Problem

  • wybuch w podnośniku kubełkowym spowodował milionowe straty
  • konieczne było prewencyjne zatrzymanie produkcji na dwóch kolejnych bliźniaczych liniach
  • po wybuchu firmie błędnie doradzono zabezpieczenie instalacji poprzez panele dekompresyjne

Rozwiązanie

  • wyjaśniliśmy zarządzającym, dlaczego w przypadku toksycznego pyłu nie wolno stosować odpowietrzania wybuchu
  • zabezpieczyliśmy systemem tłumienia wybuchu wszystkie trzy linie suszenia i transportu przenośnikami kubełkowymi suszonego osadu ściekowego
  • do centralki sterującej systemem HRD dołączyliśmy kolejne butle pełniące funkcję izolacji wybuchu

Wybuch w podnośniku kubełkowym: zatrzymanie produkcji i milionowe straty

Wybuch miał miejsce w polskiej oczyszczalni ścieków na jednej z trzech linii suszenia osadu ściekowego i przekształcania go do formy granulatu sprzedawanego dalej jako nawóz. Po procesie suszenia gotowy granulat był dalej transportowany przenośnikami kubełkowymi – to właśnie tu doszło do wybuchu pyłu. Był on na tyle silny i gwałtowny, że spory fragment poszycia urządzenia oderwał się, przeleciał kilkanaście metrów i z wielkim impetem wbił się w wewnętrzną ścianę budynku.

Szczęście w nieszczęściu

Choć powyższy opis tego zdarzenia może wydawać się drastyczny, to trzeba uczciwie przyznać, że zdarzenie zakończyło się bardzo szczęśliwie. W momencie, w którym wybuch wyrwał wspomniany kawałek poszycia, praktycznie cała energia została uwolniona do wnętrza hali. Fortunnie odłamki, ciśnienie i ogień nie napotkały na swojej drodze ani ludzi, ani zalegającego pyłu, który jest stałym elementem tak wielu instalacji produkcyjnych. Dlaczego wspomniany pył jest tak ważny w tym kontekście? Bo stanowi on paliwo dla tzw. wybuchów wtórnych, które zazwyczaj są przyczyną największych strat. W tym miejscu warto przypomnieć studium przypadku pokazujące skalę zniszczeń powstałych właśnie w wyniku wybuchów wtórnych w jednym z zakładów z branży spożywczej.

Możliwy był także inny, równie czarny scenariusz. Wybuch mógł rozprzestrzenić się na sąsiednie aparaty prowadząc do wybuchów wtórnych wewnątrz instalacji. Przed takim rozwojem zdarzeń uchroniła klienta… słaba konstrukcja przenośnika kubełkowego, którego poszycie, jak to zostało wspomniane wcześniej, uległo rozerwaniu.

Mieliśmy tu zatem szczęśliwy zbieg okoliczności, który sprawił, że choć straty były wysokie, to i tak była to zaledwie namiastka potencjalnej katastrofy.

Milion strat po wybuchu to tylko początek

Po wybuchu pyłu zarządzający zdecydowali się na odbudowę przenośnika kubełkowego (koszt wyceniono na ok. 1 milion złotych). Zdecydowano także o prewencyjnym wstrzymaniu pozostałych dwóch linii suszarniczych, co generowało nie tylko straty związane z zatrzymaniem produkcji, ale i dodatkowe milionowe koszty spowodowane koniecznością utylizacji osadu ściekowego.

Dlaczego przenośniki kubełkowe nie były wcześniej zabezpieczone przed skutkami wybuchu?

