Według statystyk BIA – Reports 11/97, instalacje odpylające zajmują drugą pozycję (po silosach i zbiornikach) wśród urządzeń, w których najczęściej dochodzi do wybuchu. Biorąc natomiast pod uwagę tylko pyły metali, aż 44% wszystkich wybuchów w przemyśle ma miejsce właśnie w instalacjach odpylających. Jednocześnie wg Zbigniewa Wolffa, eksperta w GRUPIE WOLFF, który zabezpieczał setki instalacji przemysłowych, urządzenia odpylające bardzo często są zabezpieczone w sposób błędny lub wręcz niebezpieczny.
Darmowy warsztat online nt. zabezpieczania instalacji odpylania przed wybuchem
Niniejszy artykuł został opracowany na bazie szkolenia Zbigniewa Wolffa nt. najczęstszych błędów popełnianych przy zabezpieczaniu instalacji odpylania przed skutkami wybuchu. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej w tym obszarze, koniecznie obejrzyj zapis wideo tego szkolenia, który znajdziesz pod poniższym linkiem: https://www.hazex.eu/poprawny-dobor-zabezpieczen-przeciwwybuchowych-dla-jednostek-odpylajacych-on-demand/
BŁĄD 1: stosowanie paneli odciążających wybuch we wnętrzu hali
Zacznijmy od wyjaśnienia zasady działania paneli dekompresyjnych. Ta forma ochrony przed wybuchem określana jest także mianem klap eksplozyjnych, paneli rozrywnych, czy też klap przeciwwybuchowych. Niezależnie od nazwy zasada działania tego typu zabezpieczenia zawsze polega na upuszczeniu nadmiernego ciśnienia wybuchu, a także płomienia oraz gorących gazów do otoczenia. Odbywa się to poprzez kontrolowane rozerwanie paneli dekompresyjnych przy zadanym ciśnieniu.
Bardzo często panele dekompresyjne stosowane są dla urządzeń zlokalizowanych wewnątrz hal czy budynków. Takie podejście jest nie tylko niezgodne z prawem, ale przede wszystkim stwarza poważne niebezpieczeństwo dla instalacji oraz pracowników.
Testy, ale także doświadczenie zdobyte na bazie rzeczywistych wybuchów w przemyśle pokazały, że ciśnienie wybuchu oraz płomienie wydostające się z urządzenia poprzez panele dekompresyjne mogą mieć zasięg nawet kilkudziesięciu metrów. Ich siła może być niszcząca dla napotkanych urządzeń i bardzo niebezpieczna dla znajdujących się w okolicy ludzi. To jednak nie jedyny problem. Jeśli na posadzkach, urządzeniach, lampach czy konstrukcjach wsporczych zalega palny pył, to istnieje bardzo duże ryzyko, że dojdzie tam do tzw. wybuchów wtórnych. To zjawisko było przyczyną wielu katastrof i tragedii. Dwie z nich przedstawiamy w żółtej ramce poniżej.
Przykłady tragicznych w skutkach wybuchów wtórnych w przemyśle
Wybuch pyłu cukru: katastrofa w Imperial Sugar Refinery to jeden z najbardziej znanych przypadków, gdzie wybuchy wtórne miały kluczowe znaczenie dla skali katastrofy. Pierwotny wybuch miał miejsce we wnętrzu obudowy przenośnika taśmowego. Następnie jego skutki przeniosły się do budynku produkcyjnego, gdzie zalegał pył cukru. Doszło do serii wybuchów wtórnych i pożaru. W zdarzeniu tym zniszczeniu uległ cały zakład, 14 osób poniosło śmierć, a 36 zostało rannych. O przyczynach i skutkach tego zdarzenia dowiesz się z tego artykułu: https://www.hazex.eu/film-z-kamer-przemyslowych-ukazujacy-wybuch-w-imperial-sugar-refinery/.
Wybuch pyłu w Imperial Sugar Refinery
Wybuch pyłu aluminium: innym przykładem może być seria wybuchów, do jakich doszło w zakładzie produkującym felgi aluminiowe. Pierwszy wybuch miał miejsce w odpylaczu. Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że taki wybuch nie powinien wyrządzić większych strat. Urządzenie stało na zewnątrz hali i posiadało panele dekompresyjne.
