pyly_palne_w_obiektywie_dyrektywy_atex_137.doc

Pyły palne w obiektywie Dyrektywy Atex 137 - część I.

st. kpt. mgr inż. Robert Żuczek.

Wstęp.

Tematyka wybuchowości pyłów palnych wydaje się być wiedzą tylko dla głęboko wtajemniczonych. Nie ulega jednak wątpliwości, że znaczna cześć stanowisk pracy związana jest właśnie z tworzeniem się pyłowych atmosfer wybuchowych. Jak więc podejść do kompleksowej oceny ryzyka skoro zarówno sama dyrektywa Atex 137 jak i wytyczne do niej, w bardzo małym stopniu opisują problematykę wybuchowości pyłów palnych.

Kluczowym elementem dla wykonania oceny ryzyka, jest ocena zagrożenia wybuchem przeprowadzona w myśl postanowień rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U. Nr 80, poz. 563). W niniejszym artykule, opisana zostanie metodologia postępowania przy ocenie zagrożenia wybuchem pomieszczeń, która posłuży do wykonania oceny ryzyka na stanowiskach pracy. Druga część w kolejnym numerze PROMOTORA zostanie poświęcona analizie źródeł zapłonu oraz ocenie skutków wybuchu.

              Mając na uwadze wymagania dla „Dokumentu zabezpieczenia stanowisk pracy przed wybuchem", określone w rozporządzeniu Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej
z 29 maja 2003 r. w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy pracowników zatrudnionych na stanowiskach pracy, na których może wystąpić atmosfera wybuchowa (Dz. U. Nr 107, poz. 1004 z późn. zmianami) należy podać:

a.       Informację o identyfikacji atmosfer wybuchowych oraz ocenę ryzyka wystąpienia
wybuchu.

b.      Informację o podjętych odpowiednich środkach zapobiegających wystąpieniu zagrożeń wybuchem, sporządzoną w formie zestawienia.

c.       Wykaz miejsc pracy zagrożonych wybuchem wraz z ich klasyfikacją.

d.      Deklarację, że stanowiska pracy, narzędzia pracy, a także urządzenia zabezpieczające
i alarmujące są zaprojektowane, używane i konserwowane z uwzględnieniem zasad bezpieczeństwa.

Identyfikacja atmosfer wybuchowych.

Klasyfikacja stref zagrożenia wybuchem pyłów palnych, powinna zostać wykonana zgodnie z PN-EN 61241-10:2005 Urządzenia elektryczne do stosowania w obecności pyłów palnych -- Część 10: Klasyfikacja obszarów, w których mogą być obecne pyły palne. Ponadto każdorazowo przed wykonaniem klasyfikacji, należy uwzględnić szczególne właściwości pyłów, które mają znaczący wpływ na powstawanie atmosfer wybuchowych. Należy przestrzegać następujących zasad:

1.      Zwiększenie zawilgocenia pyłu zmniejsza jego wybuchowość. Pyły zawierające ponad 15 % wilgoci wykazują znacznie mniejsze skłonności do wybuchu. Pyły zawierające ponad 30 % wilgotności nie stwarzają zagrożenia wybuchowego.

2.      Od rozdrobnienia pyłu zależy wielkość jego powierzchni przypadającej na jednostkę masy, a o za tym idzie – prędkość reagowania pyłu z tlenem. Im pył jest drobniejszy, tym jest bardziej wybuchowy. Za najgroźniejszy pod tym względem uznaje się pył o ziarnach mniejszych niż 75 mikrometrów. Pyły o rozmiarach cząstek ponad 500 mikrometrów praktycznie nie stwarzają zagrożenia wybuchowego.

Klasyfikacja stref przedstawią się następująco:

Strefa 20 – przestrzeń, w której pył palny w postaci chmury występuje stale lub często podczas normalnych warunków pracy, w ilościach wystarczających do utworzenia mieszaniny pyłowo-powietrznej oraz gdzie może się utworzyć warstwa pyłu o niekontrolowanej i nadmiernej grubości.

Strefa 21 – przestrzeń, w której istnieje prawdopodobieństwo wystąpienia pyłu palnego podczas normalnych warunków pracy w ilościach, które są w stanie utworzyć mieszaninę pyłowo-powietrzną.

Strefa 22 – przestrzeń, w której chmury pyłu palnego mogą występować rzadko i utrzymywać się tylko przez krótki okres lub gdzie występować mogą warstwy pyłu palnego podczas nienormalnych warunków pracy i powodować mieszaniny pyłowo-powietrzne.

