Odciążanie wybuchu
Wszystko, co musisz wiedzieć o bezpiecznym odpowietrzaniu wybuchu
Czym jest odciążanie wybuchu?
Odciążanie wybuchu, to zamierzone otwarcie bądź rozerwanie zainstalowanego zabezpieczenia. Chroni ono w ten sposób urządzenie przed skutkami niekontrolowanego wybuchu wyprowadzając nadmiar ciśnienia oraz płomień na zewnątrz urządzenia, jednocześnie zapobiegając rozerwaniu i uszkodzeniu całej struktury.
Co dzieje się w urządzeniu w trakcie wybuchu?
Aby dobrze zrozumieć znaczenie odciążania wybuchów w procesie ochrony instalacji przemysłowej, należy przyjrzeć się temu, co dzieje się we wnętrzu urządzenia bądź instalacji w trakcie eksplozji.
Wiele procesów produkcyjnych odbywających się na terenie zakładów generuje pylenie. Jeśli pył ma właściwości wybuchowe, może to prowadzić do wytwarzania się wewnątrz urządzeń atmosfery wybuchowej. Jeśli natrafi ona na potencjalne źródło zapłonu, staje się zagrożeniem, które nieuchronnie prowadzi do eksplozji. Szerzej zjawisko powstawania atmosfery wybuchowej wewnątrz urządzeń produkcyjnych omówił Mariusz Balicki, Dyrektor ds. Bezpieczeństwa Procesowego w GRUPIE WOLFF w artykule omawiającym ryzyko wybuchu pyłu w silosie. W momencie, w którym dochodzi do zapłonu atmosfery wybuchowej wewnątrz urządzenia, tworzy się fala ciśnienia oraz ognia, które muszą znaleźć ujście. W przypadku urządzeń niezabezpieczonych przed skutkami wybuchu, najczęściej dochodzi do rozerwania aparatu przez nagromadzone ciśnienie, które znacznie przewyższa maksymalną wytrzymałości konstrukcyjną.
Jakie rozwiązania mogą pomóc w odpowietrzeniu wybuchów?
Istnieją trzy kategorie zabezpieczeń, które zapewnią odciążenie (ODPOWIETRZENIE) wybuchu
Każde z tych rozwiązań posiada szereg zalet, ale także ograniczeń. Warto więc rozwiać wątpliwości dotyczące możliwości ich użytkowania, aby uzyskać wiedzę pozwalająca na odpowiednie zastosowanie poszczególnych systemów w sposób świadomy, optymalnie dostosowany do potrzeb i zapewniający maksymalną ochronę.
BEZPŁOMIENIOWE ODCIĄŻANIE WYBUCHU
Ochrona za pomocą bezpłomieniowego odciążania pozwala na wyprowadzenie na zewnątrz urządzenia wyłącznie zredukowanego ciśnienia oraz gazów spalinowych.
Dzięki konstrukcji łączącej panel dekompresyjny z perforowaną komorą, do otoczenia nie wydostaje się, jak w przypadku paneli dekompresyjnych, fala ciśnienia oraz ogień, ponieważ konstrukcja ma za zadanie ugasić płomień. Takie rozwiązanie zwiększa bezpieczeństwo zarówno pracowników, jak i chronionego urządzenia, a użycie możliwe jest zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz pomieszczeń.
Po aktywacji systemu wymieniony musi zostać jedynie panel dekompresyjny, a sama konstrukcja bezpłomieniowego odciążania wybuchu pozostaje do dalszego użytku, co ułatwia serwis i szybkość przywrócenia sprawności instalacji.
ZAWORY ODCIĄŻAJĄCE
Rozwiązanie wielokrotnego użytku, z wysoką sprawnością w gaszeniu płomienia (w wersji bezpłomieniowej) i wyprowadzaniu ciśnienia, które będzie skutecznie odciążało wybuch.
Konstrukcja zaworu składa się z elementu odpowietrzającego oraz dodatkowo w niektórych modelach przerywacza płomienia, co czyni tę metodę niezwykle efektywną i bezpieczną. Zastosowanie przerywacza płomienia zamienia odpowietrzenie wybuchu w formę bezpłomieniową, która umożliwia użytkowanie zaworu wewnątrz pomieszczeń zamkniętych. Zawory bez przerywacza płomienia są substytutem paneli dekompresyjnych.
