Strefa techniczna

Tam, gdzie mieszaniny substancji palnych mieszają się z powietrzem w warunkach atmosferycznych, może powstać atmosfera wybuchowa. Te niebezpieczne substancje występują w postaci palnego gazu, pary cieczy palnych, ale też pyłów i włókien ciał stałych. Jeżeli w takiej atmosferze wybuchowej – o stężeniu substancji palnej pomiędzy dolną i górną granicą wybuchowości – nastąpi zapłon, wywoła to wybuch. Ten z kolei może stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa ludzi i instalacji produkcyjnych.

Zgodnie z normą PN-EN 1127-1:2019-10 zasady przeciwdziałania wybuchowi i ochrony przed wybuchem są następujące:

1. Zapobieganie temu, by powstała atmosfera wybuchowa

Unikanie sytuacji, w których powstaje atmosfera wybuchowa może przybierać różną formę. Można to osiągnąć poprzez zmianę stężenia substancji do wartości poza zakresem wybuchowości lub też obniżenie stężenia tlenu poniżej granicznej wartości. Stosuje się również eliminację źródeł emisji substancji wybuchowych w czasie procesów produkcyjnych, składowania, eksploatacji i konserwacji instalacji technologicznych.

2. Unikanie jakiegokolwiek możliwego efektywnego źródła zapłonu

Wśród potencjalnych efektywnych źródeł zapłonu można wyszczególnić:

·       gorące powierzchnie;

·       płomienie i gazy gorące;

·       iskry wytwarzane mechanicznie;

·       urządzenia elektryczne;

·       prądy błądzące i ochrona katodowa przed korozją;

·       elektryczność statyczna;

·       uderzenie pioruna;

·       fale elektromagnetyczne o częstotliwości radiowej (RF) od 10(4) Hz do 3 x 10(11) Hz;

·       fale elektromagnetyczne od 3 × 10(11) Hz do 3 × 10(15) Hz;

·       promieniowanie jonizujące;

·       ultradźwięki;

·       sprężenie adiabatyczne i fale uderzeniowe;

·       reakcje egzotermiczne włącznie z samozapaleniem pyłów.

3. Ochrona na wypadek wybuchu

Ograniczanie skutków wybuchu do dopuszczalnych granic poprzez ochronne środki konstrukcyjne, takie jak: konstrukcja odporna na wybuch (urządzenia odporne na ciśnienie wybuchu i uderzenie ciśnienia wybuchu); odciążanie wybuchu (otwory dekompresyjne, membrany odciążające, panele wydmuchowe, klapy bezpieczeństwa); tłumienie wybuchu (system detekcji i gaśnice ciśnieniowe); zapobieganie rozprzestrzeniania się płomienia i wybuchu (urządzenia aktywne – rurociągi i urządzenia oddechowe oraz pasywne – przerywacze płomienia, kanały eksplozyjne).

Minimalizacja ryzyka wybuchu może być dokonywana przez stosowanie jednej z powyższych zasad lub ich kombinacji. Przede wszystkim zaleca się unikanie atmosfery wybuchowej za pomocą:

·       zastępowania substancji palnych materiałami obojętnymi lub ograniczenie stężenia substancji palnych (unikanie zakresu wybuchowości);

·       tam gdzie to możliwe, substancje palne powinny być zastępowane substancjami niepalnymi lub substancjami niezdolnymi do tworzenia atmosfery wybuchowej, np. bardzo rozdrobniony materiał pylący zastępować mniej pylącym materiałem ziarnistym;

·       inertyzacji poprzez dodatek gazów obojętnych (np. azot, dwutlenek węgla, gazy szlachetne), pary wodnej lub obojętnych substancji proszkowych (np. węglan wapnia) odpowiednich dla przetwarzanych produktów może zapobiec tworzeniu atmosfer wybuchowych;

·       utrzymywania substancji przez cały czas w systemach zamkniętych i stosowania niepalnych materiałów konstrukcyjnych;

·       minimalizacji uwolnień substancji palnych, poprzez projektowanie, konstruowanie i użytkowanie urządzeń i systemów ochronnych w taki sposób, żeby zachować ich szczelność;

·       rozrzedzania przez wentylację, która ma zasadnicze znaczenie w kontroli skutków uwolnień palnych gazów i par. W przypadku pyłów wentylacja z reguły stanowi wystarczającą ochronę tylko wtedy, gdy pył jest usuwany z miejsca jego powstawania (wentylacja miejscowa);

·       unikania gromadzenia się pyłów poprzez stosowanie centralnych instalacji systemów odkurzania lub ruchomych odkurzaczy oraz projektowanie konstrukcji z możliwie jak najmniejszymi powierzchniami osadzania się pyłów.

Atmosfera wybuchowa – zabezpieczenie wymaga indywidualnego podejścia

Im bardziej prawdopodobne będzie, że wystąpi atmosfera wybuchowa, tym większy zakres środków przeciwdziałających efektywnym źródłom zapłonu powinniśmy zastosować. W celu wyboru stosowanych środków należy stworzyć koncepcję bezpieczeństwa przeciwwybuchowego dla każdego indywidualnego przypadku. Przy planowaniu środków zapobiegania wybuchowi i ochrony przed wybuchem należy rozważyć normalne działanie, obejmujące uruchomienie i zatrzymanie, jak i możliwe technicznie wadliwe działanie. Stosowanie środków zapobiegania wybuchowi i ochrony przed wybuchem wymaga gruntownej wiedzy i niezbędnego doświadczenia. Z tego powodu zalecane jest uzyskanie porady ekspertów, np. rzeczoznawców ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych.

Rys. 1. Opis zasad powstawania wybuchu. 

Reakcja utleniania

Zarówno w przypadku pożaru, jak i wybuchu zachodzi reakcja chemiczna utleniania (tlen w powietrzu lub utleniacze, np. chlorany, fluorowce). Różnica polega na szybkości przebiegu reakcji, która jest stosunkowo mała w przypadku pożaru i gwałtowna w przypadku wybuchu, ponieważ stężenie substancji palnej jest zawarte w zakresie powyżej dolnej granicy wybuchowości i poniżej górnej granicy wybuchowości.

Rys. 2. Graficzny opis zasad wystąpienia pożaru i wybuchu – trójkąt pożarowy i pięciokąt wybuchowości.