MUNKABIZTONSÁG 2.5
Örvényáramú berendezések robbanásvédelme Tárgyszavak: örvényáramú berendezés; robbanás; robbanásvédelem.
A német ipari szakmai egyesületek szövetségének „Robbanásvédelem biztonsági szabályai örvényáramú granulálók, szárítók és bevonó berendezések konstrukciójánál és létesítésénél” című anyagában először közöltek öszszefoglaló intézkedéseket az örvényáramú berendezések robbanásvédelmére. A szerzők már akkor is utaltak arra, hogy az ilyen biztonsági szabályok hatékonysága nem hosszú idejű, ha nem egészítik ki őket a legújabb fejlesztések eredményeivel. A VDI 2263 5. lapjához még egy kiegészítő 5.1-es lapot csatolnak, amely a gyártóknak és üzemeknek ad példák formájában utalásokat a kockázat megítélésére és a védőintézkedésekhez. Az alábbiak alapvető ismereteket adnak az örvényáramú berendezésekben előforduló veszélyekről, gyúlékony por/levegő keverékek, gőz/levegő keverékek vagy hibrid keverékek feldolgozásánál, valamint konstrukciós robbanásvédelmi intézkedések alkalmazásáról. Az örvényáramú berendezések belsejében (1. ábra) a gyúlékony szilárd anyagok feldolgozása során robbanóképes por/levegő keverékek keletkezhetnek. A termékek hosszabb időn át hőhatásnak vannak kitéve, és ha a termék exoterm módon bomlik, ez a por égéshez vagy porrobbanáshoz vezethet. Ha a feldolgozandó termék gyúlékony folyadékot tartalmaz, hibrid keverék (por/oldószergőz/levegő keverék) keletkezik, amely könnyebben gyullad és hevesebben robban, mint az oldószermentes por/levegő keverék. A veszély különösen nagy akkor, ha az oldószergőz koncentrációja az alsó robbanási határ 20%-áig emelkedik. Nem elhanyagolható az örvényáramú folyamatoknál a termék elektrosztatikus feltöltődése sem.
A termékek biztonságtechnikai megítélése Akkreditált laboratóriumnak kell megadni az örvényáramú folyamatok biztonsága szempontjából fontos alábbi jellemzőket a VDI 2263 1. lapja szerint: • Égési osztály Az örvényáramú berendezésekben a termék megemelt hőmérsékletnek van kitéve. A 3.nál kisebb vagy 3-as égési osztályban nem kell számolni a por égésének terjedésével, még helyileg körülhatárolt izzás esetén sem. A 6-os
égési osztályba tartozó anyagok viszont a gyulladás után már nem tarthatók ellenőrzés alatt.
7 távozó levegő 10
9
8
11
1
6 1.4 5 2
4 3
1.3
1.2
1.1 levegőbevezetés
1 bevezetett levegő előkészítése 1.1 előszűrő 1.2 keverőszelep 1.3 hőcserélő 1.4 utószűrő 2 bevezetett levegő szelepe 3 alsórész 4 anyagtartály 5 permetező/örvényáramú zóna 6 porlasztó fúvóka 7 szűrőház termékvisszatartó szűrővel 8 távozó levegő 9 biztonsági szűrő 10 ventilátor 11 hangtompító
1. ábra Örvényáramú berendezés vázlata • Hőállóság A Grewer gyorsteszttel és/vagy a hőtárolási vizsgálattal meghatározzák azt a legalacsonyabb hőmérsékletet, amelyben exoterm folyamat még megfigyelhető. A termék öngyulladásának elkerülésére ajánlják a bevezetett levegő hőmérsékletét az öngyulladási hőmérséklet alatt tartani. A Lütolf gyorsteszttel eldönthető a teljes gázeltávozásnál a gáz mennyisége, és hogy a fejlődött gázok gyúlékonyak-e. • A legkisebb gyújtási energia Por/levegő keverék alacsony gyújtási energiája azt jelenti, hogy a hatékony gyújtóforrások száma éppúgy nő, mint a gyulladás kiválasztásának valószínűsége. A különösen gyúlásérzékeny porok esetén fokozott védőintézkedésekre van szükség. • Az örvénylő por legalacsonyabb gyújtási hőmérséklete Ennek meghatározására azért van szükség, nehogy az örvényáramú berendezésben bárhol a száraz por legalacsonyabb gyújtási hőmérsékletét meghaladó hőmérséklet kialakuljon. • Robbanási jellemzők Ezekre az adatokra – maximális robbanási túlnyomás és maximális robbanási állandók – a konstrukciós biztonsági intézkedések kialakítása miatt van
szükség. Továbbá azt is meg kell állapítani a VDI 2263 5. lap B függeléke alapján, hogy hibrid keverékek vagy csak por/levegő keverékek keletkeznek a berendezésben.
