Pramoniniai procesai ir sprogimo ar gaisro rizikos prevencija naudojant pramoninius dulkių surinktuvus

Daugelyje pramoninių sistemų naudojami degūs miltelių pavidalo produktai arba susidaro degiosios dulkės. Eksploatuojant šias gamybos sistemas kyla gaisro ir sprogimo pavojus. Ši rizika kyla dėl naudojamų produktų ir procesų savybių. Todėl darbuotojų saugos ir aplinkos apsaugos teisės aktuose reikalaujama, kad įmonės įrengtų tinkamas prevencijos ir apsaugos priemones. Dažniausia prevencinė priemonė yra dalelių suspendavimo ir jų koncentracijos aplinkos ore arba įrenginiuose kontrolė. Tai pasiekiama naudojant siurbimo ir filtravimo sistemas, skirtas dulkėms iš procesų pašalinti.

Kaip kyla gaisras ar sprogimas, kai naudojami miltelių pavidalo produktai arba kai išsiskiria dulkės?

Kai kurios pramoninės veiklos rūšys, ypač tos, kuriose naudojami milteliai, ore paskleidžia dulkes, kurios gali sukelti sprogimą ar gaisrą. Dėl jų susidaro degiųjų dulkių debesis, sudarantis sprogiąją atmosferą (ATEX). ATEX sprogsta, jei susidaro tinkamos sąlygos.

Kita galimybė – dulkių debesis nusėda. Tuomet dulkės sluoksniais kaupiasi ant įrangos ir dirbtuvių grindų. Priklausomai nuo įrangos karščio arba dalelių cheminės sudėties, ši dulkių masė gali savaime įkaisti arba vykti pirolizė ir sukelti gaisrą arba sprogimą.

Šiems reiškiniams pasireikšti reikalingos specifinės sąlygos, kurias apibendriname toliau (daugiau informacijos rasite išsamiuose ATEX straipsniuose).

Kaip dulkės savaime įkaista ir kokios yra to pasekmės?

Kai kurių dulkių nuosėdų ypatinga cheminė sudėtis gali sukelti savaiminę egzoterminę cheminę reakciją. O nuosėdų sąlygos gali paskatinti greitesnį šilumos išsiskyrimą nei jos išsisklaidymas aplinkos ore. Tuomet dulkių sluoksnio temperatūra pakyla, nors reakcijos sistema nėra papildoma išorine šiluma. Tai savaiminis įkaitimas. Temperatūros didėjimas pagreitina reakcijos greitį, todėl pagreitėja ir šilumos didėjimas. Iš pradžių lėtas kaitimas gali pereiti į kaitinimąsi arba savaiminį užsidegimą. Priklausomai nuo vietinės aplinkos sąlygų (šilumos srautui jautrios medžiagos buvimas, degių dulkių debesies buvimas ir t. t.), įsibėgėjanti reakcija gali sukelti gaisrą arba sprogimą. Todėl savaiminio įkaitimo reiškinys yra išankstinis gaisro ir sprogimo reiškinys.

Kaip vyksta dulkių pirolizė ir kokios jos pasekmės?

Pirolizė – tai organinio produkto cheminis skilimas veikiant dideliam karščiui ir esant mažai deguonies arba be deguonies atmosferoje.

Dėlsavaiminio dulkių sankaupos įkaitimo arba šilumos srauto iš įkaitusio paviršiaus, ant kurio yra dulkių sankaupa, mažai deguonies turinčioje arba deguonies neturinčioje sankaupos dalyje gali susidaryti pirolizės dujos.

Šios dujos gali kauptis atmosferoje.Šiluminė energija, dėl kurios prasidėjo pirolizė, arba kitas energijos šaltinis gali uždegti šias dujas. Priklausomai nuo jų koncentracijos, užsidegimas sukels gaisrą arba sprogimą. Kaip ir savaiminis įkaitimas, dulkių pirolizė yra gaisro arba sprogimo prielaida.

Kokios yra dulkių gaisro sąlygos?

Dulkių gaisras kyla degant degiosioms dujoms, išsiskiriančioms vykstant dulkių skilimui pirolizės metu. Gaisras kyla, kai yra pakankamas trijų elementų kiekis: kuro (dujų), oksidatoriaus (deguonies ore) ir aktyvacijos energijos (šilumos, kibirkšties, išorinės liepsnos ir kt.). Laipsniškas degiųjų dujų plitimas, vėliau jų susimaišymas su oru skatina ugnies liepsną. Dėl liepsnos susidaro nuodingi dūmai ir šilumos srautas, kuris padeda ugniai plisti. Šilumos srauto spinduliavimas gali sukelti slėginių indų ar kitų degių medžiagų sprogimą.

