Nebezpečí výbuchu hořlavého prachu při zpracování dřeva

Zde hořlavý prach vzniká jako odpadní materiál. V případě, že dojde k jeho rozvíření, vzniká výbušná prachovzdušná směs a v případě, že se dostane tato směs do kontaktu s dostatečně účinným iniciačním zdrojem, dojde k silné hořlavé reakci – výbuchu. Výbuch je doprovázen značným nárůstem tepla a tlaku, které mají destruktivní účinky jak na zařízení, tak na zdraví a životy zaměstnanců.

Právní předpisy

Prvořadým předpisem, který stanovuje povinnost zaměstnavateli zajistit podmínky pro bezpečné, nezávadné a zdraví neohrožující pracovní prostředí, je zákon č. 262/2006 Sb., zákoník práce.

Na provozy, kde hrozí nebezpečí výbuchu, se vztahuje nařízení vlády č. 406/2004 Sb., o bližších požadavcích na zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci v prostředí s nebezpečím výbuchu. Z nařízení vlády vyplývá povinnost zaměstnavatelům přijímat jak technická, tak organizační opatření k zajištění ochrany před výbuchem. Dále z § 6 vyplývá povinnost mít zpracovanou písemnou dokumentaci ochrany před výbuchem. Dokumentace ochrany před výbuchem je souhrnný dokument, ve kterém je právě řešena prevence a ochrana před výbuchem.

V případě použití zařízení do prostor s nebezpečím výbuchu se vztahuje na tato zařízení nařízení vlády č. 116/2016 Sb., o posuzování shody zařízení a ochranných systémů určených k použití v prostředí s nebezpečím výbuchu při jejich dodávání na trh. NV č. 116/2016 Sb. se vztahuje na výrobce dodávající tato zařízení. 

Prostory s nebezpečím výbuchu

Při zpracování dřeva vzniká celá řada prostorů, ve kterých se může vyskytovat výbušná atmosféra. Jednak přímo při zpracování dřeva, kdy dochází k produkci hořlavého prachu. Avšak největší nebezpečí mohou představovat systémy odsávání prachů. V těchto systémech se totiž trvale vyskytuje výbušná atmosféra.

Výbušná atmosféra se dále vyskytuje v dopravních systémech dřevního materiálu, jako jsou pásové, šnekové a jiné dopravníky. Při dopravě dřevního materiálu dochází k rozviřování prachových částic, které mohou tvořit ve směsi se vzduchem výbušnou atmosféru.

Obr. 1: Nahromaděný prach v provoze na zpracování dřeva [8.]

V dřevozpracujícím průmyslu se nelze zcela vyhnout vzniku usazených prachových vrstev. Tyto usazené vrstvy mohou snadno přejít do rozvířeného stavu a v případě kontaktu s dostatečně účinným iniciačním zdrojem nastane výbuch. Proto při hodnocení provozu z hlediska nebezpečí výbuchu je nutno zahrnout možnost hromadění prachu mimo technologie do celkové analýzy. Nebezpečí, jaké dále mohou představovat nánosy prachu, je v tom, že mohou být samy iniciačním zdrojem. A to v případě, dojde-li k jejich vznícení v důsledku dlouhodobého působení tepla. Například na elektrických nebo topných zařízeních.

Usazené vrstvy prachu mohou způsobit sekundární výbuch, v případě, že nastane primární výbuch v zařízení, při kterém dojde k rozvíření nahromaděného prachu vně zařízení a následné iniciaci. Nemusí se jednat o jeden sekundární výbuch, ale o celou sérii výbuchů.

Obr. 2: Průběh sekundární exploze [9.]

Možnosti iniciace

Častým zdrojem iniciace v dřevozpracujícím průmyslu jsou horké povrchy. Horké povrchy mohou vznikat při technických závadách na zařízeních. Buď může docházet k zadírání rotujících částí, nebo horké povrchy mohou produkovat elektrická zařízení. Také se lze setkat obzvláště v menších truhlářských dílnách s přímotopy nebo jinými topnými zařízeními, která bývají také častým iniciačním zdrojem.

Dalším častým iniciačním zdrojem v provozech pro zpracování dřeva jsou elektrická zařízení v nevhodném provedení, resp. jsou v provedení, které není určeno do prostorů s nebezpečím výbuchu. Tato zařízení mohou produkovat elektrické jiskry o dostatečné energii pro iniciaci. Nebo v případě poruchy dochází k jejich přehřívání a tudíž ke vzniku dostatečně horkých povrchů. Na obrázku 3 lze vidět častý nedostatek v provozech, kdy dochází k usazování prachu na elektrickém zařízení.