Mieliśmy tu do czynienia z pewnym niefortunnym ciągiem przyczynowo skutkowym. Choć zarządzający byli świadomi, że pył pochodzący z suszonego osadu ściekowego może być niebezpieczny, zdecydowali się tylko na zabezpieczenie procesu poprzez inertyzację przenośników kubełkowych gazem obojętnym. Skąd taka decyzja? Jednym z głównych powodów jest niezbyt udane polskie tłumaczenie klasy wybuchowości pyłów St1 (do klasy St1 należy pył suszonego osadu ściekowego, podobnie jak ok. 70% pyłów, z którymi mamy do czynienia w przemyśle). W angielskich źródłach klasę St1 nazywa się „weak explosion dust”, co polskie źródła dosłownie tłumaczą jako „pył słabo wybuchowy”. Niestety w potocznym rozumieniu słowo „słabo” przykrywa fakt, że pył jest wybuchowy, co powoduje, że zagrożenia związane z pyłami należącymi do klasy St1 bywają marginalizowane. W związku z tym faktem w omawianej oczyszczalni zdecydowano, że inertyzacja procesu będzie wystarczająca. Nie była…

zabezpieczenie przenośników kubełkowych przed wybuchem

Decyzja o zabezpieczeniu wszystkich przenośników kubełkowych i błędne doradztwo

Po wybuchu zarząd podjął decyzję o zabezpieczeniu wszystkich przenośników kubełkowych. Z taką radą do zarządzających wystąpił przedstawiciel straży pożarnej, który brał udział w dochodzeniu przyczyn wybuchu. I wszystko byłoby jak najbardziej zrozumiałe, gdyby nie fakt, że polecił on zabezpieczyć przenośniki panelami dekompresyjnymi. Szczęśliwie zarządzający, poszukując informacji na temat możliwości zabezpieczenia przenośników kubełkowych przed wybuchem pyłu, trafili na doradców z GRUPY WOLFF. Nasi inżynierowie potwierdzili konieczność stosowania odpowiednich zabezpieczeń, ale jednocześnie wskazali, że w tym przypadku zabezpieczenie panelami dekompresyjnymi przenośników kubełkowych jest niemożliwe.

Jak zapobiegać wybuchowi toksycznego pyłu?

Już sam fakt, że chronione urządzenia znajdują się w pomieszczeniu zamkniętym, bardzo mocno ogranicza sytuacje, kiedy wykorzystanie paneli dekompresyjnych jest możliwe. Stosować je można wyłącznie z kanałami dekompresyjnymi pozwalającymi wyprowadzić skutki wybuchu na zewnątrz pomieszczenia. Zamiast paneli dekompresyjnych w pomieszczeniach można czasem zastosować systemy bezpłomieniowego odciążania wybuchu, jednak również w omawianym przypadku nie było to możliwe. W osobnych dwóch artykułach wyjaśniliśmy:

Niemniej żadne zabezpieczenie należące do kategorii odpowietrzania wybuchu nie było możliwe do zastosowania w przypadku oczyszczalni ścieków. Pył z suszonych osadów ściekowych, podobnie jak mączka kostna, czy wiele pyłów tworzyw sztucznych jest toksyczny. W takim przypadku przepisy środowiskowe kategorycznie zabraniają uwalniania do atmosfery gazów i produktów spalania takich pyłów. Jedynym dozwolonym prawnie zabezpieczeniem przeciwwybuchowym staje się więc tłumienie wybuchu.

Zabezpieczenie przenośników kubełkowych przed wybuchem – podjęte działania

W wyniku wizji lokalnej przeprowadzonej przez inżynierów GRUPY WOLFF zdiagnozowano, że na wszystkich trzech liniach suszenia osadu ściekowego występują podobne zagrożenia. Potwierdziliśmy, że wszystkie przenośniki kubełkowe należy zabezpieczyć przed skutkami wybuchu. Jak już wskazaliśmy wyżej, jedyną możliwością zabezpieczenia przenośników kubełkowych w wypadku toksycznego pyłu jest wykorzystanie systemu tłumienia wybuchu. Do tego celu wykorzystaliśmy:

Izolacja wybuchu dla przenośników kubełkowych

Nie wolno zapominać o tym, że osobnym wymaganiem prawnym jest zabezpieczenie sąsiednich urządzeń przed rozprzestrzenianiem się wybuchu – czyli w skrócie izolacja wybuchu. Wykonaliśmy ją z wykorzystaniem takich samych butli HRD, jakie posłużyły nam przy zabezpieczaniu podajników kubełkowych. Wszystkie butle HRD podłączyliśmy do tej samej centrali sterującej, dzięki czemu objęliśmy jednym spójnym systemem przeciwwybuchowym całą instalację służącą do suszenia i późniejszego transportu granulatu osadu ściekowego.

zabezpieczenie przenośników kubełkowych przed wybuchem

Z jakimi źródłami zapłonu mamy do czynienia w przypadku podnośnika kubełkowego?

