Zapylenie w przemyśle - zagrożenia i jak ich uniknąć?

Pylenie towarzyszy szeregowi zadań w przemyśle. Przykładami są: cięcie, piłowanie, wiercenie, szlifowanie, kruszenie i mielenie. Pył unosi się także w otoczeniu mieszalników, przenośników, linii ważenia materiałów sypkich, ich przesiewania, napełniania nimi worków oraz opróżniania tych ostatnich i w pobliżu zbiorników, w których są zmagazynowane. Powstaje jako efekt uboczny operacji, na przykład rozcinania desek w tartakach albo pochodzi z surowców do produkcji, na przykład mąki, cukru, kakao czy mielonych przypraw w przemyśle spożywczym. Bez względu na źródło może stwarzać poważne zagrożenie dla zdrowia oraz bezpieczeństwa pracowników.

Wpływ pyłów na zdrowie

Pył nie zawsze jest oczywistym zagrożeniem, ponieważ, jak pisaliśmy we wstępie, jego cząstki są często niewidoczne gołym okiem (takie są najbardziej szkodliwe), a problemy zdrowotne będące skutkiem pracy w zapylonym otoczeniu rozwijają się przez lata. Narażenia na jakikolwiek pył w dużych ilościach nie wolno jednak bagatelizować – zakres jego negatywnych konsekwencji jest szeroki, od podrażnień skóry aż po nowotwory. To, jak bardzo jest niebezpieczny, zależy od jego składu, rozmiarów cząstek i ilości. Skład warunkuje specyfika procesu będącego jego źródłem (pył drzewny, mineralny, węglowy, metaliczny). Jeśli zaś chodzi o rozmiary cząstek mogą, być stosunkowo duże, do bardzo małych. Te za duże, żeby można je było wdychać, na ogół szybko opadają, ale mniejsze długo unoszą się w powietrzu i mogą przeniknąć do dróg oddechowych. Ich zasięg i szkody, jakie powodują, zależą od rozmiarów. Cząstki o rozmiarze poniżej 100 μm, które można jeszcze dostrzec, negatywnie wpływają na górne drogi oddechowe (nos, usta, gardło, część krtani), zaś cząstki o rozmiarze mniejszym niż 10 μm, niewidoczne w normalnych warunkach oświetleniowych (wymagają podświetlenia), docierają aż do płuc. Nagromadzenie się tam pyłów może powodować zapalenie płuc i w końcu ich zwłóknienie, jak i szereg innych schorzeń prowadzących do zaburzeń oddychania. Przykłady to: pylice (azbestowa, węglowa, krzemica), przewlekła obturacyjna choroba płuc, astma i alergiczne zapalenie pęcherzyków płucnych. Choroby płuc rozwijają się powoli, a objawy pojawiają się dopiero, gdy już nastąpią nieodwracalne zmiany w tym organie. Poza tym płuca zanieczyszczone pyłem obciążają serce, co może prowadzić do jego niewydolności. Pyły metali mogą też wywoływać kardiomiopatię. Ponadto pyły, na przykład z włókna szklanego i drzewny, mogą powodować podrażnienie, a nawet zapalenie skóry. Są też niebezpieczne dla narządu wzroku – mogą podrażniać i uszkadzać oczy. Drobiny, które dostaną się do układu pokarmowego (wraz ze śluzem z dróg oddechowych, przez kontakt dłoni z ustami), także mogą go podrażnić.

Zagrożenie wybuchem

Kolejnym zagrożeniem jest zapłon oraz eksplozja pyłu. Żeby do tego doszło, muszą być spełnione następujące warunki: najpierw musi powstać mieszanina wybuchowa, w tym przypadku w postaci pyłu o odpowiednim stężeniu zawieszonego w powietrzu, a potem musi się pojawić źródło zapłonu.

