Odpraševalniki se uporabljajo za preprečevanje nevarnosti požara in eksplozije v industrijskih procesih, kjer so v suspenziji zelo drobni delci. Vendar se ta tveganja pogosto prenesejo na sistem za odsesavanje prahu, ki sesa in filtrira gorljiv prah. Preventivne in zaščitne ukrepe je zato treba uporabiti tudi za sistem za odsesavanje prahu.
Sommaire
Načela delovanja različnih vrst zbiralnikov prahu
Razlikujemo med suhimi zbiralniki prahu (cikloni, vrečastimi filtri, vrečastimi ali kartušnimi filtri, elektrostatičnimi filtri) in mokrimi zbiralniki prahu.
Cikloni s centrifugalno silo ločijo prah od zraka, ki ga prenaša. Od vrha proti dnu imajo obliko valja in nato prisekanega stožca. Na vrhu zgornjega valja je dovod zaprašenega zraka, ki je tangencialen na obod ciklona. Vstopajoči zaprašeni zrak se med spuščanjem vrti okoli sten in se zaradi gravitacije loči od bolj grobih delcev. Nato se skozi sredino ciklona zrak dvigne do vrha, kjer je izhod. Grobi prah se nabira na dnu stožca in se odvaja prek odsesovalne naprave (dvojna loputa, zapornica ali vrtljivi ventil). Na izhodu zrak še vedno vsebuje najfinejši prah, ki ga lahko odstrani le vrečasti ali kartušni zbiralnik prahu.
Zbiralnik prahu z vrečko, kartušo ali žepnim filtrom deluje po enakem načelu kot gospodinjski sesalnik. Vsaka filtrirna vrečka, žepek ali kartuša zaustavi prah na svoji površini in prepušča zrak brez prahu. Zbiralnik prahu je sestavljen iz dveh delov: en del sprejema zaprašen zrak iz naprave za zbiranje prahu; filtrirni rokavi zadržujejo prah, medtem ko prepuščajo zrak skozi. V zalogovniku na dnu prašnega dela se zbira prah, nabran v rokavih, ki se sprosti vsakič, ko se filter odmašuje (stresa ali izpihuje s stisnjenim zrakom). Zalogovnik se izprazni v zaprto posodo ali prek vrtljivega ventila. V drugem delu odprašeni zrak izstopi iz filtra in se nato usmeri v kanal, v katerega ventilator potegne zračni tok, ki ga izloči ali ponovno spusti v prostor.
Elektrostatični filter (ali elektrofilter) deluje na podlagi medsebojne privlačnosti dveh elementov z nasprotnim električnim nabojem. Industrijski zbiralnik prahu negativno nabije prah, ki je suspendiran v zračnem toku. To stori tako, da ga spusti skozi mrežo žic z zelo visoko napetostjo (anoda). Prah se nato izloči iz zračnega toka, saj ga pritegnejo pozitivno nabite stene (katoda), na katere se pritrdi. Nakopičeni prah se nato odstrani s katod s tolčenjem ali čiščenjem z vodo. Prah se zbira v lijaku.
Mokri zbiralnik prahu prevaja tok zraka, napolnjenega s prahom, skozi vodni stolpec (mehurčki), zaveso s curkom vode ali meglico protitočnega vodnega curka. Prah se prilepi na molekule vode in se loči od zraka.
Nevarnost požara ali eksplozije v napravi za odsesavanje prahu
Tveganje za nastanek ATEX
Da bi se v ciklonu oblikovala nevarnost ATEX, mora raven prahu v zračnem toku doseči eksplozivno območje, delež drobnih delcev pa mora biti zadosten. Grobi delci imajo hladilni učinek na plamen in preprečujejo njegovo širjenje, če jih je zelo veliko.
Tok s prahom obremenjenega zraka, ki gre skozi kanal, vstopa v zbiralnik zraka s prahom do telesa vrečke in lahko predstavlja ATEX, če je koncentracija prahu v toku zraka v eksplozivnem območju. V tem primeru ATEX vstopi v zbiralnik prahu.
Oblikovanje ATEX je lahko začasno. Odvisno od postopka se lahko stopnja prahu v zračnem toku v kanalu sčasoma spreminja. Stopnja emisije gorljivih delcev med delovanjem naprave morda ni konstantna, zlasti ob zagonu ali ustavitvi procesa, med prekinitvami delovanja, med fazami delovanja itd. Pnevmatsko čiščenje vrečk ali kartuš običajno povzroča ATEX, saj se s čiščenjem najfinejši delci vrnejo v nadtlak, poleg tega pa lahko pride do tega, ko se oprema ustavi (čiščenje ob koncu cikla).
Kadar se mokri zbiralnik prahu uporablja za filtriranje zraka, ki vsebuje kovinske delce (zlasti aluminij), obstaja nevarnost kemične reakcije med vodo in kovino, pri čemer nastane vodik. Narava kovine vpliva na kinetiko reakcije in med običajnim delovanjem zbiralnika prahu je stopnja emisije vodika nezadostna. Ko je zbiralnik prahu izklopljen, se lahko vodik nabira v krošnji, kar predstavlja nevarnost ATEX. Po drugi strani pa je mokro odpraševanje na splošno najvarnejša vrsta odpraševanja z vidika ATEX, saj se viri vžiga običajno ugasnejo z delovanjem vode.
