Οι συλλέκτες σκόνης χρησιμοποιούνται για την πρόληψη των κινδύνων πυρκαγιάς και έκρηξης σε βιομηχανικές διεργασίες όπου τα πολύ λεπτά σωματίδια βρίσκονται σε αιώρηση. Όμως, οι κίνδυνοι αυτοί συχνά μεταφέρονται στο σύστημα αναρρόφησης σκόνης, το οποίο αναρροφά και φιλτράρει την εύφλεκτη σκόνη. Συνεπώς, τα μέτρα πρόληψης και προστασίας πρέπει να εφαρμόζονται και στο σύστημα αναρρόφησης σκόνης.
Sommaire
Αρχές λειτουργίας των διαφόρων τύπων συλλεκτών σκόνης
Γίνεται διάκριση μεταξύ των ξηρών συλλεκτών σκόνης (κυκλώνες, σακκόφιλτρα, σακκόφιλτρα ή φίλτρα κασέτας, ηλεκτροστατικά φίλτρα) και των υγρών συλλεκτών σκόνης.
Οι κυκλώνες χρησιμοποιούν τη φυγόκεντρο δύναμη για να διαχωρίσουν τη σκόνη από τον αέρα που τη μεταφέρει. Από πάνω προς τα κάτω, παίρνουν σχήμα κυλινδρικού και στη συνέχεια αποκομμένου κώνου. Στην κορυφή του ανώτερου κυλίνδρου βρίσκεται η είσοδος του σκονισμένου αέρα, εφαπτόμενη στην περιφέρεια του κυκλώνα. Ο εισερχόμενος σκονισμένος αέρας περιστρέφεται γύρω από τα τοιχώματα καθώς κατεβαίνει, διαχωριζόμενος από τα πιο χονδροειδή σωματίδια μέσω της βαρύτητας. Στη συνέχεια, μέσω του κέντρου του κυκλώνα, ο αέρας ανεβαίνει στην κορυφή όπου βρίσκεται η έξοδος. Η χονδροειδής σκόνη συσσωρεύεται στον πυθμένα του κώνου και απορρίπτεται μέσω μιας συσκευής εξαγωγής (διπλό πτερύγιο, θυρίδα ή περιστροφική βαλβίδα). Στην έξοδο, ο αέρας εξακολουθεί να περιέχει την πιο λεπτή σκόνη, την οποία μπορεί να απομακρύνει μόνο μια σακούλα ή ένας συλλέκτης σκόνης με φυσίγγιο.
Ένας συλλέκτης σκόνης με σακούλα, φυσίγγιο ή φίλτρο τσέπης λειτουργεί με την ίδια αρχή όπως μια οικιακή ηλεκτρική σκούπα. Κάθε σακούλα φίλτρου, τσέπη ή φυσίγγιο σταματά τη σκόνη στην επιφάνειά της και αφήνει τον αέρα χωρίς σκόνη να περάσει. Ένας συλλέκτης σκόνης αποτελείται από δύο μέρη: Το ένα μέρος δέχεται τον σκονισμένο αέρα από τη συσκευή συλλογής σκόνης- τα χιτώνια φίλτρου συγκρατούν τη σκόνη ενώ αφήνουν τον αέρα να περάσει. Μια χοάνη στο κάτω μέρος του τμήματος σκόνης συλλέγει τη σκόνη που συσσωρεύεται στα μανίκια, η οποία απελευθερώνεται κάθε φορά που το φίλτρο ξεβουλώνεται (ανακινείται ή φυσάει με πεπιεσμένο αέρα). Η χοάνη αδειάζει σε ένα σφραγισμένο δοχείο ή μέσω μιας περιστροφικής βαλβίδας. Στο άλλο τμήμα, ο καθαρισμένος από τη σκόνη αέρας εξέρχεται από το φίλτρο και στη συνέχεια κατευθύνεται σε αγωγό στον οποίο ένας ανεμιστήρας τραβάει τη ροή του αέρα, αποβάλλοντάς τον ή επαναφέροντάς τον στο χώρο.