Co to za zabezpieczenie, skoro dochodzi do wybuchu?
Podstawą skutecznych działań zabezpieczających przed wybuchem jest znajomość i dostosowanie procedur do Dyrektywy ATEX, która od strony prawnej określa kolejność podejmowanych działań. Pierwszy aspekt wymagający uwagi to ograniczenie powstawania atmosfery wybuchowej. Jeśli jej wykluczenie jest niemożliwe, ze względu, np. na procesy technologiczne, to należy podjąć kroki eliminujące źródła zapłonu takiej atmosfery, a mogące bezpośrednio doprowadzić do wybuchu. Na koniec urządzenia, w których może dojść do eksplozji, trzeba zabezpieczyć odpowiednio dobranymi systemami minimalizującymi skutki potencjalnego wybuchu.
Odpowietrzenie wybuchu jest więc tylko jedną ze składowych skutecznej ochrony przed wybuchem. Podstawą prewencji jest bowiem działanie zgodnie z Dyrektywą ATEX, wyznaczającą kolejność podejmowanych czynności profilaktycznych.
W przypadku, kiedy dojdzie do wybuchu, powinien on ograniczyć się jedynie do miejsca powstania, czyli nie rozprzestrzeniać na inne urządzenia bądź pomieszczenia. Oznacza to konieczność stosowania zabezpieczeń, które będą chroniły urządzenie przed skutkami wybuchu, a także zabezpieczą całą instalację przed rozprzestrzenianiem się skutków wybuchu. W tym celu do ochrony aparatu używa się odciążania wybuchu lub systemu tłumienia wybuchu. Odpowietrzając wybuch, pozwalamy, aby do tego wybuchu doszło, jednak w warunkach ściśle kontrolowanych, wypuszczając ogień i ciśnienie do wyznaczonej wcześniej strefy bezpiecznej, w której mamy pewność, że nie znajdą się ludzie, ani żadne urządzenia oraz instalacje, które taki wybuch mógłby uszkodzić. Oprócz ochrony pojedynczego aparatu trzeba pamiętać także o zadbaniu o to, by wybuch się nie rozprzestrzeniał. Służy temu cała gama urządzeń do odsprzęgania (izolacji) wybuchu.
Jak odpowietrzenie wybuchu działa w praktyce?
W momencie, w którym atmosfera wybuchowa napotyka źródło zapłonu, dochodzi do wybuchu, który wytwarza fale ciśnienia oraz płomienia. Naturalnymi zjawiskami fizycznymi, które możemy wówczas zaobserwować jest dążenie nagromadzonego ciśnienia do jak najszybszego ujścia, czyli poszukiwanie najsłabszego miejsca w konstrukcji, przez które może ono się przebić, a także dążenie ognia do poszukiwania tlenu, aby móc kontynuować proces spalania.
Panele dekompresyjne (oraz zawory odpowietrzające bez przerywacza płomienia) pełnią funkcję w pełni kontrolowanego najsłabszego miejsca w konstrukcji chronionego aparatu. Powstałe ciśnienie niszczy panele (otwiera zawór) zamiast rozerwać urządzenie w losowym miejscu. To właśnie przez dziury powstałe po panelach (lub w wyniku otwarcia zaworów) uchodzi na zewnątrz nie tylko ciśnienie, ale także kula ognia, spalone i palące się produkty.
Jeśli zastosowany został układ bezpłomieniowego odciążania wybuchu (odpowiednie urządzenia i zawory), pełni on taką samą funkcję najsłabszego miejsca w kosntrukcji chronionego aparatu jak przy panelach dekompresyjnych. Różnicą jest natomiast fakt, że ciśnienie i płomień przedostają się do układów bezpłomieniowych (najczęściej gęsto utkanej metalowej siatki). Wybuch, przechodząc przez membranę, gaśnie, stygnie i redukuje swoje ciśnienie. W efekcie na zewnątrz wydostają się spaliny. Jest to więc bezpieczniejszy dla otoczenia sposób odpowietrzania wybuchu.
Niestety w przypadku takiej formy ochrony, nawet przy spełnieniu wszystkich warunków zabezpieczenia i odpowiednim doborze elementów tego systemu, wybuch i ogień mogą uszkadzać urządzenie, zanim zostanie uruchomione odpowietrzenie wybuchu. Jest to ryzyko operacyjne, które należy brać pod uwagę, gdy zastosowana jest jedynie ochrona w postaci odpowietrzania wybuchu.
