Wentylacja i urządzenia wentylacyjne w strefach zagrożenia wybuchem Piotr MADEJ, Katowice Wentylacja pomieszczeń zamkniętych, w których możliwe jest powstawanie mieszanin par cieczy palnych i/lub palnych gazów z powietrzem, ma za zadanie zmniejszenie zagrozenia wybuchem. Od jej parametrów zależy kategoria i zasięg stref zagrożonych wybuchem. Celem wentylacji jest obniżenie kategorii strefy wybuchowej oraz zmniejszenie jej zasięgu oraz zmniejszenie jej zasięgu do najmniejszych wymiarów, ewentualnie całkowite jej wyeliminowanie. Stosując odpowiednie wentylowanie, poza wpływaniem na rodzaj strefy, możemy uniknąć zalegania gazowej atmosfery wybuchowej. Obecnie obowiazujące normy i przepisy jak i projekty norm będących w opracowaniu podają wymagania jakie należy spełnić w celu ograniczenia wielkości stref zagrożonych wybuchem oraz obniżenia ich kategorii. Norma PN-EN1127-1:2001 (EN 1127-1:1997) podaje trzy podstawowe zasady zapobiegania wybuchowi i ochrony przed wybuchem: a)zapobieganie: unikanie atmosfer wybuchowych. Ten cel można osiągnąć przez zmianę stężenia substancji palnej do wartości poza zakresem wybuchowości lub zmianę stężenia tlenu do wartości poniżej granicznego stężenia tlenu (GST); unikanie jakiegokolwiek możliwego efektywnego zródła zapłonu; b)ochrona: ograniczenie skutków wybuchów do dopuszczalnych granic poprzez ochronne środki konstrukcyjne. W przeciwieństwie do dwóch opisanych wyżej zasad, tutaj dopuszcza się wystąpienie wybuchu [1]. Z ww. zasad powinno się stosować w pierwszej kolejności tą, która mówi o unikaniu atmosfery wybuchowej - tzn. jeżeli stosowana jest wentylacja, to jej stopień powinien być tak dobrany, by w każdych warunkach utrzymywać stężenie substancji palnych poniżej dolnej granicy wybuchowości (LEL). W sytuacji kiedy nie jest to możliwe urządzenia zainstalowane w przestrzeni wentylowanej powinny być w wykonaniu przeciwwybuchowym odpowiednim do występujacej strefy zagrożenia wybuchowego. W sytuacji kiedy nie jest możliwe uniknięcie stosowania substancji zdolnych do tworzenia atmosfery wybuchowej (np.: przemysł chemiczny, spożywczy, petrochemiczny) wentylacja powinna być, jeśli ją zastosowano, połączona z układem kontroli stężenia par cieczy palnych lub gazów, w celu jej regulowania tak by ich stężenie było utrzymywane poniżej dolnej granicy wybuchowości. W przypadku par cieczy palnych stosowanie wentylacji może mieć na celu utrzymywanie
temperatury pomieszczenia poniżej temperatury zapłonu stosowanych w procesie technologicznym substancji, co spowoduje, że atmosfera wybuchowa nie powstanie. Biorąc pod uwagę powyższe można stwierdzić, że wentylacja ma duży wpływ na klasyfikację niebezpiecznych miejsc wystepowania gazów i par. Szczegółowe wytyczne przeprowadzania klasyfikacji stref zagrozenia wybuchem zawarte są w normie PN-EN 60079-10:2003(U) (EN 60079-10:2003). Zgodnie z powyższym można powiedzieć, że stosując wentylacje o odpowiedniej skuteczności spowodujemy zmniejszenie zasięgu stref, czy to poprzez ilość wymian powietrza dobrana do rodzaju i wielkości emisji, czy też poprzez zapewnienie odpowiednio niskiej temperatury w pomieszczeniu. W okreslaniu stref norma PN-EN 60079-10:2003(U) uwzględnia podział wentylacji na: a)wentylację naturalną; b)wentylację mechaniczną, ogólna lub miejscowa [2]; Dzieli się ją również na trzy stopnie: a) stopień wentylacji wysoki - jest w stanie zredukować stężenie przy źródle emisji niemal natychmiast, dając w wyniku stężenie poniżej dolnej granicy wybuchowości. W rezultacie otrzymuje się strefę o małym (nawet pomijalnym) zasięgu; b) stopien wentylacji średni - jest w stanie wpływać na stężenie, czego rezultatem jest sytuacja stabilna, w której stężenie poza granicami strefy, w czasie trwania emisji, jest poniżej dolnej granicy wybuchowości i gdzie atmosfera wybuchowa nie zalega w nadmiarze po zakończeniu emisji; c) stopien wentylacji niski - nie jest w stanie wpływać na stężenie, w czasie trwania emisji i/lub