Problem:

• celuloza, tak jak szereg innych pyłów w przemyśle posiada właściwości palne i wybuchowe
• w jednym z zakładów producenta doszło do wybuchu pyłu celulozy w młynie
• wybuch przedostał się z młyna na halę produkcyjną, spowodował wybuchy wtórne i pożar, które całkowicie zniszczyły większość hali – w konsekwencji poniesionych strat, producent postanowił uniknąć podobnych sytuacji w przyszłości
  

Rozwiązanie:

• firma postanowiła zapobiec podobnym sytuacjom w przyszłości dzięki kompleksowemu podejściu do bezpieczeństwa wybuchowego i pożarowego
• zabezpieczyliśmy zakład produkcyjny, oraz przygotowaliśmy pełną koncepcję zabezpieczeń dla drugiego, nowo projektowanego zakładu
• omówiliśmy nowe pomysły inwestycyjne klienta i zaproponowaliśmy stosowne rozwiązania prewencyjne

Kompleksowe prace w odpowiedzi na zagrożenie wybuchem i pożarem

Na początku tego artykułu należy podkreślić z całą stanowczością – choć ochrona przed wybuchem pyłów, gazów i par cieczy jest wymogiem prawnym, nasze doświadczenie pokazuje, że aż 80% zakładów przemysłowych nie spełnia minimalnych wymagań wynikających z tzw. dyrektywy ATEX USER oraz zharmonizowanych norm.

Kiedy więc najczęściej pojawia się potrzeba wdrożenia procedur i zabezpieczeń wymaganych przez prawo? Niestety… zwykle dopiero w sytuacji podbramkowej, kiedy to:

• nastąpił wybuch, który uświadomił zagrożenie,
• ubezpieczyciel podczas audytu zakładu przemysłowego wykazał brak odpowiednich zabezpieczeń,
• brak zabezpieczeń został stwierdzony przez Państwową Inspekcję Pracy, Straż pożarną lub inne organy państwowe.

W takich sytuacjach kompleksowe prace związane z odpowiedzią na zagrożenie wybuchem i pożarem w przemyśle stają się priorytetem. I choć w GRUPIE WOLFF zależy nam na tym, aby budować powszechną świadomość zagrożeń wynikających z przetwarzania w przemyśle palnych i wybuchowych pyłów, gazów i par cieczy, jesteśmy świadomi tego, że jest to długotrwały proces. W związku z tym w poniższym artykule przedstawiamy informacje o kompleksowych pracach, które wykonaliśmy u naszego klienta po tym, jak na terenie jego zakładu nastąpił wybuch pyłu celulozy wraz z wybuchami wtórnymi i pożarem.

Jak to się zaczęło, czyli wybuch i pożar, który wszystko zmienił

Kilkanaście miesięcy przed opisaną inwestycją w jednym z zakładów inwestora doszło do wybuchu i pożaru, który strawił dużą część hali produkcyjnej. Pierwotny wybuch miał miejsce w młynie celulozy. Jego skutki nie ograniczyły się jednak do wnętrza urządzenia – ciśnienie i płomienie przedostały się do hali, co spowodowało wzbicie w powietrze i zapłon zalegającego tam pyłu. Doszło do wybuchu wtórnego, który następnie przekształcił się w pożar.

Tak zdarzenie opisywał wtedy Wiesław Drosio z wołomińskiej straży pożarnej:

Prawdopodobnie był wybuch w młynie, gdzie przetwarzano celulozę. Wybuch spowodował zapalenie się celulozy na młynach oraz na powierzchni hali o wymiarach 15 na 15 m, oraz celulozy w workach.

Z kolei jeden świadków relacjonował, że usłyszał huk kiedy był w sklepie… kiedy wyszedł zobaczył ciemny dym i płomienie. Swoją relację kończy słowami:

Tu stała przecież wielka hala blaszana, której już nie ma…

Ranne zostały trzy osoby, a duża część zakładu produkcyjnego została kompletnie zniszczona. Po tym zdarzeniu GRUPA WOLFF została wybrana jako partner odpowiedzialny za zabezpieczenie dwóch zakładów produkcyjnych firmy przed podobnymi zdarzeniami w przyszłości. Warto w tym miejscu podkreślić, że drugi ze wspomnianych zakładów jeszcze nie jest wybudowany, a nasze dotychczasowe prace pozwoliły na ujęcie wszystkich systemów zabezpieczeń w projekcie.

