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.

W wyniku szeregu lat pracy w zakresie zapewnienia 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 aparatów i instalacji przemysłowych opartego w podstawowym stopniu o własności przetwarzanych substancji, konstrukcje i warunki pracy urządzeń.  

Podstawowym celem prac było ograniczenie roli subiektywnej oceny opartej o prawdopodobieństwo występowania atmosfery wybuchowej czy wystąpienia i uaktywnienia się źródeł zapłonu oraz rozmiary przewidywanych skutków wybuchu.  

Ocena Zagrożeń AW-OZ bierze pod uwagę typowe dla danego aparatu i relatywnie łatwe do uzyskania dane procesowe. Podczas oceny brana jest pod uwagę: konstrukcja i warunki pracy typowych aparatów stosowanych do obróbki procesowej materiałów sypkich zawierających palne i wybuchowe pyły, obecność typowych źródeł zapłonu a także podstawowe elementy ochrony przed zagrożeniem wybuchem/pożarem. Pod uwagę brane są aparaty, które mają szerokie zastosowanie przemysłowe i w których przestrzeni mogą się tworzyć atmosfery wybuchowe. Opracowana metodyka umożliwia ilościowe szacowanie poziomu zagrożeń procesowych i wybuchowych wynikających z warunków pracy aparatów. Metodyka AW-OZ ma zastosowanie dla aparatów pracujących i projektowanych. Ocena zagrożeń nie ma zastosowania do pyłów metali. 

Głowna trudność polegała na tym by zaproponowane podejście AW-OZ miało, z jednej strony, charakter na tyle ogólny by mogło być stosowane do dużej części typowych układów technologicznych przeznaczonych do przetwarzania materiałów sypkich zawierających palne i wybuchowe pyły oraz by pozwalało na racjonalne ilościowe szacowanie poziomu zagrożeń. To oznaczało konieczność ograniczenia się do istotnych, stosunkowo łatwych do uzyskania danych procesowych, dla każdego z badanych typów urządzeń.  

Spełnienie wymogów wynikających z zapisów rozporządzenia [1] i dyrektywy [2] dotyczących zakresu oceny ryzyka wybuchu w ramach opracowanej metodyki oceny zagrożeń AW-OZ.  

Ocena Ryzyka Wybuchu dotyczy określenia zagrożeń związanych z możliwością wystąpienia w miejscach pracy atmosfery wybuchowej. Przedstawiona metodyka oceny zagrożeń AW-OZ jest zgodna z zapisami zawartymi w Rozporządzeniu Ministerstwa Gospodarki z 8 lipca2010 roku, paragraf 4.4 [1] oraz w dyrektywie europejskiej ATEX USERS [2] w zakresie spełnienia zawartych tam wymogów oceny ryzyka wybuchu. Została jednak oparta o inną procedurę postępowania. Pozycje [1] i [2] są w swoich zapisach równoważne. 

Podstawą prowadzonej oceny zagrożeń AW-OZ jest podpunkt c) paragrafu 4 rozporządzenia [1] i dyrektywy [2] dotyczący zakresu oceny zagrożenia wybuchem:  

c) eksploatowane przez pracodawcę instalacje, używane substancje  mieszaniny zachodzące procesy i ich wzajemne oddziaływania.

Uzyskana w tym zakresie wiedza umożliwia ilościowe określenie poziomu zagrożenia wynikającego z obecności palnych i wybuchowych pyłów przetwarzanych materiałów sypkich oraz konstrukcji i warunków pracy aparatów procesowych. Natomiast pozostałe podpunkty rekomendowanego zakresu oceny ryzyka wybuchu a więc:  

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

są definiowane w etapie końcowym metodyki AW-OZ po zakwalifikowaniu aparatu do określonego poziomu zagrożenia. Zapewnia także rekomendacje w zakresie systemów ochrony procesowej i wybuchowej dostosowanych do uzyskanego poziomu zagrożenia oraz obecności stref zagrożenia wybuchem.  

[1]. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r w sprawie minimalnych wymagań, dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy, związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej. 

[2]. Directive 999/92/EC of 16 December 1999 on minimum requirements for improving the safety and health protection of workers potentially at risk from explosive atmspheres (ATEX USERS/ATEX 137). 

Typowa metodyka postępowania podczas oceny ryzyka wybuchu 

Podejście typowe do oceny ryzyka wybuchu oparte jest o identyfikację zagrożeń, z oszacowaniem poziomu ryzyka R. 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 – przyjęte prawdopodobieństwo/częstotliwość wystąpienia strefy zagrożenia / efektywnego źródła zapłonu, S – możliwe skutki, jakie mogą wystąpić gdy dojdzie do wybuchu.  

Równanie pozwala na szacowanie poziomu akceptowalności ryzyka. Należy jednak mieć na uwadze, że wartości P i S są określane arbitralnie gdyż są oparte o subiektywną ocenę. Tym samym ocena może nie prowadzić do poprawnych wyników gdyż odnosi się tylko w sposób ograniczony do analizy urządzeń, procesu i technologii.  

Nowe podejście do oceny ryzyka wybuchu (zagrożeń)

Ocena ryzyka wybuchu oparta o ocenę zagrożeń AW-OZ odnosi się w zasadniczym stopniu do eksploatowanych przez pracodawcę instalacji, używanych substancji i mieszanin, zachodzących procesów i ich wzajemnych oddziaływań. Pod uwagę brane są następujące czynniki procesowe: 

• konstrukcja aparatu, 
• warunki pracy aparatu, 
• obecność palnych i wybuchowych pyłów, 
• typowe źródła zapłonu. 