Általános védelmi intézkedések, korlátozások Ha a gyúlékony folyadékot tartalmazó termékek feldolgozásánál textilszűrős porleválasztót alkalmaznak, akkor a textilnek vezetőképesnek kell lennie, amit beleszőtt fémszál biztosít. Valamennyi fémrészt a készülékben földelni kell (terméktartók, beépített sziták, támasztógyűrűk, szűrőtartó kosarak, szűrőrögzítő elemek, fúvókák). A földelést a mozgó alkotórészeknél minden üzembe helyezéskor ellenőrizni kell. Elektrosztatikusan nem vezető belső bevonat nem megengedett. Az örvényáramú berendezés csak friss levegővel működtethető, ha éghető gázok vagy gőzök lehetnek jelen. A ventilátor kiesésénél a fűtést automatikusan le kell állítani. A további konstrukciós robbanásvédelmi intézkedések elhanyagolhatók, ha a következő körülmények teljesülnek: • minden vezető rész kifogástalanul földelt, • a ventilátor a szűrő tiszta feléhez csatlakozik, • biztosítva van, hogy a legmagasabb működési hőmérsékletet a készülék még meghibásodása esetén sem lépi túl, • forró részecskék bejutásának elkerülése a meleg levegőárammal, • a termék mentessége gyúlékony folyadékoktól, • a termék legalacsonyabb gyújtási energiája ≥10 m.
Konstrukciós védőintézkedések Ha a porok legkisebb égési energiája kisebb, mint 10 mJ vagy hibrid keverékről van szó, a hatékony gyújtóforrások elkerülését célzó robbanásvédelmi intézkedésekre van szükség. A robbanás elfojtása Éghető porokhoz vagy azok hibrid keverékéhez szolgáló elfojtó rendszer alkalmazásánál az örvényáramú berendezésnek 1, ill. 2 bar robbanásinyomás-állóságúnak, ill. robbanásinyomáslökés-állóságúnak kell lennie. A nyomásérzékelőt a termékszűrő elé kell felszerelni. Statikus detektorok alkalmazásánál legalább kettőt kell felszerelni, egymáshoz képest 90 °C-os helyzetben. Dinamikus érzékelők használatakor elegendő egy, de a működtetési túlnyomás ne haladja meg a PA = 0,1 bar értéket. A 2. ábra robbanáselfojtó védelemmel ellátott örvényáramú berendezést mutat.
A dinamikus érzékelő megszólalása aktiválja az ellenőrző- és kijelzőegységet, a nyomásmentesítő szelepet és mindkét kívülről működtetett robbanásvédelmi szelepet. Ugyanakkor a folyamatirányító rendszer vészjelet kap az egész berendezés leállítására, beleértve a celláskerekes zsilipet is. Ha a porellenőrző műszer nagyobb porkoncentrációt jelez, a folyamatirányító rendszer vészjelet kap az ellenőrző rendszeren keresztül. robbanásvédelmi szelepek
nyomásmentesítő szelep
nyomásmentesítő szelep
dinamikus érzékelő
celláskerekes zsilip
robbanásvédelmi szelepek
porellenőrző műszer ventilátor
ellenőrző és mutató egység
folyamatvezérlő egység
ventilátor
2. ábra Robbanáselfojtás vázlatos ábrázolása örvényáramú berendezéshez Az elfojtó rendszer értelmezésénél a következő kritériumok a mérvadók a várható maximális redukált robbanási túlnyomásra: • a nyomásmentesítő szelep mérete, • a szerelési adapter fajtája (pl. könyökidom), • oltópor fajtája, • oltóporeloszlás, • az oldószer eloszlási nyomása, • a nyomásmentesítő szelep elhelyezkedése a tartályon, • az elfojtó rendszer működési nyomása, • a Pmax és a KSt értéke. Robbanási nyomás leeresztése Ennél a védelmi módnál a robbanásnál keletkezett nyomás egy részét nyomásmentesítő vezetéken át közvetlenül a szabadba vezetik, a maradék nyomást a készüléknek kell felvennie, anélkül, hogy kirepedne vagy tömítetlenné válna. A nyomásmentesítés tilos a munkahelyiségben.