Ένα ηλεκτροστατικό φίλτρο (ή ηλεκτροφίλτρο) λειτουργεί με την αμοιβαία έλξη δύο στοιχείων με αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Ο βιομηχανικός συλλέκτης σκόνης φορτίζει αρνητικά τη σκόνη που αιωρείται στο ρεύμα αέρα. Αυτό γίνεται με τη διέλευσή της μέσα από ένα δίκτυο καλωδίων πολύ υψηλής τάσης (άνοδος). Στη συνέχεια, η σκόνη διαχωρίζεται από το ρεύμα αέρα, προσελκύεται από τα θετικά φορτισμένα τοιχώματα (κάθοδος), στα οποία προσκολλάται. Η συσσωρευμένη σκόνη απομακρύνεται στη συνέχεια από τις καθόδους με σφυροκόπημα ή καθαρισμό με νερό. Η σκόνη συλλέγεται σε χοάνη.
Ένας υγρός συλλέκτης σκόνης περνάει το φορτωμένο με σκόνη ρεύμα αέρα μέσα από μια στήλη νερού (φυσαλίδες) ή μια κουρτίνα νερού που στάζει ή μια ομίχλη από αντιρροπιστικό ψεκασμό νερού. Η σκόνη προσκολλάται στα μόρια του νερού και διαχωρίζεται από τον αέρα.
Κίνδυνος πυρκαγιάς ή έκρηξης σε εγκατάσταση αναρρόφησης σκόνης
Κίνδυνος σχηματισμού ATEX
Για να σχηματιστεί ένας ΑΤΕΧ σε έναν κυκλώνα, τόσο το επίπεδο σκόνης στο ρεύμα αέρα πρέπει να φτάσει στην εκρηκτική περιοχή, όσο και το ποσοστό των λεπτών σωματιδίων πρέπει να είναι επαρκές. Τα χονδροειδή σωματίδια έχουν ψυκτική επίδραση στη φλόγα και εμποδίζουν την εξάπλωσή της όταν είναι πολύ άφθονα.
Το φορτισμένο με σκόνη ρεύμα αέρα που διέρχεται από τον αγωγό εισέρχεται στον συλλέκτη αέρα με σκόνη μέχρι το σώμα του σακκοθαλάμου και μπορεί να αποτελεί ΑΤΕΧ, εάν η συγκέντρωση σκόνης στο ρεύμα αέρα βρίσκεται εντός της εκρηκτικής περιοχής. Στην περίπτωση αυτή, η ATEX θα εισέλθει στον συλλέκτη σκόνης.
Ο σχηματισμός μιας ATEX μπορεί να είναι προσωρινός. Ανάλογα με τη διεργασία, το επίπεδο σκόνης στη ροή του αέρα στον αγωγό μπορεί να μεταβάλλεται με την πάροδο του χρόνου. Ο ρυθμός εκπομπής εύφλεκτων σωματιδίων κατά τη λειτουργία μιας συσκευής ενδέχεται να μην είναι σταθερός, ιδίως κατά την έναρξη ή τη διακοπή της διαδικασίας, τις ασυνεχείς λειτουργίες, τις φάσεις λειτουργίας κ.λπ. Ο πνευματικός καθαρισμός των σάκων ή των φυσιγγίων παράγει γενικά μια ΑΤΕΧ, καθώς τα λεπτότερα σωματίδια επανέρχονται στην υπεραντλία με τον καθαρισμό, και επιπλέον, ενδεχομένως όταν η συσκευή είναι σταματημένη (καθαρισμός στο τέλος του κύκλου).
Όταν ένας υγρός συλλέκτης σκόνης χρησιμοποιείται για το φιλτράρισμα αέρα που περιέχει μεταλλικά σωματίδια (ιδίως αλουμίνιο), υπάρχει κίνδυνος χημικής αντίδρασης μεταξύ του νερού και του μετάλλου, με αποτέλεσμα την παραγωγή υδρογόνου. Η φύση του μετάλλου επηρεάζει την κινητική της αντίδρασης και κατά την κανονική λειτουργία του συλλέκτη σκόνης, ο ρυθμός εκπομπής υδρογόνου είναι ανεπαρκής. Όταν ο συλλέκτης σκόνης είναι απενεργοποιημένος, το υδρογόνο μπορεί να συσσωρευτεί στο θόλο, δημιουργώντας κίνδυνο ATEX. Από την άλλη πλευρά, η υγρή εκτόνωση είναι γενικά ο ασφαλέστερος τύπος εκτόνωσης από άποψη ATEX, καθώς οι πηγές ανάφλεξης σβήνουν γενικά από τη δράση του νερού.
