Tööstusprotsessid ja plahvatus- või tuleohu vältimine tööstusliku tolmuimeja abil

Paljudes tööstussüsteemides kasutatakse tuleohtlikke pulbritooteid või tekib põlevat tolmu. Nende tootmissüsteemide töö tekitab tule- ja plahvatusohu. Need ohud tulenevad kasutatavate toodete ja protsesside omadustest. Seepärast nõuavad töötajate ohutust ja keskkonnakaitset käsitlevad õigusaktid, et ettevõtted paigaldaksid asjakohased ennetus- ja kaitsevahendid. Kõige tavalisem ennetusmeede on kontrollida osakeste hõljumist ja nende kontsentratsiooni välisõhus või seadmetes. See saavutatakse imemis- ja filtreerimissüsteemide abil, mis on kavandatud tolmu eemaldamiseks protsessidest.

Kuidas tekib tulekahju või plahvatus, kui kasutatakse pulbrilisi tooteid või kui eraldub tolmu?

Mõned tööstustegevused, eriti need, mis hõlmavad pulbrite kasutamist, levitavad õhus tolmu, mis võib põhjustada plahvatuse või tulekahju. Nad tekitavad põleva tolmu pilve, mis moodustab plahvatusohtliku atmosfääri (ATEX). ATEX plahvatab, kui see vastab õigetele tingimustele.

Teine võimalus on, et tolmupilv settib. Seejärel koguneb tolm kihtidena seadmetele ja töökoja põrandale. Sõltuvalt seadme kuumusest või osakeste keemilisest koostisest võib see tolmumass põhjustada isekuumenemist või pürolüüsi, mis viib tulekahju või plahvatuseni.

Nende nähtuste ilmnemine eeldab eritingimusi, mis on allpool kokkuvõtlikult esitatud (lisateavet leiate üksikasjalikest ATEXi artiklitest).

Kuidas toimub tolmu isekuumenemine ja millised on selle tagajärjed?

Mõnede tolmukoguste eriline keemiline koostis võib vallandada spontaanse eksotermilise keemilise reaktsiooni. Ja ladestuse tingimused võivad esile kutsuda soojuse tootmise kiiremini kui selle hajumine välisõhus. Siis tõuseb tolmukihi temperatuur, ilma et reaktsioonisüsteemi lisataks välist soojust. See on isekuumenemine. Temperatuuri tõus kiirendab reaktsioonikiirust ja seega kiirendab ka soojuse suurenemist. Esialgu aeglane kuumenemine võib areneda hõõgumiseni või isesüttimiseni. Sõltuvalt kohaliku keskkonna tingimustest (soojusvoo suhtes tundliku materjali olemasolu, põleva tolmupilve olemasolu jne) võib iseenesestmõistetav reaktsioon viia tulekahju või plahvatuseni. Seega on isekuumenemise nähtus tulekahju ja plahvatuse eeltingimus.

Kuidas toimib tolmpürolüüs ja millised on selle tagajärjed?

Pürolüüs tähendab orgaanilise toote keemilist lagunemist suure kuumuse mõjul ja vähese hapniku või hapnikuta atmosfääri juuresolekul.

Tolmu ladestuse isekuumenemine või kuumast pinnast, millel tolmu ladestus asub, lähtuv soojusvoog võib tekitada pürolüüsigaase ladestuse hapnikuvaeses või hapnikuvaeses osas.

Need gaasid võivad koguneda atmosfääris. Pürolüüsi vallandanudsoojusenergia või muu energiaallikas võib need gaasid süüdata. Sõltuvalt nende kontsentratsioonist tekitab süttimine tulekahju või plahvatuse. Nagu isekuumenemine, on ka tolmu pürolüüs tulekahju või plahvatuse eelkäija.

Millised on tolmupõlengu tingimused?

Tolmupõleng tuleneb tolmu lagunemisel pürolüüsi käigus eralduvate põlevate gaaside põlemisest. Tulekahju algab, kui on olemas piisav kogus kolme elementi: kütus (gaas), oksüdeerija (hapnik õhus) ja aktiveerimisenergia (soojus, säde, väline leek jne). Põlevate gaaside järkjärguline difusioon, seejärel nende segunemine õhuga, toidab tulekahju leeki. Leek tekitab mürgist suitsu ja soojusvoolu, mis aitab tulekahjul levida. Soojusvoolust tulenev kiirgus võib põhjustada surveanumate või muude põlevate materjalide plahvatuse.