Wybuchy pyłów mają zwykle charakter dwuetapowy. Najpierw w urządzeniu, w którym występuje palna atmosfera pyłowo-powietrzna, dochodzi do eksplozji pierwotnej. Powoduje ona turbulencje. Jeżeli w otoczeniu urządzenia też nagromadziła się znaczna ilość pyłu, w efekcie wzbija się on w powietrze i zawiesza w nim, tworząc wybuchową pyłowo-powietrzą mieszankę. Dochodzi wtedy do jej eksplozji (wtórnej), w której źródłem zapłonu staje się wybuch pierwotny (palący się pył, iskra od uderzenia wyrzucanych fragmentów urządzenia). Odstęp czasowy pomiędzy pierwszą i drugą eksplozją jest przeważnie bardzo krótki, rzędu zaledwie pojedynczych sekund.

Wybuch wtórny może spowodować kolejne eksplozje i pożary – na przykład materiały sypkie w silosach mogą tlić się przez długi czas. Mamy zatem do czynienia z efektem domina. Oprócz tego wtórne eksplozje są często silniejsze niż pierwotne. Dlatego trzeba podejmować wszelkie starania, a by im zapobiec. W tym celu pierwotne wybuchy muszą być ograniczone do urządzeń, w których do nich dochodzi. Zapewniają to obudowy ognioszczelne, osłaniające części mogące zapalić atmosferę wybuchową, znajdującą się wewnątrz, które są w stanie wytrzymać ciśnienie eksplozji. Trzeba także ograniczać ilość pyłu w otoczeniu, który w razie pierwotnego wybuchu umożliwiałby powstanie wtórnej atmosfery wybuchowej.

W pewnych gałęziach przemysłu, poza zagrożeniem dla zdrowia personelu i możliwością wybuchu, pył może stanowić źródło dodatkowych problemów. Przykładem jest branża spożywcza. W tym przypadku chmury pyłu przemieszczające się w niekontrolowany sposób między różnymi obszarami technologicznymi w zakładzie powodują zanieczyszczenie surowców oraz produktów, rozprzestrzenianie się drobnoustrojów oraz na przykład alergenów, jak zmielone orzechy czy gluten.

Prewencja i kontrola

Generalnie nie wolno zakładać, że jakiekolwiek zapylenie jest bezpieczne – jeśli nie jest kontrolowane, zawsze stanowi zagrożenie. Równocześnie jego poziom zależy od wielu czynników – różne pyły, a nawet te same, ale w innych warunkach mogą być w różnym stopniu groźne. Przykładowo mniej na skutki ich wdychania będą narażeni pracownicy pracujący na powietrzu niż w zamkniętym pomieszczeniu. Uwzględniając tę specyfikę, pracodawcy powinni zapobiegać narażeniu personelu na działanie pyłów, a jeśli jest to niewykonalne, muszą kontrolować to zagrożenie.

Najpierw zatem należy wykorzystać wszystkie możliwości ograniczające pylenie. W tym celu trzeba wyeliminować jego źródła, na przykład: zastąpić piłowanie cięciem wodą, a pylące proszki granulatem i jeśli to tylko możliwe, zrezygnować z suchych składników na rzecz past. W ramach prewencji warto także rozważyć zastąpienie szkodliwych materiałów tymi obojętnymi dla zdrowia oraz zmniejszyć wysokość, z jakiej pylący materiał spada, na przykład przy opróżnianiu worków. Trzeba też przeszkolić personel w zakresie technik pracy ograniczających pylenie.

Jeżeli nie można wyeliminować pylenia, należy ograniczyć narażenie na nie. W tym celu pylące procesy powinno się izolować od reszty zakładu – ich oddzielenie albo całkowite zamknięcie umożliwia automatyzacja albo zdalna obsługa. Pyły trzeba odprowadzać ze stanowiska jak najbliżej ich źródła. Należy też ograniczać liczbę osób pracujących w zapyleniu i skracać czas ich narażenia na pył. Ważne są: odpowiednia wentylacja oraz utrzymanie czystości (metodami "na mokro", z wykluczeniem technik, które mogą wzbić pył). Personel musi być zaopatrzony w odpowiednie środki ochrony osobistej przed pyłem, ubrania i maski zabezpieczające układ oddechowy oraz mieć możliwość jego zmycia przed wyjściem z pracy.

