Wyznaczanie stref zagrożenia wybuchem pyłów – wprowadzenie

Szkolenia ATEX
Szkolenia ATEX
Nazywam się Mariusz Balicki i jestem tu, by Ci pomóc.

Jeśli borykasz się z problemem w zakresie bezpieczeństwa
wybuchowego, pożarowego lub procesowego, to zachęcam Cię do kontaktu.

Kliknij w gwiazdki, aby wyświetlić dane +48 50* *** *** | m.bal***@***** | +48 12 **** ***

Wyznaczanie stref zagrożenia

Sebastian Gruszka | GRUPA WOLFF

Niniejszy artykuł objaśnia ważniejsze terminy oraz zjawiska związane z zagrożeniem wybuchowym wywołanym obecnością w procesie palnych i wybuchowych pyłów. Autor przedstawia również podstawy prawne będące punktem wyjścia do poprawy bezpieczeństwa wybuchowego w zakładach przemysłowych oraz, opracowany na ich podstawie, Dedykowany System Bezpieczeństwa Wybuchowego.

Atmosfery wybuchowe

Warunkiem koniecznym do wystąpienia zagrożenia wybuchowego jest powstanie atmosfery wybuchowej, tj. mieszaniny pyłowo-powietrznej (lub szerzej – mieszaniny pyłu z utleniaczem) o stężeniu mieszczącym się w zakresie dolnej i górnej granicy wybuchowości. W procesie oceny ryzyka wybuchowego określony zostaje zasięg poszczególnych atmosfer wybuchowych, to jest kubatura, jaka może zostać wypełniona przez mieszaninę pyłowo-powietrzną w chwili jej wystąpienia oraz częstotliwość jej występowania. Atmosferę wybuchową, dla której zostały wskazane oba te parametry (zasięg i częstotliwość występowania) określa się mianem strefy zagrożenia wybuchem.

Ze względu na miejsce występowania stref zagrożonych wybuchem można wyróżnić:

  • wewnętrzne strefy zagrożenia wybuchem – są to strefy zlokalizowane wewnątrz obudów urządzeń i instalacji (np. w silosach, filtrach powietrza, zabudowanych przesypach itp.),
  • zewnętrzne strefy zagrożenia wybuchem – są to strefy zlokalizowane na zewnątrz obudów urządzeń i instalacji (np. otwarte składowiska materiałów sypkich, otwarte przesypy, zapylenie przestrzeni roboczej wynikające z nieszczelności instalacji i/lub obecności pyłów osiadłych).

Strefy zagrożenia wybuchem

W celu doprecyzowania poziomu zagrożenia wybuchowego oraz umożliwienia doboru urządzeń o właściwym stopniu zabezpieczenia każdej strefie zagrożenia wybuchowego przypisuje się parametr informujący użytkownika instalacji o częstotliwości występowania danej atmosfery wybuchowej. W przypadku pyłów parametry te zostały oznaczone następująco:

  • strefa 20 – atmosfera wybuchowa w postaci mieszaniny pyłowo-powietrznej, która występuje stale, często lub przez długie okresy,
  • strefa 21 – atmosfera wybuchowa w postaci mieszaniny pyłowo-powietrznej, która może wystąpić podczas normalnej pracy,
  • strefa 22 – atmosfera wybuchowa w postaci mieszaniny pyłowo-powietrznej, która nie występuje w trakcie normalnej pracy, a w przypadku wystąpienia utrzymuje się przez krótki czas.

Jak zostało zaznaczone wcześniej, atmosfera wybuchowa może występować zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz urządzeń czy aparatów. W takich przypadkach ich zasięg oraz częstotliwość występowania powinny zostać określone oddzielnie dla każdej z tych przestrzeni.

