Odlučovače prachu se používají k zabránění nebezpečí požáru a výbuchu v průmyslových procesech, kde jsou suspendovány velmi jemné částice. Tato rizika se však často přenášejí na systém odsávání prachu, který hořlavý prach nasává a filtruje. Preventivní a ochranná opatření se proto musí vztahovat i na systém odsávání prachu.
Sommaire
Principy fungování různých typů odlučovačů prachu
Rozlišují se suché odlučovače prachu (cyklony, sáčkové filtry, sáčkové nebo kazetové filtry, elektrostatické odlučovače) a mokré odlučovače prachu.
Cyklony využívají odstředivou sílu k oddělení prachu od vzduchu, který jej přenáší. Shora dolů nabývají tvaru válce a poté zkráceného kužele. V horní části horního válce je vstup zaprášeného vzduchu, který je tečný k obvodu cyklonu. Vstupující zaprášený vzduch při sestupu rotuje kolem stěn a gravitačně se odděluje od hrubších částic. Středem cyklonu pak vzduch stoupá k horní části, kde je umístěn výstup. Hrubý prach se hromadí na dně kužele a je odváděn přes odsávací zařízení (dvojitá klapka, stavidlo nebo rotační ventil). Na výstupu vzduch stále obsahuje nejjemnější prach, který může odstranit pouze sáčkový nebo kazetový vysavač.
Sáčkový, kazetový nebo kapsový filtr funguje na stejném principu jako domácí vysavač. Každý filtrační sáček, kapsa nebo kazeta zastaví prach na svém povrchu a propustí bezprašný vzduch. Sběrač prachu se skládá ze dvou částí: Jedna část přijímá prašný vzduch ze zařízení na sběr prachu; filtrační rukávy zadržují prach a zároveň propouštějí vzduch. Zásobník ve spodní části prachové části shromažďuje prach nahromaděný v rukávech, který se uvolňuje pokaždé, když je filtr odcloněn (protřepán nebo profouknut stlačeným vzduchem). Zásobník se vyprazdňuje do uzavřené nádoby nebo pomocí otočného ventilu. V druhé části vystupuje odprašovaný vzduch z filtru a je veden do potrubí, do něhož ventilátor nasává proud vzduchu, který vyhání nebo znovu přivádí do místnosti.
Elektrostatický odlučovač (nebo elektrofiltr) funguje na základě vzájemné přitažlivosti dvou prvků s opačným elektrickým nábojem. Průmyslový odlučovač prachu negativně nabíjí prach suspendovaný v proudu vzduchu. Děje se tak průchodem přes síť vodičů s velmi vysokým napětím (anoda). Prach je poté oddělen od proudu vzduchu tím, že je přitahován ke kladně nabitým stěnám (katoda), ke kterým se přichytí. Nahromaděný prach se pak z katod odstraní otloukáním nebo čištěním vodou. Prach se shromažďuje v zásobníku.
Mokrý odlučovač prachu propouští proud vzduchu s prachem přes sloupec vody (bublání) nebo clonu stékající vody nebo mlhu protiproudého vodního spreje. Prach ulpívá na molekulách vody a odděluje se od vzduchu.
Nebezpečí požáru nebo výbuchu v zařízení na odsávání prachu
Riziko vzniku ATEX
Aby se v cyklonu vytvořil ATEX, musí hladina prachu v proudu vzduchu dosáhnout výbušného rozsahu a podíl jemných částic musí být dostatečný. Hrubé částice mají na plamen ochlazující účinek a při jejich velkém množství brání jeho šíření.
Proud prachem zatíženého vzduchu procházející potrubím vstupuje do sběrače prachu až do tělesa sáčkového zařízení a může představovat ATEX, pokud je koncentrace prachu v proudu vzduchu v rozsahu výbušnosti. V takovém případě se ATEX dostane do sběrače prachu.
Vytvoření ATEX může být dočasné. V závislosti na procesu se může úroveň prachu v proudu vzduchu v potrubí v průběhu času měnit. Míra emisí hořlavých částic během provozu spotřebiče nemusí být konstantní, zejména během spouštění nebo vypínání procesu, přerušovaných operací, provozních fází atd. Pneumatické čištění sáčků nebo kazet obecně vytváří ATEX, protože nejjemnější částice se čištěním dostávají zpět do nadprahových částic, a navíc případně při zastavení zařízení (čištění na konci cyklu).
Při použití mokrého odlučovače prachu k filtraci vzduchu obsahujícího kovové částice (zejména hliník) existuje riziko chemické reakce mezi vodou a kovem za vzniku vodíku. Povaha kovu ovlivňuje kinetiku reakce a při běžném provozu odlučovače prachu je míra emise vodíku nedostatečná. Při vypnutém sběrači prachu se může vodík hromadit ve stříšce, čímž vzniká riziko ATEX. Na druhou stranu mokré odprášení je z hlediska ATEX obecně nejbezpečnějším typem odprášení, protože zdroje vznícení jsou zpravidla uhaseny působením vody.
