Odlučovače prachu sa používajú na predchádzanie rizikám požiaru a výbuchu v priemyselných procesoch, v ktorých sú suspendované veľmi jemné častice. Tieto riziká sa však často prenášajú na systém odsávania prachu, ktorý horľavý prach nasáva a filtruje. Preventívne a ochranné opatrenia sa preto musia uplatňovať aj na systém odsávania prachu.
Sommaire
Princípy fungovania rôznych typov odprašovačov
Rozlišujú sa suché odlučovače prachu (cyklóny, vreckové filtre, vreckové alebo kazetové filtre, elektrostatické odlučovače) a mokré odlučovače prachu.
Cyklóny využívajú odstredivú silu na oddelenie prachu od vzduchu, ktorý ho prenáša. Zhora nadol majú tvar valca a potom zrezaného kužeľa. V hornej časti horného valca je vstup zaprášeného vzduchu, ktorý je tangenciálny k obvodu cyklónu. Prichádzajúci zaprášený vzduch sa pri zostupe otáča okolo stien a gravitáciou sa oddeľuje od hrubších častíc. Potom stredom cyklónu vzduch stúpa nahor, kde sa nachádza výstup. Hrubý prach sa hromadí na dne kužeľa a vypúšťa sa cez odsávacie zariadenie (dvojitá klapka, stavidlo alebo rotačný ventil). Na výstupe vzduch stále obsahuje najjemnejší prach, ktorý dokáže odstrániť iba vreckový alebo kazetový zberač prachu.
Vreckový, kazetový alebo vreckový filter funguje na rovnakom princípe ako domáci vysávač. Každé filtračné vrecko, vrecko alebo kazeta zastaví prach na svojom povrchu a prepustí bezprašný vzduch. Vysávač prachu sa skladá z dvoch častí: Jedna časť prijíma prašný vzduch zo zariadenia na zachytávanie prachu; filtračné puzdrá zadržiavajú prach a zároveň prepúšťajú vzduch. Zásobník v spodnej časti prachovej časti zhromažďuje prach nahromadený v rukávoch, ktorý sa uvoľňuje vždy, keď sa filter odblokuje (pretrepe alebo vyfúkne stlačeným vzduchom). Zásobník sa vyprázdňuje do uzavretej nádoby alebo prostredníctvom otočného ventilu. V druhej časti vystupuje odprášený vzduch z filtra a následne je vedený do potrubia, do ktorého ventilátor nasáva prúd vzduchu a vyháňa ho alebo ho znovu privádza do miestnosti.
Elektrostatický odlučovač (alebo elektrofilter) funguje na základe vzájomnej príťažlivosti dvoch prvkov s opačným elektrickým nábojom. Priemyselný odlučovač prachu záporne nabíja prach suspendovaný v prúde vzduchu. Deje sa to tak, že prechádza cez sieť vodičov s veľmi vysokým napätím (anóda). Prach sa potom oddeľuje od prúdu vzduchu tým, že je priťahovaný ku kladne nabitým stenám (katóda), ku ktorým sa prichytí. Nahromadený prach sa potom z katód odstráni kladivom alebo čistením vodou. Prach sa zhromažďuje v zásobníku.
Mokrý odlučovač prachu prepúšťa prúd vzduchu s prachom cez stĺpec vody (bublinkovanie) alebo cez záves z prúdiacej vody, alebo cez hmlu z protiprúdového vodného rozprašovača. Prach priľne k molekulám vody a oddelí sa od vzduchu.
Riziko požiaru alebo výbuchu v zariadení na odsávanie prachu
Riziko vzniku ATEX
Aby sa v cyklóne vytvoril ATEX, musí hladina prachu v prúde vzduchu dosiahnuť výbušnú hodnotu a percento jemných častíc musí byť dostatočné. Hrubé častice majú chladiaci účinok na plameň a pri ich veľkom množstve zabraňujú jeho šíreniu.
Prúd vzduchu s prachom, ktorý prechádza potrubím, vstupuje do zberača vzduchu s prachom až do telesa vrecovej komory a môže predstavovať ATEX, ak je koncentrácia prachu v prúde vzduchu v rozsahu výbušnosti. V takom prípade ATEX vstúpi do zberača prachu.
Vytvorenie ATEX môže byť dočasné. V závislosti od procesu sa môže úroveň prachu v prúdiacom vzduchu v potrubí časom meniť. Miera emisií horľavých častíc počas prevádzky spotrebiča nemusí byť konštantná, najmä počas spustenia alebo zastavenia procesu, prerušovanej prevádzky, prevádzkových fáz atď. Pneumatické čistenie vreciek alebo kaziet vo všeobecnosti spôsobuje ATEX, pretože pri čistení sa najjemnejšie častice dostávajú späť do nadpriemeru, a navyše potenciálne aj pri zastavení zariadenia (čistenie na konci cyklu).
Ak sa na filtrovanie vzduchu obsahujúceho kovové častice (najmä hliník) používa mokrý odlučovač prachu, existuje riziko chemickej reakcie medzi vodou a kovom, pri ktorej vzniká vodík. Povaha kovu ovplyvňuje kinetiku reakcie a počas bežnej prevádzky lapača prachu je miera emisie vodíka nedostatočná. Keď je zberač prachu vypnutý, vodík sa môže hromadiť v kryte, čím vzniká riziko ATEX. Na druhej strane, mokré odprášenie je vo všeobecnosti najbezpečnejším typom odprášenia z hľadiska ATEX, pretože zdroje vznietenia sú vo všeobecnosti uhasené pôsobením vody.
