Czy istnieje pył słabo wybuchowy?

Aby określić parametry palności i wybuchowości pyłu przeprowadza się odpowiednie badania, które wykazują ich wartości. Dwa podstawowe parametry to maksymalne ciśnienie wybuchu (Pmax) oraz maksymalna szybkość narastania ciśnienia (Kst). Aby odpowiednio dobrać zabezpieczenia do urządzeń procesujących pyły wybuchowe, należy uwzględnić oba te czynniki. Na podstawie Kst wyznaczony został podział na klasy wybuchowości, co ma ułatwić dobór zabezpieczeń. Często jednak bagatelizowane jest zagrożenie związane z pyłami zaklasyfikowanymi jako St1.

Istota i skutki tego błędu

Ze względu na pozornie wolniejszy przyrost maksymalnego ciśnienia, niektórzy bagatelizują pyły z klasy St1 i nie zabezpieczają urządzeń. Błąd w tym założeniu sprawia, że w wielu przypadkach, kiedy dochodzi do wybuchu, to urządzenie bądź instalacja albo nie są w ogóle chronione, albo są nieodpowiednio zabezpieczone. Wybuch nie tylko niszczy wówczas taki aparat, ale także może przenieść się na pozostałą część instalacji. Jedyną możliwością, żeby zapobiec niszczącej eksplozji, jest odpowiedni dobór zabezpieczeń.

Pył wybuchowy – co go charakteryzuje

Parametry wybuchowości pyłów

Nie wszystkie pyły są wybuchowe, a jeśli są, to ich wybuch następuje, dopiero gdy powstała z mieszaniny pyłu i powietrza atmosfera wybuchowa napotka źródło zapłonu. Wtedy właśnie dochodzi do wybuchu, którego skutki mogą rozprzestrzenić się na znacznie większą przestrzeń powodując straty oraz zagrożenie dla pracowników i zakładu.

Aby tego uniknąć, do każdego z urządzeń bądź instalacji procesowych, wewnątrz których może dojść do wybuchu dobiera się odpowiednie zabezpieczenia. Ich zadaniem jest ochrona przed rozerwaniem konstrukcji i propagacją wybuchu.

Odpowiedni dobór zabezpieczeń bazuje na dwóch podstawowych parametrach, a także szeregu innych właściwości, takich jak objętość, kształt, wytrzymałość konstrukcyjna chronionego urządzenia czy obecność w pobliżu innych aparatów. Podstawowe wartości pozwalają określić poziom zagrożenia wybuchem pyłu oraz szybkość, z jaką potencjalny wybuch nastąpi:
– maksymalne ciśnienie wybuchu (Pmax)
– maksymalna szybkość narastania ciśnienia (Kst)

Maksymalne ciśnienie wybuchu – czy pył słabo wybuchowy też je ma?

Jeśli wewnątrz urządzenia dojdzie do wybuchu, to zaczyna wytwarzać się ciśnienie oraz płomień, których siła przyrasta do maksymalnego dla danego pyłu poziomu. Większość pyłów palnych posiada zakres maksymalnego ciśnienia pomiędzy 2 a 10 bar. Istnieje także nieduża grupa pyłów, przede wszystkim metali, dla których Pmax może przekroczyć, i to nawet znacznie 10 bar.

Czy istnieje coś takiego jak niebezpieczna wartość maksymalnego ciśnienia wybuchu?

Jak już wskazaliśmy, maksymalne ciśnienie wybuchu w przypadku większości pyłów mieści się w przedziale od 2 do 10 bar. Dla porównania wytrzymałość konstrukcyjna większości urządzeń procesowych to tylko przedział pomiędzy 0,2 a 0,4 bar. Zdarzają się jednak w procesie produkcji takie instalacje jak np. zespoły młynów, których wytrzymałość konstrukcyjna może wynosić od kilku do nawet 10 bar.
Porównując ze sobą wytrzymałość konstrukcyjną z Pmax możemy oszacować, nie czy pył wybuchnie, ale czy podczas wybuchu rozerwie aparat. Możemy mieć do czynienia z dwoma sytuacjami opisanymi poniżej.

