ATEX и опасность пылевых взрывов! Пыль повсюду. В быту это в основном крошечные волокна, которые поднимаются в воздух каждый раз, когда мы садимся на мебель с тканевой обивкой; это микроволокна от нашей одежды, когда мы двигаемся; это клетки нашей кожи, которые каждый человек теряет в среднем до четырёх килограммов в год. Обычная бытовая пыль недостаточна для создания серьёзной опасности в доме. Если только…
Представьте, что вы работаете в своей мастерской по дереву и используете ленточную шлифмашину для обработки большого столешницы. На вас защитные очки, респиратор, а воздух настолько насыщен пылью, что вы едва видите противоположную стену.
Теперь представьте, что эта пыль попала к запальной горелке вашей печи или котла, либо двигатель шлифмашины имеет щётки, создающие постоянный поток искр во время работы. Даже у себя дома вы вполне можете стать печальной статистикой по технике безопасности, если не используете систему пылеудаления.
Пыльные отрасли
Фармацевтическая промышленность использует большое количество чрезвычайно мелких и химически инертных порошков для производства прессованных таблеток, пилюль и капсул. В пищевой промышленности применяются такие вещества, как мука, сахарная пудра, мелко молотая корица (кора дерева) и кукурузный крахмал — все они легко переходят в взвешенное состояние в воздухе. Бумажная и деревообрабатывающая промышленность, как и домашняя мастерская, способны создавать огромное количество мелких опилок и аэрозольных частиц.
В зависимости от материала продукты горят с разной скоростью. Предприятия, производящие сухое молоко, хлебобулочные изделия из сотен тысяч тонн молотого зерна и продукты из кукурузной муки, сталкиваются со схожими рисками, но они не одинаковы. Например, кукурузная мука воспламеняется легче, чем опилки, а сахар — это чистый углеводород, что делает его чрезвычайно эффективным топливом: он горит быстро и с высокой температурой.
Влажные частицы требуют больше энергии для воспламенения, поскольку вода обладает высокой теплоёмкостью и препятствует горению. С другой стороны, мелкие частицы горят быстрее, чем крупные.
Почему пыль подвержена возгоранию?
Подобно тому как крупные животные имеют меньшую площадь поверхности относительно объёма по сравнению с мелкими, крупные частицы меньше подвергают своё «топливо» воздействию тепла и кислорода, чем мелкие. Именно поэтому бревно может гореть часами, тогда как частица опилок может сгореть менее чем за миллисекунду. Некоторые материалы даже самовоспламеняются при контакте с горячей поверхностью.
В крошечной пылинке топлива меньше, чем в целом бревне, но её площадь поверхности огромна по отношению к массе, поэтому она «вспыхивает» мгновенно, полностью выгорая. В этот момент вокруг неё образуется маленький огненный шар, во много раз превышающий её физические размеры, поскольку энергия высвобождается мгновенно.
Если вокруг находится достаточное количество аналогичного материала, настолько плотного, что кратковременная яркая вспышка может перекинуться на десятки других частиц, возникает цепная реакция, способная за секунды охватить весь объём пыли. Это называется дефлаграцией.
Другой тип взрыва ATEX — детонация — обычно происходит с летучими веществами (испаряющимися), обладающими большим запасом химической энергии, а не просто способностью к горению. Детонации происходят быстрее скорости звука (гиперзвуковые) и наносят ущерб ударной волной давления. Дефлаграции происходят на дозвуковых или околозвуковых скоростях и разрушают за счёт тепла и пламени.
Большинство видов пыли может гореть
Конечно, существуют исключения, например тальк. Он негорючий, невзрывоопасный и водонепроницаемый; однако в целом можно безопасно предположить, что почти все порошки с размером частиц менее половины миллиметра (0,5 мм) представляют риск.
Так называемая «безопасная» пыль — это пыль, не находящаяся во взвешенном состоянии, но она безопасна с точки зрения atex взрыва только пока остаётся в таком состоянии. При неблагоприятных условиях она легко может стать взрывоопасной. Малейший вихрь или сквозняк — например, при открытии двери — может поднять мелкую пыль в воздух, создать достаточную концентрацию и обеспечить доступ необходимого кислорода для горения.
С другой стороны, горячие искры при шлифовке могут воспламенить слой пыли. Сварочные работы или электрическая дуга над слоем пыли также могут стать источником пожара. Именно поэтому чистота и уборка критически важны для безопасности. Нельзя допускать накопления пыли.
Чтобы лучше понять, как пыль может воспламеняться, ознакомьтесь с нашей статьёй о трёх элементах пожарного треугольника.
