Technická bezpecnost

Systémy zabezpecení proti výbuchu horlavých prachu

24.11.2006 | ZDROJ: CHEMagazín | AUTOR: Petrus Jan

Pouzití konkrétního ochranného systému nebo jejich kombinování je vysoce odbornou zálezitostí, kterou zpravidla provádí výrobce nebo speciálne vyskolený projektant. Zpusoby zabezpecení, jejich pouzití a príklady jsou príspevkem výrobce ochranných systému protivýbuchové prevence a zabezpecení.

KLÍCOVÁ SLOVA: ochrana zdraví, výbuchy, prach

Význam zabezpecení

Zabezpecení prumyslových zarízení proti výbuchu horlavých prachu není motivováno pouze legislativními pozadavky (NV 406/2004 Sb. a evropské direktivy ATEX), ale tou hlavní motivací je predevsím ochrana vlastních zamestnancu a samotné technologie pred destruktivními úcinky výbuchu.

Ztráty na zivotech a újmy na zdraví zamestnancu, výpadky klícových cástí výroby a rozsáhlé ekonomické ztráty mohou vést k poskození dobrého jména firmy, ekonomickým ztrátám a ztráte pozice na trhu. Z tohoto duvodu se nevyplatí protivýbuchovou prevenci a zabezpecení podcenovat. V clánku se proto zameríme na konkrétní zpusoby zabezpecení, jejich pouzití a príklady.

Druhy ochranných systému a návrh protivýbuchové ochrany

Ochranné systémy proti výbuchu horlavých prachu lze obecne rozdelit do dvou skupin – na pasivní a aktivní. Pasivní ochranné systém fungují zpravidla na ciste mechanickém principu, bez moznosti zásahu obsluhy. Nespornou výhodou techto ochranných systému jsou mensí porizovací náklad a nizsí náklady na obsluhu a provoz, nevýhodou, která bývá casto velmi limitující, jsou omezené moznosti jejího pouzití.

Aktivní systémy protivýbuchové ochrany spocívají v detekci projevu exploze, rozhodovacím mechanismu a aktivním zásahu, který úcinky výbuchu omezí na bezpecnou úroven. Výhodou techto systému je vysoká variabilita jejich pouzití, velmi sofistikovaná technologie, vysoká úroven bezpecnosti a komfortu obsluhy a vysoká úcinnost. Nevýhodou jsou vyssí porizovací náklady.

Pouzitím konkrétního ochranného systému, prípadne kombinace ochranných systému je vysoce odborná zálezitost, kterou zpravidla provádí výrobce ochranných systému nebo speciálne vyskolený projektant. Nevhodne pouzitý nebo nedostatecný ochranný systém muze znamenat riziko jak pro vlastní zarízení, tak predevsím pro jeho obsluhu a osoby, které se mohou vyskytovat v jeho blízkosti.

Ochranné systémy pro odlehcení výbuchu

Pro odlehcení výbuchu se pouzívají odlehcovací membrány nebo speciální ventily. V obou prípadech spocívá ochrana zarízení v otevrení dostatecne velké plochy na plásti zarízení, která uvolní výbuchový tlak a plamen mimo zarízení, címz dojde k namáhání pláste pouze redukovaným tlakem, který je dán konstrukcí zarízení, velikostí odlehcovací plochy a úcinností odlehcení.

Membrány, které mohou být prutrzné, odklopné nebo magnetické, mají výhody ve vysoké úcinnosti, relativne nízkých porizovacích nákladech a velmi nízkých nákladech na údrzbu. Jejich podstatnou nevýhodou je fakt, ze v prípade výbuchu dochází v jejich okolí (vetsinou do vzdálenosti nekolika desítek metru) k uvolnení produktu exploze, kterými jsou predevsím tlak, plamen, spálená a nespálená smes. Tento fakt vyzaduje, aby v dosahu odlehcení nebyly prekázky, které by bránily odlehcení, nebyla zde elektrická zarízení, prostredí s nebezpecím výbuchu a predevsím zde musí být vyloucen výskyt osob. Tyto skutecnosti omezují pouzití membrán v podstate pouze na zarízení umístená ve venkovním prostredí s mozností vymezení dostatecné ochranné zóny (typicky zarízení vetsích objemu – zásobníky, filtry, cyklonové odlucovace).