Maksymalne ciśnienie wybuchu pyłu poniżej wytrzymałości konstrukcyjnej

Gdy wartość Pmax pyłu wynosi mniej niż wytrzymałość konstrukcyjna, to urządzenie nie powinno zostać rozerwane. Musimy być jednak świadomi, że będzie to wystarczająca siła, aby powstały odkształcenia lub rozdęcie obudowy, co może wpływać na poprawne funkcjonowanie. Co więcej, nie wolno zapominać o izolacji wybuchu, żeby ten nie przeniósł się na inne, często mniej wytrzymałe elementy parku maszynowego.

Maksymalne ciśnienie wybuchu pyłu powyżej wytrzymałości konstrukcyjnej

Ciśnienie przekraczające wytrzymałość konstrukcyjną rozerwie poszycie urządzenia i będzie skutkowało niekontrolowanym uwolnieniem do atmosfery skutków tego wybuchu. Wysokie ciśnienie, kula ognia czy gorące gazy spalania mogą stanowić poważne zagrożenie, zwłaszcza jeśli w pobliżu tego aparatu znajdują się stanowiska pracy czy inne maszyny. Dodatkowe ryzyko stworzy też oderwany fragment obudowy, kiedy niesiony przez siłę wybuchu zostanie odseparowany.

Maksymalna szybkość narastania ciśnienia

Ciśnienie wybuchu, oprócz tego, że dla każdej substancji będzie miało właściwą wartość maksymalną, można opisywać również poprzez szybkość narastania. Ten konkretny parametr, określany jako Kst (dla gazów Kg), mówi nam, z jaką prędkością ciśnienie będzie narastać od zapłonu atmosfery wybuchowej aż do osiągnięcia Pmax.

I tak wybuchy pyłów o niższym współczynniku Kst będą „wolniej” się rozwijać, a pyły o wyższym Kst spowodują gwałtowniejszy przyrost ciśnienia wewnątrz instalacji. I wydawać by się mogło, że skoro na terenie zakładu mamy do czynienia z pyłami o niskim Kst, to nie należy się przejmować – nic bardziej mylnego!

W przypadku pyłów wolniejszy przyrost ciśnienia wybuchu jest jak wyścig najszybszych pociągów świata. Jesteśmy w stanie zmierzyć i porównać, który z pociągów TGV czy Shinkansen jest wolniejszy na pokonywanym odcinku trasy, ale i tak nikt nie zaprzeczy, że oba poruszają się z zawrotnymi prędkościami. Podobnie jest z oceną parametru Kst.

Klasa wybuchowości pyłu nie ma znaczenia wobec zagrożenia wybuchem

Czym jest klasa wybuchowości?

Klasa wybuchowości pyłu powstała, aby ułatwić dobór środków ochrony przeciwwybuchowej dla instalacji procesujących konkretne surowce. Na podstawie parametru Kst podzielono pyły na trzy klasy wybuchowości a dostosowanie zabezpieczenia możliwe jest dla jednej z nich zamiast dla konkretnego Kst.

Klasa wybuchowości	Kst [bar∙m/s]	Rodzaj pyłu
St 1	0 < Kst ≤ 200	PYŁ WYBUCHOWY
St 2	200 < Kst ≤ 300	PYŁ SILNIE WYBUCHOWY
St 3	Kst > 300	PYŁ BARDZO SILNIE WYBUCHOWY

Czym różnią się między sobą

Jeśli dany pył znajduje się w klasie St1, to będzie tak samo dążył do osiągnięcia maksymalnego ciśnienia wybuchu, jak pył klasy St3. Różnica będzie polegała tu na prędkości, z jaką dojdzie do uzyskania tej wartości.

