procesy i ich wzajemne oddziaływania.”

Uzyskana w tym zakresie wiedza umożliwia ilościowe określenia poziomu zagrożenia związanego z konstrukcją i warunkami pracy aparatów. Natomiast pozostałe podpunkty rekomendowanej metodyki oceny ryzyka wybuchu [1, 2] a więc:

  1. prawdopodobieństwo i częstotliwość występowania atmosfery wybuchowej,
  2. prawdopodobieństwo wystąpienia oraz uaktywnienia się źródeł zapłonu, w tym wyładowań elektrostatycznych,
  3. rozmiary przewidywanych skutków wybuchu,

szacujemy w etapie końcowym oceny AW-OZ, dopiero po zakwalifikowaniu aparatu do określonego poziomu zagrożenia na podstawie wiedzy procesowej.