Jak dobrać odpowiednie metody odciążania wybuchu do potrzeb?
Dlaczego ważny jest dobór odpowiednich zabezpieczeń?
Tylko poprawnie dobrane zabezpieczenia przeciwybuchowe, a następnie odpowiednio zamontowane i urzymywane w sprawności, będą gwarantować zadziałanie zgodnie z ich przeznaczeniem w przypadku wybuchu. W drugą stronę, źle dobrane zabezpieczenia mogą wręcz zwiększać ryzyko katastrofalnych skutków wybuchu. Z tego względu nie wystarczy tylko znać zapisów Dyrektywy ATEX i poszczególnych norm zharmonizowanych, jak np. normy PN-EN 14491:2012 – Systemy ochronne odciążające wybuchy pyłów. Kluczowe jest doświadczenie praktyczne, które pozwala spojrzeć na całość instalacji znajdującej się na terenie zakładu, a w której może dojść do powstania atmosfery wybuchowej i jej zapłonu. Takie kompleksowe podejście pozwala zaprojektować i wdrożyć optymalne rozwiązania pod względem skuteczności i kosztów. Przykład takiego kompleksowego podejścia (wraz ze scenariuszami poprawnymi, akceptowalnymi i niepoprawnymi) do bezpieczeństwa wybuchowego opisaliśmy w osobnym artykule poruszajacym kwestię zabezpieczenia instalacji odpylania przed wybuchem.
Ograniczenia w stosowaniu paneli w pomieszczeniach zamkniętych
Układy odciążające są sprawną formą ochrony przed wybuchem, jednak ich specyfika wymaga rozważnego stosowania. Ograniczenia w użytkowaniu, w połączeniu z niewłaściwym wykorzystaniem, mogą prowadzić do większych strat niż do realnej ochrony zakładu, a przede wszystkim mogą zagrozić zdrowiu i życiu pracowników. Jednym z najczęściej spotykanych błędów związanych z użyciem paneli dekompresyjnych, jest umieszczenie ich na urządzeniu znajdującym się wewnątrz budynku bez zastosowania i tak mocno ograniczających użycie kanałów dekompresyjnych.
Konieczna strefa bezpieczeństwa
Zasięg fali ciśnienia i płomienia wydostających się z paneli dekompresyjnych może sięgać nawet do kilkudziesięciu metrów, co stanowi bezpośrednie zagrożenie dla osób bądź obiektów znajdujących się w pobliżu. Konieczne jest więc wytyczenie w tym obszarze strefy niebezpiecznej. W strefie tej nie mogą znajdować się inne urządzenia, instalacje, ściany, stanowiska pracy, ludzie czy ciągi komunikacyjne. Więcej o zaletach, wadach i ograniczeniach paneli przeczytasz w osobnym artykule, oraz poniżej.
Bezpłomieniowe odciążanie i zawory
Nieco mniej ograniczeń mają bezpłomieniowe układy odciążania i zawory bezpłomieniowe, ponieważ w przeciwieństwie do paneli dekompresyjnych nie następuje wyrzut ciśnienia i płomienia do otoczenia. Pod pewnymi warunkami zwiazanymi z kubaturą pomieszczenia i objętością spalin, można je używać wewnątrz zamkniętych przestrzeni. Wiecej o zaletach, wadach i ograniczeniach układów bezpłomieniowego odpowietrzania wybuchu przeczytasz w osobnym artykule oraz w skrócie poniżej.
Toksyczne substancje
Niezwykle ważne jest, aby świadomie stosować wszystkie zabezpieczenia, ponieważ skutki niewłaściwego użytkowania mogą długotrwale przekładać się na zdrowie i życie pracowników oraz na środowisko.
Norma PN-EN 14491:2012 wprost wskazuje, że w przypadku toksycznych, drażniących, żrących, tetra lub mutagennych czy rakotwórczych substancji nie można stosować żadnej z metod odciążania wybuchu ze względu na możliwość ich emisji do otoczenia.