Ocena stanu aktualnego

W ramach współpracy pomogliśmy inwestorowi określić newralgiczne punkty instalacji produkcyjnych, które stwarzały najwyższe ryzyko wybuchu lub/i pożaru. W kolejnym kroku rozpoczęliśmy prace wdrożeniowe, w ramach których zaprojektowaliśmy system ppoż., wdrożyliśmy zabezpieczenia przeciwwybuchowe oraz rozwiązania prewencyjne w postaci czujników zapylenia, oraz systemu wykrywania i gaszenia iskier. Jednocześnie cały czas konsultujemy także projekt drugiego zakładu i przygotowujemy się do jego zabezpieczenia. O wdrożonych systemach bezpieczeństwa przeczytasz u dołu strony, a w tym momencie skupmy się na chwilę na sytuacji, która doprowadziła do wspomnianej inwestycji.

Wybuchowe pyły – czyli gdzie się rodzi zagrożenie wybuchem i pożarem

Aby wyjaśnić, dlaczego pyły pozornie bezpiecznych materiałów mogą być wybuchowe, posłużymy się kilkoma przykładami.

Rozpalanie ogniska rozpoczynamy od najdrobniejszych patyczków, które znacznie łatwiej zapalić niż gruby konar. Ich spalanie przebiega także szybciej oraz bardziej dynamicznie. Gdybyśmy jednak garść takich patyczków związali w jedną zwartą kiść, mielibyśmy podobną trudność z jej rozpaleniem jak z pojedynczym patykiem o podobnej grubości.

Taka sama sytuacja pojawia się gdy chcemy zapalić grubą plecioną linę. Zadanie to wcale nie jest proste – przynajmniej do momentu gdy wspomnianą linę rozdzielimy na setki niezależnych nitek.

Skrajnym przypadkiem powyższej reguły są pyły. Wiele materiałów w formie stałej trudno zapalić, a proces ich spalania zachodzi wolno lub jest praktycznie niemożliwy do zainicjowania. Wszystko się zmienia, gdy materiały te rozdrobnimy. Drewno, tworzywa sztuczne, cukier, a nawet część metali jak aluminium czy magnez w formie mieszaniny pyłowo-powietrznej są wybuchowe.

Poniżej możesz zapoznać się z kilkoma szczegółowymi studiami przypadków, które opisują przyczyny i skutki wybuchów różnych pyłów, w różnych zakładach produkcyjnych:

• Wybuch pyłu drewna [producent mebli]
• Wybuch mąki [młyn mąki]
• Wybuch pyłu cukru [cukrownia]
• Wybuch pyłu aluminium [producent felg aluminiowych]

Tu natomiast znajdziesz kilka artykułów, które mogą poszerzyć Twoją wiedzę nt. wybuchowych pyłów:

• Pyły palne i wybuchowe – STATYSTYKI
• Wyznaczanie stref zagrożenia wybuchem pyłów – wprowadzenie

Jak może dojść do wybuchu pyłu?

Rozważmy to pytanie na przykładzie instalacji odpylania, które to są instalacjami podwyższonego ryzyka. Skuteczność odpylania spada wraz z upływającym czasem, co najczęściej wynika z perforacji wkładów filtracyjnych. W takim przypadku do hal będzie zawracana mieszanina powietrza z wybuchowym pyłem celulozy. Pył będzie się odkładał na urządzeniach i posadzkach, zwiększając tym samym ryzyko, że dojdzie do analogicznego wybuchu i pożaru jaki miał już miejsce w innym zakładzie tego inwestora.

Istnieje także ryzyko, że wprowadzona do hali mieszanina pyłowo-powietrzna, zanim opadnie, wejdzie w bezpośredni kontakt ze źródłem zapłonu, co także będzie skutkować wybuchem i pożarem. W tym przypadku zalegający pył, który zdążył się odłożyć przed wybuchem, będzie stanowił paliwo dla kolejnych wybuchów wtórnych i pożaru.