Kokios yra dulkių sprogimo sąlygos?

Sprogimas – tai akimirksniu vykstantis sprogusios atmosferos degimas, kurio metu išsiskiria didelė energija (ATEX). Jį lydi staigus ATEX dujų tūrio, temperatūros ir slėgio padidėjimas.

Egzistuoja šešios sąlygos dulkių sprogimui kilti. Trys iš jų yra tos pačios, kurios sukelia gaisrą: vienu metu turi būti oras, dulkės ir uždegimo šaltinis. Trys iš jų pagreitina degimo reakciją: granuliometrinis smulkumas, leidžiantis dulkėms homogeniškai suspenduotis ore, dulkių koncentracija ore, kuri pasiekia sprogimo ribą, ir pakankamas slėgis, kad slėgis veiktų kaip degimo greitintojas.

Dulkių ATEX formos patalpose ir veikiančioje įrangoje. Sprogimo sukeliamas šiluminis ir slėginis poveikis kelia grėsmę darbo aplinkai ir asmens saugai.

Kuo skiriasi dulkių gaisras nuo dulkių sprogimo?

Sprogimo ir gaisro aplinkybės skiriasi, nors kiekvienas reiškinys gali sukelti kitą.

Sprogimo metu iš anksto susidaro degiųjų dulkių ir oro mišinys. Iš anksto sumaišyta liepsna plinta savaime, sudarydama degimo bangą.

Gaisro metu vykstant dulkių pirolizei kuras yra dujos. Užsidega pirolizės dujų ir oro mišinys. Difuzinė liepsna išlieka tol, kol ją maitina dulkės.

Kadangi sprogimo metu reaguojančios medžiagos yra iš anksto sumaišytos, sprogimo energijos išeiga yra daug didesnė nei gaisro atveju. Gaisro metu nuo degiųjų dujų sklidimo per dulkes ir susimaišymo su oru greičio priklauso reiškinio kinetika, kuri yra daug lėtesnė nei sprogimo atveju.

Gaisrams ir dulkių sprogimams taikomų teisės aktų nuostatų apžvalga.

Sprogimai ir gaisrai, kuriuos sukelia dulkės, turi įtakos darbuotojų saugai ir naikina darbo vietoje esančią įrangą, o tai gali turėti pasekmių aplinkai. Todėl Darbo kodekse ir Aplinkos apsaugos kodekse numatyta šių reiškinių prevencijos sistema. Daugeliu atvejų tai yra Europos teisės perkėlimas į nacionalinę teisę.Darbdavys turi užtikrinti, kad patalpos ir prevencijos bei apsaugos sistemos atitiktų reglamentus.

Prancūzijos darbo kodeksas reglamentuoja patalpų konfigūraciją (evakuacijos priemonių įdiegimas), darbuotojų apsaugą (signalizacijos, gesintuvų įrengimas ir kt.) ir nelaimingų atsitikimų prevenciją.

Prancūzijos darbo kodekse reikalaujama, kad darbdaviai įvertintų riziką, susijusią su ATEX (sprogiųjų medžiagų aplinka), ir imtųsi konkrečių priemonių, kad užtikrintų sprogimų prevenciją ir darbuotojų saugą bei apsaugą sprogimo atveju. Jis apima

• zonų, kuriose gali būti ATEX, apibrėžimas (žr. ATEX zonų nustatymą).
• darbuotojų, kuriems gresia sprogimo pavojus, organizacinės priemonės
• įrangos, kuri gali veikti ATEX zonose, parinkimas.
• ATEX zonos ženklinimas

Kaip ir dulkių debesų atveju, taisyklėse nurodyta, kad dulkių sluoksniai, nuosėdos ir krūvos yra ATEX šaltiniai.