Za mała powierzchnia dekompresji
Aby ochrona była skuteczna należy, odpowiednio dobrać wielkość oraz ilość paneli dekompresyjnych, systemów bezpłomieniowego odciążania czy zaworów. Niestety bardzo często wybierane rozwiązania są niewystarczające właśnie ze względu na zbyt małą powierzchnię dekompresyjną. Skutkuje to uszkodzeniem części struktury urządzenia lub jego całkowitym zniszczeniem, ponieważ niewypuszczone w sposób kontrolowany narastające ciśnienie będzie szukało ujścia i znajdzie je rozrywając obudowę maszyny czy instalację.
Minimalna powierzchnia dekompresyjna jest parametrem, który można obliczyć, dostosowując wielkość oraz ilość ujść ciśnienia do kubatury danego aparatu.
Tu zdecydowaną przewagę zyskują panele ze względu na największą sprawność dekompresji. Układy bezpłomieniowego odpowietrzania mają znacznie mniejszą powierzchnię dekompresyjną. Ponadto ich funkcjonowanie sprawia, że do ujścia ciśnienia dochodzi stopniowo, w porównaniu z panelami.
jak to wygląda kosztowo?
Kwestie finansowe są bezsprzecznie jednym z ważniejszych aspektów, jeśli chodzi o inwestycje w systemy zabezpieczeń. Często właśnie dlatego niektóre firmy nie decydują się na ich aplikację bądź wybierają te najtańsze dostępne na rynku. Nie zawsze jednak pozornie najtańszy wybór będzie optymalny. Po przeprowadzeniu wielu audytów i analiz nasi eksperci zauważają, że pod wieloma względami „najtańsze” rozwiązanie może być niedostosowane do potrzeb zakładu i wymogów prawnych.
Przyjrzyjmy się kosztom przez pryzmat trzech aspektów
A może tak stłumić wybuch?
W niektórych przypadkach najlepszym rozwiązaniem może okazać się, zastosowanie najbardziej uniwersalnej matody przeciwdziałania skutkom wybuchu – systemu HRD. Wynika to z jego specyfiki, ponieważ w przeciwieństwie do metod odciążania wybuchu, zadaniem systemu HRD jest wykrycie momentu zapłonu i zgaszenie go w ułamku sekund. Dzięki temu nie doprowadzamy do rozwinięcia się wybuchu, zmniejszając tym samym ryzyko zniszczenia chronionego urządzenia. Jednocześnie cała instalacja HRD po dodaniu kolejnych butli może stać się nie tylko systemem tłumienia, chroniącym konkretne urządzenie, ale również izolacją wybuchu. Takie rozwiązanie nie dopuszcza do propagacji wybuchu przechodzącego z urządzenia zewnętrznego na urządzenie chronione i odwrotnie. Sercem systemu jest centrala sterująca, do której podłączone są czujniki oraz butle z proszkiem gaszącym. Po zadziałaniu systemu należy jedynie wyczyścić urządzenie, wymienić butlę zawierającą proszek gaśniczy i cała instalacja jest gotowa do ponownego działania. Dzięki temu minimalizujemy przestoje, a tym samym straty.
Wady, zalety i ograniczenia w stosowaniu
Panele dekompresyjne
Bezpłomieniowe odpowietrzniki
Zawory odciążające
Panele dekompresyjne
Bezpłomieniowe odpowietrzniki
Zawory odciążające
Panele dekompresyjne
Bezpłomieniowe odpowietrzniki
Zawory odciążające
Ucz się na błędach innych – case study
Skutki wybuchu i związane z nieodpowiednim bądź niewystarczającym zabezpieczeniem konsekwencje są zawsze stratą dla przedsiębiorstwa. Aby tego uniknąć, warto przyjrzeć się wypadkom w zakładach przemysłowych i wyciągnąć wnioski oraz rozwiązania pozwalające przedsięwziąć odpowiednie działania prewencyjne.
Hayes Lemmerz i wybuch pyłu aluminium
Pył aluminium ma bardzo szybki i gwałtowny czas spalania, to sprawia, że większość podstawowych zabezpieczeń nie będzie działała w czasie pozwalającym na natychmiastowe wyeliminowanie zagrożenia. Przykładem tego są panele dekompresyjne, które odprowadzają ciśnienie do atmosfery, jednak nie zapobiegają samemu wybuchowi. Efektem tego była propagacja wybuchu i rozprzestrzenienie się płomienia do systemu pyłoprzewodów, a stamtąd do instalacji wewnątrz budynku i kolejne wybuchy. Skutkiem kolejnych eksplozji były zniszczenia hali produkcyjnej, uszkodzenie całej instalacji, po której rozprzestrzenił się wybuch, a także obrażenia, których doznał pracownik znajdujący się w pomieszczeniu.