Niestety, jak się okazało panele były dobrane nieprawidłowo – posiadały zbyt małą powierzchnię dekompresyjną przez co nie były wstanie skutecznie upuścić skutków wybuchu do atmosfery. Filtr został rozerwany. To jednak nie koniec. Odpylacz nie posiadał systemu izolacji, który uniemożliwiłby rozprzestrzenienie się wybuchu na pozostałą część instalacji. W rezultacie ciśnienie oraz płomienie mogły swobodnie przemieszczać się kanałem, który służył do odciągania zapylonego powietrza. W pewnym momencie doszło do rozerwania kanału. To był krytyczny moment. Wybuch wydostał się z instalacji do wnętrza hali. Wzbił w powietrze zalegający na posadzce, urządzeniach i konstrukcjach wsporczych pył, który uległ zapłonowi. Doszło do wtórnego wybuchu, którego siła wybiła w dachu hali dziurę o szerokości 15 metrów. Jeden z pracowników został ciężko ranny.
Szczegółową rekonstrukcję tego zdarzenia w formie filmu przedstawia w czasie swojego darmowego szkolenia online Zbigniew Wolff – dostęp do szkolenia znajdziesz pod tym linkiem: https://www.hazex.eu/poprawny-dobor-zabezpieczen-przeciwwybuchowych-dla-jednostek-odpylajacych-on-demand/
Wybuch pyłu w filtrze – Hayes Lemmerz, producent felg aluminiowych
Wróćmy jednak do stosowania paneli dekompresyjnych w pomieszczeniach zamkniętych. Norma PN-EN 14491:2012 – Systemy ochronne odciążające wybuchy pyłów przewiduje możliwość zastosowania panelu dekompresyjnego w hali, ale tylko wtedy, gdy ten połączony jest z kanałem, który wyprowadzi skutki wybuchu (fale ciśnienia, ogień, spalone, palące się i niespalone cząstki) poza obszar hali. To rozwiązanie ma jednak sporo ograniczeń. Dlatego też w praktyce jego zastosowanie jest możliwe bardzo rzadko.
Jeśli nie jest możliwe zastosowanie paneli lub paneli z kanałem dekompresyjnym to do dyspozycji pozostają nam jeszcze dwa typy zabezpieczeń: bezpłomieniowe odciążanie wybuchu (możemy stosować je w hali przy spełnieniu pewnych obostrzeń) oraz tłumienie wybuchu (możemy stosować je w hali praktycznie bez ograniczeń). Problematyka ta została szerzej omówiona we wspomnianym wyżej szkoleniu.
Więcej nt. możliwości zastosowania paneli z kanałami dekompresyjnymi dowiesz się z tego artykułu: https://www.hazex.eu/czy-panele-dekompresyjne-mozna-stosowac-w-pomieszczeniu-zamknietym/
BŁĄD 2: pył należy do klasy wybuchowości ST1 co świadczy, że jest on mało wybuchowy
Wskaźnik wybuchowości Kst jest kluczowy z punktu widzenia bezpieczeństwa wybuchowego. Określa on maksymalną szybkość, z jaką rośnie ciśnienie wybuchu danego pyłu. Wraz ze wzrostem Kst rosną wymagania co do szybkości, z jaką muszą zadziałać zabezpieczenia przeciwwybuchowe, aby ochronić aparat, czy też całe instalacje. Jest to więc podstawowy parametr, jaki bierze się pod uwagę przy doborze zabezpieczeń przeciwwybuchowych. W praktyce rzadko jednak posługujemy się dokładnymi wartościami Kst, w zamian zabezpieczenie przed skutkami wybuchu dobieramy stosując zakresy Kst wyrażone poprzez klasy wybuchowości St1, St2 i St3.
| Klasa wybuchowości pyłu | Kst [bar*m/s] |
|---|---|
| St1 | Poniżej 200 |
| St2 | 200 - 300 |
| St3 | Powyżej 300 |
Pod kątem bezpieczeństwa wybuchowego, na rynku funkcjonuje błędne i bardzo niebezpieczne przekonanie, że klasy wybuchowości mówią nam, czy dany pył jest bezpieczny czy też nie. Z tego względu pyły należące do klasy St1 często są bagatelizowane. Uważa się wręcz, że nie stwarzają one zagrożenia dla urządzeń, a tym samym nie stosuje się zabezpieczeń przeciwwybuchowych, co stoi w sprzeczności z wymaganiami dyrektywy ATEX. Tymczasem, upraszczając nieco zagadnienie, możemy obrazowo powiedzieć, że ten parametr mówi nam przede wszystkim czy niszczące ciśnienie wybuchu zostanie osiągnięte w czasie jednego, czy też dwóch mrugnięć okiem.