Urządzenia pracujące w danej strefie zagrożenia wybuchem muszą posiadać właściwe zabezpieczenia ograniczające ryzyko, że one same będą stanowić potencjalne źródło zapłonu. Za dobór właściwych zabezpieczeń odpowiada producent urządzenia. Z kolei za dobór

W przypadku urządzeń elektrycznych przeznaczonych do pracy w 20, 21 oraz nieelektrycznych przeznaczonych do pracy w 20 strefie zagrożenia wybuchem pyłów wybór ten oraz zgodność urządzenia z odpowiednimi normami są dodatkowo weryfikowane przez jednostkę notyfikowaną.

Za określenie na obiekcie stref zagrożenia wybuchem oraz dobór urządzeń wyposażonych we właściwe zabezpieczenia oraz certyfikaty odpowiada użytkownik/właściciel obiektu. Przy realizacji obu czynności użytkownicy/właściciele obiektów często współpracują z firmami zewnętrznymi specjalizującymi się w obszarze bezpieczeństwa wybuchowego.

Urządzenia pracujące w dwóch strefach zagrożenia wybuchem

Zdarza się, że dane urządzenie pracuje w dwóch strefach zagrożenia wybuchem jednocześnie. Przykładem może tu być czujnik zapełnienia, którego sonda pracuje wewnątrz zbiornika na pył (najczęściej w strefie 20), natomiast układ elektroniczny po jego zewnętrznej stronie (najczęściej w strefie 22). W takich przypadkach poszczególne elementy urządzenia powinny posiadać zabezpieczenia adekwatne do wyznaczonej strefy zagrożenia wybuchem.

Innym przykładem może być zawór celkowy zamontowany na wylocie z silosu. Wówczas we wnętrzu obudowy zaworu celkowego (w większości przypadków) wyznacza się 20, a na zewnątrz 22 strefę zagrożenia wybuchem. W związku z powyższym poszczególne elementy zaworu (wewnętrzne oraz zewnętrzne) mogą mieć zabezpieczenia adekwatne do wyznaczonych stref zagrożenia wybuchem.

Generowanie pyłowych atmosfer wybuchowych

Skrajny przypadek zalegania tzw. pyłów osiadłych.

Rys.1. Skrajny przypadek zalegania tzw. pyłów osiadłych.

Generowanie atmosfer wybuchowych wewnątrz obudów związane jest bezpośrednio z charakterem procesów technologicznych (kruszenie, mieszanie, przesypywanie itp.). Dlatego też ich eliminacja z procesu produkcyjnego jest trudna i kosztowna lub praktycznie niemożliwa.

Do urządzeń i aparatów we wnętrzu których najczęściej dochodzi do wybuchu atmosfer pyłowo-powietrznych należą:

  • silosy (20%)
  • instalacje odpylające (17%)
  • instalacje mielące (13%)
  • instalacje transportujące (10%)
  • instalacje suszące (8%)
  • instalacje dopalające (5%)
  • instalacje mieszające (5%)
  • instalacje polerujące i szlifujące (5%)
  • instalacje przesiewające (3%)
  • inne (14%)

Zewnętrzne atmosfery wybuchowe najczęściej powstają w wyniku nieszczelności w instalacji oraz wzbudzenia tzw. pyłów osiadłych, tj. pyłów zalegających na posadzkach, obudowach urządzeń oraz konstrukcjach stalowych. Ograniczenie ich powstawania może zostać osiągnięte poprzez hermetyzację instalacji, okresowe sprzątanie z użyciem urządzeń podciśnieniowych (np. systemu centralnego odkurzania), stosowanie instalacji odpylających.

Wzbudzenie pyłów osiadłych może nastąpić w wyniku: drgań konstrukcji stalowych, używania nadciśnieniowych układów czyszczących, niekontrolowanego uwolnienia ciśnienia z instalacji, wybuchu (np. w urządzeniu niezabezpieczonym lub nieprawidłowo zabezpieczonym przed wybuchem), przeciągów, nieprawidłowego działania wentylacji.

Dla przykładu wzbudzenie 1 mm warstwy pyłu osiadłego o gęstości usypowej 500 kg/m3 może stworzyć atmosferę wybuchową o wysokości 5 metrów oraz koncentracji 100 g/m3.

