W jaki sposób stosować zabezpieczenia przeciwwybuchowe instalacji odpylania?
Odpylanie ATEX
Czym jest odpylanie i jak przebiega
Pyły, jako skutek procesów produkcyjnych, stwarzają zagrożenie m.in. dla dróg oddechowych pracowników. Na stanowiskach pracy stosuje się więc różnego rodzaju urządzenia lub systemy odciągające i odpylające. Ich zadaniem jest usunięcie z wyznaczonej przestrzeni pyłu powstającego w trakcie produkcji. Wciągnięty pył trafia do odpowiednich jednostek filtracyjnych, skąd zostaje przeniesiony do przestrzeni magazynującej, a oczyszczone powietrze może trafić z powrotem do obszaru pracy.
Oprócz szkodliwości dla dróg oddechowych, niektóre pyły mają również właściwości palne i wybuchowe. Jeśli pył będzie łączył się z powietrzem, to w zależności od parametrów tego pyłu, może on tworzyć atmosferę wybuchową. Atmosfera ta po zetknięciu ze źródłem zapłonu wybucha, doprowadzając do zniszczeń na terenie przedsiębiorstwa. W wielu przypadkach wybuch jest też bezpośrednim zagrożeniem dla życia i zdrowia pracowników.
Stąd Dyrektywa ATEX USER (ATEX 137) nakłada na pracodawców obowiązek minimalizowania potencjalnych skutków wybuchu. Przepisy prawa dotyczą m.in. zabezpieczenia przeciwwybuchowego instalacji odpylania. Podstawą ochrony są działania eliminujące powstawanie atmosfer wybuchowych oraz źródeł zapłonu. Razem z nimi powinny zostać zastosowane systemy ochrony, takie jak odciążanie lub tłumienie wybuchu oraz izolacja wybuchu.
A czym jest w takim razie proces odpylania zgodny z ATEX?
W przypadku obecności wybuchowych pyłów na terenie zakładu przemysłowego, sam proces odpylania zgodny z ATEX nie różni się w swoim przebiegu niczym od normalnego. Różnica pojawia się natomiast w urządzeniach i zabezpieczeniach użytych do odpylania. W przypadku pyłów palnych, które w postaci mieszaniny pyłowo-powietrznej, mogą tworzyć atmosfery wybuchowe, kluczowe będzie użycie certyfikowanych oraz odpowiednio zabezpieczonych elementów instalacji. Filtry, odpylacze, czy cyklony przystosowane do pracy w strefach zagrożenia wybuchem będą gwarancją, że urządzenia te same w sobie nie staną się źródeł zapłonu. Zdarzają się jednak sytuacje, kiedy masz już kupiony i działający filtr, który nie jest przeznaczony do stref Ex. Radziliśmy już sobie z takimi przypadkami w sposób nie rujnujący budżetu klienta. Kolejnym krokiem jest odpowiednie zabezpieczenie filtra przed skutkami wybuchu. Jak tego dokonać i jakie parametry techniczne trzeba wziąć pod uwagę opisujemy krok po kroku niżej.
Poznaj parametry wybuchowe pyłów
Generowane w czasie różnych procesów pyły będą się między sobą różniły nawet w przypadku tego samego rodzaju produktu (np. drewno, ziarno, mleko itp.) i w obrębie tego samego zakładu. Znajomość parametrów wybuchowości pyłów jest więc kluczowa, aby skutecznie uchronić przedsiębiorstwo przed wybuchem. Pozwala to na dostosowanie zabezpieczeń zarówno do specyfiki procesów technologicznych zakładu oraz do wymagań dyrektywy ATEX, jak i zharmonizowanych z nią norm.
Jak więc powinno wyglądać zabezpieczenie przeciwwybuchowe instalacji odpylania?
W tym celu konieczne jest określenie bardzo konkretnych parametrów oraz opracowanie koncepcji ochrony przed wybuchem na ich podstawie. Dzięki temu będziesz mieć pewność, że urządzenia są zabezpieczone prawidłowo.
Dane techniczne filtra
Jeśli masz już dane dotyczące wybuchowości pyłu, kolejnym krokiem jest uwzględnienie ich, wraz z danymi technicznymi jednostki filtracyjnej, przy obliczeniach, które pomogą dobrać zabezpieczenia.