Przykładowo, wytrzymałość konstrukcyjna większości cyklonów czy odpylaczy mieści się w granicach od 0,2 do 0,6 bar. Z kolei ciśnienie wybuchu większości pyłów wynosi od 2 do 10 bar. Czy zatem fakt, że maksymalne ciśnienie wybuchu zostanie osiągnięte w czasie jednego, a nie dwóch mrugnięć oka sprawia, że jesteśmy bezpieczni? Niestety nie. Finalnie ciśnienie wybuchu i tak przekroczy wytrzymałość konstrukcyjną aparatu, co będzie skutkowało jego rozerwaniem i wymienionymi wcześniej konsekwencjami.
Kst, czy też określany na jego podstawie współczynnik wybuchowości St, są istotne głównie dla doboru zabezpieczeń przeciwwybuchowych. Innymi słowy, od prędkości przyrostu ciśnienia w aparacie zależy, jak szybko muszą zadziałać zabezpieczenia niwelujące skutki wybuchu.
Podchodząc do zabezpieczenia przed wybuchem jednostki odpylającej, należy znać także kilka innych parametrów, które będą miały wpływ na nasz wybór:
- podstawowe wymiary jednostki odpylania pozwalające określić kubaturę tzw. części brudnej,
- ilość, rodzaj i wymiary wkładów filtracyjnych, które w przypadku atmosfery pyłowej odlicza się od kubatury brudnej filtra,
- średnicę i przebieg kanałów
- wytrzymałość konstrukcyjną urządzenia
Dopiero wiedza o tych wszystkich elementach pozwala prawidłowo dobrać zabezpieczenia przeciwwybuchowe. Zgodnie z Dyrektywą ATEX mamy 4 możliwości rozwiązania:
- odciążanie wybuchu
- tłumienie wybuchu
- konstrukcje odporne na maksymalne ciśnienie wybuchu
- odsprzęganie (izolacja) wybuchu
BŁĄD 3: niepoprawne obliczenia i błędny dobór, a także rozmieszczenie zabezpieczeń
Właściwy dobór zabezpieczeń przeciwwybuchowych i odpowiednie ich rozmieszczenie na chronionej jednostce odpylającej wymaga od projektanta szerokiej wiedzy teoretycznej, wynikającej z zapisów dyrektywy ATEX oraz norm zharmonizowanych, ale także praktycznej, która z kolei wynika z doświadczenia. Braki w tym zakresie skutkują tym, że często można spotkać instalacje, które są tylko pozornie zabezpieczone przed wybuchem. Gdy jednak do niego dojdzie, konstrukcja i tak ulegnie zniszczeniu, a co gorsza, rozprzestrzeniająca się fala ciśnienia wybuchu i płomienie będą stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia i życia pracowników.
Dwie takie sytuacje można obejrzeć na kilkuminutowym wycinku naszego webinaru nt. poprawnego doboru zabezpieczeń przeciwwybuchowych dla instalacji odpylających:
W ciągu 1,5 godzinnego webinaru, z którego pochodzi powyższy fragment, nasz ekspert Zbigniew Wolff szczegółowo opowiada o wszystkich możliwych formach zabezpieczenia jednostek odpylających przed skutkami wybuchu. Pokazuje również nagrania wybuchów ukazujące jego skutki w przypadku prawidłowo i błędnie dobranych zabezpieczeń.
Webinar jest dostępny dla wszystkich zainteresowanych w formie dostępu na życzenie (on-demand). Po rejestracji na stronie https://www.hazex.eu/poprawny-dobor-zabezpieczen-przeciwwybuchowych-dla-jednostek-odpylajacych-on-demand/ przesłany zostanie link do nagrania, które można odtworzyć w dowolnym momencie. Zapraszamy do rejestracji i poszerzenia swojej wiedzy.