Urcitou mozností ochrany zarízení umístených uvnitr budov systémy na odlehcení výbuchu je vyvedení produktu exploze mimo budovu potrubím dostatecné tlakové odolnosti, zpravidla prímým (bez ohybu). Zde je vsak nutno vzít v úvahu, ze k ochrannému systému je treba mít prístup z duvodu revizí a obnovení funkce po výbuchu a predevsím ten fakt, ze vývodní potrubí výrazným zpusobem zhorsuje úcinnost odlehcení. V praxi se prokazuje, ze vývodní potrubí delsí nez 1,5 – 2 metry snizuje úcinnost odlehcení tak výrazne, ze toto v podstate ztrácí smysl. Konkrétní moznosti délky odvádecího potrubí je tak nutné stanovit výpoctem.

Dalsí mozností je pouzití speciálních odlehcovacích ventilu, které jsou konstruovány tak, ze nepropoustejí ven výbuchový plamen. Tyto ventily je tedy mozné pouzít i uvnitr budov a rozsah bezpecnostní je rovnez rádove mensí (jednotky metru).

Nicméne vzhledem k tomu, ze pri pouzití ochranných systému odlehcením se do výbuchu nijak nezasahuje, ale nechává se celý probehnout, je rovnez naprosto nezbytné zabývat se mozností prenosu výbuchu napojenými dopravními cestami do ostatních cástí technologie, coz si v praxi vetsinou vyzádá nutnost pouzití ochranného systému na zabránení prenosu výbuchu. Tato nutnost je v praxi velmi casto podcenována, coz vede k neúmerne vysokému riziku práve v propojených technologických systémech, kterých je v praxi vetsina.

Ochranné systémy pro potlacení výbuchu

Ochranné systémy pro potlacení výbuchu se skládají z cásti detekcní, vyhodnocovací a rídicí a akcní.

Pro detekci výbuchu se zpravidla pouzívá tlakových nebo optických cidel, které reagují na pruvodní jevy výbuchu, kterými jsou nárust tlaku nebo výbuchový plamen. Cidla je rovnez mozné kombinovat.

K vyhodnocování signálu cidel, eliminaci falesných poplachu, rízení celého systému, detekci poruch, záznamu stavu systému, komunikaci s rídicím systémem provozu a predevsím aktivaci príslusných akcních prvku slouzí mikrocipem ovládaná rídicí jednotka. Tato ústredna rovnez umoznuje softwarové nastavení jednotlivých funkcí sytému, konfiguraci jednotlivých akcních prvku a snímacu a odpojování (elektrickou blokaci) jednotlivých akcních prvku v prípade odstávky chráneného zarízení. na svém celním panelu také rídicí jednotka signalizuje stav celého systému a jeho jednotlivých komponent. Jakoukoliv zmenu oproti nastaveným parametrum hlásí jako konkrétní poruchu.

Pro samotné potlacení výbuchu slouzí akcní prvky – tlakové lahve s hasivem uzavrené speciálním rychlootvíracím ventilem a  trvale umístení na samotném chráneném zarízení. Ventily akcních prvku se v prípade aktivace rídicí jednotkou otevrou a umozní distribuci hasiva pres rozprasovace do chráneného prostoru. Celý zásah (od detekce po rozptylování hasiva v prostoru) trvá rádove jednotky tisícin vteriny, takze výbuch je potlacen ve stádiu vzniku pred dosazením destruktivních úcinku.

Pri správném návrhu zabezpecení systémem na potlacení výbuchu je rovnez mozné dosáhnout soucasne i ochrany zarízení proti prenosu výbuchu (výbuch je potlacen dríve, nez se zacne sírit napojenými trasami).

Velmi dulezitý je výber hasiva. Pro zabezpecení potravinárských nebo farmaceutických technologií je nutno pouzít hasivo s príslusným atestem. Jako hasivo se v techto provozech pouzívá v podstate výhradne jedlá soda.