A nyomásleeresztő készüléket normális körülmények között a termékszűrő előtt helyezik el, de különböző rendszertechnikai és konstrukciós okokból ez nem mindig lehetséges. Ebben az esetben a nyomásleeresztő a szűrő után is elhelyezhető, de ekkor a robbanási szilárdság legalább 2 bar túlnyomást bírjon el. Nyomásleeresztőként általában hasadótárcsákat, biztosítószelepeket vagy gumi szorító profilban lévő robbanótárcsákat alkalmaznak. Hogy az örvényáramú berendezés robbanás esetében azonnal leállítható legyen, pl. jeladókkal ellátott hasadótárcsákat kell használni gumitömítéssel. Ez a jel mint vészjelzés megszakítja a berendezés üzemét. A 3. ábra robbanásinyomás-mentesítővel védett örvényáramú berendezést mutat, ahol a nyomásmentesítő berendezést a jeladóval és a lefúvatócsővel a szűrő után helyezték el. lefúvatócső
jeladó
szétkapcsoló berendezések
3. ábra Robbanási nyomás leeresztése jeladóval a termékszűrő után kapcsolt lefúvatócsövön át A robbanási nyomás hatékony leeresztéséhez szükséges felület a következő tényezőktől függ: • az örvényáramú készülék V térfogatától, • az örvényáramú készülék P nyomószilárdságától, • a feldolgozandó víz- vagy oldószertartalmú termékek robbanási tulajdonságaitól (Pmax, Kmax), • a nyomásmentesítéstől a termékszűrő előtt/után, • a leeresztő berendezés statikus működési túlnyomásától, Pstat-tól,
• a berendezés leeresztőképességétől, EF-től, • a lefúvatócső hosszúságától, l-től. Robbanásbiztos építési mód Szerves porok és a hibrid keverékek az örvényáramú berendezésekben – a maximális robbanási túlnyomástól függően – feldolgozhatók, ha a berendezés és tartozékai ellenállnak a porok maximális robbanási túlnyomásának, ill. hibrid keverék esetén 10 bar túlnyomásnak. A ki- és bevezető levegővezetékek a 4. ábrán látható szétkapcsoló berendezéssel választhatók szét. porellenőrző készülék
jeladó szétkapcsoló berendezések
4. ábra Robbanásbiztos építési mód nyomásérzékelővel A robbanásbiztos építési módhoz szükséges szilárdság a következő tényezőktől függ: • az örvényáramú berendezés V térfogatától, • a feldolgozandó víz- vagy oldószertartalmú termékek maximális robbanási túlnyomásától (Pmax), • az oldószer-részaránytól a feldolgozandó termékben (hibrid keverék). (Szobor Albertné) Siwek, R.: Explosionsschutz an Wirbelschichtanlagen. = Technische Überwachung, 43. k. 9. sz. 2002. p. 52–56. Krone, V.; Going, J. E.: Neue Erkentnisse bei der Entkopplung von AluminiumStaubexplosionen. = Technische Überwachung, 42. k. 7/8. sz. 2001. p. 17–22. Pinean, j. P.: Explosion in a grain Silo. = VDI-Berichte, 2001. 1601. sz. márc. p. 381–393.