O jakich danych technicznych mowa:
Istota systemów zabezpieczeń przeciwwybuchowych
Istotą projektowania systemów bezpieczeństwa wybuchowego jest obniżenie maksymalnego ciśnienia wybuchu (Pmax) do wartości tzw. zredukowanego ciśnienia wybuchu (Pred), którego wartość musi być niższa od wytrzymałości konstrukcyjnej urządzenia (Pstat). Chcąc to powiedzieć bardziej opisowo, systemy bezpieczeństwa powinny w taki sposób ograniczyć przyrost ciśnienia wybuchu pyłu we wnętrzu urządzenia, aby nie doszło do jego niekontrolowanego rozerwania lub poważnego uszkodzenia (odkształcenia).
W przypadku prawidłowo zabezpieczonej instalacji musi więc być spełniony warunek:
Pred < Pstat < Pmax
W jaki sposób wyznacza się wytrzymałość konstrukcyjną urządzenia Pstat?
Istnieją dwa prawidłowe podejścia do wyznaczania wartości parametru Pstat, czyli wytrzymałości konstrukcyjnej urządzenia. Wartość tę wyznacza się na podstawie granicy sprężystości lub granicy plastyczności materiału, z którego wykonane zostało urządzenie takie jak np. jednostka filtracyjna.
Które podejście więc wybrać, skoro oba są prawidłowe? Warto w tym momencie rozważyć, czy chroniony filtr (lub inny aparat) po wybuchu pyłu może zostać czasowo wyłączony z pracy, czy nie. Kiedy zastosujemy do obliczeń granicę plastyczności, chronimy urządzenie przed rozerwaniem, jednakże przyjmujemy ryzyko, że podczas wybuchu pyłu taki filtr ulegnie odkształceniom, które wyeliminują go z dalszej pracy. Przyjęcie natomiast do obliczeń wyższej granicy sprężystości gwarantuje, iż urządzenie w wyniku wybuchu, nie ulegnie również trwałym odkształceniom, a tym samym będzie zdolne do dalszej pracy.
Cztery sposoby na sprowadzenie ciśnienia wybuchu do poziomu akceptowalnego
Jakie są więc zabezpieczenia przeciwwybuchowe instalacji odpylania (oraz innych urządzeń)? Zgodnie z obowiązującym polskim i europejskim prawem mamy do wyboru cztery podstawowe systemy zabezpieczeń przeciwwybuchowych:
– odciążanie wybuchu
– bezpłomieniowe odpowietrzanie wybuchu
– tłumienie wybuchu
– wykonanie konstrukcji odpornej na maksymalne ciśnienie wybuchu
W praktyce przemysłowej najczęściej nie wykonuje się urządzeń odpornych na maksymalne ciśnienie wybuchu, gdyż tego typu filtry stają się wtedy niezwykle ciężkie. Nie dość, że koszt takiego urządzenia będzie wówczas ogromny, to dodatkowo będzie trzeba ponieść kolejne koszty związane ze wzmocnieniem podłoża, lub konstrukcji budynku.
Wpływ budowy filtra na miejsce zamontowania zabezpieczeń
Panele i układy odciążające
Odciążanie wybuchu polega na zastosowaniu specjalnych paneli dekompresyjnych, które montuje się na bocznej lub górnej ścianie jednostki filtracyjnej. Jeśli zabezpieczamy urządzenie z rękawami filtracyjnymi, wówczas jedynym możliwym miejscem zamontowania paneli dekompresyjnych jest boczna strona filtra, powyżej leja. Chodzi o to, aby wyrzucone poza aparat fale ciśnienia i ognia nie napotkały rękawów.
Jeśli posiadasz urządzenia filtracyjne z prostokątnymi wkładami (płyty lub kieszenie filtracyjne) musisz też określić, gdzie znajduje się czysta część filtra. Od tego faktu zależy, czy będziesz mógł umieścić panele dekompresyjne u góry urządzenia. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy czysta strona filtra znajduje się na jego bocznej ścianie, gdyż odpowietrzamy najbardziej zagrożoną wybuchem przestrzeń w jednostce filtracyjnej, czyli część brudną. Kiedy więc całą górną przestrzeń wypełnia czysta strona filtra, zamontowanie na niej paneli nie spełni swojego zadania.
