Wprowadzenie do tematyki palnego pyłu

Koen Oostvogels, inżynier ds. rozwoju aplikacji w firmie Donaldson

Unoszący się w powietrzu pył, który powstaje w wielu procesach produkcyjnych, nie stanowi zwykłego problemu związanego z utrzymaniem porządku. Gdy jego cząstki osiądą w trudno dostępnych miejscach w całym obiekcie, każde ich późniejsze wzniecenie może spowodować powstanie potencjalnie wybuchowej chmury pyłu.

Dlatego stworzenie planu łagodzenia skutków konieczne będzie w większości obiektów — w tym wielu, które tradycyjnie nie byłyby uważane za „niebezpieczne”. Oprócz sprawdzenia wymagań prawnych obowiązujących w danym regionie, najlepsze możliwe działanie uwzględnia zmniejszenie prawdopodobieństwa wystąpienia incydentu poprzez zadanie sobie pytania „Czy mój pył rzeczywiście jest palny?”.

To nie jest tak proste, jak mogłoby się wydawać. Niewiele osób zapaliłoby papierosa podczas tankowania samochodu, a jednak wiele nie zastanawia się nad tym, gdy zapala go w przerwie w pracy podczas remontu domu, w wyniku której powstało mnóstwo trocin.

Potencjalne zagrożenie stanowi każdy drobny materiał, który po zmieszaniu z powietrzem może się zapalić. Przykłady obejmują większość stałych materiałów organicznych (cukier, mąka, drewno itp.), metale i inne. W rzeczywistości nawet częściowo utleniony pył aluminiowy powstały podczas cięcia plazmowego może w pewnych okolicznościach zostać uznany za wybuchowy — pewność daje jedynie właściwa ocena ryzyka.

Na dobry początek warto wysłać próbkę pyłu do wykwalifikowanego laboratorium. Jeżeli okaże się, że pył jest palny, dalsze testy określą, czy jest wybuchowy, jak szybko może to nastąpić i jaką siłę może nieść. Informacje te pomogą ukierunkować dobór urządzeń potrzebnych do łagodzenia zagrożenia.

Pięciokąt wybuchu — strategie zarządzania ryzykiem

Chociaż zarządzanie jednym lub kilkoma dobrze znanymi elementami „trójkąta ognia”, takimi jak tlen, ciepło i paliwo, może zmniejszyć ryzyko pożaru, to strategie zarządzania ryzykiem wybuchu muszą uwzględniać dwa dodatkowe elementy. Rozpraszanie pyłu i uwięzienie pyłu tworzą „pięciokąt wybuchu” i mogą wymagać oddzielnej strategii, która zajmie się wszelkim pozostałym ryzykiem wybuchu.

Elementem stanowiącym paliwo w „pięciokącie wybuchu” jest drobno rozproszona chmura pyłu. Z reguły za ryzyko uważa się chmurę wystarczająco gęstą, aby zasłonić dłoń lub — mówiąc bardziej praktycznie — warstwa pyłu o grubości zaledwie 0,5 mm. Ale podobnie jak propan, który stwarza niebezpieczeństwo tylko przy stężeniu objętościowym w powietrzu wynoszącym 1,8–8,4%, kluczowym czynnikiem jest wielkość cząstek. Dokumenty Niemieckiego Instytutu Bezpieczeństwa i Higieny Pracy¹ przedstawiają wyniki testów różnych próbek pyłu z uwzględnieniem wielkości cząstek i stężenia wymaganego, aby umożliwić spalanie.

Na przykład trociny stanowią zagrożenie tylko wtedy, gdy są mniejsze niż 63 μm — im drobniejszy pył, tym większa powierzchnia reakcji z tlenem — i w stężeniu powyżej 30 g/m³. Załóżmy więc, że przytoczona wcześniej w ramach przykładu osoba paląca pracuje w pomieszczeniu o kubaturze 150 m³, a warstwa kurzu o grubości 0,5 mm zalega na podłodze o powierzchni 50 m². Dałoby to 0,025 m³ pyłu, a przy typowej gęstości 600 kg/m³ odpowiada to 15 kg, które – gdyby unosiły się w powietrzu – wytworzyłoby stężenie pyłu na poziomie 100 g/m³, stwarzając oczywiste zagrożenie.

