Wybuch w przemyśle to realne zagrożenia

OBUDOWY D I P W PRAKTYCE

Na przykład typ ochrony d polega na umieszczeniu wszystkich części urządzenia potencjalnie stanowiących źródło zapłonu w środku obudowy. Ta ostatnia jest ponadto w stanie wytrzymać ciśnienie eksplozji w jej wnętrzu oraz uniemożliwia eskalację wybuchu na zewnątrz. Uzyskuje się to, wykonując szczeliny gaszące, tzn. otwory możliwie najdłuższe oraz najwęższe. Gazy spalinowe i płomienie, które wydobywają się nimi w czasie wybuchu, oddają ich krawędziom ciepło, dzięki czemu na zewnątrz obudowy same nie stanowią już źródła zapłonu.

Uszkodzone spawy przyczyną dużych zniszczeń

W pewnym amerykańskim zakładzie z branży chemicznej używany był zbiornik, w otoczeniu którego - ze względu na zgromadzone w nim substancje - występowały opary węglowodorów. W wyniku gwałtownego wzrostu ciśnienia w pojemniku jego wadliwie wykonane spawy zostały naruszone. Spowodowało to oderwanie się tabliczki zamocowanej w ich pobliżu, która następnie z dużą siłą uderzyła w inny pojemnik, sąsiadujący z tym feralnym. Towarzyszące temu zdarzeniu iskry wywołały zapłon oparów. Ogień błyskawicznie przeniósł się do wnętrza zbiornika, którego zawartość zapaliła się i wybuchła.

W wyniku eksplozji szczątki pojemnika zostały odrzucone na odległość kilkudziesięciu metrów, uszkadzając najbliższy magazyn. Ponadto w innych budynkach znajdujących się w promieniu do kilkuset metrów od centrum wybuchu wystąpiły uszkodzenia konstrukcji oraz popękały szyby. Ugaszenie wszystkich pożarów wywołanych tym zdarzeniem na terenie zakładu zajęło w sumie ponad pięć godzin.

Wymiary szczelin w obudowach ognioszczelnych muszą być dostosowane do rodzaju substancji łatwopalnej. Informację o niej znajdziemy również w oznaczeniu urządzenia, zaraz za symbolem charakteryzującym typ ochrony (w tym przypadku d). Substancje wybuchowe podzielono na następujące grupy: metan i pył węglowy (I), propanową (II A), etylową (II B) oraz wodorową (II C). Przykłady to: II A - alkohol metylowy, etylowy, aceton, amoniak, II B - etylen, siarkowodór oraz w grupie II C - acetylen, wodór, disiarczek węgla, hydrazyna. Obudowy ognioszczelne są używane w urządzeniach, w których w czasie normalnego funkcjonowania występują iskry, łuki elektryczne albo nagrzewające się powierzchnie. Przykładem jest aparatura łączeniowa.

Zaniedbania skutkujące śmiercią - przykład 2

Podobny przypadek wydarzył się również w innej fabryce, tym razem podczas czyszczenia zbiornika. W wyniku wybuchu dwóch pracowników operujących myjką ciśnieniową na jego dachu zginęło na miejscu, a kilku regulujących pracę tego urządzenia u podstawy zasobnika zostało poważnie rannych.

Okazało się, że wcześniej w zbiorniku tym przechowywane były łatwopalne substancje. Po ich wypompowaniu nie zapewniono właściwej wentylacji zasobnika, a przed przystąpieniem do jego czyszczenia nie sprawdzono go pod kątem zawartości wybuchowych oparów. Co więcej - do czyszczenia oddelegowano pracowników, którzy po raz pierwszy mieli użyć nowej myjki ciśnieniowej. Była ona krótsza, lżejsza oraz pracowała pod znacznie większym ciśnieniem niż urządzenia, które wcześniej obsługiwali. Niewprawne posługiwanie się myjką skutkowało cyklicznymi uderzeniami jej przewodu o ścianki włazu zbiornika. Towarzyszące temu iskrzenie było prawdopodobnie źródłem zapłonu.

W urządzeniach w obudowie typu p części stanowiące potencjalne źródło zapłonu są umieszczone w osłonie wypełnionej specjalnie dobranym gazem ochronnym, na przykład powietrzem albo gazem niepalnym. Jego ciśnienie jest utrzymywane cały czas powyżej ciśnienia atmosferycznego, co zapobiega wnikaniu atmosfery wybuchowej obecnej na zewnątrz obudowy do jej środka. Gaz ochronny jest albo na stałe, w odpowiedniej ilości uwzględniającej jego ubytki, zamknięty w osłonie albo przepływa przez nią, doprowadzany z zewnątrz (spoza atmosfery wybuchowej) specjalnym kanałem.

