Støvopsamlere bruges til at forebygge risikoen for brand og eksplosion i industrielle processer, hvor meget fine partikler er i suspension. Men disse risici overføres ofte til støvudsugningssystemet, som suger og filtrerer det brændbare støv. Forebyggelses- og beskyttelsesforanstaltninger skal derfor også anvendes på støvudsugningssystemet.
Sommaire
Funktionsprincipper for de forskellige typer støvopsamlere
Der skelnes mellem tørre støvopsamlere (cykloner, posefiltre, pose- eller patronfiltre, elektrostatisk udskillere) og våde støvopsamlere.
Cykloner bruger centrifugalkraft til at adskille støv fra den luft, der bærer det. Fra top til bund får de en cylindrisk og derefter afkortet kegleform. I toppen af den øverste cylinder er indtaget af den støvede luft tangentielt i forhold til cyklonens omkreds. Den indkommende støvede luft roterer rundt om væggene, når den falder ned, og adskilles fra de grovere partikler ved hjælp af tyngdekraften. Derefter stiger luften gennem midten af cyklonen op til toppen, hvor udløbet er placeret. Det grove støv samler sig i bunden af keglen og udledes via en udsugningsanordning (dobbeltklap, sluse eller drejeventil). Ved udløbet indeholder luften stadig det fineste støv, som kun en pose- eller patronstøvopsamler kan fjerne.
En støvopsamler med pose-, patron- eller lommefilter fungerer efter samme princip som en støvsuger i hjemmet. Hver filterpose, -lomme eller -patron stopper støvet på sin overflade og lader den støvfrie luft passere. En støvopsamler består af to dele: Den ene del modtager den støvede luft fra støvopsamlingsenheden; filterhylstrene holder støvet tilbage, mens de lader luften passere. En tragt i bunden af støvsektionen opsamler det støv, der er ophobet i ærmerne, og som frigøres, hver gang filteret tilstoppes (rystes eller blæses med trykluft). Beholderen tømmes i en forseglet beholder eller via en drejeventil. I den anden del kommer den afstøvede luft ud af filteret og ledes derefter ind i en kanal, hvor en ventilator trækker luftstrømmen ind og sender den ud eller ind i rummet igen.
Et elektrofilter fungerer ved hjælp af den gensidige tiltrækning af to elementer med modsatrettet elektrisk ladning. Den industrielle støvopsamler oplader det støv, der er ophængt i luftstrømmen, negativt. Det sker ved at føre det gennem et netværk af ledninger med meget høj spænding (anode). Støvet adskilles derefter fra luftstrømmen ved at blive tiltrukket af de positivt ladede vægge (katoden), som det sætter sig fast på. Det ophobede støv fjernes derefter fra katoderne ved at hamre på dem eller ved at rense dem med vand. Støvet opsamles i en tragt.
En våd støvopsamler sender den støvfyldte luftstrøm gennem en vandsøjle (boblende) eller et gardin af rislende vand eller en tåge af modstrøms vandspray. Støvet klæber til vandmolekylerne og adskilles fra luften.
Risikoen for brand eller eksplosion i en støvudsugningsinstallation
Risiko for ATEX-dannelse
For at der kan dannes en ATEX i en cyklon, skal både støvniveauet i luftstrømmen nå det eksplosive område, og andelen af fine partikler skal være tilstrækkelig. Grove partikler har en kølende effekt på flammen og forhindrer den i at sprede sig, når der er mange af dem.
Den støvbelastede luftstrøm, der passerer gennem kanalerne, kommer ind i den støvbelastede luftopsamler op til posehusets krop og kan udgøre en ATEX, hvis støvkoncentrationen i luftstrømmen er inden for det eksplosive område. I dette tilfælde vil ATEX’en komme ind i støvopsamleren.
Dannelsen af en ATEX kan være midlertidig. Afhængigt af processen kan niveauet af støv i luftstrømmen i kanalen variere over tid. Emissionen af brændbare partikler under driften af et apparat er muligvis ikke konstant, især under opstart eller nedlukning af processen, diskontinuerlig drift, driftsfaser osv. Pneumatisk rengøring af poser eller patroner giver generelt en ATEX, da de fineste partikler sættes tilbage i overpension ved rengøringen, og desuden potentielt når udstyret stoppes (end-of-cycle cleaning).
Når en våd støvopsamler bruges til at filtrere luft, der indeholder metalpartikler (især aluminium), er der risiko for en kemisk reaktion mellem vandet og metallet, der producerer brint. Metallets beskaffenhed påvirker reaktionskinetikken, og under normal drift af støvopsamleren er brintudledningen utilstrækkelig. Når støvopsamleren slukkes, kan der ophobes brint i baldakinen, hvilket udgør en ATEX-risiko. På den anden side er våd afstøvning generelt den sikreste form for afstøvning ud fra et ATEX-synspunkt, da antændelseskilder generelt slukkes af vandets virkning.
