Układy filtracyjne i zagrożenia spowodowane eksplozją oraz propagacją wybuchu.

Układy filtracyjne i zagrożenia spowodowane eksplozją oraz propagacją wybuchu.

W ostatnich latach w przemyśle coraz częściej stosuje się systemy odpylania powietrza.

Układy zastosowania urządzeń ochrony powietrza są bardzo szerokie a ich projekt oraz dobór jest zależny od poziomu skomplikowania układu i jego przeznaczenia.

Najczęściej są to układy proste składające się z pojedynczego filtra oraz kilku ssawek aż po układy wysoko skomplikowane gabarytowo imponujące, które składają się z dużej ilości miejsc odpylania. Przy budowie i projektowaniu układu dobiera się odpowiednią technikę filtracyjną, na co w pierwszej mierze składa się dobór tkanin filtracyjnych, metody ich oczyszczania oraz sposób odbioru i zagospodarowania pyłów przemysłowych.

Przykładowy układ może składać się filtra workowego, rury dolotowej oraz kilku ssawek na instalacji. Rodzaje wychwytywania zanieczyszczeń u źródła są różne (okapy, ramiona odciągowe, ssawki szczelinowe, wentylacja strefowa i wiele innych) i najlepiej ich dobór należy zlecić wyspecjalizowanej firmie. Wyspecjalizowana firma dobiera zgodnie ze sztuką i wiedzą najodpowiedniejsze typy i punkty odbioru zanieczyszczeń, dobiera prędkości transportowe dla usuwania zanieczyszczeń, oraz co najważniejsze ustala wielkość instalacji aby zagwarantować równoczesności pracy. Jednakże często spotykane jest, że przy  doborze układów nagminnie zapomina się o jednym bardzo istotnym elemencie, który jest zaimplementowany w obowiązujących przepisach, mowa tutaj o  ATEX.

Analiza Ryzyka i Ocena Zagrożeń wybuchu przy doborze układu filtracyjnego.

Dobierając układ dla danego procesu należy przeprowadzić „Analizę Zagrożeń oraz Ocenę Ryzyka” pyłu z jakim będzie pracował układ. Sam układ jest często rozwiązaniem stosowanym na instalacjach w celu obniżenia zagrożenia, przykładowo; mamy obowiązującą strefę 20, stosując aspirację możemy ją obniżyć przy odpowiednich parametrach do strefy 21. Skutkiem tego działania jest, że zagrożenie wybuchowe zostało przeniesione z danego miejsca do środka filtra. Niezależnie od tego z jakim typem filtracji mamy do czynienia, istnieje realne zagrożenie wybuchem mające uzasadnienie w odpylanym medium.

Większość procesów technologicznych znajduje się w obszarze zagrożeń wybuchowych pyłu.Wybuchowość jest zależna od wielu parametrów pyłu, jednak jego rozdrobnienie oraz odpowiednia dyspersja jest najodpowiedniejsza w części brudnej filtra, zaraz w obszarze pod workami.Najbardziej powszechnym i znanym pyłem, który jest wybuchowy to pył węglowy, jednakże wielu inżynierów przy projektowaniu instalacji zapomina o tym, że np.: mleko w proszku, cukier, pyły metali itd. są wysoce niebezpieczne, przez co nie dobierają odpowiednio urządzeń do pracy z eksplozywnym i łatwo wybuchowym medium.

Dobierając filtr zgodny z ATEX należy wykonać „Ocenę Ryzyka” we własnym zakresie lub zlecić ją specjalistą.Należy w niej rozważyć przykładowo następujące zagadnienia: dobór wentylatora zgodnego z przeznaczeniem, dobór worków lub wkładów filtracyjnych odpowiednich do danego medium minimalizującego zagrożenia. (Poświadczenie cech antyelektrostatycznych przez jednostkę notyfikowaną gwarantuje podwyższone bezpieczeństwo). Po stronie czystej warto zastosować czujnik zapylenia, ponieważ standardowe odczyty ciśnienia mogą być spóźnione.  W „Ocenie Ryzyka” należy także przeanalizować w jaki sposób pyły odseparowane w filtrze mają być przetransportowane lub zagospodarowane.

Techniki Zabezpieczeń Przeciwwybuchowych.

Do wyboru jest kilka technik mogących być równocześnie zabezpieczeniem przeciwwybuchowym. Przy pyłach palnych i wybuchowych nie wolno używać zwykłych śluz przy opróżnianiu filtra.  Zastosowanie odpowiedniego zaworu cełkowego / dozującego lub odpowiedniej sekwencji zaworu dwuklapowego / śluzowego lub przenośnika ślimakowego o poświadczonych cechach przeciwwybuchowych gwarantuje bezpieczeństwo i minimalizuje ryzyko przeniesienia się wybuchu.

Stosując wszystkie te zalecenia nikt nie jest w stanie zagwarantować minimalizacji ryzyka do poziomu akceptowalnego. Stosując wszystkie metody prewencyjne nadal pozostaje minimalne ryzyko końcowe, którego nie możemy wykluczyć. Ryzyka szczątkowego nikt nie jest w stanie przewidzieć, mnożą się przykłady w ekspertyzach powybuchowych gdzie znaleziono wiele niedopałków papierosów, ułamanych części metalowych oraz innych ciężkich do wyobrażenia rzeczy, które spowodowały wybuch w sprzyjającej atmosferze wybuchowej.

Tutaj pomocne stają się zabezpieczenia przeciwwybuchowe, których szeroki wachlarz pozwoli dobrać najkorzystniejszą metodę dla danej aplikacji.

