Palne i wybuchowe pyły w przemyśle [FILM]

Grupa WOLFF SEBASTIAN SŁABOSZEWSKI
SEBASTIAN SŁABOSZEWSKI – jestem do Twojej dyspozycji
Odpowiem na pytania odnośnie: oferty, specyfikacji technicznej, dostawy, montażu

Nie odbieram? Kliknij! Prawdopodobnie w tym momencie jestem na spotkaniu lub w trasie. Proszę wyślij SMS lub e-mail – na pewno odpowiem, lub zostaw swój numer, abym mógł oddzwonić

    Projekt

    Projekt
    Dostawa

    Dostawa
    Montaz

    Montaż
    Uruchomienie

    Uruchomienie
    Serwis

    Serwis
    Wybuch pyłu w filtrze - wybuchowe pyły
    Wybuch pyłu w filtrze - wybuchowe pyły

    Nowoczesny przemysł stosuje dziesiątki tysięcy palnych, a w konsekwencji także wybuchowych substancji, które podlegają obostrzeniom wynikającym 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. Wtedy konieczne jest wykonanie badania wybuchowości pyłu.

    Aby zrozumieć jednak poziom zagrożenia, w pierwszym kroku zapoznajmy się z poniższym filmem, który przedstawia skutki wybuchu w filtrze powietrza. W tym miejscu należy podkreślić, że testy zostały wykonane w warunkach kontrolowanych, z zastosowaniem zabezpieczeń przeciwwybuchowych, które zapobiegły rozerwaniu konstrukcji filtra. W testach wykorzystano zaledwie 1000 gramów pyłu, co w kontekście ilości pyłów, jakie w praktyce występują w zakładach przemysłowych, pozwala zrozumieć skalę potencjalnego zagrożenia. W kolejnych krokach przedstawimy ważniejsze zasady zwiększające bezpieczeństwo obsługi urządzeń, we wnętrzu których występują atmosfery wybuchowe.

    W chwili kontaktu obłoku pyłu 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.

    Pobierz PDF: Jak przekonać zarząd do poprawy bezpieczeństwa wybuchowego?

    Zdobądź argumenty, poznaj przykłady, wykorzystaj nasze dane do Twojej prezentacji.

    • Poznaj przyczyny i skutki wybuchów w różnych branżach.
    • Dowiedz się, jak do bezpieczeństwa podchodzą inne firmy oraz jak wygląda proces zabezpieczania instalacji krok po kroku.
    • Sprawdź, dlaczego 80% zakładów przemysłowych w Polsce nie spełnia wymagań Dyrektywy ATEX
    • Poznaj, dlaczego najdroższe nie zawsze znaczy najlepsze
    • A na koniec zdobądź argumenty dla wciąż nieprzekonanych, w zależności od stanowiska, jakie zajmują.

      Pobierz darmowy PDF

      Co zyskasz dodatkowo:

      • dostęp do najnowszych odcinków podcastu ATEX
      • merytoryczne studia przypadków wsparte zdjęciami, a także filmami
      • informacje o darmowych szkoleniach online
      • darmową wiedzę, której nie znajdziesz nigdzie indziej

      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 uznaje:

      • błąd ludzki,
      • awarię podzespołu.

      Wspomniana analiza uwzględnia 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 jako:

      • 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:

      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 (dowiedz się więcej o znakowaniu urządzeń w wykonaniu przeciwwybuchowym z artykułu: Znakowanie urządzeń przeznaczonych do pracy w strefach zagrożonych wybuchem),
      2. prace remontowe, w tym w szczególności tzw. prace gorące, które powinny być realizowane z zastosowaniem procedur ograniczających ryzyko zapłonu atmosfery wybuchowej,
      3. stosowanie w procesach produkcyjnych separatorów, w tym separatorów magnetycznych, których zadaniem będzie wyłapanie kamieni, śrub, prętów oraz innych elementów mogących doprowadzić do powstania iskry mechanicznej w urządzeniach i aparatach, w których występuje atmosfera wybuchowa,
      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.