 Są to tak zwane procesowe czynniki ryzyka. Celem oceny jest ilościowe oszacowanie poziomu zagrożeń procesowych i w konsekwencji zagrożeń wybuchowych wynikających z pracy aparatu. W wyniku przeprowadzonej oceny proponuje się rozwiązania prewencyjne przed zagrożeniem pożarem/wybuchem w tym system ochroną aparatu przed skutkami wybuchu.  Prowadzona ocena zagrożeń zawiera w etapie końcowym ilościową ocenę prawdopodobieństwa zapłonu prowadzącego do wybuchu i/lub pożaru, skalę możliwych skutków wybuchu oraz oczekiwaną strefę zagrożenia wybudzę w przestrzeni aparatu. Obejmuje więc wszystkie typowe elementy podejścia przedstawionego w punkcie 2. 

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 

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

Oszacowany poziom zagrożenia związany z pracą aparatu zależy od warunków prowadzenia procesu, w tym możliwych źródeł zapłonu, konstrukcji aparatów oraz obecności i własności palnych i wybuchowych pyłów. W każdym przypadku prowadzi to, w kolejnym kroku, metodyki, do rekomendacji rozwiązania technicznego w zakresie poprawy bezpieczeństwa procesowego i wybuchowego, które jest adekwatne do oszacowanego poziomu zagrożenia. 

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 (szacunkowy /udział w wybuchu/pożarze %):     

Z szacunkowego zestawienia wynika, że potencjalne zdarzenia wybuchowe/pożarowe 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 80%. 

W oparciu o powyższe zestawienie metodyka oceny zagrożeń AW-OZ, na dzień dzisiejszy, poddaje ocenie następujące aparaty procesowych powszechnie stosowane do przetwarzania materiałów sypkich: 

• silosy magazynowe,  
• pośrednie zbiorniki magazynowe, 
• filtry,  
• podnośniki kubełkowe,  
• cyklony. 

Ponadto w celu umożliwienia oceny węzłów procesowych ocenie poddaje się następujące szeroko stosowane aparaty:   

• podajniki ślimakowe,  
• podajniki zgrzebłowe,  
• rurociągi/kanały,  
• przesypy. 

W stosowanym podejściu zastosowano podział na dwa typy aparatów: 

• aparaty grupy R, które cechuje wyższy poziom zagrożenia: silosy magazynowe, pośrednie zbiorniki magazynowe, podajniki kubełkowe, filtry, 
• aparaty grupy RR, które cechuje niższy poziom zagrożenia: cyklony, podajniki ślimakowe, podajniki zgrzebłowe, rurociągi i kanały oraz przesypy pomiędzy aparatami. 

Każdemu z aparatów przypisano indywidualną listę procesowych czynników ryzyka uznanych za istotne. Obejmują one podstawowe elementy konstrukcji aparatu, warunki pracy aparatu, obecność palnych i wybuchowych pyłów i typowe źródła zapłonu. Każdy z ocenianych aparatów posiada arkusz obliczeniowy oceny zagrożeń.

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%!

Internetowa aplikacja oceny zagrożeń AW-OZ dostępna do użytkowania zarówno z poziomu komórki jak i komputera.

Jest ona kierowana, między innymi, do następujących grup docelowych: 

• ubezpieczyciele, 
• firmy projektowe, 
• firmy realizujące pod klucz węzły procesowe i instalacje przemysłowe (na zlecenie), 
• firmy które w swoich zakładach wytwarzają produkty rynkowe oparte o organiczne substancje sypkie. 

Obejmuje to przemysł spożywczy, farmaceutyczny, przemysł drzewny, chemiczny, energetyczny, inne.  

Główna zaleta naszego podejścia do oceny ryzyka wybuchu (zagrożeń) polega na tym, że na podstawie łatwych do uzyskania i podstawowych danych procesowych, uzyskujemy ilościową ocenę poziomu zagrożenia związanego z pracą aparatów/węzłów procesowych i jakościowe rekomendacje w zakresie zabezpieczenia aparatu przed zagrożeniem zapłonem prowadzącym do wybuchu/pożaru. 

Dalsze plany rozwoju aplikacji do oceny zagrożeń AW-OZ:

Opracowanie arkuszy obliczeniowych oceny zagrożeń dla operacji suszenia (suszarnie), mielenia (młyny) i mieszania (mieszalniki). Jest to stosunkowo skomplikowane zadanie ze względu na dużą różnorodność stosowanych rozwiązań technicznych tego typu operacji jednostkowych.   

Zaadoptowanie opracowanych arkuszy szacowania poziomu zagrożeń aparatu w celu prowadzenia pełnej oceny ryzyka wybuchu, zgodnie z wymogami [1, 2].   

Dalsza rozbudowa aplikacji umożliwiająca ocenę ryzyka wybuchu podstawowych węzłów procesowych, przykładowo magazynowanie z odpylaniem (silos i filtr, transport do zbiornika pośredniego i filtra i dalszy transport). 

Wyniki analizy prezentowane w Aplikacji nie mogą być wykorzystane wprost przez klienta do doboru ani do zakupu urządzeń chroniących przed skutkami ewentualnego wybuchu. Przed doborem i zakupem wyniki te powinny zostać skonsultowane ze specjalistą GW w zakresie zapewnienia bezpieczeństwa procesowego i wybuchowego. GW nie ponosi odpowiedzialności za skutki decyzji podjętych przez klienta w oparciu o wyniki uzyskane podczas korzystania z Aplikacji, bez konsultacji z GW i bez podjęcia/kontynuowania współpracy z GW na osobno uzgodnionych warunkach.