Tłumienie wybuchu
Zadaniem systemu tłumienia wybuchu jest wykrycie zarzewia wybuchu pyłu w jego jak najwcześniejszym etapie i stłumienie rozwijającego się we wnętrzu urządzenia wybuchu.
Pierwszą część zadania realizują czujniki (dynamiczne czujniki przyrostu ciśnienia, które czasem są wspierane czujnikami podczerwieni).
Drugi etap zadania – tłumienie wybuchu – realizowane jest przez wypuszczenie proszku tłumiącego z butli HRD. Z punktu widzenia budowy jednostki filtracyjnej, kluczowy będzie dobór miejsc pomiaru i miejsc zamontowania butli HDR. Przykładowo stosowne obliczenia i analiza budowy filtra pozwolą stwierdzić, czy w którychś miejscach należy zastosować czujnik podczerwieni, aby zwiększyć poziom detekcji.
Izolacja wybuchu
Izolacja (odsprzęganie) zapobiega rozprzestrzenianiu się wybuchu kanałami do sąsiednich urządzeń i pomieszczeń. Względem zapisów Dyrektywy ATEX jest ona tak samo wymagana, jak zastosowanie jednego z czterech systemów zabezpieczeń przeciwwybuchowych, które omawiamy wyżej. Stosuje ją się na kanałach łączących dane urządzenie z pozostałą częścią instalacji.
W związku z tym wartość Pred < Pstat < Pmax musi być zachowana także dla odcinków kanałów na długości od aparatu do układów odsprzęgania.
W przypadku stosowania bezpłomieniowych układów odpowietrzających wybuch, miejsce rozlokowanie tych urządzeń wyznacza się tak samo, jak w przypadku paneli dekompresyjnych.
Ochrona filtrów przed wybuchem: przykład rozwiązań prawidłowych
Zabezpieczenie filtra: prawidłowe
Poziom bezpieczeństwa: wysoki
1. Na kanale brudnego powietrza zastosowano certyfikowany system odsprzęgający (tłumienie wybuchu/klapa zwrotna), co w przypadku wybuchu skutecznie odizoluje chroniony filtr od pozostałej części instalacji.
2. Wkłady filtracyjne zostały podniesione względem panelu odciążającego, co umożliwia ich prawidłowe zadziałanie w przypadku wybuchu.
3. Na wylocie z filtra zastosowano certyfikowany zawór dozujący, co w przypadku wybuchu skutecznie odseparuje chronione urządzenie od pozostałej części instalacji.
Zabezpieczenie filtra: prawidłowe
Poziom bezpieczeństwa: wysoki
1. Na kanale brudnego powietrza zastosowano certyfikowany system odsprzęgający (tłumienie wybuchu/klapa zwrotna).
2. Skutki wybuchu w filtrze zostaną zminimalizowane do bezpiecznego poziomu poprzez system tłumienia wybuchu.
3. Na wylocie ze stożkowej części filtra zastosowano certyfikowany zawór dozując, co w przypadku wybuchu skutecznie odseparuje chronione urządzenie od pozostałej części instalacji.
Ochrona filtrów przed wybuchem: przykład rozwiązania błędnego i akceptowalnego
Zabezpieczenie filtra: nieprawidłowe
Poziom bezpieczeństwa: niedopuszczalny
1. Brak odsprzęgania wybuchu na kanale brudnego powietrza umożliwi rozprzestrzenienie się wybuchu na pozostałą część instalacji.
2. Wkłady filtracyjne zamontowane na wysokości panelu odciążającego uniemożliwią skuteczne odprowadzenie skutków wybuchu poza chronione urządzenie.
3. Na wylocie z filtra zastosowano zawór celkowy w standardowym wykonaniu (bez certyfikatu ATEX potwierdzającego odporność na uderzenie ciśnienia i przebicie się ognia). Może to skutkować rozprzestrzenieniem się wybuchu na pozostałą część instalacji.