Rzadziej występującym mechanizmem powstawania pyłowych atmosfer wybuchowych jest skraplanie i zestalanie się par różnych substancji chemicznych, np. sadzy czy dymu spawalniczego (pył kondensacyjny).

Ochrona przed skutkami wybuchu

Zgodnie z rozporządzeniem w sprawie minimalnych wymagań dla stanowisk pracy, na których może wystąpić atmosfera wybuchowa, pracodawca powinien w pierwszej kolejności ograniczać tworzenie się atmosfer wybuchowych oraz dążyć do wyeliminowania źródeł zapłonu atmosfer wybuchowych. Powyższe rozporządzenie wskazuje również, iż „w przypadku zaistnienia wybuchu zasięg jego oddziaływania powinien ograniczyć się tylko do stanowiska pracy i znajdujących się tam urządzeń na skutek zastosowania przez pracodawcę sposobów uniemożliwiających jego przejście w detonację i rozprzestrzenianie się fali detonacyjnej”.

W praktyce oznacza to konieczność budowy instalacji odpornych na maksymalne ciśnienie wybuchu lub stosowanie zabezpieczeń chroniących przed skutkami wybuchu w postaci:

  • układów odciążających wybuch – panele dekompresyjne, układy bezpłomieniowego odciążania wybuchu, klapy samozamykające się,
  • systemu tłumienia wybuchu – układu wykorzystującego butle z materiałem tłumiącym, czujniki oraz centralę sterującą,
  • układów odsprzęgania (izolacji) wybuchu – bariery proszkowe HRD, zasuwy szybkiego działania, zawory celkowe w wykonaniu odpornym na falę i ciśnienie wybuchu, zawory odcinające typu Ex-Kop oraz Ventex.

Prawidłowo zabezpieczona instalacja (urządzenie) każdorazowo musi zostać wyposażona w system odsprzęgania wybuchu, który blokuje jego propagację na pozostałą część instalacji, oraz jeden z pozostałych systemów ochrony (odciążanie lub tłumienie wybuchu).

Wybór konkretnych rozwiązań uzależniony jest od parametrów procesowych (w tym temperatury, ciśnienia), konstrukcji chronionych urządzeń (w tym wytrzymałości konstrukcyjnej, kształtu) oraz parametrów wybuchowości pyłu (w tym pmax, Kst).

Wtórne wybuchy

Do wybuchów wtórnych dochodzi w wyniku propagacji, czyli rozprzestrzeniania się wybuchu pierwotnego. W zależności od zastosowanych (lub też braku zastosowania) zabezpieczeń przeciwwybuchowych mamy do czynienia z trzema typowymi przypadkami:

  • brak propagacji po wybuchu pierwotnym, który został zainicjowany we wnętrzu instalacji – jest to modelowa sytuacja, która ma miejsce w przypadku prawidłowo zabezpieczonej instalacji procesowej poprzez system tłumienia lub odciążania wybuchu oraz system odsprzęgania (izolacji) wybuchu. W sytuacji tej skutki wybuchu zainicjowanego w danym urządzeniu zostają ograniczone do jego kubatury, a w przypadku paneli odciążających do jego kubatury oraz strefy bezpieczeństwa, która musi zostać wyznaczona w obszarze otworów dekompresyjnych,
  • propagacja po wybuchu pierwotnym, który został zainicjowany we wnętrzu instalacji, a następnie poprzez rurociągi, kanały lub przesypy rozprzestrzenił się na sąsiednie urządzenia oraz poza wnętrze instalacji – sytuacja ta ma miejsce w przypadku niezabezpieczonych lub nieprawidłowo zabezpieczonych instalacji procesowych:
    • instalacje niezabezpieczone: wybuch powstały w danym urządzeniu rozprzestrzenia się poprzez system przesypów i kanałów na sąsiednie urządzenia, w których dochodzi do wybuchów wtórnych (propagacja wewnątrz instalacji). W konsekwencji narastającego w instalacji ciśnienia następuje jej rozerwanie. Uwolnione ciśnienie wzbudza warstwy pyłu osiadłego, co prowadzi do kolejnych wybuchów wtórnych, tym razem jednak na zewnątrz instalacji (propagacja na zewnątrz instalacji),
    • instalacja zabezpieczona nieprawidłowo: do typowych błędów popełnianych podczas zabezpieczania instalacji procesowych przed wybuchem należy stosowanie paneli odciążających wybuch w halach i budynkach oraz brak stosowania odsprzęgania wybuchu. W pierwszym przypadku wybuch uwolniony do wnętrza hali wzbudza pyły osiadłe, doprowadzając do wybuchów wtórnych. W drugim przypadku brak odsprzęgania (pomimo prawidłowego zastosowania tłumienia lub odciążania wybuchu) powoduje propagację resztkowej fali ciśnienia oraz płomienia na sąsiednie urządzenia. W konsekwencji zjawisko to może prowadzić do ich rozerwania, co skutkuje przeniesieniem się wybuchu na zewnątrz instalacji procesowej,
  • propagacja po wybuchu pierwotnym, który został zainicjowany na zewnątrz instalacji – zjawisko to najczęściej jest spowodowane obecnością pyłów osiadłych, które w wyniku podmuchu lub drgań tworzą wybuchową mieszaninę pyłowo-powietrzną. W przypadku, gdy w obszarze powstałej chmury znajduje się źródło zapłonu (np. gorąca powierzchnia, niedopałek, iskry pochodzące od prac spawalniczych), może dojść do wybuchu. W takiej sytuacji możemy mieć do czynienia z samonapędzającym się mechanizm. Pierwszy wybuch powodują wzbicie w powietrze kolejnych porcji pyłu, który stanowi paliwo dla wybuchów wtórnych.

Dedykowany System Bezpieczeństwa Wybuchowego – DSBW

DSBW to kompleksowy program ochrony pojedynczych urządzeń oraz całych zakładów przemysłowych przed skutkami niekontrolowanego wybuchu pyłów, gazów, par cieczy oraz mieszanin hybrydowych. Program ten został opracowany przez ekspertów GRUPY WOLFF, polskiej firmy, która od blisko 20 lat współpracuje z przemysłem w zakresie ochrony przeciwwybuchowej.

Celem DSBW jest zapewnienie właściwego poziomu bezpieczeństwa wybuchowego w zakładach przemysłowych poprzez wdrożenie trzech poziomów ochrony:

Poziom 1 – ochrona poprzez identyfikację i ocenę zagrożeń obejmuje:

  • opracowanie wstępnej oraz powykonawczej oceny ryzyka wybuchowego,
  • wyznaczenie stref zagrożonych wybuchem,
  • opracowanie dokumentu zabezpieczenia przed wybuchem.

Poziom 2 – ochrona poprzez ograniczenie ryzyka wystąpienia wybuchu obejmuje:

  • dobór urządzeń dostosowanych do pracy w wyznaczonych strefach zagrożenia wybuchem,
  • zaprojektowanie oraz wdrożenie instalacji odpylania/centralnego odkurzania w wykonaniu zgodnym z Atex (ograniczenie tworzenia się atmosfer wybuchowych),
  • ograniczenie/eliminację źródeł zapłonu atmosfery wybuchowej.

Poziom 3 – ochrona poprzez ograniczenie skutków wybuchu do bezpiecznego poziomu obejmuje:

  • wdrożenie systemu tłumienia wybuchu,
  • wdrożenie systemu odciążania wybuchu,
  • wdrożenie systemu odsprzęgania wybuchu.

Zakres wdrożenia Dedykowanego Systemu Bezpieczeństwa Wybuchowego uwarunkowany jest rzeczywistymi potrzebami zakładu przemysłowego. W celu ich określenia ekspert GRUPY WOLFF przeprowadza audyt bezpieczeństwa wybuchowego instalacji procesowych, budynków oraz hal podlegających dyrektywie ATEX. W efekcie sporządzony zostaje raport, który w sposób jednoznaczny wskazuje krytyczne punkty badanych obiektów. Raport ten jest podstawą do określenia zakresu DSBW, w jakim zostanie on wdrożony w konkretnym zakładzie przemysłowym.