Obr. 3: Usazený prach na elektrickém ovladači

U systému odsávání hrozí iniciace od statické elektřiny a od mechanických jisker. Statická elektřina vzniká naakumulováním statického náboje na nevodivých nebo na izolovaných vodivých částech systému a v případě uvolnění náboje dojde k výboji, který může mít dostatečnou energií. Mechanické jiskry o dostatečné energii pro iniciaci mohou být produkovány nasátými pevnými tělesy (např. hřebíky).

Dřevní materiál je organického původu a má sklony k samovznícení. Při skladování na hromadách dochází v materiálu k biologickým procesům doprovázených vývinem tepla, což vede k zahřívání. V případě nebude-li vyprodukované teplo dostatečně odváděno, může dojít k samovznícení. Z toho důvodu je nutno počítat se samovznícením jako potencionálním zdrojem iniciace výbuchu. S rostoucí vlhkostí a objemem skladovaného materiálu se snižuje teplota samovznícení. Proto vhodným skladováním lze snížit pravděpodobnost vzniku samovznícení.

V neposlední řádě může dojít k iniciaci výbuchu při porušení zákazu kouření a manipulace s otevřeným ohněm. Nebo provádění údržbářských prací jako je svařování řezání a jiných v prostorech, kde se vyskytuje hořlavý prach. U venkovních zařízení, jako jsou filtrační jednotky a skladovací sila, také ještě hrozí nebezpečí úderu blesku, který může být také iniciačním zdrojem.

Prevence proti výbuchu

Prevenci proti výbuchu lze chápat jako souhrn technických a organizačních opatření pro zajištění ochrany před výbuchem. Při uplatňování zásad preventivních opatření se postupuje ve stanoveném pořadí. Jako první je nutno předcházet výbuchu – jedná se o tzv. primární protivýbuchovou ochranu. Dalším krokem je zabránění iniciace – tzv. sekundární ochrana. A v případě, že nelze adekvátně uplatnit opatření pro předcházení výbuchu, tak se přechází k tzv. konstrukční protivýbuchové ochraně, jejímž cílem je snížení škodlivých účinků výbuchu na takovou úroveň, aby byla zajištěna ochrana zdraví a bezpečnost zaměstnanců. Tyto druhy ochrany lze navzájem kombinovat.

Předcházení vzniku výbušné atmosféry

Zařízení produkující hořlavé prachy musí být dostatečně odsávána, aby se zabránilo tvorbě výbušné atmosféry v zařízení. Jenže výbušná atmosféra není zcela eliminována, pouze dojde k přemístění do jiných částí provozu. O nebezpečí výbuchu v systémech odsávání hořlavého prachu je zmíněno v předešlé kapitole.

Pro zabránění hromadění a usazování prachu v systémech odsávání dřevního prachu musí být zajištěna dostatečná rychlost proudění vzduchu. Z toho důvodu je stanovena minimální rychlost na hodnotě 20 m/s. Také provedením potrubí musí být zajištěna dostatečná průchodnost, a to provedením systému.

Usazování prachu vně technologie lze omezit úklidem. Pro efektivní úklid se musí stanovit pravidelná perioda na základě rychlosti usazování prachu. Dále je také důležitý způsob úklidu. Při úklidu hořlavého prachu je častou chybou používání stlačeného vzduchu. Při používání stlačeného vzduchu dochází k rozvíření prachu a prach se většinou přesune na jiná ještě hůře dostupná místa. Ideální způsob úklidu je nahromaděný prach odsát a v případě zbylých částic je možné použít mokrou metodu úklidu - setřít prach vlhkou utěrkou.  

Zabránění iniciace

Pro předcházení iniciace v systémech odsávání dřevního prachu musí být jeho součástí systém pro detekci vznícení a hasicí zařízení - systém zhášení jisker. Pro zamezení iniciace od mechanických jisker, které mohou vznikat nasátím pevných částic, lze u vstupu do systému instalovat separátory kovových materiálů - magnety.

Obr. 4: Systém zhašení jisker

Pro zabránění iniciace výbuchu od statické elektřiny musí být všechny nevodivé částí nebo izolované části propojeny a uzemněny. Maximální hodnota svodového odporu je stanovena na hodnotě 1 MΩ.