Millised on tolmuplahvatuse tingimused?

Plahvatus on plahvatusohtliku atmosfääri (ATEX) hetkeline põlemine, mille käigus vabaneb intensiivne energia. Sellega kaasneb ATEXi gaaside mahu, temperatuuri ja rõhu järsk tõus.

Tolmuplahvatuse tekkimiseks on kuus tingimust. Kolm neist on samad, mis põhjustavad tulekahju: õhu, tolmu ja süüteallika samaaegne olemasolu. Kolm kiirendavad põlemisreaktsiooni: granulomeetriline peenus, mis võimaldab tolmu homogeenset hõljumist õhus, tolmu kontsentratsioon õhus, mis saavutab plahvatusohtliku ulatuse, ja piisav sulgemine, et rõhk toimiks põlemise kiirendajana.

Tolm ATEXi ruumides ja tööseadmetes. Plahvatuse tekitatud soojus- ja rõhumõju ohustab töökeskkonda ja inimeste ohutust.

Mis vahe on tolmupõlengul ja tolmuplahvatusel?

Plahvatuse vallandumise kontekst erineb tulekahju omast, kuigi mõlemad nähtused võivad viia teiseni.

Plahvatuse korral on eelnevalt olemas põleva tolmu ja õhu segu. Eelsegatud leek levib iseenesest, moodustades põlemislaine.

Tulekahjus annab tolmu pürolüüs kütuse gaasi kujul. Pürolüüsigaasi ja õhu segu on see, mis süttib. Ja difusioonleek püsib nii kaua, kui tolm seda toidab.

Kuna plahvatuses on reaktandid eelnevalt segunenud, on selle energiakogus palju suurem kui tulekahju puhul. Tulekahju puhul määrab nähtuse kineetika, mis on palju aeglasem kui plahvatuse puhul, põlevate gaaside leviku kiirus läbi tolmu ja õhu segunemise kiirus.

Ülevaade tulekahjude ja tolmuplahvatuste suhtes kohaldatavatest õigusnormidest.

Tolmu põhjustatud plahvatused ja tulekahjud mõjutavad töötajate ohutust ja hävitavad seadmeid tegevuskohas, millel võivad olla tagajärjed keskkonnale. Seetõttu on tööseadustikus ja keskkonnaseadustikus sätestatud raamistik nende nähtuste ennetamiseks. Paljudel juhtudel on tegemist Euroopa õiguse ülevõtmisega.Tööandja peab tagama, et tööruumid ning ennetus- ja kaitsesüsteemid vastavad eeskirjadele.

Tulekahju osas reguleerib Prantsuse tööseadustik ruumide konfiguratsiooni (evakuatsioonivahendid), töötajate kaitset (häiresignaalide ja tulekustutite paigaldamine jne) ning õnnetuste ennetamist.

Seoses plahvatustega nõuab Prantsuse tööseadustik, et tööandjad hindaksid ATEXiga (plahvatusohtlikud keskkonnad) seotud riske ning võtaksid erimeetmed, et tagada plahvatuste ennetamine ning töötajate ohutus ja kaitse plahvatuse korral. See hõlmab

• nende tsoonide määratlemine, kus ATEX võib tekkida (vt ATEXi tsoonide määratlemine)
• plahvatusohtlike töötajate organisatsiooniline korraldus
• ATEX-tsoonides töötavate seadmete valimine
• ATEX-piirkonna märgistus

Nagu tolmupilvede puhul, määratlevad eeskirjad ATEXi allikatena tolmukihtide, -kihid ja -hunnikute olemasolu.