ATEX - PODSTAWY PRAWNE

Warunkiem członkostwa w Unii Europejskiej było dostosowanie krajowych przepisów do aktów prawnych obowiązujących na terenie wspólnoty. Przepisy w poszczególnych krajach członkowskich, również i w Polsce, były niejednolite i utrudniały swobodny przepływ towarów, wymagały więc niezbędnej harmonizacji. Polska realizując te założenia, zobowiązała się do implementacji w swoim krajowym systemie prawa postanowień dyrektyw Parlamentu Europejskiego oraz Rady dotyczących zakresu bezpieczeństwa wybuchowego.

Najważniejszymi dokumentami w tym zakresie są dyrektywy 1999/92/ WE oraz 2014/34/UE. Pierwsza z nich została wprowadzona Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r. w sprawie minimalnych wymagań, dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy, związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej. Druga z kolei Rozporządzeniem Ministra Rozwoju z dnia 6 czerwca 2016 r. w sprawie wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w atmosferze potencjalnie wybuchowej.

Sprawdź darmowy pakiet edukacyjny

Weź udział w darmowym warsztacie online lub/i dołącz do naszego programu edukacyjnego całkowicie za darmo. Ty zdobywasz wiedzę, my ustanawiamy dobre standardy bezpieczeństwa.

Przewiń do końca
sprawdź darmowe warsztaty online, pobierz przewodnik ATEX, dołącz do programu edukacyjnego.

Darmowe warsztaty online

Wybuch pyłu drzewnego

Wybuch pyłu drzewnego – premiera filmu

Weź udział w premierze filmu, który w 5 minut pokaże przyczyny i skutki wybuchu pyłu drzewnego, który spowodował 5 mln zł strat. Bezpośrednio po filmie nasz ekspert przeprowadzi analizę zdarzenia na żywo oraz odpowie na pytania uczestników. Otrzymasz także dostęp do obszernego studium przypadku.

Ochrona urządzeń i aparatów przed skutkami wybuchu pyłów

Zaczniemy od podstaw prawnych, które będą stanowiły dla nas bazę dla dalszej, bardzo praktycznej części. Warsztat wesprzemy aż 28 unikalnymi filmami, których nie znajdziesz w sieci. Dzięki nim nie tylko zrozumiesz zasadę działania poszczególnych typów zabezpieczeń, ale także zobaczysz skutki ich błędnego zastosowania. Nie ukrywajmy, ta część nie tylko edukuje, ale także daje mocno do myślenia.

Poprawny dobór zabezpieczeń przeciwwybuchowych dla jednostek odpylających

Jeśli w Twoim zakładzie pracują filtry bądź cyklony, to ten warsztat jest dla Ciebie. Dowiesz się z niego jakie błędy najczęściej są popełniane przy zabezpieczaniu instalacji odpylających. Zobaczysz także studium przypadku w formie filmu, który pokazuje konsekwencje tych błędów – zdradzę tylko, że film pobudza wyobraźnię. Co ważne całość zaczniemy, krótkim wstępem nt. podstaw prawnych.

Wyładowania elektrostatyczne jako przyczyna wybuchu – jak się chronić

W czasie warsztatu zaprezentujemy szereg niezwykle ciekawych materiałów wideo, a także sporo wiedzy opartej o przepisy, normy i nasze doświadczenie. Poznasz również, a może przede wszystkim, sposoby ochrony przed elektrycznością statyczną. W warsztacie powinien wziąć udział każdy, kto pracuje w zakładzie gdzie wykonuje się operacje z palnymi cieczami, a także gazami oraz pyłami.

