W zdecydowanej większości przypadków paneli dekompresyjnych nie wolno stosować w pomieszczeniach zamkniętych. Istnieje jednak pewien wyjątek, który dopuszcza takie rozwiązanie. Omówimy go, posługując się przykładem jednostki filtracyjnej, do której wnętrza zaciągane są palne pyły. Należy jednak pamiętać, że poniższe zasady mają zastosowanie także w przypadku innych urządzeń zagrożonych wybuchem, jak choćby silosów, cyklonów, suszarni, młynów itd.
Jeśli ten temat jest dla Ciebie ciekawy, to serdecznie Cię zapraszamy do udziału w darmowych warsztatach online, które mocno pogłębiają treść niniejszego artykułu, a przede wszystkim są wsparte unikalnymi filmami, które naprawdę pozwalają zrozumieć zagadnienia związane z bezpieczeństwem wybuchowym oraz pokazują ograniczenia i błędy w stosowaniu zabezpieczeń przeciwwybuchowych
Dlaczego nie wolno stosować paneli dekompresyjnych we wnętrzu budynków?
Panele dekompresyjne stanowią jedną z najpopularniejszych metod odpowietrzania wybuchu. Wynika to głównie z ich ceny. Niestety, podążając za ograniczaniem kosztów, często zapomina o ich ograniczeniach. Stosuje się je wbrew ich przeznaczeniu, co jest nie tylko niezgodne z prawem, ale przede wszystkim może być bardzo niebezpieczne.
Najczęstszym, a zarazem najpoważniejszym błędem, jest tu uwalnianie skutków wybuchu, tj. fali wysokiego ciśnienia, płomieni oraz gorących gazów poprzez panele dekompresyjne do wnętrza hal czy budynków, w których są inne urządzeni i/lub ludzie. Wynika to z faktu, że takie posadowienie urządzenia zabezpieczonego panelami może mieć katastrofalne skutki, włączając w to pożar, śmierć lub zranienie pracowników, uszkodzenie sąsiednich urządzeń lub konstrukcji budynku.
Aby uświadomić sobie potencjalne ryzyko, poniżej prezentujemy animację pokazującą falę ciśnienia i płomieni uwolnionych z odpylacza zabezpieczonego panelami dekompresyjnymi. Wyobraźmy sobie skutki takiego wybuchu gdyby w polu jego rażenia znalazłby się człowiek, zalegający palny pył lub np. inne urządzenie.
Gdy w pomieszczeniu zalegają palne pyły, co nie jest rzadkością, może dojść także do wybuchów wtórnych (więcej o wybuchach wtórnych dowiedz się z tego artykułu: Wyznaczenie stref zagrożenia wybuchem pyłów). Właśnie to zjawisko w połączeniu z pożarem doprowadziło do wielu tragicznych zdarzeń. Przykładami mogą ty być:
Tak zagadnienie opisuje zharmonizowana z dyrektywą ATEX norma PN-EN 14491: Odpowietrzany wybuch wyrzuca palący, spalony oraz niespalony materiał do otoczenia. Dlatego należy podjąć działania w celu zapewnienia, że pobliskie instalacje oraz personel nie będą zagrożone. Przestrzeń, do której odpowietrzany jest wybuch powinna być odpowiednio oddalona od innych urządzeń procesowych, aby zapobiegać dodatkowym pożarom i wybuchom, a personel nie powinien mieć możliwości wchodzenia do obszaru gdzie występuje zagrożenie wybuchem. – W praktyce zapis ten nie tylko eliminuje możliwość zastosowania paneli dekompresyjnych w halach czy budynkach produkcyjnych, ale także znacząco ogranicza ich stosowanie na zewnątrz, gdy w obszarze, do którego wyprowadzany jest wybuch mogą znajdować się inne urządzenia czy ludzie.
Jakie wymagania należy spełnić, aby móc zastosować panele dekompresyjne w pomieszczeniu zamkniętym?
Aby możliwe było zastosowanie panelu dekompresyjnego do ochrony urządzenia znajdującego się we wnętrzu budynku, należy zastosować tzw. kanał dekompresyjny, który pozwoli wprowadzić ciśnienie, płomienie i gorące gazy z chronionego aparatu poza budynek. Rozwiązanie to jest dopuszczalne z punktu widzenia dyrektywy ATEX. Niemniej zastosowanie takiej konfiguracji systemu odpowietrzania wybuchu obarczone jest szeregiem obostrzeń opisanych poniżej. Wynikają one wprost z normy PN-EN 14491, która także podaje metodologię obliczeń pozwalających dobrać parametry panelu oraz kanału.
Przejdźmy zatem do sedna — jakie wymagania należy spełnić, aby móc zastosować panele dekompresyjne dla urządzenia zlokalizowanego we wnętrzu budynku lub hali.
1. Kluczowa jest lokalizacja jednostki odpylającej wewnątrz pomieszczenia zamkniętego.
Aby móc zastosować kanał dekompresyjny, którym skutki wybuchu zostaną wyprowadzone poza teren budynku, jednostka odpylająca (lub inne urządzenie) musi być umiejscowiona albo blisko dachu, albo blisko ściany zewnętrznej. Chodzi o to, żeby kanał dekompresyjny był jak najkrótszy.
