Prevence a ochrana proti výbuchu prachu

Legislativní požadavky

Prevence a ochrana proti výbuchu prachů je nezbytnou součástí celkové bezpečnosti výrobních provozů. Vzhledem k možným následkům výbuchu dnes legislativa jednoznačně nařizuje zaměstnavatelům i výrobcům zařízení určených pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu prachu postupy, které musí být provedeny před uvedením technologie do provozu nebo výrobku na trh.

Výbušným prachem se v tomto případě rozumí prach, který ve směsi se vzduchem nebo se vzduchem a plynem tvoří výbušnou atmosféru (dále jen „výbušný prach“). Dále uvedené postupy se nevztahují na výbušiny.

Zaměstnavatelé musí podle platné legislativy zajistit stejnou minimální úroveň bezpečnosti pro svoje pracovníky, jako v ostatních zemích EU. Z tohoto důvodu byla přijata evropská směrnice 99/92/EC označovaná také jako ATEX 137, která se do naší legislativy začlenila ve znění NV406/2004 Sb. Toto nařízení se vztahuje na všechny stávající a nové provozy, ve kterých se vyskytují výbušné prachy. Přitom je lhostejno, zda se prach vyskytuje samostatně nebo jako součást materiálu s větší zrnitostí.

Pro splnění požadavků NV406/2004 Sb. musí zaměstnavatel vypracovat Dokumentaci o ochraně před výbuchem (dále jen „DOPV“) a v ní písemně prokázat bezpečnost daného provozu.

Požadavky na DOPV lze shrnout následovně:

• identifikace všech výbušných prachů a zjištění jejich výbuchových charakteristik
• stanovení zón v prostředí s nebezpečím výbuchu
• analýza iniciačních zdrojů
• návrh technických opatření
• návrh organizačních opatření

Každý vyskytující se prach má svoje výbuchové charakteristiky, které určují jeho nebezpečnost. Řada prachů a jejich charakteristik je vzhledem k jejich četnému výskytu dobře známa, u prachů, které se vyskytují zřídka nebo jsou tvořeny jako speciální směsi, je třeba tyto parametry zkouškou zjistit. Potřebné parametry jsou zejména maximální výbuchový tlak (PMAX), konstanta KST, podle které se člení výbušné prachy do tříd St1, St2 a St3, spodní mez výbušnosti (CMIN), teplota vznícení rozvířeného prachu (TROZ) a teplota vznícení usazeného prachu ve vrstvě tloušťky 5 mm (T5mm).

Uvnitř všech zařízení, ve kterých se vyskytuje prach, a v jejich okolí je třeba na základě doby trvání nebezpečné výbušné atmosféry stanovit zóny v prostředí s nebezpečím výbuchu prachů jako zónu 20, 21 anebo 22. 

Následně je potřeba podle stanovené zóny provést analýzu iniciačních zdrojů. Výsledkem této analýzy jsou riziková zařízení, u kterých není možné v požadovaném rozsahu vyloučit současný výskyt výbušné atmosféry a iniciačního zdroje.

U těchto zařízení je třeba pro dosažení požadované úrovně bezpečnosti provést návrh technických opatření, která mohou vést k vyloučení iniciačních zdrojů (preventivní opatření) nebo mohou případné účinky výbuchu omezit na přijatelnou úroveň (ochranná opatření).

Při návrhu ochranných opatření se vždy vychází z výbuchových charakteristik konkrétního výbušného prachu, umístění, instalace a konstrukce zařízení. Tyto informace rozhodují o způsobu zabezpečení, kterým může být odlehčení výbuchu, potlačení výbuchu, zabránění přenosu výbuchu anebo jejich kombinace.