Systémy na potlacení výbuchu se pouzívají typicky pro ochranu elevátoru, srotovníku, provozních a vyrovnávacích zásobníku, filtru, prumyslových vysavacu, aspiracních systému a pneumatických dopravních systému ale i celé rady dalsích technologických zarízení.

Ochranné systémy pro zabránení prenosu výbuchu

Tam, kde nelze vyloucit sírení výbuchu mezi vzájemne propojenými cástmi technologie nebo tam, kde i redukovaný tlak muze zpusobit ohrození obsluhy nebo poskození zarízení (napríklad sací hubice prumyslových vysavacu nebo dmychadla pretlakové pneudopravy) je nutné zabránit sírení plamene nebo plamene i tlaku. K tomuto se pouzívají ochranné systémy pro zabránení prenosu výbuchu.

Tyto systému jsou rovnez dvojího druhu – pasivní (mechanické) nebo aktivní.

Pasivní ochranný sytém – zpetná výbuchová klapka – se pouzívá pro zabránení sírení plamene i tlaku v potrubích. Klapka funguje na mechanickém principu – ráz výbuchového tlaku ji uzavírá, címz dojde k úplnému uzavrení potrubí a zabránení prenosu plamene i tlaku. Této její vlastnosti se s výhodou pouzívá pro zabránení prenosu výbuchu vstupním potrubím filtru a prumyslových vysavacu nebo pro ochranu dmychadel penudopravy  pred rázem zpetného tlaku (zde nejen pri výbuchu) . Vzhledem k tomu, ze pouze potrubí do prumeru 80 mm vcetne neprenásí výbuch, vyrábejí se klapky v rade DN 100 az DN 500 mm.

Aktivní systém zabránení prenosu výbuchu (tzv. chemická bariéra) je technologicky velmi podobný systému na potlacení výbuchu v nádobe. Opet je zde cást detekcní (vzhledem ke specifikaci systému se zde v daleko vetsí míre pouzívají optické detektory), rídicí a akcní. V prípade výbuchu dojde k rozptýlení hasiva v potrubí a tím k inertizaci atmosféry uvnitr. Tento zásah eliminuje sírení plamene a tím i výbuchu do dalsích cástí technologie a dojde k zastavení nárustu tlaku. Tento typ ochranného systému se pouzívá predevsím tam, kde se predpokládá moznost vzniku výbuchu na obou koncích potrubních tras, v prípade jiných nez kruhových potrubních tras a v prípade propojení o vetsím prumeru nez 500 mm.

Vhodný výber protivýbuchové ochrany setrí peníze

V praxi se lze setkat s celou radou chyb pri návrhu proti výbuchové ochrany. Dve nejzávaznejsí, které mohou mít prímý dopad na zivoty a zdraví osob, bych zde rád pripomenul. Tou první je nevhodné umístení prvku na odlehcení výbuchu. Odlehcovací membrány bývají casto nasmerovány prímo do míst, kde se bezne vyskytují osoby (pozemní komunikace v blízkosti filtru, pochozí lávky...) nebo kde prekázky brání odlehcení (membrána mírí prímo do zdi). Vymezení a dodrzování bezpecnostní zóny odlehcení je nutné brát velmi vázne. Ideální je, pokud lze ochrannou zónu vymezit smerem vzhuru (umístení membrán na víku zásobníku místo v jeho plásti, vhodné umístení filtru napr. na strese objektu).

Druhou závaznou chybou jen nezohlednení prenosu výbuchu do napojených cástí technologie, pritom práve tzv. následné exploze mají daleko nicivejsí charakter, nez exploze první. Z tohoto duvodu je pouhé odlehcení výbuchu nedostatecné a vzdy je treba venovat pozornost i ochrane napojených zarízení. Toto je treba vzít v úvahu uz pri návrhu technologie, kdy s ochranným systémem pro zabránení prenosu výbuchu musí být pocítáno.

ZDROJ:
Petrus, Jan. Systémy zabezpecení proti výbuchu horlavých prachu. CHEMagazín, c. 5, roc. XVI., 2006, s. 31 – 32.

TISKNOUT | POSLAT MAILEM