SZCZEGÓŁY KONSTRUKCJI TYPU Q, O ORAZ I

W omawianej konstrukcji ważne jest, aby obudowa i - jeśli są stosowane - przewody doprowadzające gaz ochronny wytrzymywały ciśnienie 1,5-krotnie przekraczające nadciśnienie robocze. Ponadto konieczna jest blokada uniemożliwiająca włączenie urządzenia przed "przewietrzeniem" jego osłony oraz alarm lub natychmiastowe wyłączenie zasilania, jeżeli zablokowany zostanie dopływ gazu ochronnego lub jego ciśnienie spadnie poniżej wartości granicznej. Ochrona typu p jest stosowana m.in. w dużych maszynach i silnikach pierścieniowych.

Tomasz Michalski

Pepperl+Fuchs

Jakie są zagrożenia i przykładowe incydenty związane z występowaniem atmosfery wybuchowej w przemyśle?

Kilka lat temu w należącej do firmy Imperial Sugar cukrowni w Port Wentworth w amerykańskim stanie Georgia doszło do wybuchu, w wyniku którego trzynaście osób zginęło, a 42 zostały ranne. Niewielka eksplozja była swoistego rodzaju katalizatorem, który spowodował, że cały unoszący się w powietrzu pył cukrowy zajął się ogniem, który szybko rozprzestrzenił się na cały zakład. W Karolinie Północnej wybuch sproszkowanego plastiku zniszczył fabrykę plastikowych pudełek na tabletki. Zapłonowi uległ plastik, który nie był uważany za materiał wybuchowy, ponieważ badano go tylko w normalnej postaci, jako pudełko na tabletki. To samo pudełko na tabletki po zmieleniu na proszek stało się materiałem wybuchowym.

Powyższe wypadki przyciągnęły uwagę amerykańskiej rządowej agencji śledczej Chemical Safety Board. Kontrola bezpieczeństwa przeprowadzona przez OSHA (inspekcja pracy) wykazała brak przestrzegania przepisów. OSHA zidentyfikowała przynajmniej 30 tys. zakładów w Stanach Zjednoczonych, gdzie mogą wystąpić problemy związane z zagrożeniem pyłowym. Szacuje się, że w Europie co roku dochodzi do około 2200 wybuchów pyłu wskutek błędnej analizy zagrożeń.

Jak w tej sytuacji zabezpieczać pracowników i instalacje w zakładach przemysłowych?

Wiele procesów jest sterowanych i wdrażanych z zastosowaniem procedur. Jest to szczególnie istotne w przypadku konieczności zapewnienia bezpieczeństwa i higieny obszarów zagrożonych wybuchem. Przy doborze odpowiedniego rozwiązania w zakresie dyrektywy ATEX oraz norm SIL warto skorzystać ze sprawdzonych w tysiącu aplikacji produktów oraz wiedzy i doświadczenia specjalistów. Tak jak odzież ochronna zabezpiecza hutników przed płomieniami, tak urządzenia sprawdzonych producentów w odpowiedni sposób zaimplementowane chronią zakład produkcyjny przed wybuchami. Nasza firma posiada ponadsześćdziesięcioletnie doświadczenie związane z szeroko pojętym iskrobezpieczeństwem oraz prawdopodobnie najszersze portfolio produktów do stosowania w strefach zagrożonych wybuchem.

W urządzeniach o stopniu ochrony q wszystkie części iskrzące oraz nagrzewające się zanurzone są w piasku (albo w szklanych kulach). Izolator ten jest wprowadzany na etapie produkcji do wnętrza obudowy, której zwykle nie da się otworzyć w czasie eksploatacji. Ważne jest, aby piasek nie mógł się z osłony wydostać. Odpowiedni poziom szczelności wymagany jest również w wypadku obudów typu o, czyli z osłoną olejową.

Produkty do Ex - przykłady

Serwosilniki
II 2G Ex d IIB T4 IP64, II 2GD Ex d IIB T4 IP65: zasilanie: 230 lub 400 V, prąd: od 1,12 do 4,1 A, moment: od 1,75 do 35 Nm, prędkość obrotowa: do 8000 obr./min, liczba biegunów: 10
www.arapneumatik.pl

Zawory elektromagnetyczne
Seria 910 II 2G EEx m II T4, II 2D IP65 T130°C: średnica przepływu: 1-6 mm, ciśnienie: 0-90 barów, media: neutralne gazy i płyny, lepkość 22 mm²/s, obudowa: mosiądz i stal szlachetna, części wewnętrzne: mosiądz i stal szlachetna, pierścień zwarciowy: miedź, uszczelnienie: viton, EPDM, PTFE.
www.mv-polska.pl