Podstawowym problemem, który sprawił, że wybuch dokonał takich zniszczeń, jest fakt, że zabezpieczenia były zastosowane w sposób wybiórczy, a panele odpowietrzające posiadały zbyt małą powierzchnię dekompresyjną, aby skutecznie ochronić urządzenie przed rozerwaniem. Filtr, który był źródłem eksplozji nie posiadał także żadnych dodatkowych zabezpieczeń, które pozwoliłyby na izolację wybuchu i nierozprzestrzenienie się go na instalację we wnętrzu hali.
Przykład Hayes Lammerz pokazuje częściową świadomość właścicieli zakładu związaną z zabezpieczeniami, ponieważ zostały one zamontowane, ale jednocześnie bagatelizowanie błędów czy braków w ich zastosowaniu przez odpowiednie organy wpłynęło negatywnie na konsekwencje zaistniałej sytuacji.
Produkty
Brillex KER
Dostosowane do użycia na podnośnikach kubełkowych, zbiornikach atmosferycznych oraz innych chronionych urządzeniach ze zmiennym ciśnieniem
Brillex KE
Rozwiązanie idealne dla urządzeń, gdzie podciśnienie nie przekracza 60% znamionowego ciśnienia otwarcia. Jednoczęściowa konstrukcja z krzyżowym użebrowieniem to gwarancja szybszej reakcji na wybuch w porównaniu z panelami trzyczęściowymi.
Brillex GE
Idealny do stosowania w urządzeniach, w których występują częste i długotrwałe cykle podciśnienia i nadciśnienia.
Bezpłomieniowy odpowietrznik IV8
Gdy dochodzi do eksplozji, odpowietrznik wyprowadza na zewnątrz schłodzone gazy powstałe w trakcie wybuchu. Zmniejsza więc ciśnienie wewnątrz urządzenia bez wyrzutu płomienia do atmosfery.
Bezpłomieniowy odpowietrznik IVE
Odpowiednik modelu IV8, jednak model IVE jest przeznaczony do instalacji na obudowie podnośników kubełkowych. Chroni w ten sposób urządzenie przed rozerwaniem
Zawór odciążający EVN
Jest jednym z najlepszych dostępnych na rynku systemów bezpłomieniowego odpowietrzania wybuchu. W błyskawicznym tempie reaguje na wybuch, gasi płomień i odprowadza skutki wybuchu do atmosfery.
Zawór odciążający EVM
Odpowiednik zaworu EVN, przeznaczony do systemów gazowych. Po wybuchu wyprowadza zredukowane skutki na zewnątrz urządzenia.
Zawór odciążający EV
Najprostszy w konstrukcji zawór, który pozwala wyprowadzić skutki wybuchu na zewnątrz urządzenia do atmosfery.
W przestrzeniach przemysłowych, gdzie występuje możliwość eksplozji, zabezpieczenie przed wybuchem jest kluczowym elementem wspierającym bezpieczeństwo firmy oraz pracowników.
Realne zagrożenie, jakie stanowi wybuch i jego skutki, sprawia, że odpowiedni dobór środków zwiększa ochronę.
Projektując i wdrażając zabezpieczenia przeciwwybuchowe na terenie zakładu przemysłowego niezbędne jest uwzględnienie różnorodnych systemów, w tym układów odciążania wybuchów. Ich zastosowanie pozwala na dodatkową ochronę urządzeń przez wyprowadzenie ciśnienie i płomienia poza urządzenie, a w połączeniu z innymi zabezpieczeniami oraz procedurami wewnątrz firmy tworzy bezpieczną przestrzeń, dostosowaną również do wymagań ustawodawcy.
To, jaki system zabezpieczeń będzie najlepszy dla Ciebie zależne jest tylko i wyłącznie od uwarunkowań Twojej firmy i jej potrzeb zarówno pod względem technologicznym, jak i pełnego bezpieczeństwa. Dlatego warto zwiększać wiedzę na temat możliwości zabezpieczeń przed wybuchem, aby jeszcze skuteczniej i bardziej świadomie chronić kapitał oraz życie i zdrowie pracowników.
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!