Dzieje się tak, ponieważ stanowi on pewną barierę zmniejszającą efektywność odciążania wybuchu. Innymi słowy, kanał utrudnia wyprowadzenie skutków wybuchu z chronionego aparatu. W rezultacie każde 10 cm kanału zwiększa wymaganą powierzchnię dekompresyjną. Efekt ten musimy zniwelować właśnie poprzez zwiększenie powierzchni dekompresyjnej. Niestety nie możemy tego robić w nieskończoność. Praktyka pokazuje, że:
- kanał dekompresyjny nie powinien przekraczać 3 metrów długości. Należy jednak podkreślić, że dla każdego urządzenia należy dokonać osobnych obliczeń, które zostały ujęte we wspomnianej normie na odpowietrzanie wybuchu;
- kanał powinien być prowadzony pionowo lub poziomo (dopuszczalny odchył wynosi 20 stopni);
- kanał powinien być prosty, bez kolan (choć norma dopuszcza kolana, to praktyka pokazuje, że ich zastosowanie jest limitowane ograniczeniami wzorów podanych w normie).
2. Obowiązkowe wyznaczenie stref niebezpiecznych
Drugie obostrzenie dotyczy ujścia kanału dekompresyjnego na zewnątrz pomieszczenia. Obowiązują w tym przypadku takie same zasady bezpieczeństwa, jak przy zastosowaniu paneli dekompresyjnych bez kanału (czyli w przestrzeni otwartej).
Oznacza to, że od wylotu kanału dekompresyjnego należy obliczyć i ustalić strefę rażenia / strefę niebezpieczną, gdyż do atmosfery będziemy uwalniać płomień, ciśnienie, gorące gazy, palący oraz niespalony produkt, który dopiero się zapali na zewnątrz i spowoduje wybuch wtórny.
To również oznacza, że nie można kierować wylotu kanału dekompresyjnego na inne budynki, aparaty i pozostałe elementy instalacji, ścieżki komunikacyjne czy miejsca, w których może występować atmosfera wybuchowa.
3. Pyły szkodliwe i toksyczne
Ta kwestia nie dotyczy jedynie paneli dekompresyjnych zastosowanych we wnętrzu budynków czy hal, ale wszystkich typów zabezpieczeń, których zasada działania polega na uwolnieniu skutków wybuchu do otoczenia. Mowa tu zatem zarówno o panelach, panelach z kanałem, jak i bezpłomieniowego odciążania wybuchu.
Jeśli pył, który może ulec zapłonowi i wybuchowi, jest szkodliwy lub toksyczny, lub takie właściwości wykazują jego produkty spalania, to w takich sytuacjach zabrania się stosowania odciążania wybuchu. Jedyną dozwoloną alternatywą jest wtedy system tłumienia wybuchu, który co do zasady nie dopuszcza do rozwinięcia się wybuchu. W przypadku tego zabezpieczenia nie do chodzi do emisji pyłu czy produktów jego spalania do atmosfery.
Co zrobić, gdy na chronionym aparacie zabraknie powierzchni na panele dekompresyjne?
Jak już wspomnieliśmy, kanał dekompresyjny powoduje wzrost wymaganej powierzchni dekompresyjnej. Innymi słowy, musimy zastosować większe panele dekompresyjne. Niestety powierzchnia obudowy chronionych urządzeń jest ograniczona. Może się zdarzyć, że kanał dekompresyjny spowoduje tak duży wzrost powierzchni dekompresyjnej, że zastosowanie paneli będzie niemożliwe ze względów technicznych.
Pewnym remedium na taką sytuację jest zwiększenie wytrzymałości konstrukcyjnej aparatu. To rozwiązanie zmniejsza wymaganą powierzchnię dekompresyjną.
Rozważmy to na przykładzie. Jeśli z obliczeń wynikałoby, że na jednostce odpylającej potrzebny byłby panel dekompresyjny o powierzchni 1 m2, ale należy go zabudować kanałem dekompresyjnym o długości 3 metrów, to może się okazać, że wymagana powierzchnia dekompresji nie będzie już na poziomie 1 m2, ale np. 1,5 m2.
Może się wówczas zdarzyć tak, że na korpusie chronionego aparatu nie będzie miejsca na taką powierzchnię dekompresji. Wówczas można spróbować zachować powierzchnię 1 m2, przy jednoczesnym wzmocnieniu filtra. Co niestety również nie jest łatwe, ani tanie do wykonania. W rezultacie może się okazać, że lepszym rozwiązaniem będzie zastosowanie innego zabezpieczenia, jakim jest bezpłomieniowe odciążanie wybuchu lub tłumienie wybuchu.
Koszty systemu bezpieczeństwa wybuchowego są zawsze istotne dla inwestora
W tym miejscu należy zwrócić uwagę na optymalizację kosztów wprowadzanych zabezpieczeń. Firma projektująca system zabezpieczeń przed skutkami wybuchu powinna również ocenić aspekt kosztowy dla inwestora. Czasem bowiem opłaca się zmienić system całkowicie na inny. Może to być np. na bezpłomieniowe odpowietrzanie wybuchu, które jest również opatrzone pewnymi obostrzeniami, albo system tłumienia wybuchu.