Jak bezpiecznie użytkować odpylacze?

Do odprowadzania pyłów wykorzystywane są odpylacze (kolektory pyłów). Do urządzeń tych zanieczyszczone powietrze dopływa wlotem, a następnie przechodzi przez filtry. Pył zbierany jest na powierzchni ich wkładów. Czyste powietrze jest odprowadzane na zewnątrz. Wkłady filtrów są przeważnie czyszczone automatycznie. Proces ten ma charakter sekwencyjny. W przykładowej realizacji najpierw zasilany jest elektrozawór, który z kolei aktywuje zawór membranowy, doprowadzający strumień sprężonego powietrza. Przechodząc przez wkład, usuwa on zanieczyszczenia nagromadzone na filtrze. Pył opada przez lej zsypowy do zbiornika.

Chociaż odpylacze są elementami systemu bezpieczeństwa zakładu, same mogą stanowić zagrożenie, jeśli zgromadzony w nich pył wybuchnie. Warunki w nich panujące sprzyjają eksplozjom. Przede wszystkim w ograniczonej objętości zbiornika stężenie pyłu rośnie, a system czyszczenia przez przedmuchiwanie wkładów filtrów sprężonym powietrzem może spowodować zawieszenie się drobin w powietrzu w zbiorniku. W razie pojawienia się źródła zapłonu (iskry, przegrzanej powierzchni) pył się zapali. Wtedy ciśnienie wewnątrz kolektora szybko rośnie, a ten, jeśli nie jest zainstalowane zabezpieczenie przeciwwybuchowe, eksploduje.

Aby do tego nie dopuścić, odpylacze wyposaża się w klapy i komory przeciwwybuchowe – gdy ciśnienie wewnątrz kolektora przekroczy dopuszczalną wartość, klapa otwiera się, a czoło płomienia znajduje ujście w komorze, gdzie w bezpieczny sposób jest on tłumiony. Również kanały wlotowe do odpylacza wymagają zabezpieczenia. Dlatego wyposaża się je w zawory odcinające aktywowane przepływem, które zapobiegają rozprzestrzenianiu się przewodami doprowadzającymi zanieczyszczone powietrze płomienia na zewnątrz w razie wybuchu. Poza wbudowanymi zabezpieczeniami ważna jest także prawidłowa eksploatacja odpylaczy i ich konserwacja.

Na przykład nie powinno się dopuszczać do nagromadzenia pyłu w leju samowyładowczym – grozi to jego zapaleniem się, a poza tym zmniejsza efektywność odpylania, zatykając odpylacz. Wybierając kolektor pyłu trzeba sprawdzić, w jakie opcje czyszczenia filtrów został wyposażony (pulsacyjne, ciągłe, na żądanie, dobór ustawień, jak częstość przedmuchiwania, ilość sprężonego powietrza). Ważną cechą użytkową jest także sposób wymiany filtra – najlepiej jest zdecydować się na model, który w tym celu nie wymaga wchodzenia do odpylacza. Filtry trzeba wymieniać regularnie, w odstępach czasu zalecanych przez producenta albo stosownie do potrzeb, jeżeli zauważymy spadek skuteczności odpylania. Należy również zapobiegać przedostawaniu się wraz z zapylonym powietrzem iskier. Warto oprócz tego wprowadzić dodatkowe zabezpieczenia, na przykład chroniące personel przed kontaktem ze zużytymi filtrami podczas ich wymiany czy doposażyć kolektor w dodatkowe filtry zapobiegające powrotowi pyłu do przestrzeni roboczej w razie wycieku z głównego systemu filtrowania.

Monika Jaworowska