Κίνδυνος ανάφλεξης και έκρηξης ATEX
Η διέλευση του φορτωμένου με σκόνη αέρα μέσω του αγωγού υπόκειται σε ηλεκτροστατική φόρτιση της σκόνης καθώς τρίβεται στον τοίχο. Το φαινόμενο αυτό μπορεί επίσης να υπάρχει στο μολυσμένο από τη σκόνη τμήμα των συλλεκτών σκόνης. Μια ηλεκτροστατική εκκένωση μπορεί να εμφανιστεί στον αγωγό ή σε έναν συλλέκτη σκόνης. Η ενέργεια που απελευθερώνεται εκτιμάται σε λιγότερο από 10mJ. Εάν η ενέργεια που απελευθερώνεται υπερβαίνει την ελάχιστη ενέργεια ανάφλεξης της σκόνης σε αιώρηση, η ηλεκτροστατική εκφόρτιση θα αποτελέσει την πηγή ανάφλεξης, με αποτέλεσμα την έκρηξη ATEX στον αγωγό ή στο μολυσμένο με σκόνη τμήμα ενός σακκοσυλλέκτη.
Ο ηλεκτροστατικός κατακρημνιστής λειτουργεί με βάση τη διαφορά δυναμικού μεταξύ ανόδου και καθόδου. Ως αποτέλεσμα της έντασης αυτής της διαφοράς, η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων πρέπει να ρυθμίζεται ώστε να αποφεύγεται ο σχηματισμός ηλεκτρικού τόξου (διάσπαση), πηγή ανάφλεξης ενός ATEX.
Μια διεργασία μπορεί να εκπέμπει τόσο σκόνη όσο και πυρακτωμένα σωματίδια (λείανση, άλεση κ.λπ.). Τα τελευταία μπορεί να αποτελέσουν πηγή ανάφλεξης για έναν ATEX που υπάρχει στο σκονισμένο μέρος ή στους σάκους φίλτρου ενός συλλέκτη σκόνης. Σε αυτή την περίπτωση, προτιμάται γενικά μια υγρή λύση απομάκρυνσης σκόνης ή ξηρή απομάκρυνση σκόνης με προ-διαχωρισμό σπινθήρων και μια συσκευή ανίχνευσης και εξάλειψης σπινθήρων.
Κίνδυνος πυρκαγιάς
Η εμπειρία από ατυχήματα δείχνει ότι μιαέκρηξη σε ένα σακκοθάλαμο συχνά ακολουθείται από πυρκαγιά στη σκόνη που εναποτίθεται στον πυθμένα της χοάνης και στο φίλτρο και, κατά συνέπεια, στο ίδιο το φίλτρο.
Το φιλτράρισμα του σκονισμένου αέρα δεν προκαλεί τη θέρμανση της σκόνης. Επομένως, δεν υπάρχει κίνδυνος πυρκαγιάς στους συλλέκτες σκόνης με φίλτρο λόγω αυτοθέρμανσης, εκτός από ειδικές περιπτώσεις όπου οι ουσίες που συλλαμβάνονται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος έχουν κρίσιμο όγκο αυτοθέρμανσης. Όταν ο όγκος στον πυθμένα του φίλτρου υπερβαίνει αυτόν τον όγκο, ο κίνδυνος πυρκαγιάς γίνεται προφανής.
Μέτρα πρόληψης και προστασίας κινδύνων ATEX για συλλέκτες σκόνης.
Προληπτικά μέτρα ανά τύπο συλλέκτη σκόνης
Το μέτρο πρόληψης πυρκαγιάς και έκρηξης για τους σακκοσυλλέκτες σκόνης συνίσταται στην καταστολή των ηλεκτροστατικών εκκενώσεων με τη χρήση αντιστατικών σάκων. Ωστόσο, μελέτες ατυχημάτων δείχνουν ότι η λήθη της γείωσης αυτού του τύπου φίλτρου θα μπορούσε να οδηγήσει σε ηλεκτροστατικές εκκενώσεις που υπερβαίνουν την ελάχιστη ενέργεια ανάφλεξης για τις κοινές σκόνες. Αυτή η δυσλειτουργία θα ήταν πιο επικίνδυνη από τα φίλτρα με μη αντιστατικά μανίκια.
