Vladimír Zejda RSBP spol. s.r.o. Prawne i techniczne aspekty zabezpieczenia przed wybuchem pyłu

Vladimír Zejda RSBP spol. s.r.o. Prawne i techniczne aspekty zabezpieczenia przed wybuchem pyłu

PRAWNE I TECHNICZNE ASPEKTY ZABEZPIECZENIA PRZED WYBUCHEM PYŁU Vladimír Zejda RSBP spol. s.r.o. Ostrava, Republika Czeska www.rsbp.cz Streszczenie: W prezentacji przedstawiono obowiązujące przepisy prawne poruszające aspekty zagrożeń wybuchowych zarówno dotyczące dostawców technologi jak i użytkowników. Przedstawiono również urządzenia i rozwiązania techniczne pomagające ograniczyć bądź zapobiec skutkom ewentualnych wybuchów. 1. WPROWADZENIE: Rozwój techniki oraz ciągłe zwiększanie produkcji przemysłowej nakładają coraz to większe wymagania dotyczące projektowania nowych urządzeń oraz ulepszania już istniejących. W energetyce pojawiają się nowe rodzaje paliw wymuszając zajęcie się tematem obniżenia szkód i strat w produkcji, wydatków na wytrzymałość oraz wyposażenie elementów konstrukcyjnych w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. 2. PRZEPISY: Wraz ze zwiększaniem się świadomości dotyczącej zagrożeń związanych z wybuchowością pyłów przemysłowych zostają wprowadzane i aktualizowane normy oraz przepisy mówiące o unikaniu i zapobieganiu powstawaniu szkód spowodowanych wybuchami pyłów przemysłowych, między innymi: ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 08.07.2010 r. (Dz.U. Nr 138, poz. 931) w sprawie minimalnych wymagań dotyczącychbezpieczeństwa i higieny pracy, związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej Nakładające na pracodawcę między innymi: - obowiązek ocenienia zagrożeń wybuchowych i wprowadzenia środków zapobiegawczych opisanych w Dokumencie Zabezpieczenia Przed Wybuchem - przeprowadzenie weryfikacji zabezpieczeń miejsc pracy udostępnianych pracownikom po raz pierwszy w których może wystąpić atmosfera wybuchowa. II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 1 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011 207

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA SPRAW WEWNĘTRZNYCH I ADMINISTRACJI z dnia 07.06.2010 r. (Dz.U. Nr 109, poz. 719) w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów Nakładające na projektanta, inwestora lub użytkownika obowiązek oceny zagrożenia wybuchem oraz wyznaczenia stref zagrożonych wybuchem. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 22.12.2005 r. (Dz.U. Nr 263, poz. 2203) W sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem Opisujące rodzaje oraz sposoby zastosowania urządzeń i systemów ochronnych. 3. ZAGADNIENIA ZWIĄZANE Z WYBUCHEM: Pięć warunków powstania wybuchu: PIĘCIOKĄT WYBUCHOWOŚCI MATERIAŁ PALNY UTLENIACZ Wybuch!!! ŹRÓDŁO ZAPŁONU OBŁOK OGRANICZONA POWIERZCHNIA Wykryte źródła zapłonu wybuchów powstałych w instalacjach przemysłowych. Wysoki odsetek nie wykrytych źródeł zapłonu jest wystarczającą przyczyną zajęcia się tematyką wybuchową zarówno w formie rozwiązań organizacyjnych jak i technicznych. II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 2 208 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011

ŹRÓDŁA A ZAPŁONU Urządz. elektr. 2,8% Gor.prace 5,2% Iskrzenie mech. 26,1% Gor. pow. 5,2% Ogień 7,5% Zjaw. elektrost. 8,7% Tlące się mat. 16,3% Tarcie mech. 8,9% Nieznane przyczyny 19,7%!!! Rozróżniamy trzy klasy wybuchowości pyłu, każda z tych klas to inne maksymalne ciśnienie wybuchu i inna prędkość rozprzestrzeniania się wybuchu. Stałe paliwa energetyczne to 1 Klasa wybuchowości z ciśnieniem wybuchu około 9 bar. PYŁ 1 KLASY WYBUCHOWOŚCI CI PYŁ 2 KLASY WYBUCHOWOŚCI RODZAJ PYŁU P max [bar] K St [bar.m.s -1 ] Pył poliesterowy 9,3 237,0 Polymethacrylat 9,4 269,0 Silimaryna 9,7 252,0 Pmax...maksymalne ciśnienie wybuchu w zamkniętej kuli o pojemności 1m³ (bar) K St...stała obliczona z definicji kubicznej, z której wynika dla danej mieszaniny relacja między (dp/dt) max i objętością V w której explozja przebiega (bar.m.s -1 ) II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 3 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011 209