Zabezpečení proti výbuchu prachu

Odlehčení výbuchu je způsob zabezpečení, při kterém se na plášti zařízení umístí dostatečný počet odlehčovacích prvků (membrány, ventily, apod.), kterými se odlehčí tlak při výbuchu tak, aby nebyla překročena tlaková odolnost zařízení. Ve směru odlehčení je třeba vymezit bezpečnostní zónu, ve které se nesmí vyskytovat osoby, překážky ani prostředí s nebezpečím výbuchu. Protože se do průběhu výbuchu nijak nezasahuje, je nutné všechny trasy, napojené na odlehčované zařízení, zabezpečit proti přenosu výbuchu. Odlehčení výbuchu se obvykle používá u zařízení umístěných úplně nebo z části vně budovy, výjimečně uvnitř budovy.

Obr. 1– Zásobníky plastového granulátu s ochranou odlehčením výbuchu

Potlačení výbuchu je zabezpečení, které se skládá z řídicí jednotky, akčních prvků a detektorů výbuchu. V případě výbuchu  detektory zachytí nárůst tlaku nebo plamen a řídicí jednotka vyšle signál k otevření jednoho nebo několika akčních prvků, které vnesou do chráněného zařízení hasivo. Přestože se do průběhu výbuchu aktivně zasahuje, je nutné i v tomto případě u všech tras, napojených na zařízení, zvážit potřebu zabezpečení proti přenosu výbuchu. Potlačení výbuchu se obvykle používá u zařízení  umístěných uvnitř budovy.

Obr. 2 – Systém na potlačení výbuchu

Zabránění přenosu výbuchu je způsob zabezpečení, při kterém se u všech tras, napojených na zařízení, zabrání přenosu výbuchového plamene nebo plamene a tlaku. Zabránění přenosu výbuchu se obvykle používá u všech propojovacích potrubí se světlostí větší jak DN80.

Obr. 3 – Klapka na zabránění přenosu výbuchu z filtru k odsávaným místům

Celková úroveň bezpečnosti je dána kombinací technických a organizačních opatření. Mezi organizační opatření patří zejména školení vlastních zaměstnanců   a zaměstnanců externích firem, které mohou v předmětném provozu pracovat. Patří sem také systém povolování prací se zvýšeným nebezpečím, havarijní předpis pro případ výbuchu a dále značení všech vstupů do prostor, ve kterých je prostředí s nebezpečím výbuchu, značkami podle NV405/2004 Sb. Vzhledem k tomu, že celá DOPV musí být neustále aktuální, je třeba také určit zaměstnance zodpovědného za její aktualizaci.

Požadavky na zařízení

Výrobce musí splnit u svých výrobků odpovídající technické požadavky jako v ostatních zemích EU. Z tohoto důvodu byla přijata evropská směrnice 94/9/EC označovaná také jako ATEX 100, která se do naší legislativy začlenila ve znění NV23/2003 Sb. Toto nařízení se vztahuje na všechny výrobky určené pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu a nahradilo NV176/1997 Sb. v pozdějším znění, které vstoupilo v platnost se zavedením zákona 22/1997 Sb. o technických požadavcích na výrobky.

Požadavky, které musí výrobce zařízení dle NV23/2003 Sb. splnit, lze shrnout následovně:

• stanovit vzhledem k plánovanému použití skupinu a kategorii zařízení
• splnit technické požadavky
• odpovídajícím způsobem prokázat shodu výrobku
• správně označit zařízení
• dodat se zařízením odpovídající dokumentaci

Pro použití v dolech je určena skupina zařízení I, pro použití v průmyslu skupina zařízení II. Skupina zařízení II se dále dělí na tři kategorie podle použití zařízení v příslušné zóně. Zařízení kategorie 1 je primárně určeno do zóny 20 (lze jej použít i v zóně 21 a 22), zařízení kategorie 2 je primárně určeno do zóny 21 (lze jej použít i v zóně 22), a zařízení kategorie 3 je určeno pouze do zóny 22.

Základní a doplňkové požadavky jsou pro příslušnou kategorii zařízení obecně stanoveny v NV23/2003 Sb. Konkrétní požadavky   je třeba dále hledat v příslušných normách pro návrh a konstrukci daného zařízení.