nie może zabezpieczyć przed zbytnim zaleganiem atmosfery palnej po zakończeniu emisji [2]; Zaprojektowana wentylacja mechaniczna, jako zabezpieczenie przeciwwybuchowe, powinna spełniać nastepujące wymagania: jej skuteczność powinna być kontrolowana i monitorowana; należy rozważyć klasyfikację strefy bezpośrednio za wylotem z instalacji wentylacji wywiewnej; powietrze do wentylowania przestrzeni zagrożonej wybuchem powinno być czerpane z przestrzeni niezagrożonej; przed określeniem rozmiarów i projektu wentylacji mechanicznej należy okreslić lokalizację, stopień emisji i wydajność emisji. Pod uwagę należy również wziąć czynniki mogące mieć wpływ na wentylację mechaniczną: gestość gazów palnych i/lub par cieczy palnych jest zwykle inne niż gęstość powietrza, co powoduje, że mogą zbierać się w pobliżu podłogi lub sufitu pomieszczeń zamkniętych, gdzie jest prawdopodobny zmniejszony ruch powietrza; zmianę gestosci gazu palnego i/lub par cieczy palnych spowodowana zmianą temperatury; zmniejszenie i/lub brak ruchu powietrza mogą być spowodowane przez utrudnienia i/lub
przeszkody co może doprowadzić do braku wentylacji w pewnych częściach pomieszczeń lub przestrzeni. Materiały, z których wykonywane są części ruchome i nieruchome powinny być dobierane tak by ich ewentualne zetknięcie nie prowadziło do powstawania iskier mechanicznych. W tabeli 3 podano przykładowe pary materiałów, które mogą być stosowane. 1)Nalezy zapewnić by żadne latające cząstki lub płatki rdzy nie osiadały na powierzchniach, które mogą się stykać. 2)Z powodu iskier termicznych nie mogą być stosowane farby zawierające tlenki żelaza. 3)Stal nierdzewna powinna być austenityczna i nie magnetyczna. Należy zwrócić szczególną uwagę przy produkcji i obróbce mechanicznej w celu zapewnienia, że magnetyzm nie zostanie wzbudzony. 4)Taka para może powodować zapłon mieszaniny wybuchowej, kiedy wystąpi tarcie. Dokumentacja techniczna dostarczana użytkownikowi powinna zawierać tą informację. Mogą być stosowane tylko wtedy, gdy odstęp między częściami ruchomymi i nieruchomymi może być zapewniony po odbiorze i w trakcie użytkowania. Instrukcja producenta powinna zawierać sposób konserwacji w celu zapewnienia by odpowiednie odstępy były zachowane. Stosowanie takiej pary powinno być ograniczone do wentylatorów napedzanych silnikami o mocy nie większej niż 5,5 kw i o predkości wzglednej pomiedzy cześciami ruchomymi i nieruchomymi nie większej niż 40 m/s, pod warunkiem, że odstęp we wszystkich możliwych punktach styku wynosi 1% średnicy cześci ruchomej wentylatora lecz nie mniej niż 2 mm. W przypadku większej mocy silnika należy prowadzić kontrole odstępu np. poprzez kontrole wibracji. Stal nierdzewna używana w takiej parze w kategorii 1 i 2 powinna mieć minimalną zawartość chromu nie mniejsza niz 18,5%, w celu zabezpieczenia przed iskrami mechanicznymi. Często używana stal nierdzewna o zawartości chromu przynajmniej 16,5% może powodować iskry mechaniczne. 5)Części z tworzywa sztucznego powinny spełniać wymagania normy PN-EN 13463-1:2003. Producent powinien podać szczegóły dotyczące właściwości tworzywa sztucznego: skład materiałowy, trwałość termiczną oraz właściwości elektrostatyczne. Tworzywo powinno równiez przejść z wynikiem pozytywnym krótkotrwałe badanie palnikiem bez zapalenia zgodnie z norma ISO/DIS 1210. 6)Wentylatory przeznaczone do kategorii 1, 2 oraz 3 tworzywo sztuczne lub guma mogą być stosowane do wykonywania okładzin, pierscieni, listw stykowych, jako przedłużenie części metalowych (np. przedłużenie zakończenia metalowej łopaty) lub do wykonania wirnika w całości, osłony lub obu tych elementów. We wszystkich przypadkach minimalny odstęp pomiędzy cześciami ruchomymi i nieruchomymi powinien być zachowany, jak podano wyżej [3]. Wymagania dotyczące elementów konstrukcyjnych wentylatora, takich jak uszczelnienia wałów, łożyska, układ przeniesienia napędu, hamulce oraz układy hamulcowe podane są w normie PN-EN 13463-5:2003.