Riziko vznietenia a výbuchu ATEX
Prúdenie vzduchu s prachom cez potrubie podlieha elektrostatickému nabíjaniu prachu, ktorý sa trením o stenu nabije. Tento jav sa môže vyskytovať aj v prachom znečistenej časti zberačov prachu. Elektrostatický výboj môže vzniknúť v potrubí alebo v zberači prachu. Uvoľnená energia sa odhaduje na menej ako 10 mJ. Ak uvoľnená energia prekročí minimálnu energiu vznietenia suspendovaného prachu, elektrostatický výboj bude zdrojom vznietenia, čo bude mať za následok výbuch podľa smernice ATEX v potrubí alebo v prachom zaťaženej časti vrecového zberača.
Elektrostatický odlučovač pracuje na základe rozdielu potenciálov medzi anódou a katódou. V dôsledku intenzity tohto rozdielu sa musí upraviť vzdialenosť medzi elektródami, aby sa zabránilo vzniku elektrického oblúka (poruchy), ktorý je zdrojom vznietenia ATEX.
Proces môže emitovať prach aj žiariace častice (mletie, frézovanie atď.). Tie môžu byť zdrojom vznietenia pre ATEX prítomné v prašnej časti alebo vo filtračných vreciach zberača prachu. V tomto prípade sa vo všeobecnosti uprednostňuje mokré odprašovanie alebo suché odprašovanie s predbežným odlučovaním iskier a zariadením na detekciu a zhášanie iskier.
Nebezpečenstvo požiaru
Skúsenosti s nehodami ukazujú, že povýbuchu vo vrecovej komore často nasleduje požiar prachu usadeného na dne násypky a vo filtri a následne v samotnom filtri.
Filtrovanie prašného vzduchu nespôsobuje zahrievanie prachu. Vo filtračných prachovkách preto nehrozí nebezpečenstvo požiaru v dôsledku samovznietenia, okrem špeciálnych prípadov, keď zachytené látky pri teplote okolia majú kritický objem samovznietenia. Keď objem na dne filtra prekročí túto hodnotu, riziko požiaru sa stáva zrejmým.
Opatrenia na predchádzanie rizikám a ochranu ATEX pre zberače prachu.
Preventívne opatrenia podľa typu zberača prachu
Opatrenie na prevenciu požiaru a výbuchu pre vreckové zberače prachu spočíva v potlačení elektrostatických výbojov použitím antistatických vreciek. Štúdie nehôd však ukazujú, že zabudnutie na uzemnenie tohto typu filtra by mohlo viesť k elektrostatickým výbojom presahujúcim minimálnu zápalnú energiu bežných prachov. Táto porucha by bola nebezpečnejšia ako pri filtroch s neantistatickými rukávmi.
V prípade vrecového skladu sú súčasťou prevencie ATEX pravidelné kontroly, či nie sú vrecia opotrebované, odpojené alebo prepichnuté. Na kontrolu tesnosti vriec možno použiť kontrolu vstupného/výstupného tlaku a montáž opacimetra v nepráškovej zóne.
Aby sa predišlo riziku elektrostatického vznietenia, musia byť kovové časti vrecovej komory vrátane potrubia uzemnené. To isté platí aj pre cyklón. Elektrické komponenty vo vnútri zberača prachu musia tiež spĺňať predpisy ATEX.
Jedným z preventívnych opatrení proti žeravým časticiam je inštalácia predbežného odlučovača prachu pred hlavným zberačom prachu, a to buď vo forme cyklónu, nárazového odlučovača alebo zariadenia na detekciu a zhášanie iskier.
V prípade elektrostatického odlučovača pravidelná kontrola nastavenia rozdielu potenciálov a vzdialenosti medzi elektródami zabráni riziku vzniku elektrického oblúka.
Predchádzanie výbuchom ATEX v mokrých hlasových zberačoch prachu zahŕňa: vetranie objemu pri zastavení, aby sa zabránilo hromadeniu vodíka, zisťovanie vodíka vo vzduchu v zberači prachu. Tento typ zberača prachu by mal byť nainštalovaný vonku, aby sa zriedila prítomnosť vodíka, alebo v miestnosti vybavenej ventiláciou špeciálne navrhnutou pre riziko výbuchu. Existuje riziko požiaru vykurovacích telies používaných na zmrazenie mokrého zberača prachu. Ponorenie týchto vykurovacích telies sa musí kontrolovať.
Ochranné opatrenia
Ochranné opatrenia sa týkajú :
- Vybavenie zberača prachu výbušnými otvormi: časť steny zberača prachu, ktorá sa otvorí hneď, ako sa začne vytvárať pretlak vznikajúci pri vnútornom výbuchu ATEX, aby sa uvoľnili plyny a pretlak.
- Použitie tlmičov výbuchu: zariadenie, ktoré detekuje začiatok výbuchu vo vnútri zberača prachu, zabraňuje výbuchu dosiahnuť maximálny pretlak vstreknutím hasiaceho prostriedku a chráni steny zberača prachu pred roztrhnutím.
- Odpojenie zberača prachu od zvyšku inštalácie, aby sa zabránilo rozšíreniu výbuchu v zberači prachu na potrubie. To zahŕňa inštaláciu ventilu na potrubí spájajúcom zberač prachu, ktorý sa automaticky uzavrie pod vplyvom tlakovej vlny (spätný ventil ATEX alebo rýchlozatvárací ventil).