Στην περίπτωση ενός σακκοθαλάμου, οι τακτικοί έλεγχοι για να διασφαλιστεί ότι οι σάκοι δεν έχουν φθαρεί, αποσυνδεθεί ή τρυπηθεί αποτελούν μέρος της πρόληψης ATEX. Για τον έλεγχο της στεγανότητας των σάκων μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο έλεγχος των πιέσεων εισόδου/εξόδου και η τοποθέτηση ενός αδιαφανειομέτρου στη ζώνη χωρίς σκόνη.
Για να αποφευχθεί ο ηλεκτροστατικός κίνδυνος να αποτελέσει πηγή ανάφλεξης, τα μεταλλικά μέρη του σακκοθαλάμου πρέπει να γειωθούν, συμπεριλαμβανομένων των αγωγών. Το ίδιο ισχύει και για τον κυκλώνα. Τα ηλεκτρικά εξαρτήματα στο εσωτερικό του συλλέκτη σκόνης πρέπει επίσης να συμμορφώνονται με τους κανονισμούς ATEX.
Ένα από τα προληπτικά μέτρα κατά των πυρακτωμένων σωματιδίων είναι η εγκατάσταση ενός προ-διαχωριστή σκόνης πριν από τον κύριο συλλέκτη σκόνης, είτε με τη μορφή κυκλώνα, είτε με τη μορφή κρουστικού διαχωριστή, είτε με τη μορφή συσκευής ανίχνευσης και εξάλειψης σπινθήρων.
Στην περίπτωση ενός ηλεκτροστατικού φίλτρου, ο τακτικός έλεγχος της ρύθμισης της διαφοράς δυναμικού και της απόστασης μεταξύ των ηλεκτροδίων θα αποτρέψει τον κίνδυνο ηλεκτρικών τόξων.
Η πρόληψη των εκρήξεων ATEX σε συλλέκτες σκόνης υγρής φωνής περιλαμβάνει: εξαερισμό του όγκου όταν αυτός είναι σταματημένος για να αποφευχθεί η συσσώρευση υδρογόνου, ανίχνευση υδρογόνου στον αέρα του συλλέκτη σκόνης. Αυτός ο τύπος συλλέκτη σκόνης πρέπει να εγκαθίσταται σε εξωτερικό χώρο για την αραίωση της παρουσίας υδρογόνου ή σε χώρο εξοπλισμένο με εξαερισμό ειδικά σχεδιασμένο για τον κίνδυνο έκρηξης. Υπάρχει κίνδυνος πυρκαγιάς στα θερμαντικά στοιχεία που χρησιμοποιούνται για το πάγωμα του υγρού συλλέκτη σκόνης. Πρέπει να ελέγχεται η βύθιση αυτών των θερμαντικών στοιχείων.
Μέτρα προστασίας
Τα μέτρα προστασίας αφορούν :
- Εξοπλισμός του συλλέκτη σκόνης με αεραγωγούς έκρηξης: τμήμα του τοιχώματος του συλλέκτη σκόνης που ανοίγει μόλις αρχίσει η υπερπίεση που προκύπτει από την εσωτερική έκρηξη του ΑΤΕΧ, για την εκκένωση των αερίων και της υπερπίεσης.
- Η χρήση καταστολέων έκρηξης: μια συσκευή που ανιχνεύει την έναρξη έκρηξης στο εσωτερικό του συλλέκτη σκόνης, εμποδίζει την έκρηξη να φτάσει στη μέγιστη υπερπίεσή της με την έγχυση ενός κατασβεστικού παράγοντα και προστατεύει τα τοιχώματα του συλλέκτη σκόνης από την έκρηξη.
- Αποσύνδεση του συλλέκτη σκό νης από την υπόλοιπη εγκατάσταση για να αποφευχθεί η εξάπλωση μιας έκρηξης στον συλλέκτη σκόνης στις σωληνώσεις. Αυτό περιλαμβάνει την τοποθέτηση μιας βαλβίδας στους σωλήνες που συνδέουν τον συλλέκτη σκόνης, η οποία κλείνει αυτόματα υπό την επίδραση του κύματος πίεσης (βαλβίδα αντεπιστροφής ATEX ή βαλβίδα ταχείας κλεισίματος).