Prancūzijos aplinkos apsaugos kodeksas apima gaisrus ir sprogimus apskritai, o ypač jų poveikį teritorijoms, esančioms greta ICPE (angl. Installations Classées pour la Protection de l’Environnement). Pagal ICPE nomenklatūrą šie įrenginiai klasifikuojami pagal naudojamas ar gaminamas medžiagas ir pagal pavojingą veiklos pobūdį. Nomenklatūroje nurodomos Aplinkos kodekse ir Europos reglamentuose (ypač Seveso 3) nustatytos priemonės. Jos antraštėse apibrėžiamos degiosios medžiagos (ypač degiosios kietosios medžiagos, degūs produktai) ir sprogūs produktai, galintys sukelti gaisrą ar sprogimą. Pagal šią nomenklatūrą turi būti vertinamos produktų ar veiklos metu susidarančios dulkės.

Pramoniniai procesai ir gaisro ar sprogimo pavojus

Pramonės procesuose, kuriuose naudojami degūs miltelių pavidalo produktai, neišvengiamai susidaro dulkių debesys ir nuosėdos. Todėl kyla gaisro arba sprogimo pavojus. Pageidautina prevencinė priemonė yradulkių ištraukimo sistemos įrengimas.

Produktų perkėlimo procesai ir sprogimo bei gaisro pavojus

Pramonėje naudojami įvairūs miltelių pernešimo procesai, pritaikyti prie judėjimo ašių (horizontalios, vertikalios, nuolydžio): konvejeriai, grandininiai transporteriai, Archimedo sraigtai, kaušiniai keltuvai, pneumatinis transportas.

Naudojant pneumatinį transportavimą, kurio pagrindas – produkto dalelės, suspenduotos ore, vamzdyje gali susidaryti ATEX. Kitų rūšių transportavimo atveju dėl produkto supylimo viename įrangos gale ir išpylimo kitame arba dėl transportavimo vibracijos susidaro dulkių debesys. Jei įranga yra uždara, ATEX gali susidaryti viduje ir šalia pakrovimo ir iškrovimo vietų. Jei ji nėra uždara, ATEX pavojus kyla visai patalpai.

Dėl ore esančių dulkių nuosėdų susidaro nuosėdos. Dulkės kaupiasi po prietaisu ir aplink jį, net jei prietaisas yra uždengtas; sandarumas niekada nebūna visiškas. Taisyklėse dulkių nuosėdos laikomos galimomis ATEX.

Dėl tokių įvykių, kaip antai su įrangos gedimais susiję užgęsta ir trintis tarp mechaninių dalių, susidaro šiluma, kuri gali būti ATEX užsidegimo šaltinis. Pneumatinio transportavimo metu dėl didelio greičio trinties tarp dalelių ir vamzdžių sienelių susidaro dalelių ir įrangos elektrostatinis krūvis. Tokioje įrangoje elektrostatinė iškrova dažnai yra ATEX sprogimo priežastis. Galiausiai, smūgiai, kuriuos sukelia procesui svetimi metaliniai ar mineraliniai elementai, gali sukelti ATEX užsidegimą.

Transporto procesų nelaimingų atsitikimų tyrime ypač aptariami gaisrai ant konvejerių juostų, sprogimai keltuvų kaušuose ir pneumatiniuose vamzdžiuose.

Priešgaisrinės ir sprogimo prevencijos priemonės apima :

• dulkių debesys kritimo vietose ir (arba) įrangos korpuse ištraukiami dulkių ištraukimo sistema,
• dulkių sankaupų išsiurbimas už prietaiso ribų (ATEX dulkių siurblys),
• įžemintas, kad būtų išvengta elektrostatinių išlydžių,
• kontrolės įrankiai, skirti neįprastai trinčiai ir įkaitimui nustatyti.
• pašalinti išorinius užsidegimo šaltinius (karštas vietas, darbą ir pan.)

Apsauga nuo gaisro ir sprogimo apima :

• įrangos atjungimas , kad būtų išvengta gaisro plitimo,
• Įrangos aprūpinimas ventiliacijos angomis arba slėgio stiprintuvais, kad būtų sumažinta sprogimo rizika.

Sandėliavimo procesai ir sprogimo ar gaisro pavojus

Kiekiai, talpyklų forma (silosas, didelis maišas ir t. t.), laikymo trukmė ir sąlygos (temperatūra, drėgmė ir t. t.) priklauso nuo veiklos rūšies.

Pripildžius talpyklą miltelių pavidalo produktu, gali kilti ATEX, nes dalelės suspenduojamos talpyklos ore. Užpildant ar transportuojant taip pat gali susidaryti elektrostatiniai krūviai, kurie patenka į talpyklos oro erdvę. Elektrostatinė iškrova gali uždegti ATEX.