Warto jeszcze na koniec wskazać, jakie mogą wystąpić źródła zapłonu atmosfery wybuchowej w przenośniku kubełkowym. Dyrektywa ATEX podaje 13 potencjalnych źródeł zapłonu, które mogą wystąpić w instalacjach przemysłowych. Praktyka pokazuje jednak, że w przypadku podnośnika kubełkowego największe zagrożenie generuje 7 z nich.

Poniżej przedstawiamy realne scenariusze, jakie mogą się zdarzyć w obrębie linii suszenia osadów ściekowych:

Scenariusz

Możliwe środki ochronne

W suszarni dojdzie do lokalnego przegrzania suszonego produktu, w wyniku czego powstaną żarzące się cząstki zdolne do przemieszczania się po instalacji — wybuch może wystąpić zarówno w suszarni, jak i urządzeniach znajdujących się za suszarnią w tym w podnośniku kubełkowym.

Dojdzie do uszkodzenia łożyska podnośnika kubełkowego, które w wyniku tarcia osiągnie temperaturę zapłonu pyłu.

  • monitoring temperatury łożysk
  • zastosować zabezpieczenia przeciwwybuchowe, które ograniczą skutki wybuchu do bezpiecznego poziomu, gdy środki prewencyjne zawiodą

Taśma, na której zamontowane są kubełki, w wyniku zsunięcia się z bębna zacznie trzeć o metalowe elementy podnośnika, rozgrzewając je do temperatury przekraczającej temperaturę zapłonu pyłu (ten przypadek szczegółowo opisaliśmy w artykule nt. wybuchu pyłu w podnośniku kubełkowym w jednym z browarów — jak się okazuje, do takiego zdarzenia może dojść pomimo wyposażenia podnośnika w system chroniący przed zsunięciem się taśmy).

  • system monitorujący przesuwanie się taśmy
  • zastosować zabezpieczenia przeciwwybuchowe, które ograniczą skutki wybuchu do bezpiecznego poziomu, gdy środki prewencyjne zawiodą

Kubełki podnośnika będą uderzać o obudowę, co doprowadzi do powstania iskry mechanicznej.

  • właściwe utrzymanie stanu technicznego urządzenia; dbanie, aby taśma, na której znajdują się kubełki była w dobrym stanie oraz prawidłowo napięta
  • zastosować zabezpieczenia przeciwwybuchowe, które ograniczą skutki wybuchu do bezpiecznego poziomu, gdy środki prewencyjne zawiodą

Do instalacji przedostaną się ciała obce, które w wyniku uderzenia o ścianki urządzeń mogą doprowadzić do powstania iskry mechanicznej.

  • stosowanie różnego typu separatorów w tym separatorów magnetycznych
  • zastosować zabezpieczenia przeciwwybuchowe, które ograniczą skutki wybuchu do bezpiecznego poziomu, gdy środki prewencyjne zawiodą

Do zapłonu pyłu dojdzie w wyniku nieprawidłowo prowadzonych prac pożarowo niebezpiecznych — zobacz film będący studium przypadku, które pokazuje, jak zaniedbania proceduralne doprowadziły do wybuchu podczas prac pożarowo niebezpiecznych.

  • opracowanie procedur w zakresie prowadzenia prac pożarowo niebezpiecznych zarówno w czasie postoju jak i normalnej pracy instalacji
  • zastosować zabezpieczenia przeciwwybuchowe, które ograniczą skutki wybuchu do bezpiecznego poziomu, gdy środki prewencyjne zawiodą