Enkodery inkrementalne
Seria XC77 II 2GD Ex d IIC T6: wersja z otworem, wyprowadzenie przewodu osiowo lub promieniowo, stopień ochrony IP66, rozdzielczość 10 tys. ppr, zastosowanie: przemysł chemiczny, górniczy, silniki z certyfikatem ATEX, maszyny lakiernicze.
www.lika.pl

Pompy membranowe
EX II 2G IIB T4: wydajność: 0-52 l/min, wysokość podnoszenia: 0-8 barów, wysokość ssania: na sucho 4,6 m / mokro 7,5 m H₂O, maksymalna średnica cząstek stałych: 2 mm, zawór bezpieczeństwa zintegrowany z tłumikiem.
www.minvent.pl

W konstrukcjach iskrobezpiecznych chodzi natomiast o to, aby w obwodach urządzenia nie powstawały zjawiska, które mogłyby spowodować zapłon mieszanki wybuchowej. Chociaż zatem dopuszcza się w ich wypadku zarówno iskrzenie, jak i nagrzewanie się powierzchni, musi być zachowany stosowny margines bezpieczeństwa między energią tych pierwszych i temperaturą drugich a wartościami granicznymi dla mieszaniny wybuchowej. Realizuje się to, odpowiednio dobierając komponenty obwodów elektrycznych oraz ograniczając ich napięcia i prądy. W wykonaniu iskrobezpiecznym dostępna jest m.in. aparatura pomiarowa.

WYBUCH W PRZEMYŚLE TO REALNE ZAGROŻENIE

Oprócz grupy, kategorii, rodzaju ochrony przeciwwybuchowej oraz grupy wybuchowości w oznakowaniu urządzenia z grupy II powinna się też znaleźć informacja o jego klasie temperaturowej i/albo maksymalnej temperaturze powierzchni. Te przedostatnie wymieniamy w tabeli 1. W wypadku sprzętów z grupy I, na których może osadzać się pył węglowy, maksymalna temperatura powierzchni nie powinna być większa niż +150°C. Gdy przedsięwzięto odpowiednie działania, aby jego gromadzeniu się zapobiec, jest to natomiast +450°C.

Paweł Niemczyk

Ensto Pol

Jaka jest świadomość wśród przedstawicieli firm odnośnie do konieczności zapobiegania wybuchom w przemyśle, stosowania wyposażenia ochronnego, ochrony pracowników i szkoleń? Które branże są "najbardziej świadome" i gdzie odpowiedź na takie potrzeby jest niewystarczająca?

Wszystko zależy od gałęzi przemysłu, w którym występują zagrożenia, konkretnej firmy, sposobu zarządzania i wyszkolenia personelu technicznego, a często także od sytuacji finansowej podmiotu. Oczywiste jest, że największe doświadczenie obiektowe, jak również niezależne wsparcie "z zewnątrz" poprzez autorytety akademickie, audytorów, inspektorów, mają duże firmy - takie jak petrochemie, rafinerie czy zakłady chemiczne. Tutaj też skutki ewentualnych eksplozji mogłyby dotknąć nie tylko personel zakładu, ale też ludność cywilną, stąd wysokie zaangażowanie i profesjonalizm. Doświadczenie, wiedza i pieniądze skutkują wysokim poziomem bezpieczeństwa, dlatego w tych gałęziach przemysłu tak rzadko słyszymy o wypadkach.

Niestety strefy zagrożenia wybuchem gazu i pyłu znajdują się niemal wszędzie, często na terenie małych firm. Przykładem mogą być stacje LPG, tartaki, młyny, kotłownie węglowo-koksowe czy lakiernie, gdzie zazwyczaj brak zarówno świadomości o zagrożeniu, jak i funduszy na audyt oraz droższe komponenty dedykowane do stref Ex. Często spotykam się z sytuacją, kiedy klient decyduje się na inwestycję w strefie zagrożonej wybuchem trochę dla uspokojenia sumienia czy też chęci posiadania "jakiejkolwiek" dokumentacji Ex, ale w ograniczonym zakresie i niezgodnie z przepisami.

Podam przykład z branży obudów, w której działa firma Ensto: powszechnie uważa się, że zakup pustej, oznakowanej obudowy z certyfikatem Ex wystarczy do spełniania wymogów dyrektywy ATEX i już we własnym zakresie można taką obudowę wyposażać w dowolne komponenty. Takie błędne rozumowanie może skończyć się tragicznie. Pamiętajmy, że doświadczenie w zakresie budowy rozdzielnic czy elektrycznych prac instalacyjnych jest przydatne, ale często niewystarczające do wyposażania i instalowania urządzeń w strefach Ex. Potrzebne są odpowiednie szkolenia, uprawnienia i spełnienie wszystkich wymogów zarówno dyrektywy, jak i producentów urządzeń ATEX.