      Ograniczenie skutków wybuchu do bezpiecznego poziomu

      Jak wykazano wcześniej, nie ma możliwości całkowitej eliminacji ryzyka wybuchu, podobnie jak zabezpieczenia stosowane w autach nie zapobiegają wszystkim wypadkom na drogach, przez co konieczne jest używanie poduszek powietrznych, w pewnym sensie stanowiących ostatnią deskę ratunku. W warunkach przemysłowych z analogicznego powodu konieczne jest stosowanie systemów, które ograniczą skutki wybuchu do bezpiecznego poziomu, tj.:

      1. zredukują ciśnienie wybuchu w urządzeniu/aparacie poniżej odporności konstrukcyjnej tego aparatu, przez co nie dojdzie do jego rozerwania,
      2. uniemożliwią propagację (rozprzestrzenienie) wybuchu poprzez kanały i przesypy na sąsiednie urządzenia i aparaty, co zapobiegnie dużo groźniejszym wybuchom wtórnym.

      Redukcję ciśnienia wybuchu w aparacie możemy osiągnąć poprzez zastosowanie jednej z poniższych technik:

      1. system tłumienia wybuchu, który wykrywa zarzewie wybuchu w jego bardzo wczesnej fazie, a następnie aktywuje butle HRD (ang. High Rate Discharge bottles) wprowadzające do wnętrza chronionego aparatu specjalny proszek tłumiący. Rozwiązanie to gasi wybuch zanim jego ciśnienie osiągnie niebezpieczny poziom. Czas liczony od momentu wykrycia zarzewia wybuchu do chwili gdy zostanie on stłumiony liczony jest w tysięcznych częściach sekundy. Tłumienie wybuchu stanowi najbardziej elastyczny system przeciwwybuchowy, który może być stosowany w większości aplikacji (w tym także w przypadku substancji szkodliwych i toksycznych, produktów spożywczych, w halach zamkniętych czy na otwartej przestrzeni).
      2. odciążanie wybuchu, poprzez zastosowanie tzw. paneli dekompresyjnych (nazywanych również klapami rozrywnymi). Wspomniane panele stanowią najsłabsze elementy konstrukcyjne chronionego aparatu, które w chwili wybuchu pękają wyprowadzając skutki wybuchu w postaci ciśnienia i kuli ognia do otoczenia. Panele dekompresyjne posiadają wiele ograniczeń, wśród których najważniejsze to brak możliwości stosowania w pomieszczeniach zamkniętych takich jak budynki czy hale produkcyjne oraz konieczność wytyczenia strefy niebezpiecznej, w obszarze której nie mogą się znajdować inne instalacje, budynki, trakty drogi czy ścieżki piesze. Rozwiązaniem opisanych wyżej problemów może być zastosowanie kanału dekompresyjnego, który wyprowadzi skutki wybuchu poza ścianę hali/budynku. Należy jednak pamiętać, iż kanał dekompresyjny wpływa na wzrost zredukowanego ciśnienia wybuchu, które można wyliczyć na podstawie normy PN-EN 14491. Opcjonalnie można zastosować tzw. bezpłomieniowe odciążanie wybuchu, które łączy panel dekompresyjny z wydajnym, perforowanym wymiennikiem ciepła. W tym przypadku ciśnienie oraz kula ognia zostają “rozproszone” na elementach wymiennika ciepła, co radykalnie zwiększa bezpieczeństwo użytkowania tego typu zabezpieczenia w stosunku do klasycznego panelu dekompresyjnego.

      Alternatywnie do powyższych technik możliwe jest zastosowanie aparatów/urządzeń o konstrukcji odpornej na ciśnienie wybuchu. Rozwiązanie to jest równie skuteczne jak odciążanie czy tłumienie wybuchu, jednak ze względu na duży koszt inwestycyjny jest rzadko stosowane w praktyce. Jak można się domyśleć, technika ta polega na takim zaprojektowaniu elementów instalacji, aby były one w stanie przyjąć maksymalne ciśnienie wybuchu. Należy pamiętać, że wspomniany warunek muszą spełniać zarówno same urządzenia i aparaty, jak również wszelkie kanały, rurociągi i przesypy.