Nebezpečí vznícení a výbuchu ATEX
Proudění prachem zatíženého vzduchu potrubím podléhá elektrostatickému nabíjení prachu, který se otírá o stěnu. Tento jev se může vyskytovat i v prachem znečištěné části odlučovačů prachu. K elektrostatickému výboji může dojít v potrubí nebo v odlučovači prachu. Uvolněná energie se odhaduje na méně než 10 mJ. Pokud uvolněná energie překročí minimální zápalnou energii suspendovaného prachu, elektrostatický výboj bude zdrojem vznícení, což povede k výbuchu podle směrnice ATEX v potrubí nebo v prachem zatížené části pytlového vysavače.
Elektrostatický odlučovač pracuje na základě rozdílu potenciálů mezi anodou a katodou. V důsledku intenzity tohoto rozdílu je třeba upravit vzdálenost mezi elektrodami, aby nedošlo ke vzniku elektrického oblouku (průrazu), který je zdrojem vznícení ATEX.
Proces může emitovat jak prach, tak žhavé částice (mletí, frézování atd.). Ty mohou být zdrojem vznícení pro ATEX přítomný v prašné části nebo ve filtračních sáčcích odlučovače prachu. V takovém případě se obecně upřednostňuje mokré odprášení nebo suché odprášení s předběžným odlučováním jisker a zařízením pro detekci a zhášení jisker.
Nebezpečí požáru
Zkušenosti z havárií ukazují, že povýbuchu v pytlovně často následuje požár prachu usazeného na dně násypky a ve filtru a následně i ve filtru samotném.
Filtrace prašného vzduchu nezpůsobuje zahřívání prachu. U filtračních odlučovačů prachu proto nehrozí nebezpečí požáru v důsledku samovolného zahřívání, s výjimkou zvláštních případů, kdy zachycené látky při okolní teplotě mají kritický objem samovolného zahřívání. Pokud tento objem na dně filtru překročí, je riziko požáru zřejmé.
Prevence rizik a ochranná opatření ATEX pro odlučovače prachu.
Preventivní opatření podle typu odlučovače prachu
Opatření proti požáru a výbuchu u pytlových sběračů prachu spočívá v potlačení elektrostatických výbojů pomocí antistatických sáčků. Studie nehod však ukazují, že zapomenutí na uzemnění tohoto typu filtru může vést k elektrostatickým výbojům, které překračují minimální zápalnou energii běžných prachů. Tato porucha by byla nebezpečnější než u filtrů s neantistatickými rukávy.
V případě vakové komory jsou součástí prevence ATEX pravidelné kontroly, zda vaky nejsou opotřebované, odepnuté nebo propíchnuté. Ke kontrole těsnosti vaků lze použít kontrolu vstupních/výstupních tlaků a montáž opacimetru v neprášené zóně.
Aby se předešlo riziku elektrostatického vznícení, musí být kovové části pytlovny uzemněny, včetně potrubí. Totéž platí pro cyklon. Elektrické součásti uvnitř sběrače prachu musí rovněž splňovat předpisy ATEX.
Jedním z preventivních opatření proti žhavým částicím je instalace předřazeného odlučovače prachu před hlavním odlučovačem, a to buď ve formě cyklonu, nárazového odlučovače, nebo zařízení pro detekci a zhášení jisker.
V případě elektrostatického odlučovače zabrání pravidelná kontrola nastavení rozdílu potenciálů a vzdálenosti mezi elektrodami riziku vzniku elektrického oblouku.
Prevence výbuchů ATEX v mokrých hlasových sběračích prachu spočívá v: odvětrávání objemu při zastavení, aby se zabránilo hromadění vodíku, detekci vodíku ve vrchlíku sběrače prachu. Tento typ sběrače prachu by měl být instalován venku, aby se zředila přítomnost vodíku, nebo v místnosti vybavené ventilací speciálně navrženou pro riziko výbuchu. Existuje riziko požáru topných těles používaných k zamrznutí mokrého sběrače prachu. Je třeba zkontrolovat ponoření těchto topných těles.
Ochranná opatření
Ochranná opatření se týkají :
- Vybavení sběrače prachu výbušnými otvory: část stěny sběrače prachu, která se otevře, jakmile začne vznikat přetlak v důsledku vnitřního výbuchu ATEX, aby se odvedly plyny a přetlak.
- Použití tlumičů výbuchu: zařízení, které detekuje začátek výbuchu uvnitř sběrače prachu, zabraňuje výbuchu v dosažení maximálního přetlaku vstříknutím hasicího prostředku a chrání stěny sběrače prachu před roztržením.
- Oddělení odlučovače prachu od zbytku instalace, aby se zabránilo rozšíření výbuchu v odlučovači prachu na potrubí. To zahrnuje instalaci ventilu na potrubí spojující sběrač prachu, který se automaticky uzavře pod vlivem tlakové vlny (zpětný ventil ATEX nebo rychlouzavírací ventil).