Wszędzie tam, gdzie ryzyko wybuchu jest duże, stosuje się również różne metody zapobiegania jego rozprzestrzenianiu się. Przykładem są uruchamiane automatycznie w razie wykrycia płomienia zapory gaśnicze oraz zawory albo klapy odcinające. Ważne są ponadto szkolenia personelu. Nawet najlepsze zabezpieczenia sprzętowe nie będą bowiem skuteczne, jeżeli zawiedzie człowiek.

Gdzie szukać informacji?

Najważniejsze dokumenty regulujące kwestię zagrożenia wybuchem w przemyśle to: dyrektywa 99/92/WE (ATEX 137) w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i ochrony zdrowia pracowników zatrudnionych na stanowiskach pracy, na których może wystąpić atmosfera wybuchowa i dyrektywa 94/9/WE (ATEX 100). Ta druga dotyczy kwestii zbliżenia ustawodawstwa państw członkowskich odnośnie do urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Z treścią obu dokumentów można się zapoznać na stronach internetowych Ministerstwa Gospodarki www. mg.gov.pl.

ATEX 137 w pigułce
W pierwszej dyrektywie przedstawione są m.in.: obowiązki pracodawców w zakresie zapobiegania wybuchom i zabezpieczenia przeciwwybuchowego oraz zasady oceny ryzyka eksplozji i podziału miejsc w zakładzie na strefy ze względu na możliwość powstawania atmosfer wybuchowych. Klasyfikacja tych ostatnich wraz z kryteriami doboru urządzeń i systemów ochronnych do poszczególnych stref zawarta jest w załącznikach do ATEX 137.

ATEX 100 i normy zharmonizowane
W drugim dokumencie ujęto natomiast informacje przydatne producentom urządzeń używanych w miejscach zagrożonych wybuchem. Są to m.in.: procedury oceny zgodności i znakowania CE, kryteria podziału urządzeń na grupy i kategorie oraz wymogi projektowe. Te ostatnie szczegółowo opisane są w normach zharmonizowanych z dyrektywą 94/4/WE. Przykładem są zbiory norm PN-EN 60079 Atmosfery wybuchowe oraz PN-EN13463 Urządzenia nieelektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. W ich kolejnych częściach opisano metody zabezpieczenia urządzeń za pomocą osłon różnych typów.

Szykuj się na zmiany!
W 2008 roku Parlament Europejski w celu usprawnienia przepływu towarów na wspólnym rynku Unii Europejskiej przyjął tzw. pakiet towarowy, który zawiera nowe uregulowania prawne (New Legislative Framework). W związku z koniecznością dostosowania dyrektywy ATEX 94/9/WE do tych ostatnich w dokumencie tym, jak i w normach z nim zharmonizowanych planowane są zmiany, m.in. w zakresie definicji, obowiązków producentów, dystrybutorów, itp. Dyrektywa w nowej wersji ma zostać przyjęta przez Parlament Europejski jeszcze w 2014 roku.

Chociaż dyrektywa ATEX obowiązuje już od dawna, a urządzenia zapewniające wysoki poziom bezpieczeństwa są powszechnie dostępne, w zakładach przemysłowych wciąż dochodzi do eksplozji. W ostatnich miesiącach takie zdarzenia miały miejsce na przykład w fabryce chemicznej w Japonii (styczeń 2014), w zakładach chemicznych na Ukrainie (sierpień 2013), w fabryce nawozów sztucznych w Teksasie (kwiecień 2013) i podczas rozładunku glukozy w austriackim zakładzie produkującym żywność (listopad 2012).

Na tej liście znajdują się również przedsiębiorstwa w Polsce, na przykład fabryka płyt MDF firmy Krosnospan w Szczecinku, gdzie w czerwcu ubiegłego roku w instalacji odpylania wybuchł pył drzewny oraz fabryka mebli firmy Swedwood w Wielbarku. W tej drugiej w lipcu 2013 doszło do eksplozji pyłu drzewnego w wyciągu trocin.

Monika Jaworowska

W artykule wykorzystano informacje zawarte w dokumencie pt. "Niewiążące wskazówki właściwego postępowania dotyczące wykonania dyrektywy 1999/92/WE" udostępnionym na stronach internetowych Ministerstwa Gos podarki i w materiałach firmy Bartec.