Prantsuse keskkonnaseadustik hõlmab tulekahjusid ja plahvatusi üldiselt ning nende mõju ICPEde (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement) kõrval asuvatele aladele eriti. ICPE-nomenklatuur liigitab need rajatised vastavalt kasutatud või toodetud ainetele ja tegevuse ohtlikkusele. Nomenklatuur viitab keskkonnaseadustikus ja Euroopa määrustes (eelkõige Seveso 3) ettenähtud meetmetele. Selle rubriikides määratletakse tuleohtlikud ained (eelkõige tuleohtlikud tahked ained, põlevad tooted) ja plahvatusohtlikud tooted, mis võivad põhjustada tulekahju või plahvatuse. Selles nomenklatuuris tuleb käsitleda ka toodete või tegevuste käigus tekkivat tolmu.

Tööstusprotsessid ja tule- või plahvatusoht

Tööstusprotsessid, mille käigus kasutatakse põlevaid pulbritooteid, tekitavad paratamatult tolmupilvi ja tolmukihti. Seetõttu esineb tule- või plahvatusoht.Tolmueemaldussüsteemi paigaldamine on peamine ennetav meede.

Toote üleandmise protsessid ning plahvatus- ja tulekahjuohud

Tööstuses kasutatakse mitmesuguseid pulbri ülekandmise protsesse, mis on kohandatud liikumistelgedele (horisontaalne, vertikaalne, kallak): konveierilindid, ketikonveierid, Archimedese kruvid, koppeliftid, pneumaatiline transport.

Pneumaatilise transportimise puhul, mis põhineb tooteosakeste hõljumisel õhus, võib toru sees tekkida ATEX. Muude transpordiliikide puhul põhjustab toote valamine seadme ühes otsas ja väljastamine teises otsas või transpordi vibratsioon tolmupilvi. Kui seadmed on suletud, võib ATEX moodustuda laadimis- ja mahalaadimispunktide sees ja nende läheduses. Kui seade ei ole suletud, on kogu ruum ATEX-i ohus.

Õhus leviva tolmu settimine tekitab ladestusi. Isegi kui seade on suletud, koguneb tolm seadme alla ja selle ümber; tihendus ei ole kunagi täielik. Tolmu ladestumist peetakse eeskirjades potentsiaalseks ATEXi seadmeks.

Sellised sündmused, nagu seadme rikkeid põhjustavad krambid ja mehaaniliste osade vaheline hõõrdumine, tekitavad soojust, mis võib olla ATEXi süttimisallikaks. Pneumaatilise transpordi puhul tekitab osakeste ja torude seinte vaheline kiire hõõrdumine osakeste ja seadmete elektrostaatilist laengut. Elektrostaatiline laeng on sageli ATEXi plahvatuse põhjuseks sellistes seadmetes. Lõpuks võivad ATEXi süüdata ka löögid, mida põhjustavad protsessile võõrad metallilised või mineraalsed elemendid.

Transpordiprotsesside õnnetusjuhtumite kohta esitatakse eelkõige aruanded: tulekahjud konveierilintidel, plahvatused tõstukikühvlites ja pneumaatilistes torudes.

Tulekahju- ja plahvatuse vältimise meetmed hõlmavad :

• tolmupilvede eemaldamine kukkumiskohtades ja/või seadme korpuses tolmueemaldussüsteemi abil,
• tolmuosakeste imemine väljaspool seadet (ATEX tolmuimeja),
• maandatud, et vältida elektrostaatilisi laenguid,
• kontrollivahendid ebanormaalse hõõrdumise ja ülekuumenemise tuvastamiseks.
• Väliste süttimisallikate (kuumad kohad, töö jne) kõrvaldamine.

Tule- ja plahvatuskaitse hõlmab :

• seadmete lahtiühendamine tulekahju leviku vältimiseks,
• Seadmete varustamine ventilatsiooniavadega või rõhu suurendajatega, et vähendada plahvatusohtu.

Ladustamisprotsessid ja plahvatus- või tulekahjuohud

Mahud, mahutite kuju (silo, suurkott jne), ladustamise aeg ja tingimused (temperatuur, niiskus jne) varieeruvad vastavalt tegevusele.

Mahuti täitmine pulbrilise tootega võib tekitada ATEXi, kui mahuti õhku suspendeeritakse osakesi. Täitmine või transport võib tekitada ka elektrostaatilisi laenguid, mis vabanevad mahuti õhuruumi. Elektrostaatiline lahendus võib seejärel ATEXi süüdata.