      W zdecydowanej większości przypadków powyższych technik nie łączy się w obrębie jednego urządzenia. Przykładowo nie stosuje się tłumienia i jednocześnie odciążania wybuchu do zabezpieczenia zbiornika magazynowego. Można natomiast stosować różne techniki przeciwwybuchowe do zabezpieczania różnych urządzeń i aparatów stanowiących jedną instalację.

      Odsprzęganie wybuchu

      Powyższe techniki nie będą skuteczne, jeśli nie zostaną uzupełnione o tzw. układ odprzęgania wybuchu. Niezależnie zatem, czy dany aparat zabezpieczony zostanie poprzez tłumienie, odciążanie czy konstrukcję odporną na maksymalne ciśnienie wybuchu, konieczne jest zastosowanie także odsprzęgania wybuchu. Jego zadanie polega na fizycznym zamknięciu wszystkich kanałów i przesypów, którymi ciśnienie i kula ognia mogłyby przedostać się do sąsiednich aparatów. W przeciwnym razie może dojść do wybuchu wtórnego, którego siła jest znacznie wyższa niż w przypadku pierwszego wybuchu.

      Dzieje się tak, ponieważ wybuch wtórny inicjowany jest w warunkach podwyższonego ciśnienia oraz zwiększonej turbulencji mieszaniny wybuchowej. Tym samym dochodzi do wzrostu niezwykle ważnych z punktu widzenia bezpieczeństwa wybuchowego parametrów, jakimi są maksymalne ciśnienie wybuchu Pmax oraz stała wybuchowości Kst, która informuje nas o szybkości narastania ciśnienia w czasie. Oba parametry są kluczowe również z punktu widzenia doboru właściwych zabezpieczeń przeciwwybuchowych. Dlatego też nawet jeśli aparat, w którym doszło do wybuchu wtórnego, został zabezpieczony poprzez tłumienie, odciążanie lub konstrukcję odporną na maksymalne ciśnienie wybuchu, to z dużą pewnością można stwierdzić, że zastosowane zabezpieczenie będzie nieskuteczne – ponieważ było ono zaprojektowane na inne parametry początkowe.

      Więcej na temat odsprzęgania wybuchu dowiedz się z artykułu: Zatrzymać wybuch – systemy odsprzęgania wybuchu

      Parametry wybuchowości pyłów

      Aby móc zaprojektować skuteczny system przeciwwybuchowy wykorzystujący wymienione techniki przeciwwybuchowe, konieczna jest znajomość co najmniej dwóch parametrów charakterystycznych dla danej substancji, tj.:

      1. maksymalnego ciśnienia wybuchu Pmax,
      2. stałej wybuchowości Kst.

      Oba parametry zależą m.in. od rozkładu ziarnowego pyłu oraz jego wilgotności. Z tego względu w większości przypadków dane literaturowe nie pozwalają jednoznacznie określić ich wartości. Konieczne są zatem testy z wykorzystaniem konkretnego pyłu. Ważne, aby badania realizowane były przez odpowiednią jednostkę notyfikowaną. Tylko wtedy mogą być one podstawą do dalszych działań.

      UWAGA: do opracowania projektu zabezpieczeń przeciwwybuchowych poza wspomnianymi parametrami konieczne są takie informacje jak:

      • podstawowe wymiary chronionego aparatu,
      • wytrzymałość konstrukcyjna chronionego aparatu (w przypadku braku takiej informacji można ją określić na podstawie analizy MES).

      Parametry wybuchowości pyłów – definicje

      Poniżej przedstawiono najważniejsze parametry wybuchowości jakie powinny zostać określone podczas badania. Ich wartości są niezbędne do przeprowadzenie oceny ryzyka wybuchu oraz dobrania właściwych systemów ochronnych (w tym przede wszystkim zabezpieczeń przeciwwybuchowych).