Dla przypomnienia: do pierwotnego wybuchu w zakładzie produkcyjnym inwestora doszło wewnątrz instalacji – dokładnie w młynie celulozy. Następnie wybuch wydostał się na zewnątrz, gdzie wzbił zalegający na urządzeniach i posadzce pył. Doszło do jego zapłonu oraz tzw. wybuchów wtórnych, które przerodziły się w pożar.

“U mnie nie ma źródeł zapłonu” – czy jesteś tego pewien?

Teraz w głowie może Ci się pojawić myśl – u mnie w zakładzie nie ma żadnych źródeł zapłonu? Tymczasem dyrektywa ATEX wymienia ich aż 13. Przyjrzyjmy się tylko jednemu z nich – gorącym powierzchniom.
– Zaraz, ale w moim zakładzie nie ma gorących powierzchni.
– Czy na pewno?

Przenośniki taśmowe, podnośniki kubełkowe, inne urządzenia posiadające łożyska, urządzenia elektryczne, silniki, młyny oraz inne maszyny wirujące mogą się rozgrzewać do temperatur przekraczających temperaturę zapłonu chmury lub warstwy danego pyłu. Tak było w Imperial Sugar Refinery gdzie przegrzane łożysko doprowadziło do zniszczenia całej fabryki. Śmierć poniosło 14 osób. 36 kolejnych zostało rannych.

Jakie wdrożyliśmy zabezpieczenia w odpowiedzi na zagrożenie wybuchem i pożarem

Ocena Zagrożenia Wybuchem (OZW) oraz kompleksowe doradztwo dla inwestora i jego podwykonawców

Nasze działania obejmowały dwa zakłady – jeden istniejący oraz drugi w fazie projektowania. W tym drugim przypadku inwestor do tej pory korzystał z naszej pomocy w zakresie doradztwa dotyczącego bezpieczeństwa wybuchowego. Oprócz zamówionej Oceny Zagrożenia Wybuchem, którą wykonamy do odbiorów przez straż pożarną, jesteśmy w stałym kontakcie z inwestorem jego podwykonawcami, którzy projektują poszczególne elementy zakłady. W ten sposób podpowiadaliśmy już m.in. jakie elementy systemu wentylacji i ogrzewania zastosować, aby były odpowiednie do prac w strefie zagrożenia wybuchem.

W przypadku istniejącego zakładu działamy również doradczo i po partnersku. Z jednej strony doradzaliśmy w kwestii zabezpieczeń, a z drugiej konsultowaliśmy z inwestorem jego nowe pomysły dotyczące zmian technologicznych na terenie hal produkcyjnych po to, aby nie wprowadzać nowego zagrożenia na teren zakłady pracy.

Tłumienie wybuchu – podstawowe zabezpieczenie przeciwwybuchowe

Pył celulozy jest wyuchowy – jest to niezaprzeczany fakt, o którym wcześniej niestety inwestor przekonał się „na własnej skórze”, kiedy wybuch i pożar strawił część hali produkcyjnej. W związku z tym postanowiono, aby nigdy już nie dopuścić do podobnej sytuacji.

Newralgicznymi miejscami, do których może dojść do wybuchu są nie tylko młyny celulozy (jak w przypadku pierwotnego wybuchu), ale także instalacje odpylania. Aby odpowiednio chronić te urządzenia przed skutkami wybuchu, zaproponowaliśmy zastosowanie systemu tłumienia wybuchu butlami HRD.

Na pierwszy rzut oka często wydaje się, że tłumienie wybuchu jest drogim zabezpieczeniem, jednakże kiedy rozważy się długoterminowe koszty utrzymania systemu wraz z ewentualnymi przestojami po aktywacji zabezpieczenia, okazuje się, że systemy HRD niejednokrotnie są najkorzystniejszą opcją podczas analizy różnych systemów zabezpieczeń. Warto w tym momencie wspomnieć o tym, jak obiektywnie analizować oferty różnych dostawców zabezpieczeń. Przyda się w tym względzie uniwersalna miara Całkowitego Kosztu Posiadania (opracowana przez firmę doradczo-konsultingową Gartner), którą przenieśliśmy na grunt bezpieczeństwa wybuchowego w dokumencie “Jak przekonać zarząd do poprawy bezpieczeństwa wybuchowego”, który zachęcamy do pobrania, wypełniając poniższy formularz:

Izolacja wybuchu klapami zwrotnymi

Każdorazowo przy stosowaniu zabezpieczeń mających na celu minimalizację skutków wybuchu, należy pamiętać o izolacji chronionych urządzeń i aparatów. Izolacja (inaczej mówiąc odprzęganie wybuchu) polega na odcięciu urządzenia od pozostałych części instalacji po to, aby zatrzymać wybuch i nie dopuścić do jego rozprzestrzeniania się.