Dla przykładu porównajmy dwa pyły o zbliżony Pmax, gdzie jeden pył będzie w klasie St1, a drugi w St3. Efektem tego pył w klasie St1 osiągnie Pmax nieco wolniej niż ten drugi z klasy St3. Ale to „nieco wolniej” znów będzie odbywało się w milisekundach. Jednak w obu przypadkach dojdzie do wybuchu. Dlatego należy zadbać o zabezpieczenie przeciwwybuchowe dla wszystkich klas wybuchowości pyłów, bo często pył należący do klasy St1, kiedy bagatelizowany, doprowadza do potężnej eksplozji i ogromnego zagrożenia. A czy będzie to jedna, dwie czy też trzy milisekundy różnicy, będzie bez znaczenia wobec skutków, do jakich dojdzie podczas wybuchu.

Skutki bagatelizowania St1

Jeśli podczas badania właściwości palnych i wybuchowych pył z twojego zakładu został zaklasyfikowany do St1, to jest to równoznaczne z tym że jest on wybuchowy. Co więcej, z naszych szacunków wynika, że w projektach zapewnienia bezpieczeństwa wybuchowego, które realizujemy w GRUPIE WOLFF, w ok. 70% przypadków zabezpieczamy instalacje związane z pyłami klasy St1.

Czas więc, w jakim osiągnie on maksymalne ciśnienie nie gra roli, bo do wybuchu, tak czy inaczej, dojdzie. Należy też pamiętać, że czas mierzony jest tutaj w milisekundach, więc tylko systemy zabezpieczające są w stanie zadziałać w takim tempie, aby zapewnić bezpieczeństwo.

Przekonała się o tym jedna z oczyszczalni ścieków, w której nastąpił wybuch. Jak się później okazało, raport z badań palności i wybuchowości pyłów wykazał, że badany materiał został zakwalifikowany do klasy wybuchowości St1. To sprawiło, że nie podjęto wprowadzenia zabezpieczeń. Dzieje się tak, ponieważ przez niektórych pyły tej klasy określane są jako „mało wybuchowe” lub „słabo wybuchowe”, co jest błędem, bo klasa wybuchowości ma jedynie ułatwić dobór zabezpieczeń, a nie określać czy pył jest, bądź nie, wybuchowy.

Bez odpowiednio dobranych środków ochrony przed wybuchem, pył, nawet ten błędnie określany przez niektórych jako „mało wybuchowy”, spowoduje szkody, które mogą obejmować nie tylko zniszczone urządzenie, instalację czy zakład, ale także poważny uszczerbek na zdrowiu pracowników. Jest to spowodowane prostym faktem, że maksymalna szybkość narastania ciśnienia nie jest jedynym parametrem wpływającym na wybuch. Mimo wolniejszego przebiegu eksplozja konkretnego pyłu może wytworzyć ciśnienie oraz kulę ognia znacznie przewyższającą wybuch pyłu klasy St3.

Dlatego szczególnie ważne jest, aby zadbać o bezpieczeństwo przeciwwybuchowe i zapewnić dobór środków ochrony dopasowanych do specyfiki procesów zachodzących na terenie przedsiębiorstwa, a także urządzeń biorących w nich udział oraz parametrów wybuchowości pyłu. Jeśli czujesz, że możemy Ci w tym pomóc, ale nie wiesz od czego zacząć, zapoznaj się z zakresem proponowanego przez nas Audytu ATEX i skontaktuj się z nami!

Chcesz zapytać o ofertę Audytu lub dokumentacji ATEX (DZPW, ORW), a może potrzebujesz więcej informacji lub konsultacji?

Wypełnij formularz!

Nie wiesz, czy Audyt ATEX jest dla Ciebie, a może chcesz się dowiedzieć, czy są jakies formy pośrednie? Zastanawiasz się, czy Twój zakład przemysłowy spełnia wymagania Dyrektywy ATEX? Napisz do nas! Chętnie pomożemy!