Вводная информация о горючей пыли

Коэн Остфогельс, инженер по разработке прикладных решений, компания Donaldson

Проблема, связанная с попаданием пыли в воздух в ходе многих производственных процессов, не сводится только к поддержанию чистоты и порядка. Частицы пыли, осевшие в труднодоступных местах производственных помещений и поднявшиеся в воздух вследствие внешнего воздействия, могут образовать потенциально взрывоопасное облако.

Поэтому для большинства объектов, в том числе множества тех, которые традиционно не считаются «опасными», требуется создание плана по смягчению последствий. Наряду с изучением требований законодательства в вашем регионе, наилучшим первым шагом к снижению вероятности инцидента будет поиск ответа на вопрос: «Действительно ли пыль на моем объекте является горючей?»

Ответить на него не так просто, как могло бы показаться. Редко встретишь человека, заправляющего бензобак своего автомобиля с сигаретой во рту, но многие, не задумываясь, закуривают во время перерыва в ремонтируемом доме, полном древесных опилок.

Любой мелкодисперсный материал, способный загореться при смешивании с воздухом, представляет потенциальный риск. Примерами служат большинство твердых органических материалов (например, сахар, мука, дерево и т. д.), металлы и многие другие вещества. В реальности даже частично окисленная алюминиевая пыль, образующаяся при плазменной резке, при определенных обстоятельствах может считаться взрывоопасной, и гарантировать отсутствие риска может только надлежащая оценка ситуации.

Для начала правильнее всего будет отправить отобранный образец пыли в сертифицированную лабораторию. Если пыль окажется горючей, продолжите испытания, чтобы определить, является ли она взрывоопасной, насколько быстро вероятен взрыв и какова может быть его мощность. Эта информация поможет правильно подобрать оборудование, необходимое для ослабления этого риска.

Взрывной пятиугольник: стратегии снижения рисков

Контролируя один или нескольких элементов хорошо известного пожарного треугольника — кислород, тепло и топливо, — можно снизить риск возгорания. Однако в стратегиях снижения рисков взрывов должны учитываться еще два элемента. Добавив «рассеивание пыли» и «запирание пыли», получаем взрывной пятиугольник. Для учета этих элементов может потребоваться отдельная стратегия, призванная устранить все оставшиеся риски взрыва.

Элементу «Топливо» в пятиугольнике соответствует облако мелкодисперсной пыли. Как правило, считается, что риск представляет облако, настолько плотное, что в нем ничего не видно на расстоянии вытянутой руки. Более понятным практическим примером является слой пыли толщиной всего 0,5 мм. Но, по аналогии с тем, что пропан опасен только в концентрации от 1,8 до 8,4 % от объема окружающего воздуха, ключевым фактором скорее является размер частиц. В документах Немецкого института охраны труда и производственной санитарии¹ представлены результаты испытаний различных образцов пыли, включая размеры и концентрации частиц, необходимые для возгорания.

Например, опилки, обычно представляют риск только при размере их частиц менее 63 микрон (чем мельче частицы пыли, тем больше площадь их поверхности, реагирующей с кислородом) и в концентрации выше 30 г/м³. Предположим, что вышеупомянутый курильщик работает в помещении объемом 150 м³, в котором на полу площадью 50 м² имеется слой пыли толщиной 0,5 мм. Это означает, что здесь скопилось 0,025 м³ пыли, что при типичной плотности 600 кг/м³ эквивалентно 15 кг. Если бы эта пыль поднялась в воздух, то ее концентрация составила бы 100 г/м³, создав очевидную опасность.

Знание свойств пыли на вашем объекте является чрезвычайно важным. Проверке подлежат три основных параметра. Во-первых, это Pmax, или максимальное давление, которое может быть создано с учетом размера частиц. Во-вторых, это скорость повышения давления, которая (и это следует учитывать) будет варьироваться в зависимости от объема помещения или аппарата. Умножив значение повышения давления на объем, получаем коэффициент взрывоопасности Kst, который позволяет нам стандартизировать показатель скорости повышения давления и определить четыре категории риска: от St0 (не взрывается) до St3 (очень сильный взрыв). Однако следует отметить, что более слабый взрыв категории St1 не менее опасен, чем инцидент уровня St3.

Третьим основным параметром является минимально необходимая энергия воспламенения, знание которого обеспечит более безопасные способы обращения с пылью. К другим параметрам относятся температура тления, электропроводность пыли и возможность ее самовоспламенения. Все эти факторы очень специфичны для конкретной пыли, которая образуется в ходе конкретного процесса, поэтому всегда рекомендуется обращаться за консультацией к профессионалам.

Планирование мер обеспечения безопасности

Как только вы определили горючесть пыли, можно разрабатывать план минимизации рисков, присущих вашему технологическому процессу. Во-первых, хотя поддержание надлежащей чистоты и порядка — это лишь частичное решение, обязательно проведите аудит своего процесса, чтобы определить места образования, выбросов или скопления опасной пыли, и постарайтесь устранить их. Часто это места подачи и смешивания сыпучих материалов, опорожнения мешков, зоны сварки или резки, балки и осветительная арматура. Для каждого такого места проанализируйте производственные процессы, способы уборки, меры по борьбе с пылью и имеющиеся потенциальные источники возгорания.

Учитывайте, что при скапливании пыли в нескольких местах фронт распространения пламени может создать волну давления, которая, продвигаясь внутри здания, вызывает цепную реакцию, подъем и возгорание еще большего количества пыли. Именно это и произошло во время печально известного взрыва на заводе Imperial Sugar (шт. Джорджия, США)², приведшего к гибели 14 человек. Кроме того, предположительно пустой аппарат обычно более опасен, чем полный. Так, например, при открытии смотрового люка на силосе пыль, осевшая на уступах, может подняться в воздух и повысить риск взрыва.

Опасной зоной может быть даже оборудование, используемое для снижения серьезности проблемы: 30 % таких взрывов приходится на пылесборники. При очистке фильтрующего материала или опорожнении бункеров для пыли также могут образовываться локально опасные облака пыли.

Влиять на решения по борьбе с пылью могут многие стандарты и кодексы, включая местные, государственные и общеевропейские регламенты. Знание регламентов, применимых в отношении вашего предприятия, имеет важное значение, и ответственные за осуществление процессов всегда должны изучать требования регламентов, действующих в их регионах.

В июле 2003 года Европейским союзом были опубликованы две директивы, касающиеся защиты сотрудников и оборудования от рисков, создаваемых потенциально взрывоопасными средами: 1999/92/EC и 2014/34/EU (директивы ATEX).

В директивах ATEX четко указывается, что обязанности по оценке рисков и созданию документа по взрывозащите возложена на работодателя/ответственного за осуществление процесса. Ответственные за осуществление процессов обязаны выбрать подходящую стратегию работы с горючими материалами и обеспечить соблюдение всех применимых норм и стандартов.

Компания Donaldson уже несколько десятилетий поставляет высококачественные пылесборники, которые на многих предприятиях стали неотъемлемым компонентом стратегий снижения рисков, создаваемых горючей пылью, и может помочь ответственным за осуществление процессов проанализировать эти стратегии и предложить оптимальное решение для улавливания пыли, подходящее для выбранной ими стратегии.