W tabeli 1 przedstawiono ogólne zasady klasyfikacji stref zagrożenia wybuchem dla pyłów palnych.

Tabela 1. Zasady kwalifikacji stref zagrożenia wybuchowego dla pyłów emitowanych do otoczenia i dla pyłów osiadłych.

Kolejnym istotnym elementem na poziomie identyfikacji zagrożeń, będzie ustalanie palnych i wybuchowych właściwości poszczególnych pyłów. Nie będzie to zadanie łatwe, ze względu na brak danych literaturowych oraz brak szczegółowych informacji w kartach charakterystyk. W poniższym zestawieniu, zaprezentowano właściwości niektórych spotykanych  pyłów.

Tabela 2.

Ocena zagrożenia wybuchem w pomieszczeniach.

W przypadku stanowisk pracy, na których dominują pyły osiadłe, istnieje możliwość obliczenia granicznej masy pyłu, która może stworzyć zagrożenie dla pomieszczeń i zarazem stanowisk pracy. Określenie masy krytycznej pyłu np. węgla kamiennego, która przesądzi o zakwalifikowaniu pomieszczenia jako zagrożone wybuchem określają wzory [1] i [2].

Wzór:

  [1]

[2]

Założenia:

ΔP max - 5 (kPa) – maksymalne dopuszczalne nadciśnienie w analizowanym pomieszczeniu.

qsp- 29.3 x 106 (J x kg) ciepło spalania analizowanego pyłu palnego,

P0 - 101,325 (kPa) – ciśnienie atmosferyczne normalne (wartość stała),

p - 1,2 (kg/m3) – gęstość powietrza w temperaturze T (wartość stała),

cp - 1,01 x 10 3 (J/kg x K) - (wartość stała),

T- 293 (K) = 20 o C – temperatura otoczenia,

V - 2400 (m3) – kubatura analizowanego pomieszczenia,

W = 0,17 – współczynnik przebiegu reakcji - (wartość stała),

m max = 8448 g = 8,4 kg              (dla całego pomieszczenia)

Pomieszczenie należałby zakwalifikować jako zagrożone wybuchem, jeżeli masa pyłu osiadłego w pomieszczeniu przekroczy 8,4 kg.

Lokalne gromadzenie się pyłu na podłodze lub na konstrukcjach instalacji, wymaga wyznaczenia strefy zagrożenia wybuchem 22.  Zgodnie z PN-EN 61241-10:2005 określa, się, że zasięg osiadania pyłu podczas przesypywania i wysypywania substancji nie powinien być większy niż 1 m. Właściwości pyłu - wilgotność i duże średnice węgla uniemożliwią przemieszczanie się cząsteczek na większą odległość. W związku z powyższym przyjęto, że powierzchnia osiadania pyłu dla analizowanego obiektu zostanie zawężona do 1 metra od źródeł pylenia.

Mając na uwadze fakt, że podniesienie się pyłu osiadłego na całej powierzchni jest praktycznie nie możliwe, bardziej prawdopodobne jest uniesienie się pyłu lokalnie, dlatego do dalszych obliczeń grubości warstwy pyłu która powoduje zaliczenie pomieszczenia do zagrożonego wybuchem przyjęto powierzchnie 6 m2. Grubość warstwy dla tej powierzchni wynosi:

gdzie:

q n              – gęstość nasypowa pyłu (węgiel kamienny) – 523 kg/m3 ,

d               – grubość warstwy pyłu,

Fpom               - powierzchnia osiadania warstwy pyłu 6 m2,

mmax               - graniczna masa pyłu.

= 2,7 mm

Jeżeli w wyniku systematycznego sprzątania ograniczymy grubość warstwy pyłu poniżej 2,7 mm/m2 (masa uniesionego pyłu z przyjętej powierzchni 6m2 < 8,4 kg) możemy uznać pomieszczenie jako niezagrożone wybuchem.

Zaniedbanie sprzątania i doprowadzenie do:

·         gromadzenia się pyłu o grubości ponad 2,7 mm,

·         gromadzenia się pyły w ilości 8,4 kg (na powierzchni 6 m2),

spowoduje zakwalifikowanie pomieszczenia jako zagrożone wybuchem.

Czasookresy sprzątania należy tak dostosować, aby określone warunki (grubość warstwy, lub masa pyłu) nigdy nie były przekroczone. Na podstawie badań dobowego opadu pyłu oraz wiedzy literaturowej określono, że średni dobowy opad pyłu dla analizowanego pomieszczenia ...