PYŁ 3 KLASY WYBUCHOWOŚCI RODZAJ PYŁU P max [bar] K St [bar.m.s -1 ] Aluminium 11,8 455,0 Magnez 11,6 505,0 Fosfor czerwony 7,9 526,0 Pmax...maksymalne ciśnienie wybuchu w zamkniętej kuli o pojemności 1m³ (bar) K St...stała obliczona z definicji kubicznej, z której wynika dla danej mieszaniny relacja między (dp/dt) max i objętością V w której explozja przebiega (bar.m.s -1 ) Podstawowymi pojęciami oceny ryzyka wybuchu, oprócz źródła zapłonu, to atmosfera wybuchowa oraz strefy z zagrożeniem wybuchu. ATMOSFERA WYBUCHOWA jest mieszaniną palnych gazów, par, mgieł lub pyłów /w naszym przypadku pyłu węgla, biomasy lub ich mieszanina/ z powietrzem, w której, po zainicjowaniu źródłem zapłonu, spalanie rozprzestrzenia się samorzutnie na całą mieszaninę. OBSZARY, w których są obecne atmosfery wybuchowe podzielono na STREFY, głównie w oparciu o to, jak długo i jak często występuje w nich atmosfera wybuchowa. strefa 20 - obszar (wydzielona część przestrzeni), w którym atmosfera wybuchowa w postaci obłoku pyłu palnego w powietrzu występuje stale, w dłuższych okresach czasu lub często (>1000godz./rok). strefa 21 - obszar w którym atmosfera wybuchowa w postaci obłoku pyłu palnego w powietrzu może czasem wystąpić w trakcie normalnych operacji (>10godz./rok do <1000godz./rok). strefa 22 - obszar, w którym atmosfera wybuchowa w postaci obłoku pyłu w powietrzu nie występuje w trakcie normalnych operacji, a w przypadku wystąpienia trwa przez krótki okres czasu (<10godz./rok). strefa 0 - obszar (wydzielona część przestrzeni), w którym atmosfera wybuchowa w postaci obłoku gazu palnego w powietrzu występuje stale, w dłuższych okresach czasu lub często (>1000godz./rok). strefa 1 - obszar w którym atmosfera wybuchowa w postaci obłoku gazu palnego w powietrzu może czasem wystąpić w trakcie normalnych operacji (>10godz./rok do <1000godz./rok). II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 4 210 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011

strefa 2 - obszar, w którym atmosfera wybuchowa w postaci obłoku gazu w powietrzu nie występuje w trakcie normalnych operacji, a w przypadku wystąpienia trwa przez krótki okres czasu (<10godz./rok). Graficzne oznaczenie stref zagrożonych wybuchem. ZASADY OZNACZANIA STREF ZAGROŻENIA WYBUCHEM PYŁÓW 4. ZAGROŻENIA WYBUCHU PYŁU W PRZEMYŚLE ENERGETYCZNYM. Zagrożenie to występuje głównie w ciągu nawęglania: w przesypach, galeriach przenośników taśmowych, zasobnikach przykotłowych, młynach, urządzeniach odpylających, instalacjach centralnych odkurzaczy, instalacjach rozdrabniających materiał biomasy, przenośnikach kubełkowych itp.. Spalanie lub współspalanie biomasy wymaga zastosowania dodatkowych zabezpieczeń technicznych oraz organizacyjnych wynikających ze specyficznych właściwości biomasy. Możliwość uwalniania się metanu podczas długiego czasu przechowywania biomasy na ograniczonej powierzchni (zasobniki), odkładanie się biomasy w młynach, niższa temperatura zapłonu suchej biomasy, długi czas przechowania żarzenia, itd. 5. PROFILAKTYKA PRZECIW WYBUCHOWA Aktywna profilaktyka zapobiega powstaniu eksplozji. Dzielimy ją na: a) Ochrona bezpośrednia, która zapobiega lub ogranicza możliwości powstania mieszanki wybuchowej. b) Ochrona pośrednia,która zapobiega możliwości powstania zapłonu mieszanki wybuchowej. Pasywna profilaktykanie zabrania powstaniu eksplozji ale ogranicza i zmniejsza efekty oraz skutki wybuchu. Do tej grupy zaliczamy metody ochrony przeciwwybuchowej wpływające na konstrukcje urządzeń 1. Konstrukcja odporna na ciśnienie wybuchu Jest to konstrukcja zdolna wytrzymać maksymalne ciśnienie wybuchu mieszanki pyłowo-powietrznej (w naszym wypadku to około 9 bar) II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 5 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011 211