Wentylator dachowy przeciwwybuchowy typ DAExC-400 (UNIWERSAL) Wentylator osiowy przeciwwybuchowy WO-40_PW (KONWEKTOR)
Osiowy wentylator oddymiający o odporności 400 o C/120 min (MERCOR) Materiały z których wykonane są elementy wentylatorów w wykonaniu przeciwwybuchowym dodatkowo powinny być odporne na korozje lub zabezpieczone przed korozją, a wentylatory powinny mieć zapewniony stopień ochrony minimum IP20 przed przedostawaniem się do środka ciał obcych. W przypadku wentylatorów kategorii 2 i 1 konieczne jest spełnienie dodatkowych wymagań. Dla kategorii 2 są nimi między innymi: rodzaj ochrony przed zapłonem: bezpieczenstwo konstrukcyjne "c" zgodnie z normami PN-EN 13463-1:2003 i PN-EN 13463-5:2003 lub kontrola zródeł zapłonu "b" zgodnie z normami PN-EN 13463-1:2003 i pr EN 13463-6:2004; czas pracy łożysk nie krótszy niz 40000 godzin; korpus wentylatora powinien być spawany spawem ciągłym. Wentylatory kategorii 1, które przeznaczone są do przetlaczania gazów lub mieszanin wybuchowych, powinny mieć konstrukcję zapewniajacą bardzo wysoki stopień zabezpieczenia przeciwwybuchowego, w zwiazku z czym powinny spełniać dodatkowe wymagania: stosowanie przerywaczy płomienia na wlocie i wylocie, przerywacze powinny spełniać wymagania normy PN-EN 12874:2002; obudowa wentylatora powinna być odporna na ciśnienie wybuchu; obudowa powinna być szczelna. Osprzet elektryczny wentylatorów powinien być w wykonaniu przeciwwybuchowym spelniajacym wymagania przedmiotowych norm zharmonizowanych z dyrektywa 94/9/WE minimum kategorii takiej samej jak wentylator. Chodzi tutaj o silniki napędowe oraz o urzadzenia kontrolno-pomiarowe czuwające nad bezpieczną pracą samego wentylatora jak również ukladów wentylacyjnych. Producent wentylatorów powinien oznaczyć każdy wentylator tabliczką znamionową, na której powinny znaleźć się nastepujące informacje: nazwa i adres producenta; rok budowy; oznaczenie serii lub typu; numer seryjny lub identyfikacyjny; dane znamionowe (ciśnienie obudowy i temperatura); warunki eksploatowania; numer niniejszej normy; odwołanie do instrukcji w celu montażu, odbioru i konserwacji; cecha wykonania przeciwwybuchowego.
Zgodnie z dyrektywa 94/9/WE wentylatory kategorii 1 podlegają obowiazkowi certyfikacji przez stronę trzecią - jednostke notyfikowana. W przypadku kategorii 2 i 3 ocena zgodności wykonania z ww. dyrektywa może być przeprowadzone przez producenta. Dla kategorii 2 dokumentacja techniczna powinna być złożona do przechowania w jednostce notyfikowanej. W przypadku zastosowania wentylatorów i urządzeń kontrolno-pomiarowych możemy mieć do czynienia z układem wentylacji, któremu towarzyszy cała instalacja wyposażona w dodatkowe urządzenia takie jak czujniki drgań, temperatury, cisnienia, dymu, płomienia oraz czujniki eksplozymetryczne. W przypadku tych pierwszych stosuje się je celem odpowiednio szybkiego wyłaczenia wentylatora w sytuacji wykrycia nadmiernych drgań, które w konsekwencji mogłyby doprowadzić do powstania iskier mechanicznych na skutek uderzenia wirnika wentylatora w jego osłonę. W sytuacji kiedy mamy do czynienia z układem wentylacji lub systemem, powinien on spełniać wymagania normy PN-EN 60079-14:2004(U) dotyczącej instalacji elektrycznych w przestrzeniach zagrozonych wybuchem (norma ta nie dotyczy kopalń). Wymagania te dotycza doboru urządzeń w zależności od strefy zagrożenia wybuchem oraz sposobu prowadzenia instalacji elektrycznej. Dodatkowo właściciel obiektu, na którym wystepują strefy zagrożenia wybuchem, gdzie zamontowane są urządzenia w wykonaniu przeciwwybuchowym, jakimi są np. omawiane wentylatory, powinien, zgodnie z Rozporzadzeniem Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 maja 2003 r. w sprawie minimalnych wymagań dotyczacych bezpieczeństwa i higieny pracy pracowników zatrudnionych na stanowiskach pracy, na których może wystąpić atmosfera wybuchowa (Dz. U. Nr 107, poz. 1004), przygotować dokument zabezpieczenia przed wybuchem. Więcej informacji na łamach miesięcznika nr 9/2005 KONTAKT Uniwersal E-mail: office@uniwersal.com.pl WWW: www.uniwersal.com.pl Tel: +48 32 757 28 51 Fax: +48 32 203 87 20 Adres: Zakopiańska 1a 40-219 Katowice