Nevarnost vžiga in eksplozije ATEX
Pretok zraka s prahom skozi kanal je podvržen elektrostatičnemu polnjenju prahu, ko se ta drgne ob steno. Ta pojav je lahko prisoten tudi v s prahom onesnaženem delu zbiralnikov prahu. Do elektrostatične razelektritve lahko pride v cevi ali v zbiralniku prahu. Sproščena energija je ocenjena na manj kot 10 mJ. Če sproščena energija presega minimalno vžigno energijo prahu v suspenziji, bo elektrostatična razelektritev vir vžiga, kar bo povzročilo eksplozijo ATEX v cevovodu ali s prahom onesnaženem delu vrečnega zbiralnika.
Elektrostatični filter deluje na podlagi razlike potencialov med anodo in katodo. Zaradi intenzivnosti te razlike je treba prilagoditi razdaljo med elektrodama, da se prepreči nastanek električnega obloka (preboja), ki je vir vžiga ATEX.
Pri postopku se lahko sproščajo tako prah kot žareči delci (brušenje, mletje itd.). Slednji so lahko vir vžiga za ATEX, ki je prisoten v prašnem delu ali v filtrskih vrečah zbiralnika prahu. V tem primeru je na splošno zaželena mokra rešitev za odpraševanje ali suho odpraševanje s predhodnim ločevanjem isker ter napravo za zaznavanje in ugašanje isker.
Nevarnost požara
Izkušnje z nesrečami kažejo, daeksploziji v vrečah pogosto sledi požar v prahu, ki se je usedel na dnu zalogovnika in v filtru, ter posledično v samem filtru.
Filtriranje prašnega zraka ne povzroči segrevanja prahu. Zato v filtrirnih zbiralnikih prahu ni nevarnosti požara zaradi samo segrevanja, razen v posebnih primerih, ko imajo zajete snovi pri sobni temperaturi kritično količino samo segrevanja. Ko prostornina na dnu filtra to preseže, postane nevarnost požara očitna.
Ukrepi za preprečevanje tveganj in zaščito pri zbiralnikih prahu ATEX.
Preventivni ukrepi glede na vrsto zbiralnika prahu
Ukrep za preprečevanje požara in eksplozije pri vrečnih zbiralnikih prahu je preprečevanje elektrostatičnih praznjenj z uporabo antistatičnih vrečk. Vendar pa študije nesreč kažejo, da lahko pozabljanje na ozemljitev te vrste filtra povzroči elektrostatične razelektritve, ki presegajo najmanjšo vžigno energijo za običajne prahove. Ta vrsta okvare bi bila nevarnejša od filtrov z neantistatičnimi rokavi.
V primeru vrečarske hiše so redni pregledi, s katerimi se zagotovi, da vrečke niso obrabljene, odvezane ali preluknjane, del preprečevanja ATEX. Za preverjanje tesnosti vrečk se lahko uporablja preverjanje tlaka na vstopu/izstopu in namestitev merilnika motnosti v nepraznem območju.
Da bi preprečili elektrostatično nevarnost kot vir vžiga, morajo biti kovinski deli vrečaste komore ozemljeni, vključno s kanali. Enako velja za ciklon. Električni sestavni deli znotraj zbiralnika prahu morajo prav tako ustrezati predpisom ATEX.
Eden od preventivnih ukrepov proti žarečim delcem je vgradnja predhodnega ločevalnika prahu pred glavnim zbiralnikom prahu, bodisi v obliki ciklona, udarnega separatorja ali naprave za odkrivanje in ugašanje isker.
Pri elektrostatičnem filtrirnem aparatu redno preverjanje nastavitve razlike potencialov in razdalje med elektrodami preprečuje nevarnost električnega obloka.
Preprečevanje eksplozij ATEX v mokrih zbiralnikih prahu je sestavljeno iz: prezračevanja prostornine, ko se ustavi, da se prepreči kopičenje vodika, odkrivanja vodika v krošnji zbiralnika prahu. To vrsto zbiralnika prahu je treba namestiti zunaj, da se razredči prisotnost vodika, ali v prostoru, opremljenem s prezračevanjem, posebej zasnovanim za nevarnost eksplozije. V grelnih elementih, ki se uporabljajo za zamrzovanje mokrega zbiralnika prahu, obstaja nevarnost požara. Preveriti je treba potopljenost teh grelnih teles.
Zaščitni ukrepi
Zaščitni ukrepi se nanašajo na :
- Opremljenost zbiralnika prahu z eksplozijskimi odprtinami: del stene zbiralnika prahu, ki se odpre takoj, ko se začne nadtlak zaradi notranje eksplozije ATEX, da se izpraznijo plini in nadtlak.
- Uporaba dušilcev eksplozije: naprava, ki zazna začetek eksplozije v zbiralniku prahu, z vbrizgavanjem gasilnega sredstva prepreči, da bi eksplozija dosegla največji nadtlak, in zaščiti stene zbiralnika prahu pred razbitjem.
- Zbiralnik prahu ločite od preostalih delov naprave, da preprečite širjenje eksplozije v zbiralniku prahu na cevovode. To vključuje namestitev ventila na cevi, ki povezujejo zbiralnik prahu, ki se samodejno zapre pod vplivom tlačnega vala (nepovratni ventil ATEX ali ventil s hitrim zapiranjem).