Kui te ühendate toodete ladustamise ja transpordi seadmed, ei ole läbipääs seadmete vahel kunagi täiesti veekindel. Aja jooksul tekivad ladestumised. Nende ladestuste resuspensioon võib moodustada ATEXi.

Pulbri massiline ladustamine võib algatada aine isekuumenemise. See võib viia põlemiseni tulekahju või hõõguva tulekahju kujul, mis omakorda võib süüdata lähedalasuva ATEXi. Ladustamisprotsesside õnnetusjuhtumitest selgub, et isekuumenemine tekitab üle 80% tulekahjudest ja alla 10% plahvatustest.

Ennetusmeetmed on :

• Tolmu tolmu imemine täitmisel, võimalikult lähedal väljavoolukohale, kasutades tolmueemaldussüsteemi.
• hoida ladustamistemperatuur alla kriitilise temperatuuri või kohandada ladustamismahtu vastavalt kohalikele temperatuuritingimustele;
• keelata õhu sisselaskeavad ladustamise põhjas, et piirata põlemist,
• kasutada seadmeid CO (alahapneva põlemise näitaja) ja temperatuuri tõusu tuvastamiseks (soojusandur, infrapunakaamera).

Kaitsemeetmed hõlmavad :

• mahuti inertiseerimine põlemise peatamiseks,
• ventilatsiooniavade paigaldamine, et peatada rõhu tekkimine ja kaitsta ladustamiskonstruktsiooni.

Purustamisprotsessid ja plahvatus- või tulekahjuoht.

On kolm peamist lihvimisprotsessi:

• Purustusjahvatus pressib tooteid jämeda osakeste suurusega.
• Õhujahulõikamine ja hõõrdeveski purustavad toote terad kokkupõrkega mitmeks osakeseks. Toote granulomeetriline kuju võimaldab seda õhuvooluga kanda.

Kaks viimast protsessi lahjendavad pulbrilist toodet õhus nii, et puudub ATEXi oht. Teisest küljest tekitab purustamine õhus leiduvat peenainet. Seega on purustusseadme sees pidev ATEX-i oht.

Purustamine kuumutab toodet. Mõnikord tuleb seda isesüttimise vältimiseks jahutada, eriti kui see on kergesti oksüdeeruv. Võõrkehad, mis on purustamise suhtes vastupidavamad, võivad suurendada hõõrdumist ja seega naaberosakeste temperatuuri, põhjustades toote kuumenemise ja süttimise. Samuti võivad need tekitada piisava energiaga sädemeid, et süüdata ATEX ja põhjustada plahvatus.

Ennetusvahendid :

• paigaldada tolmueemaldussüsteem, et koguda peenraha;
• madalal temperatuuril või madala aktiveerimisenergiaga (10 kuni 100 mJ) süttivate toodete jahvatamine inertses keskkonnas;
• piirata kuumutamist ja vältida võõrkehade sattumist protsessi sisselaskeava juures (sõelumine, metallide tuvastamine jne);
• temperatuuri mõõtmine ja hõõguvate osakeste tuvastamine veski väljalaskeava juures

Kaitsemeetmed :

• kasutage ATEX-plahvatuskindlat purustajat;
• lahutada tolmueemaldussüsteem purustatud materjali vastuvõtvast punkrist;

Segamisprotsess: plahvatus- ja tulekahjuoht

Segamine võib toimuda tahkete ainete vahel (kuivsegamine) või tahkete ainete ja vedelike vahel (segamine vedelas faasis). Segamine kujutab endast tule- või plahvatusohtu, kui üks toodetest on tuleohtlik.

Kuivsegamine: kõik pulbrilised ained viiakse sisse enne protsessi alustamist. Seguri täitmine ja seejärel toodete segamine tekitab peenestatud pilve. Mõlema toimingu puhul on olemas ATEXi võimalus, kui aine on põlev. See on nii täitepunkris ja segamisotsikus.

Toote voolamine läbi seguri võib tahkeid osakesi elektriliselt laadida. Võib tekkida elektrostaatiline lahendus, mis vallandab pulberpilve süttimise. See nähtus võib toimuda segisti peas või söödapunkris.