Podle zvolené kategorie zařízení stanovuje NV23/2003 Sb. postup prokazování shody. Všechna zařízení kategorie 1, elektrická zařízení kategorie 2 a spalovací motory kategorie 2 musí být certifikována Notifikovaným orgánem EU. U neelektrických zařízení kategorie 2 se shoda prokazuje vnitřní kontrolou výroby s uložením dokumentace u Notifikovaného orgánu EU. U všech zařízení kategorie 3 se shoda prokazuje pouze vnitřní kontrolou výroby dle postupu uvedeného v NV23/2003 Sb.

Ochranné systémy určené pro zabezpečení průmyslových zařízení proti výbuchu prachu musí být také certifikovány Notifikovaným orgánem EU.

Každé zařízení nebo ochranný systém určené do prostředí s nebezpečím výbuchu musí být pro použití náležitě označeno. Nejedná se pouze o značení CE, které vzhledem k tomu, že zařízení obvykle musí splňovat požadavky několika direktiv (např. EMC – elektromagnetická kompatibilita, PED – tlakové nádoby, apod.), bude na výrobku zcela jistě uvedeno, ale zejména o označení symbolem Ex v šestihranu, které značí příslušnost výrobku k direktivě ATEX a dále čtyřmístné číslo Notifikovaného orgánu, který provedl certifikaci, pokud ji výrobek vyžaduje (zařízení kategorie 1, elektrická zařízení kategorie 2, spalovací motory kategorie 2), skupinu zařízení a typ atmosféry, pro kterou je výrobek určen (D – prach, G – plyn nebo D i G pokud je zařízení určeno pro oba typy výbušné atmosféry).

Příklad značení průmyslového zařízení kategorie 1, určeného pro výbušnou atmosféru tvořenou prachovzdušnou směsí a značení ochranného systému pro třídu prachu St2 následuje:

Nezbytnou součástí dodávky každého zařízení pro prostředí s nebezpečím výbuchu je odpovídající dokumentace, kterou je ES   prohlášení o shodě a technické podmínky nebo návod na obsluhu. Dříve používané Prohlášení o shodě je nedostatečné, protože potvrzuje prokázání shody podle starého přístupu a takové výrobky se již na trh uvádět nesmějí.

Rizika je třeba hledat zejména v zařízeních, ve kterých se vyskytuje prach samostatně nebo kde dochází k jeho víření, tedy uvnitř šrotovníků, systémů aspirace, dopravních cest (pneu doprava, odlučovače, filtry, elevátory, apod.), zásobníků a sil.

Problematika výbuchu prachů je specifická a vyžaduje odborné znalosti v mnoha souvisejících oblastech (legislativa, hodnocení rizik, návrh zabezpečení, dimenzování zařízení, apod.). Proto se vždy doporučuje pro tyto činnosti kontaktovat odbornou společnost. Výhodou je, pokud je tato společnost schopna provést danou činnost komplexně od analýzy rizik přes pomoc při zpracování DOPV, návrh a realizaci zabezpečení až po provádění periodických revizí a dalšího servisu u těchto vyhrazených zařízení.

Komplexní přístup k problematice

Provozovatel se v současné době setká s řadou společností, které sice nabízejí své služby v oblasti zpracování DOPV, ale často se omezí na pouhý výpis legislativy, popis provozu a konstatování zřejmých skutečností o rizikových zařízeních, přičemž analýza rizik a zejména návrh konkrétních opatření proti výbuchu v nich obvykle chybí. Neúplné výsledky tak nutně vyžadují doplnění, které vede k dalším výdajům, časovému zpoždění a spolupráci s další společností. Z tohoto důvodu je třeba již na počátku správně vybrat dodavatele tak, aby byl výsledek spolupráce odpovídající.

ZDROJ:
Petrus, Jan. Prevence a ochrana proti výbuchu prachu. CHEMagazín, č. 4, roč. XVI., 2006, s. 29-30.