Силосы подвержены Â Atex Explosion
В силосах часто циркулирует воздух для поддержания сухости зерна. Кукуруза, хранящаяся год в ожидании повышения цен, остаётся пригодной для пищевого производства, корма для животных и других нужд, поскольку она сухая и готова к переработке. Циркуляция воздуха также помогает предотвратить заражение насекомыми и удаляет пыль ниже уровня LEL — нижнего предела взрываемости, делая среду безопасной.
Проблема возникает, когда влажность становится слишком низкой, температура — слишком высокой, а концентрация пыли достигает опасного уровня. В этот момент возникает потенциально взрывоопасная ситуация. В среднем в США ежегодно происходит 11 взрывов в силосах, в результате которых гибнут два человека и получают травмы 13.
Повреждённое предприятие после пылевого взрыва
Этот зерновой элеватор (система ковшей, поднимающих зерно к вершине силоса), несмотря на стальную конструкцию, был разорван взрывом. Сочетание тепла, сухости и, возможно, даже простой статической разрядки привело к взрыву в относительно небольшом пространстве. Если бы взрыв распространился дальше в силос, всё сооружение могло быть уничтожено.
Оценка риска взрыва Atex
Необходимо оценить среду. Частицы 0,5 мм или меньше? Сколько пыли накапливается на оборудовании и в процессах между уборками? Каково общее количество пыли на объекте? Возникает ли концентрация, достаточная для воспламенения?
Если видимость ухудшается уже на расстоянии одного метра, вероятно, плотность пыли достаточно опасна, чтобы принять меры. Усиленная вентиляция — один из вариантов, но способ её организации может как увеличить риск (например, открытие множества дверей), так и снизить его (системы вакуумного удаления пыли непосредственно в точке образования). Лучший подход — изменить процесс так, чтобы опасный уровень никогда не достигался.
Если высокий уровень пыли возникает периодически, велика вероятность, что после этого останется слой пыли. Достаточно слоя толщиной всего 0,1 мм, чтобы создать риск. Такой слой, особенно сухой, может быть поднят воздушным вихрем и вновь создать опасность, даже когда процесс уже остановлен и никто не ожидает угрозы.
Люди могут знать, что курение запрещено во время пылеобразующих процессов, но свободно курить в другое время. Если кто-то откроет дверь, и сильный сквозняк поднимет облако пыли, успеют ли курильщики мгновенно потушить сигареты до того, как облако достигнет их?
И снова: именно поэтому чистота и уборка жизненно важны для безопасности. Необходимость тщательной уборки после каждого пылеобразующего процесса может подтолкнуть к изменению технологии для минимизации образования пыли и сокращения простоев. Также помните о необходимости использовать только оборудование с сертификацией ATEX в соответствующих зонах, например нашу ATEX Keyboard.
Пылевые зоны ATEX
Существует три зоны риска для взрывоопасных пылевых сред. Объект может в целом относиться к Зоне 22 — там крайне маловероятно возникновение взрывоопасной атмосферы. Например, офисы, либо участки, расположенные достаточно далеко от источника образования пыли.
Зоны ATEX вкратце
Далее следует Зона 21, где риск существует периодически, как правило, непосредственно вокруг точки образования пыли. Это может быть и участок, удалённый от источника, но связанный с системой продувки или вакуумной системой, способной выбрасывать пыль наружу.
И, наконец, Зона 20 — где практически постоянно возможна опасная концентрация пыли. Пример — фильтры пыли, а также силосы для хранения зерна, крахмала, сахара или наполнителей для пищевой и фармацевтической промышленности.
Вывод
Некоторые процессы по своей природе пыльные. Добыча гранита, мрамора или мела может проводиться относительно безопасно. Но угольная пыль стала причиной гибели тысяч людей по всему миру. По сравнению с этим взрыв метана может показаться менее разрушительным, хотя он способен спровоцировать взрыв угольной пыли, если они присутствуют одновременно.
Элементы пылевого взрыва
Аналогично, практически любой промышленный процесс с участием органических порошков может быть опасным. Сахар — одно из самых распространённых веществ в пищевой промышленности — это углеводород с собственной встроенной окислительной составляющей (C12H22O11), иначе говоря — углевод.
Порошки необходимы для большинства производственных процессов. Мы должны контролировать пять факторов пылевого взрыва ATEX.
Это топливо, источник воспламенения (искры, дуги, горячие поверхности), кислород, замкнутое пространство и дисперсия (концентрация топлива). Эти элементы критически важны для безопасности. Оптимизация процесса таким образом, чтобы не образовывалось «топливо», вероятно, самый простой и экономичный путь. Ведь пыль — это, по сути, потерянный продукт. Давайте снизим риск!