Zabezpieczenie filtra: prawidłowe
Poziom bezpieczeństwa: dopuszczalny
1. Na kanale brudnego powietrza zastosowano certyfikowany system odsprzęgający (bariera proszkowa HRD/klapa zwrotna).
2. Wkłady filtracyjne odsunięto od ściany filtra, na której zamontowano panel odciążający wybuch. Szczególną uwagę należy zwrócić na wymiary powstałego w ten sposób kanału. – W przypadku ich nieprawidłowego doboru, filtr może wymagać zastosowania dodatkowych środków ochronnych.
3. Na wylocie z filtra zastosowano certyfikowany zawór dozujący.
Odpowiedzi na pytania klientów dotyczące odpylania ATEX
„Czy dla wszystkich filtrów pyłów palnych należy stosować odciążenie lub tłumienie wybuchu, czy też istnieją parametry takie jak np. objętość filtra lub MEZ (Minimalna Energia Zapłonu) pyłów, dla których nie ma takiej potrzeby. Czy regulują to jakieś normy? Czy rezygnacja może wynikać z oceny ryzyka?„
Zgodnie z Rozporządzeniem, kiedy występuje ryzyko wybuchu należy stosować prewencję, czyli eliminację atmosfery wybuchowej lub źródeł zapłonu oraz doraźne środku bezpieczeństwa — w tym przypadku tłumienie lub odciążanie wybuchu.
Tłumienia bądź odciążenia można nie stosować, jeśli wytrzymałość aparatu jest wyższa niż maksymalne ciśnienie wybuchu danego pyłu. Nadal jednak należy stosować odsprzęganie (izolację) wybuchu. Zabezpieczeń można nie stosować także w przypadku gdy objętość atmosfery wybuchowej jest mniejsza niż 10 litrów.
W każdym innym przypadku należy stosować zabezpieczenia, a jeśli z jakichś powodów ktoś uznał, że nie ma takiej potrzeby — pomimo iż stwierdzono, że pył jest wybuchowy, to ostatecznie odpowiedzialność za taką decyzję bierze zarząd/właściciel zakładu.
„Czy zastosowanie systemu HRD pozwala na odstępstwo od stosowania innych zabezpieczeń na układach odpylania?„
Wybierając tłumienie system HRD można pominąć odpowietrzanie wybuchu, ponieważ są to niejako komplementarne rozwiązania w zakresie celu ich montażu – one chronią konkretne urządzenie.
Ważne jest, aby korzystając z systemu tłumienia nie pomijać izolacji wybuchu, ponieważ Dyrektywa ATEX i normy z nią zharmonizowane bezwzględnie wymagają stosowania odcinania. W sytuacji, kiedy tłumimy wybuch butlami HRD, zwykle nie trzeba przy tym inwestować w kolejne urządzenia izolujące. HRD może również funkcjonować jako urządzenie odcinające wybuch. Stąd wystarczy dodać czujniki oraz butle w odpowiednich miejscach, aby rozszerzyć tłumienie o izolację w ramach tego samego rozwiązania technologicznego.
Co zrobić, aby wybuch nie propagował?
Skuteczność systemu HRD przy wybuchu pyłu
Po aktywacji system HRD wymaga wyczyszczenia urządzenia, a także wymiany butli z proszkiem tłumiącym na nową. Jest to standardowa procedura serwisowa związana z użytkowaniem tego typu zabezpieczeń.
W Grupie Wolff wiemy, jak kluczowe są skutecznie i szybko działające środki ochrony przeciwwybuchowej, aby przestoje spowodowane koniecznością serwisowania nie generowały strat dla Twojej firmy. Dlatego ponowne uruchomienie systemu HRD zajmuje naszym serwisantom nawet do 24h od momentu zgłoszenia nam faktu aktywacji zabezpieczenia! Nie dopuszczamy, abyś czekał dłużej niż 72h na naszą reakcję, i narażał zakład na ponoszenie kosztów związanych z trudnościami we wznowieniu produkcji
Chcesz zapytać o ofertę lub potrzebujesz więcej informacji lub konsultacji?
Wypełnij formularz!
Wypełnij formularz jeśli potrzebujesz dobrać systemy odpowietrzenia wybuchu, tłumienia wybuchu lub izolacji wybuchu. Jeśli nie jesteś pewien, czy Twój zakład przemysłowy potrzebuje ochrony przeciwwybuchowej, lub chcesz skonsultować konkretny przypadek – również wypełnij formularz! Chętnie pomożemy!