Homogeniseerimise teel segamisel vedelas faasis viiakse tahked tooted sisse enne vedelikke või vastupidi. Mõlemal juhul tekitab pulbri lisamine eespool kirjeldatud ohud. Sissejuhataval vedelikul võib olla omadus süttida ümbritseva keskkonna temperatuurist madalamal temperatuuril (nt lahusti). Seguris tekib aur ATEX.

Süttimisohtlikke aurusid tekitavate vedelate segude puhul on esimene ennetav meede segisti inertiseerimine enne pulbrilise toote sisestamist.

Isegi inertiseerimise korral, kui luuk on avatud, kujutab söödapunker ATEXi, kui süttimisvõimeline pulber sinna sisse valatakse. Tolmupilve kinnipüüdmine selle tekkekohas (Pouyes’i rõngastüüp) on mõlema segamisprotsessi puhul ühine ennetusseade.

Enne täitmist võib punkri asendada inertiseeritud õhulukuga, seejärel enne toote sisestamist mahutisse. Lõpuks võib täitmise ja inertiseerimise automatiseerida automaatsete ventiilidega varustatud õhulukuga.

Mehaanilised pinnatöötlusprotsessid: plahvatus- ja tööstusohud.

Peitsimine, tulistamine, poleerimine, liivapritsimine… kõik annavad erineva pinnaviimistluse, kuid need kõik tulenevad abrasiivsete terade projektsioonist, kasutades tavaliselt kokkusurutud joatoru. Need terad rebivad töödeldavalt pinnalt peened osakesed, mis löögi all lõhenevad. Peenimad osakesed jäävad õhku hõljuma.

Protsess toimub kinnises ruumis. Kui pind või töötlusmaterjal on põlev, võib peenpilv moodustada ATEXi ruumides. Seega on olemas plahvatusoht. Kõige raskemad terad kogutakse punkrisse. Kui pinnal toimuva löögi tagajärjel tekkiv soojus jääb teradesse, põhjustab nende kogunemine punkrisse isekuumenemise, mis toob kaasa tulekahjuohu.

Ennetamine seisneb tööstusliku tolmukogujaga ühendatud imusüsteemi paigaldamises, mis hoiab korpuse madalal rõhul ja kogub peenpilve; sädemeanduri paigaldamine püüdesüsteemile.

Pindade katmise protsessid ning plahvatus- ja tuleohud.

Mõnede pinnakatmisprotsesside puhul kasutatakse tahkeid pulbritooteid. See tähendab, et toode suspendeeritakse suruõhujuga ja pihustatakse töödeldavale pinnale. See toiming toimub spetsiaalses kabinetis. Sellele toimingule järgneb tavaliselt pinnakile kõvenemine.

Sõltuvalt pihustatavast tootest hõlmab protsess värvimist (sulav või polümeriseeritav orgaaniline pulber), flokeerimist (orgaaniline kiudpulber) või metalliseerimist kuuma pihustamise või šoopimise teel (alumiinium-, tsink- või vasepulber).

Osa pritsmetest ei maandu pinnale ja hajub õhku. ATEX moodustub peamiselt pihustuskoonuses. Tõhususe parandamiseks annab pihustuspüstol pulbriteradele elektrilise laengu, mis on vastupidine töödeldava pinna elektrilisele laengule. Elektrostaatiline jõud tõmbab neid pinnale, mida tahetakse katta. Rikke tagajärjel võib pihustuspüstoli elektrostaatiline tühjendus tekkida pihustuspüstoli elektroodide ja seadme või töödeldava pinna vahel. Plahvatusoht on seda suurem, mida peenem on granulomeetria. Plahvatus võib põhjustada tulekahju. Lisaks võib töödeldava pinna eelsoojendamine ja tahkestusahju lähedus vallandada toote süttimise.

Pulbervärvimise tule- ja plahvatusohutusmeetmed on järgmised:

• allika püüdmine tolmukogumisseadmega,
• pulbri minimaalsele süttimisenergiale kohandatudrelvade kasutamine,
• leekide avastamine kabiinis.