Oświetlenie podstawowe i awaryjne w strefach zagrożenia wybuchem

Jak dobrać oświetlenie podstawowe i awaryjne, tak by było zgodne z obowiązującymi przepisami? Na jakie rozwiązania konstrukcyjne zwrócić uwagę, aby inwestycja szybko nie okazała się workiem bez dna? Czy producenci opraw zawsze są uczciwi? To tylko kilka z kilkunastu tematów jakie zostaną poruszone w tym niezwykle merytorycznym warsztacie.

Awaryjne oświetlenie ewakuacyjne i zapasowe a aktualne wymogi prawne i normatywne

Przekrojowy warsztat dla osób mających do czynienia z oświetleniem ewakuacyjnym i zapasowym pracujących także w strefach zagrożenia wybuchem. Prowadzący skupia się na praktycznym podejściu do norm i aktów prawnych z zakresu odnoszących się do oświetlenia oraz jego zasilania jako jednej ze składowych bezpieczeństwa pożarowego w obiektach.

Poprawny dobór zabezpieczeń przeciwwybuchowych dla jednostek odpylających on demand

Jeśli w Twoim zakładzie pracują filtry bądź cyklony, to ten warsztat jest dla Ciebie. Dowiesz się z niego jakie błędy najczęściej są popełniane przy zabezpieczaniu instalacji odpylających. Zobaczysz także studium przypadku w formie filmu, który pokazuje konsekwencje tych błędów – zdradzę tylko, że film pobudza wyobraźnię. Co ważne całość zaczniemy, krótkim wstępem nt. podstaw prawnych.

To nie wszystko, przewiń niżej.

Pobierz przewodnik ATEX
Jak dostosować aparat lub instalację procesową do wymogów dyrektywy ATEX.

Co otrzymasz

  • studia przypadków pokazujące przyczyny wybuchów i pożarów
  • dostęp do filmów wideo pokazujących skutki oraz przebieg zdarzeń
  • praktyczne wskazówki jakie podjąć działania
  • statystyki odnośnie źródeł zapłonu oraz palnych pyłów
  • wiedzę nt. parametrów wybuchowości, oceny ryzyka wybuchu i DZPW, prewencji i ograniczania skutków i wiele więcej

Darmowy program
edukacyjny ATEX

Program wspiera już 3474 specjalistów odpowiedzialnych m.in. za BHP, utrzymanie ruchu, a także projektantów, rzeczoznawców ds. ppoż. i ubezpieczycieli. Dołącz do ich grona.

Co zyskujesz

  • darmową wiedzę dzięki, której się rozwijasz
  • studia przypadku pokazujące przyczyny i skutki wybuchów
  • filmy przedstawiające realne zdarzenia + komentarz
  • artykuły i poradniki
  • możliwość darmowego udziału w warsztatach
  • duże zniżki na szkolenia i konferencje

WAŻNA INFORMACJA
W związku z koronawirusem wprowadzamy szkolenia online z gwarancją zwrotu kosztów w przypadku nie spełnienia Twoich oczekiwań. Jednocześnie odwołujemy tradycyjne szkolenia do końca kwietnia.

Pobierz przewodnik ATEX

Jak dostosować urządzenie, instalację lub zakład produkcyjny do dyrektywy ATEX
  • Praktyczna wiedza poparta przykładami
  • Studia przypadków rzeczywistych wybuchów w przemyśle
  • Unikalne materiały wideo
  • Wskazówki i rady ekespertów
NOWE
DARMOWE MATERIAŁY
Tylko praktyczne spojrzenie; zero "suchej" teorii:
  • przypominamy o tym, o czym wielu zapomina
  • na rzeczywistych przykładach omawiamy błędy, ale i to, jak na co dzień postępować prawidłowo zgodnie z Dyrektywą ATEX
  • dokument współtworzony z czytelnikami
Wykorzystaj dane i argumenty do swojej prezentacji:
  • poznaj przyczyny i skutki wybuchów w różnych branżach
  • jak do bezpieczeństwa wybuchowego podchodzą inne firmy?
  • jak analizować koszty i korzyści projektu zapewnienia bezpieczeństwa wybuchowego?