Risiko for ATEX-antændelse og -eksplosion
Når støvfyldt luft passerer gennem kanalen, oplades støvet elektrostatisk, når det gnider mod væggen. Dette fænomen kan også være til stede i den støvforurenede del af støvopsamlere. Der kan opstå en elektrostatisk udladning i røret eller i en støvopsamler. Den frigjorte energi skønnes at være mindre end 10 mJ. Hvis den frigjorte energi overstiger den minimale antændelsesenergi for støvet i suspension, vil den elektrostatiske udladning være antændelseskilden, hvilket resulterer i en ATEX-eksplosion i kanalerne eller i den støvbelastede del af et posefilter.
Det elektrostatiske filter fungerer ved hjælp af potentialeforskellen mellem anoden og katoden. Som følge af intensiteten af denne forskel skal afstanden mellem elektroderne justeres for at undgå dannelsen af en elektrisk lysbue (sammenbrud), som er antændelseskilden til en ATEX.
En proces kan udsende både støv og glødende partikler (slibning, fræsning osv.). Sidstnævnte kan være en antændelseskilde for en ATEX, der er til stede i den støvede del eller i filterposerne i en støvopsamler. I dette tilfælde foretrækkes generelt en våd afstøvningsløsning eller tør afstøvning med gnistforudskilning og en gnistdetekterings- og slukningsanordning.
Brandfare
Erfaringer fra ulykker viser, aten eksplosion i et posefilter ofte efterfølges af en brand i det støv, der er aflejret i bunden af tragten og i filteret, og dermed i selve filteret.
Filtrering af støvet luft får ikke støvet til at varme op. Der er derfor ingen risiko for brand i filterstøvfangere på grund af selvopvarmning, undtagen i særlige tilfælde, hvor de stoffer, der indfanges ved omgivelsestemperatur , har et kritisk selvopvarmningsvolumen. Når volumenet i bunden af filteret overstiger dette, bliver risikoen for brand åbenlys.
ATEX-risikoforebyggelse og beskyttelsesforanstaltninger for støvopsamlere.
Forebyggende foranstaltninger efter type støvopsamler
Den brand- og eksplosionsforebyggende foranstaltning for støvopsamlere med posefilter består i at undertrykke elektrostatiske udladninger ved at bruge antistatiske poser. Men undersøgelser af ulykker viser, at hvis man glemmer at jordforbinde denne type filtre, kan det føre til elektrostatiske udladninger, der overstiger den minimale antændelsesenergi for almindeligt støv. Denne fejlfunktion ville være farligere end filtre med ikke-antistatiske muffer.
I tilfælde af et posehus er regelmæssig kontrol for at sikre, at poserne ikke er slidte, hægtet af eller punkterede, en del af ATEX-forebyggelsen. Kontrol af ind- og udløbstryk og montering af et opacimeter i den ikke-støvede zone kan bruges til at kontrollere posernes tæthed.
For at forhindre, at den elektrostatiske risiko bliver en antændelseskilde, skal metaldelene i posehuset jordes, inklusive kanalerne. Det samme gælder for cyklonen. Elektriske komponenter inde i støvopsamleren skal også overholde ATEX-reglerne.
En af de forebyggende foranstaltninger mod glødende partikler er at installere en støvforudskiller før hovedstøvopsamleren, enten i form af en cyklon, en slagudskiller eller en gnistdetekterings- og slukningsanordning.
Hvis der er tale om et elektrofilter, vil regelmæssig kontrol af indstillingen af potentialforskellen og afstanden mellem elektroderne forhindre risikoen for elektriske lysbuer.
Forebyggelse af ATEX-eksplosioner i støvopsamlere med våd stemme indebærer: ventilering af volumen, når den er stoppet, for at undgå ophobning af brint, detektering af brint i støvopsamlerens luft. Denne type støvopsamler skal installeres udendørs for at fortynde tilstedeværelsen af brint eller i et rum udstyret med ventilation, der er specielt designet til eksplosionsrisikoen. Der er risiko for brand i de varmeelementer, der bruges til at fryse den våde støvopsamler. Nedsænkningen af disse varmelegemer skal kontrolleres.
Beskyttelsesforanstaltninger
Beskyttelsesforanstaltningerne vedrører :
- Udstyr støvopsamleren med eksplosionsåbninger: En del af støvopsamlerens væg, der åbner, så snart overtrykket som følge af den interne eksplosion i ATEX begynder, for at evakuere gasserne og overtrykket.
- Brug af eksplosionsdæmpere: En anordning, der registrerer starten på en eksplosion inde i støvopsamleren, forhindrer eksplosionen i at nå sit maksimale overtryk ved at indsprøjte et slukningsmiddel og beskytter støvopsamlerens vægge mod at sprænge.
- Afkobling af støvopsamleren fra resten af installationen for at forhindre, at en eksplosion i støvopsamleren spreder sig til rørsystemet. Det indebærer, at der installeres en ventil på rørene, der forbinder støvopsamleren, som lukker automatisk under påvirkning af trykbølgen (ATEX-returventil eller hurtiglukkende ventil).