W chronionych instalacjach odpylających zastosowaliśmy pasywne rozwiązania izolacyjne, pod postacią klap zwrotnych. Ich działanie polega na tym, że siła przemieszczającego się kanałem wybuchu, spowoduje samoczynne zamknięcie klapy i zatrzymanie ciśnienia oraz ognia w kanale.

Rozwiązaniem prewencyjnym było zastosowanie systemu wykrywania i gaszenia iskier

Na początku artykułu wspomnieliśmy o trzech najczęściej występujących sytuacjach, kiedy firmy decydują się na inwestycje w zakresie bezpieczeństwa wybuchowego. Przypomnijmy jeszcze, że inwestycje te są prawnym wymogiem każdego pracodawcy, lecz niestety z naszego doświadczenia wynika, że 80% zakładów przemysłowych nie spełnia wymagań Dyrektywy ATEX.

Wracając do naszego inwestora, przypomnijmy, że całość działań rozpoczęła się po wybuchu pyłu celulozy, którego inwestor doświadczył w jednym ze swoich zakładów. W następstwie tych wydarzeń ubezpieczyciel podczas audytu zakładu przemysłowego wskazał na konieczność zabezpieczenia się w przyszłości przed podobnymi wybuchami i pożarami m.in. poprzez montaż na cyklonach, filtrach odpylających i zbiornikach buforowych systemu wykrywania i gaszenia iskier, jako systemu prewencyjnego, chroniącego wspomniane urządzenia przed pojawieniem się wewnątrz nich źródła zapłonu (np. gorącej cząstki), która dotarłaby do systemu odpylania wraz z brudnym powietrzem.

Jak widać, sytuacja ta pokazuje, że u jednego inwestora wystąpiły dwie z trzech przesłanek, które są najczęstszą przyczyną rozpoczęcia wdrażania systemów przeciwwybuchowych.

Zastosowany system wykrywania i gaszenia iskier marki Atexon opiera się na wyjątkowo czułym detektorze, który potrafi wychwycić poruszające się w kanale:

• pojedyncze iskry
• strumienie iskier (inaczej zwane snopem, lub deszczem iskier)
• czarne, gorące cząstki o temperaturze powyżej 300 ^oC, które nie palą się, ale są na tyle gorące, że są w stanie wywołać wybuch

Natychmiast po wykryciu poruszającej się cząstki mogącej spowodować wybuch, w dalszej części kanału, uruchamiana jest dysza gasząca, która w mgnieniu oka gasi iskrę lub gorącą cząstkę. W ten oto sposób zapewniliśmy inwestorowi prewencyjne rozwiązanie zapobiegające dotarciu iskier do odpylaczy, co z pewnością doprowadziłoby do wybuchu, spełniając jednocześnie wymagania, które postawił inwestorowi ubezpieczyciel.

Czujniki zapylenia

W przypadku obu zabezpieczanych zakładów (jednego istniejącego, a drugiego w fazie projektowania), inwestor zdecydował o ciekawej z punktu widzenia oszczędności energetycznej inwestycji. Zdecydowano, że ciepłe powietrze z produkcji będzie zawracane do hal. Takie podejście miało obniżyć zużycie energii, co przy ciągłych wzrostach jej ceny jest w pełni zrozumiałe.

Co ważne, wg szacunków inwestycja w układ zawracania ciepłego powietrza zwróci się już pierwszej zimy.

Zawracanie ciepłego powietrza wiąże się z podwójnym ryzykiem – zarówno ryzykiem wybuchu, jak i zagrożeniem dla zdrowia pracowników związanym z potencjalnym zapyleniem stanowisk pracy i wdychaniem niebezpiecznych dla dróg oddechowych pyłów. Odpowiedzią na nie było prewencyjne wykorzystanie czujników zapylenia.