Sujungus produktų laikymo ir transportavimo įrangą, praėjimas tarp įrenginių niekada nebūna visiškai sandarus. Laikui bėgant susidaro nuosėdų. Dėl šių nuosėdų resuspensijos gali susidaryti ATEX.

Masiškai laikant miltelius, medžiaga gali savaime įkaisti. Dėl to gali kilti gaisras arba smilkstanti ugnis, kuri savo ruožtu gali uždegti netoliese esančią ATEX. Sandėliavimo procesų nelaimingų atsitikimų analizė rodo, kad dėl savaiminio įkaitimo kyla daugiau nei 80 % gaisrų ir mažiau nei 10 % sprogimų.

Prevenciniai veiksmai yra šie:

• Dulkes išsiurbkite pildymo metu, kuo arčiau išleidimo vietos, naudodami dulkių ištraukimo sistemą.
• palaikyti žemesnę nei kritinė temperatūrą arba pritaikyti saugyklos tūrį prie vietos temperatūros sąlygų;
• uždrausti oro įsiurbimą saugyklos dugne, kad būtų apribotas degimas,
• naudoti įrangą, skirtą CO (nepakankamo deguonies kiekio deginiuose indikatorius) ir temperatūros padidėjimui nustatyti (terminis zondas, infraraudonųjų spindulių kamera).

Apsaugos priemonės apima :

• inertizuoti talpyklą , kad būtų sustabdytas degimas,
• įrengti ventiliacines angas, kad būtų sustabdytas slėgio didėjimas ir apsaugota sandėliavimo konstrukcija.

Smulkinimo procesai ir sprogimo ar gaisro pavojus.

Yra trys pagrindiniai šlifavimo procesai:

• Smulkinant suspaudžiami stambių dalelių dydžio produktai.
• Malimas oro srove ir trinties malimas suskaldo produkto grūdelius į kelias daleles dėl susidūrimo. Dėl produkto granuliometrinės sudėties jį gali pernešti oro srautas.

Pastarieji du procesai praskiedžia miltelių pavidalo produktą ore taip, kad nėra ATEX pavojaus. Kita vertus, smulkinant susidaro ore esančių smulkių dalelių. Taigi smulkintuvo viduje nuolat kyla ATEX pavojus.

Smulkinant produktas įkaista. Kartais, siekiant išvengti savaiminio užsidegimo, jį reikia atvėsinti, ypač jei jis lengvai oksiduojasi. Svetimkūniai, kurie yra atsparesni smulkinimui, gali padidinti trintį, taigi ir kaimyninių dalelių temperatūrą, todėl produktas gali įkaisti ir užsidegti. Jie taip pat gali sukelti pakankamos energijos kibirkštis, kad užsidegtų ATEX ir sukeltų sprogimą.

Prevencijos priemonės :

• įrengti dulkių ištraukimo sistemą, kad būtų surenkamos smulkios dalelės;
• produktų, kurie užsidega esant žemai temperatūrai arba mažai aktyvacijos energijai (10-100 mJ), šlifavimas inertinėje aplinkoje;
• apriboti įkaitimą ir išvengti pašalinių kūnų patekimo į proceso įėjimo angą (sijojimas, metalo aptikimas ir kt.);
• matuoti temperatūrą ir aptikti švytinčias daleles malūno išėjime.

Apsaugos priemonės :

• naudokite ATEX sprogimui atsparų smulkintuvą;
• atjungti dulkių šalinimo sistemą nuo bunkerio, į kurį patenka susmulkinta medžiaga;

Maišymo procesas: sprogimo ir gaisro pavojus

Maišyti galima kietąsias medžiagas (sausasis maišymas) arba kietąsias medžiagas ir skysčius (maišymas skystoje fazėje). Maišymas kelia gaisro ar sprogimo pavojų, jei vienas iš produktų yra degus.

Sausas maišymas: visos miltelių pavidalo medžiagos įterpiamos prieš pradedant procesą. Pripildžius maišyklę ir tada sumaišius produktus, susidaro smulkiųjų dalelių debesis. Atliekant abi operacijas yra ATEX galimybė, jei medžiaga yra degi. Taip yra užpildymo bunkeryje ir maišymo galvutėje.

Produkto srautas per maišytuvą gali įkrauti kietąsias daleles elektra. Gali įvykti elektrostatinė iškrova, dėl kurios užsidegs miltelių debesis. Šis reiškinys gali įvykti maišytuvo galvutėje arba padavimo bunkeryje.