2. Odciążenie wybuchu To zastosowanie membran lub paneli dekompresyjnych wyprowadzających ciśnienie wybuchu z ochranianego urządzenia na zewnątrz. Tym sposobem ciśnienie panujące w ochranianym urządzeniu zostanie zmniejszone do wartości nie stanowiącej zagrożenia. Membrana przeciwwybuchowa może być prostokątna lub okrągła. Długość płomienia wybuchu wyprowadzonego na zewnątrz wymaga wyznaczenia strefy niebezpiecznej wprzestrzeni membrany. INSTALACJE MEMBRAN 6. ELIMINACJA WYBUCHU To systemy automatyczne reagujące na powstanie ciśnienia wybuchowego i gaszące rozwijający się wybuch w zarodku. Czujnik ciśnienia wykryje powstający wybuch, przekaże sygnał do centrali a centrala uruchomi zawory butli ze środkiem gaszącym. Czas reakcji systemu od wykrycia wybuchu do jego ugaszenia to około 60 ms. Szybkie stłumienie powstającej eksplozji zabroni powstaniu wysokiego ciśnienia niszczącego. Systemy te mogą być montowane na urządzeniach bez konieczności wyznaczania strefy niebezpiecznej. II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 6 212 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011

INSTALACJE SYSTEMU HRD SCHEMAT INSTALACJI I DZIAŁANIA SYSTEMU HRD 7. ZAPOBIEGANIE PRZENOSZENIA SIĘ WYBUCHU Aby powstająca eksplozja nie przeniosła się w kierunku otwartych kanałów w ochranianym urządzeniu stosuje się systemy i urządzenia zabraniające przeniesieniu się wybuchu. Systemem automatycznym (bariera HRD) jest system działający na zasadzie systemu gaszącego wybuch, sygnał może zostać wysłany przez czujniki ciśnienia lub wykrywające płomień. Zaletą tego systemu jest możliwość zastosowania w miejscach o dużej koncentracji pyłu. Mechanicznym sposobem ograniczenia eksplozji są klapy (zawory) zwrotne zamykające się pod wpływem fali ciśnieniowej przemieszczającej się przed falą płomienia w ochranianym kanale. Można je stosować jedynie w systemach odpylania, większa koncentracja pyłu może zablokować pełne zamknięcie się klapy zwrotnej. II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 7 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011 213

INSTALACJE BARIERY HRD Automatyczna bariera. URZĄDZENIA MECHANICZNE KLAPA ZWROTNA Zabezpieczenie mechaniczne, klapa zwrotna. ZASTOSOWANIE SYSTEMU I BARIERY HRD Schemat pełnego zabezpieczenia układu nawęglania automatycznym systemem i barierą. II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 8 214 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011

8. CERTYFIKATY Wszystkie systemy oraz urządzenia ochronne muszą posiadać certyfikat wystawiony przez jednostkę notyfikowaną, w Unii Europejskiej, do certyfikowania urządzeń i systemów ochronnych. CERTYFIKATY 9. LITERATURA: Eckhoff R. K. Dust Explosions in the Process Industries. Butterworth- Heinemann, Oxford 2002 Combustion and explosion characteristics of dusts (BIA-Report 13/97) ORLÍKOVÁ, K. ŠTROCH, P.: Chemie procesů hoření. Ostrava: SPBI Spektrum 18, 1999. ISBN 80-86111-39-3 ORLÍKOVÁ, K. ŠTROCH, P.: Hasiva klasická a moderní. Ostrava: SPBI Spektrum 29, 2002. ISBN 80-86111-93-8 ŠTROCH, P.: Riziko výbuchu prašných směsí a možnosti prevence. 1. vyd. Praha. AMOS repro, spol. s r.o., 2007. ISBN: 978-807362-515-3 II Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej Skawina 2011 9 II Ko n f e r e n c j a Wy t w ó r c ó w En e r g i i El e k t r y c z n e j Sk a w i n a 2011 215