      STAŁA WYBUCHOWOŚCI (Kst, (dp/dt)max):

      maksymalna wartość przyrostu ciśnienia w jednostce czasu w trakcie wybuchów wszystkich atmosfer wybuchowych w zakresie wybuchowości substancji palnej w zamkniętym naczyniu w określonych warunkach badania.

      MAKSYMALNE CIŚNIENIE WYBUCHU (Pmax):

      maksymalne ciśnienie występujące w zamkniętym naczyniu podczas wybuchu atmosfery wybuchowej, oznaczone w określonych warunkach badania.

      MINIMALNA ENERGIA ZAPŁONU (pol. MEZ, ang. MIE):

      najmniejsza energia, która jest wystarczająca do spowodowania zapłonu najłatwiej zapalnej atmosfery wybuchowej w określonych warunkach badania.

      MINIMALNA TEMPERATURA ZAPŁONU OBŁOKU PYŁU:

      najniższa temperatura gorącej, wewnętrznej ścianki pieca, w której dochodzi do zapłonu obłoku pyłu w powietrzu zawartym wewnątrz pieca.

      MINIMALNA TEMPERATURA WARSTWY PYŁU T5 mm:

      najniższa temperatura gorącej powierzchni, w której dochodzi do zapłonu znajdującej się na tej powierzchni warstwy pyłu o określonej grubości 5 mm.

      Lista popularnych palnych i wybuchowych pyłów

      Poniżej przestawiamy listę kilkudziesięciu powszechnie stosowanych w przemyśle pyłów, których obecność stwarza ryzyko wystąpienia niekontrolowanego wybuchu.

      Produkty spożywcze i rolne

      Bawełna
      Białko jaj
      Błonnik / Celuloza
      Chmiel
      Cukier
      Drzewo korkowe
      Gluten
      Herbata
      Kakao
      Kasza manna
      Kawa
      Laktoza
      Lucerna
      Mączka drzewna
      Mąka / śruta owsiana
      Mąka / śruta pszeniczna
      Mąka / śruta sojowa
      Mleko w proszku
      Przyprawy
      Serwatka
      Siemie lniane
      Skórka z cytryny
      Skrobia ryżowa
      Skrobia kukurydziana
      Skrobia pszeniczna
      Skrobia ziemniaczana
      Słód
      Suszone owoce i warzywa
      Tapioka
      Tytoń
      Ziarno owsa

      Metale

      Aluminium
      Brąz
      Cynk
      Magnez

      Paliwa stałe i ich pochodne

      Biomasa
      Koks
      Sadza
      Węgiel brunatny
      Węgiel drzewny
      Węgiel kamienny

      Substancje chemiczne

      Antrachinon
      Askorbinian sodu
      Aspiryna
      Kwas adypinowy
      Kwas askorbinowy
      Maltodekstryna
      Octan wapnia
      Paraformaldehyd
      Siarka
      Stearynian ołowiu
      Stearynian sodu
      Stearynian wapnia

      Tworzywa sztuczne

      Formaldehyd mocznikowy
      Melamina
      Pochodne poliwinylu
      Poliakrylamid (PAM)
      Poliakrylan metylu
      Poliakrylonitryl (PAN)
      Polipropylen (PP)
      Polietylen (PE)
      Żywica epoksydowa
      Żywica fenolowa
      Żywica melaminowa

      Bezpieczeństwo wybuchowe stanowi jeden z najważniejszych obszarów działalności GRUPY WOLFF.
      Doświadczenie zdobyte na przestrzeni ostatnich 20 lat pozwala nam realizować najbardziej złożone projekty, wymagające specjalistycznej wiedzy.

      Realizujemy kompleksowe prace związane z dostosowaniem urządzeń, instalacji oraz całych zakładów przemysłowych do wymogów dyrektyw ATEX. 