Maišant homogenizavimo būdu skystoje fazėje, kieti produktai įvedami prieš skysčius arba atvirkščiai. Abiem atvejais įvedant miltelius kyla pirmiau aprašyta rizika. Įvestas skystis gali turėti savybę užsidegti žemesnėje nei aplinkos temperatūroje (pvz., tirpiklis). Maišytuve susidaro ATEX garų atmosfera.

Jei iš skysto mišinio susidaro degūs garai, pirmoji prevencinė priemonė yra inertizuoti maišyklę prieš į ją įpilant miltelių pavidalo produktą.

Net ir inertinant, kai liukas atidarytas, į padavimo bunkerį įpylus degiųjų miltelių, bus ATEX pavojus. Abiem maišymo procesams būdingas bendras prevencinis įtaisas – dulkių debesies surinkimas prie šaltinio (Pouyeso žiedo tipo).

Prieš užpildant talpyklą, o po to – prieš įpilant produktą į talpyklą, talpyklą galima pakeisti inertišku šliuzu. Galiausiai pripildymo ir inertinimo operaciją galima automatizuoti naudojant oro šliuzą su automatiniais vožtuvais.

Mechaninio paviršiaus apdorojimo procesai: sprogimo ir pramoninė rizika.

Ėsdinimas, šratavimas, poliravimas, smėliavimas… visi šie būdai sukuria skirtingą paviršiaus apdailą, tačiau visi jie atliekami išmetant abrazyvinius grūdelius, paprastai naudojant suspaustą srovę. Šie grūdeliai nuo apdorojamo paviršiaus atplėšia smulkias daleles, o nuo smūgio suskilinėja. Smulkiausios dalelės lieka pakibusios ore.

Procesas vyksta uždaroje patalpoje. Jei paviršius arba apdorojimo medžiaga yra degi, aptvare gali susidaryti ATEX smulkių dalelių debesis. Taigi kyla sprogimo pavojus. Į bunkerį surenkami sunkiausi grūdai. Jei smūgio į paviršių metu susidariusi šiluma lieka grūduose, jie kaupiasi bunkeryje, todėl savaime įkaista ir kyla gaisro pavojus.

Prevencija susideda iš įsiurbimo sistemos, prijungtos prie pramoninio dulkių surinktuvo , kuris palaiko žemą slėgį aptvare ir sulaiko smulkių dalelių debesis; prie surinkimo sistemos įrengiamas kibirkščių detektorius.

Paviršiaus dengimo procesai ir sprogimo bei gaisro pavojus.

Kai kuriuose dengimo procesuose naudojami kieti miltelių pavidalo produktai. Produktas suspenduojamas suslėgto oro srovėje ir išpurškiamas ant apdorojamo paviršiaus. Ši operacija atliekama specialioje kabinoje. Po šios operacijos paprastai vyksta dangos plėvelės kietėjimas.

Priklausomai nuo purškiamo gaminio, procesas apima dažymą (lydieji arba polimerizuojamieji organiniai milteliai), flocking (pluoštiniai organiniai milteliai) arba metalizavimą karštuoju purškimu arba purkštuvu (aliuminio, cinko arba vario milteliai).

Dalis purslų nenusileidžia ant paviršiaus ir išsisklaido ore. ATEX daugiausia susidaro purslų kūgelyje. Siekiant padidinti efektyvumą, purkštuve miltelių grūdeliams suteikiamas elektros krūvis, priešingas apdorojamo paviršiaus elektros krūviui. Elektrostatinė jėga juos pritraukia prie dengiamo paviršiaus. Sutrikus darbui, tarp purkštuvo elektrodų ir įrangos arba apdorojamo paviršiaus gali atsirasti elektrostatinė iškrova. Sprogimo pavojus tuo didesnis, kuo smulkesnė granuliometrija. Dėl sprogimo gali kilti gaisras. Be to, iš anksto įkaitus apdorojamam paviršiui ir šalia esanti kietinimo krosnis gali sukelti produkto užsidegimą.

Priešgaisrinės ir sprogimo prevencijos priemonės milteliniam dažymui yra šios:

• šaltinio surinkimas naudojant dulkių surinktuvą,
• naudoti šautuvus, pritaikytus mažiausiai miltelių uždegimo energijai,
• aptikti liepsnas kabinoje.