Sam filtr zależnie od tego czy jest ulokowany wewnątrz czy na zewnątrz należy wyposażyć w płytę bezpieczeństwa, będącą metodą korekcyjną. W momencie, kiedy dojdzie do wybuchu odpowiednio dobrana metoda kontrolna wypuści niebezpieczne nadciśnienie na zewnątrz i urządzenie zachowa swój kształt. Wewnątrz urządzenia istnieje duże ryzyko, że dojdzie do pożaru, jednak odpowiedni dobór płyt np.: Flex-V, Elev-Ex lub innych gwarantuje domknięcie się płyty i uruchomienie systemu gaszenia. Zastrzega się jednak, że płyty te nie domykają się całkiem szczelnie aby nie doszło do zassania zbiornika po gwałtownym oziębieniu, jednakże poprzez domknięcie gwarantują efektywność systemu gaszenia.

Punktem bardzo niebezpiecznym i istotnym w razie doboru zabezpieczeń przeciwwybuchowych jest miejsce wlotu brudnego powietrza do odpylacza. W momencie eksplozji wybuch cofa się do wlotu i zaczyna podróżować w kierunku instalacji. Jego początkowa faza deflagracji po kilku metrach przeradza się w detonację, której już nie można zatrzymać dlatego należy zastosować na pierwszych metrach wlotu odpowiednią metodę izolacji lub odsprzęgania wybuchów.

Metodyka doboru zabezpieczeń

Aby odizolować urządzenie od pozostałych części instalacji istnieje wiele rozwiązań zależnych od parametrów Kst oraz Pmax pyłu jaki wybucha. Dane te określają prędkość i przyrost ciśnienia, na podstawie jakiej należy dobrać odpowiedni środek zaradczy. Dla najprostszych zastosowań można zastosować klapy zwrotne oraz tzw. divertery (dwu rura z płytą bezpieczeństwa), które mają jednak bardzo dużo ograniczeń przez co ich bezpieczne i pewne działanie jest wręcz wątpliwe.

Dużo skuteczniejszym zastosowaniem są zawory szybko zamykające działające z detekcją optyczną lub/i ciśnieniową kontrolowane przez serwery. Detektor w momencie wybuchu analizuje powstającą falę wybuchową i odpowiednio szybko uruchamia zawór, który się zamyka przez co stanowi fizyczną barierę zarówno dla ciśnienia jak i ognia. Czas zadziałania takiego urządzenia to od detekcji do momentu uruchomienia około 2ms do 6ms.

Nowością tutaj są zawory typu „Pinch Valve” , które mogą być wielokrotnie używane i resetowane przez użytkownika lub wręcz traktowane jako zapora podczas przeglądów. Zawór ten jako element aktywny zaciska podczas wybuchu światło rurociągu przez co nie pozwala na rozprzestrzenianie się eksplozji. Zwykle użytkownik kontaktuje się z serwisem po wybuchu, jednak kiedy posiada już pewne doświadczenie, ze swoją niebezpieczną aplikacją sam może zresetować system i rozpocząć ponowną pracę.

Metodą odprzęgającą i bardzo skuteczną także od lat stosowaną są bariery proszkowe typu SRD (Slow Rate Discharge), butla ze środkiem tłumiącym współdziała z odpowiednią metodą detekcji i uruchamia się podczas wybuchu wstrzeliwując odpowiednią ilość proszku do rurociągu stanowiącego barierę dla rozprzestrzeniającej się fali wybuchowej.

Wszystkie urządzenia aktywne lub pasywne izolujące wybuch wewnątrz części chronionej mogą być w przeciwieństwie do samej płyty bezpieczeństwa stosowane wewnątrz.

Odpylacz z zamontowaną płytą bezpieczeństwa zlokalizowany wewnątrz pomieszczenia stanowi potężne źródło zagrożenia dla ludzi i sprzętu. W momencie rozerwania panelu istnieje duże prawdopodobieństwo, że skumulowany język ognia o długości np.: 6metrów i szerokości 8m poderwie duża ilość pyłu i spowoduje wtórny wybuch dużo bardziej groźny od pierwszego.

Wszelakie płyty bezpieczeństwa zlokalizowane wewnątrz muszą być wyposażone w tzw. Flam Quench czyli przerywacze ognia, które poprzez swoją budowę pochłaniają ciepło i nie dopuszczają do propagacji ognia na zewnątrz urządzenia.

Technika ta jest całkowicie bezobsługowa i wymaga tylko okresowych przeglądów gwarantujących jej poprawną pracę.

Metoda całkowicie aktywa i współpracująca z detekcją optyczną lub ciśnieniową to systemy tłumienia wybuchów.
Współpracujące butle proszkowe HRD tłumią wybuch wewnątrz urządzenia a butle typu SRD izolują go w początkowej jego fazie podróży tak aby nie wydostał się z urządzenia filtrującego. Urządzenia te są bardzo skuteczne i od lat stosowane w przemyśle. Są one obligatoryjne do zastosowania w miejscach gdzie pyły podczas spalania wydzielają toksyczne gazy. W momencie wykrycia wybuchu butla rozprasza w ułamkach sekundy odpowiednią ilość proszku hamując eksplozję i czyniąc ją tym samym nieszkodliwą.

Dobór odpowiedniej odpylni oraz zastosowanie do niej poprawnych zabezpieczeń przeciwwybuchowych gwarantuje stabilną oraz czystą pracę przez wiele lat w harmonii ze środowiskiem i obowiązującymi przepisami.

Literatura:

Efficiency of flameless venting devices, K. Chatrathi, J.E. Going

(Fike Corporation) Process Safety Progress, 22 (1), 33,2003.

CORONA sp. z o.o. konstruktywne metody zabezpieczeń przeciwwybuchowych (podręcznik), Michael Tomasz Jobczyk, wydanie 1, Katowice 2009.

 

 

EnglishPolandCzechRussiaLithuania