Najważniejsza jest znajomość właściwości pyłu. Należy przetestować trzy główne parametry. Pierwszy to Pmax, czyli maksymalne ciśnienie, które można osiągnąć na podstawie wielkości cząstek. Następna jest szybkość, z jaką następuje wzrost ciśnienia, pamiętając, że będzie się ona różnić w zależności od kubatury pomieszczenia lub objętości naczynia. Pomnożenie tego wzrostu ciśnienia przez objętość daje wartość Kst, co pozwala nam ujednolicić szybkość wzrostu ciśnienia i zdefiniować cztery kategorie ryzyka: od St0 (nie wybucha) do St3 (bardzo silny wybuch). Należy jednak pamiętać, że słabsza eksplozja St1 jest tak samo niebezpieczna jak zdarzenie St3.

Ostatni główny parametr dotyczy znajomości minimalnej wymaganej energii zapłonu, która umożliwi bezpieczniejsze postępowanie. Pozostałe parametry obejmują temperaturę żarzenia, fakt, czy pył jest przewodzący i czy możliwy jest samozapłon. Wszystkie te czynniki są bardzo swoiste dla konkretnego pyłu powstającego w określonym procesie, dlatego zawsze zaleca się zasięgnięcie profesjonalnej porady.

Planowanie bezpieczeństwa

Po ustaleniu palności pyłu można opracować plan mający na celu ograniczenie ryzyka w toku procesu. Po pierwsze, chociaż właściwe utrzymanie porządku to tylko częściowe rozwiązanie, przeprowadź audyt swojego procesu, aby określić, gdzie uciążliwy pył jest generowany, uwalniany lub gromadzony — i zajmij się tym. Miejsca takie często obejmują strefy przyjmowania i mieszania, miejsca wysypywania z worków, stanowiska spawania lub cięcia, belki i oprawy oświetleniowe. W każdej lokalizacji warto przeanalizować procesy produkcyjne, procedury sprzątania, kontroli zapylenia i potencjalne źródła zapłonu.

Pamiętaj, że gdy pył gromadzi się w kilku miejscach, czoło płomienia może wytworzyć falę ciśnienia, która prowadzi do reakcji łańcuchowej, przemieszczając się i zasilając większą ilością pyłu podczas przemieszczania się przez budynek — jak to miało miejsce podczas słynnej eksplozji w cukrowni Imperial², w wyniku której zginęło 14 osób. Ponadto rzekomo pusty zbiornik jest zwykle bardziej niebezpieczny niż zbiornik pełny — dlatego na przykład otwarcie klapy rewizyjnej w silosie może spowodować wzniecenie w powietrze osadów zalegających na występach i zwiększenie ryzyka.

Nawet sprzęt stosowany do łagodzenia problemu może stanowić strefę niebezpieczną, a odpylacze są odpowiedzialne za 30% takich eksplozji. Czyszczenie mediów filtracyjnych lub opróżnianie pojemników na pył może również powodować powstawanie lokalnie niebezpiecznych chmur pyłu.

Na decyzje dotyczące ograniczania zapylenia może wpływać wiele norm i kodeksów, w tym przepisy lokalne, krajowe i europejskie. Kluczowe znaczenie ma znajomość przepisów mających zastosowanie do danego zakładu, a właściciele procesów powinni zawsze zapoznawać się z wymogami regulacyjnymi obowiązującymi na ich obszarze.

Od lipca 2003 roku obowiązują dwie dyrektywy Unii Europejskiej dotyczące ochrony pracowników i urządzeń przed zagrożeniami związanymi z atmosferami potencjalnie wybuchowymi — 1999/92/WE i 2014/34/UE (dyrektywy ATEX).

Dyrektywy ATEX jasno określają, że odpowiedzialność za ocenę ryzyka i stworzenie dokumentu dotyczącego ochrony przeciwwybuchowej spoczywa na pracodawcy/właścicielu procesu. Właściciele procesów są odpowiedzialni za wybór swojej strategii zarządzania materiałami palnymi oraz zapewnianie zgodności ze wszystkimi obowiązującymi kodeksami i normami.

Mając wieloletnie doświadczenie w dostarczaniu wysokiej jakości odpylaczy, które stały się integralną częścią strategii wielu zakładów w dziedzinie łagodzenia skutków pyłu palnego, firma Donaldson może pomóc w przeglądzie strategii łagodzenia skutków stosowanych przez właścicieli procesów i zapewnić optymalne rozwiązanie w zakresie odpylania dla wybranej przez nich strategii.