Veškerá zařízení, jak elektrická, tak neelektrická, instalována v prostorech s nebezpečím výbuchu musí splňovat podmínky vyplývající z NV č. 116/2016 Sb., aby nemohla být zdrojem iniciace.

V případě skladování dřevního odpadu je důležité kontrolovat, zdali nedochází v materiálu k jeho zahřívání. Proto skladovací sila určená ke skladování dřevního materiálu musí být vybavena teplotními čidly pro sledování teploty. V případě, kdyby došlo k překročení teploty, materiál by mohl začít hořet a v nejhorším případě by mohlo dojít k iniciaci výbuchu.

Konstrukční protivýbuchová ochrana

Do konstrukční protivýbuchové ochrany patří zařízení odolná výbuchovému tlaku a rázu, odlehčení výbuchu, potlačení výbuchu a zabránění přenosu výbuchu.

Konstrukční protivýbuchová ochrana se používá u zařízení určená pro skladování. Tato zařízení musí být konstruována tak, aby odolala výbuchovému tlaku. Musí být opatřena prvky pro odlehčení výbuchu nebo vybavena systémy pro potlačení výbuchu. Tlaková a teplotní vlna od odlehčovacích prvků výbuchu musí být odvedena do bezpečnostní zóny - volného prostoru, aby nedošlo k ohrožení zaměstnanců a technologie.

Organizační opatření

Mezi organizační opatření se řadí školení zaměstnanců, značení prostorů klasifikovaných jako prostory s nebezpečím výbuchu bezpečnostními značkami, vybavení zaměstnanců pracovním oděvem, obuví a pracovními nástroji, které jsou schváleny pro práci ve výbušném prostředí dle příslušné klasifikace.

V případě vykonávání prací v prostředí s nebezpečím výbuchu, kdy právě tyto práce mohou být zdrojem iniciace, je důležité zavést systém povolování prací, tzv. příkaz V.
 
Nebezpečí výbuchu hořlavého prachu nesmí být podceňováno. Proto by provozovatelé, resp. zaměstnavatelé neměli tento druh nebezpečí přehlížet a měli by vynaložit patřičné prostředky pro předcházení a snížení následků výbuchu. Je důležité zavést v prostorech s nebezpečím výbuchu náležitá opatření, jak technického, tak organizačního charakteru, aby byla dosažena patřičná úroveň bezpečnosti.

Literatura

[1.] NV 406/2004 Sb., o bližších požadavcích na zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci v prostředí s nebezpečím výbuchu;

[2.] NV 116/2016 Sb., o posuzování shody zařízení a ochranných systémů určených k použití v prostředí s nebezpečím výbuchu při jejich dodávání na trh;

[3.] ČSN EN 60079-10-2: Výbušné atmosféry - Část 10-2: Určování nebezpečných prostorů - Výbušné atmosféry s hořlavým prachem;

[4.] ČSN EN 12779: Bezpečnost dřevozpracujících strojů - Odsávací systémy třísek a prachu s pevnou instalací - Bezpečnostní požadavky;

[5.] ČSN EN ISO 12100: Bezpečnost strojních zařízení - Všeobecné zásady pro konstrukci - Posouzení a snižování rizika;

[6.] ČSN EN 1127-1 ed. 2: Výbušná prostředí - Prevence a ochrana proti výbuchu - Část 1: Základní koncepce a metodika;

[7.] ČSN ISO 8456: Skladovací zařízení sypkých hmot - Bezpečnostní předpisy;

[8.] Fire and Explosion Hazards in the Handling of Combustible Wood Dusts [HTML dokument] [cit. 15. 4. 2017] dostupný z: https://www.workplacesafetynorth.ca/sites/default/files/opt%20Webinar-Canadian-Combustible-Wood-Dust.pdf

[9.] Šimoníková I.: Způsoby ochrany před výbuchem – část 1: Primární protivýbuchová ochrana [HTML dokument] [cit. 10. 4. 2017] dostupný z: http://www.tzb-info.cz/pozarni-bezpecnost-staveb/10972-zpusoby-ochrany-pred-vybuchem-cast-1-primarni-protivybuchova-ochrana

[10.] Systém zhášení jisker [HTML dokument] [cit. 20. 4. 2017] dostupná z: http://www.rsbp.cz/produkt/system-zhaseni-jisker/

Autorka Ing. Martina Šeděnková je z VVUÚ, a. s.