      Modelowe podejście do bezpieczeństwa wybuchowego w zakładzie przemysłowym

      Audyt ATEX

      Krok 1
      Audyt ATEX

      Podczas Audytu ATEX zwrócimy uwagę na braki w zakresie bezpieczeństwa wybuchowego i wskażemy zadania, które należy wykonać w pierwszej kolejności, aby najmocniej przełożyły się na poprawę bezpieczeństwa.

      koncepcja-ochrony-instalacji-przed-wybuchem-atex

      Krok 2
      Koncepcja ochrony

      Wynikiem Audytu ATEX jest także wstępna koncepcja ochrony instalacji przed wybuchem. Pozwala ona oszacować koszty zabezpieczeń. Po badaniu parametrów wybuchowości pyłu z instalacji przechodzimy do finalnej koncepcji i projektu.

      Krok 3
      Projekt i dobór zabezpieczeń

      Po akceptacji koncepcji i zbadaniu parametrów wybuchowości pyłu z instalacji przystępujemy do finalnego doboru zabezpieczeń przeciwwybuchowych i stworzenia projektu uwzględniającego wszystkie wymagane zmiany na produkcji.

      Fot. 3. Zabudowany taśmociąg dostarczający miał węglowy z hali węgla do zbiornika miału węglowego, zabezpieczony za pomocą systemu odsprzęgania wybuchu typu HRD na zasypie do zbiornika.

      Krok 4
      Dostawa i montaż “pod klucz”

      Koordynujemy cały proces dostawy i montażu zabezpieczeń. Posiadamy własne zespoły montażowe i serwisowe posiadające doświadczenie w realizowaniu montażu bez konieczności zatrzymania pracy zakładu inwestora.

      Krok 5
      Wykonanie ORW i DZPW

      Przeprowadzamy powykonawczą Ocenę Ryzyka Wybuchu i sporządzamy (lub aktualizujemy) Dokument Zabezpieczenia Przed Wybuchem. Zwykle przeprowadzamy również szkolenia dla załogi z zakresu bezpieczeństwa wybuchowego.

      Zabezpiecz swoją instalację.

      Darmowa konsultacja

      Odpowiem na Twoje pytania odnośnie możliwych form zabezpieczeń przeciwwybuchowych. Aby skorzystać z darmowej i w 100% niezobowiązującej konsultacji wystarczy, że wypełnisz poniższy formularz. Obok formularza wypisałem też przykłady pytań, które były już do nas kierowane.

      Grupa WOLFF SEBASTIAN SŁABOSZEWSKI
      SEBASTIAN SŁABOSZEWSKI – jestem do Twojej dyspozycji
      Odpowiem na pytania odnośnie: oferty, specyfikacji technicznej, dostawy, montażu

      Nie odbieram? Kliknij! Prawdopodobnie w tym momencie jestem na spotkaniu lub w trasie. Proszę wyślij SMS lub e-mail – na pewno odpowiem, lub zostaw swój numer, abym mógł oddzwonić

        Projekt

        Projekt
        Dostawa

        Dostawa
        Montaz

        Montaż
        Uruchomienie

        Uruchomienie
        Serwis

        Serwis

        Przykładowe pytania

        Zabezpieczenia przeciwwybuchowe:
        • Czy klapa zwrotna może być stosowana również w systemie odciągów przeznaczonych do pyłów i wiórów drewnianych?
        • Kiedy można stosować panele dekompresyjne w pomieszczeniu?
        • W jaki sposób wyznaczana jest strefa bezpieczeństwa w obrębie chronionego aparatu?
        Prewencja wybuchu:
        • Jakie mogę mieć zagrożenia związane z zapyleniem po czystej stronie jednostki filtracyjnej?
        • Kiedy należy stosować uziemienia elektrostatyczne?
        • Czy prewencyjne niedopuszczanie do wybuchu/pożaru systemem gaszenia iskier może wyeliminować konieczność stosowania butli HRD?

        Darmowa konsultacja