Skladování a přeprava sypkých materiálů

Prostory s nebezpečím výbuchu

Téměř všechny látky ve formě prachu mohou hořet, až na čisté anorganické látky, jako je například vápenec. Tento hořlavý prach následně ve směsi se vzduchem vytváří při daných koncentracích výbušnou směs.

Nebezpečí výbuchu při přepravě a skladování hrozí především v uzavřených technologiích. Jedná se o systémy pneudopravy, šnekové dopravníky, uzavřené pásové dopravníky, elevátory, v prostoru okolo přesypů dopravníků aj. U skladovacích zařízeních se jedná o sila a uzavřené zásobníky. Uvnitř těchto technologií totiž dochází při manipulaci k rozvíření prachových částic, které mohou tvořit výbušnou atmosféru. Dostane-li se tato výbušná atmosféra do kontaktu s dostatečně účinným iniciačním zdrojem, dojde k výbuchu.

Předcházení vzniku výbuchu

Jestliže se v hodnocených prostorech vyskytují materiály, jejíchž prach může ve směsi se vzduchem tvořit výbušnou atmosféru, musí být vnitřní prostory klasifikovány do zón (20, 21, 22) dle ČSN EN 60079-10-2, ed.2. Na základě této klasifikace musí být splněny požadavky na elektrická zařízení, pracovní procesy včetně vhodného pracovního nářadí a neelektrická zařízení, jež jsou instalovány v prostředí s nebezpečím výbuchu. Pro bližší určení jsou v tabulce definovány jednotlivé zóny.

Tabulka 1: Zóny s výskytem výbušné atmosféry

• v případě plnění foukáním musí být zabudována pojistná tlaková zařízení zabraňující překročení bezpečného pracovního tlaku v systému,
• v silech se musí zamezit tvorbě nálepů a kleneb, zvláště v rohových místech, a proto se doporučuje zabudovat vhodné zařízení pro jejich uvolňování a vyložení stěn protinálepovým povrchem,
• k osvětlení sil se musí používat elektrická svítidla v nevýbušném provedení, jejichž zapínání a vypínání musí být prováděno mimo vnitřní prostor sila,
• sila musí být vybavena zařízením na měření stavu zaplnění.
• a pro skladování uhlí v zásobnících jsou doporučeny následující požadavky (v souladu s ČSN 07 4009):
• pro kontrolu teploty prášku v silech trvale umístit teploměry s možností kontroly z místa obsluhy,
• silo v horní části vybavit odběrovými místy pro zjišťování, zda se v sile nenachází hořlavé plyny (CO, CH4),
• silo izolovat nehořlavou tepelnou izolací, aby nedocházelo ke kondenzaci vodní páry na stěnách uvnitř sila.

Pro dopravní systémy, lze použít požadavky na zajištění protiexplozivní ochrany z normy ČSN EN 12779 - Bezpečnostní požadavky na odsávací systémy třísek a prachu s pevnou instalaci. Této normě byl věnován předešlý článek.

V normě ČSN 12 7040 - Vzduchotechnická zařízení - Odsávání škodlivin od strojů a technických zařízení - Všeobecná ustanovení je uvedeno pár základních požadavků na systém s výskytem hořlavého prachu. Z pohledu nebezpečí výbuchu lze uvést:

• ventilátory, odlučovače, filtry apod. musí být zhotoveny z materiálu odolného proti fyzikálním a chemickým vlivům škodlivin a odpovídat stanovenému prostředí, jak uvnitř, tak vně. V případě prostředí s nebezpečím výbuchu nebo požáru je nutno tyto systémy vybavit zabezpečovacím zařízením tak, aby byla zajištěna jejich ochrana;
• v případě nebezpečí výbuchu je nutno zamezit přenosu exploze mezi jednotlivými částmi vzduchotechnického zařízení vhodným zabezpečovacím zařízením;
• škodliviny nebo částice, které by mohly poškodit odsávací zařízení, zhoršit jeho funkci nebo snížit bezpečnost práce, zvláště omezit požární a protiexplozivní zabezpečení, je třeba bezprostředně po zachycení odloučit ve zvláštních zařízeních, a to před připojením odsávacího zařízení.

Způsoby ochrany zásobníků a dopravních systémů před účinky výbuchu

Pokud nelze vyloučit tvorbu výbušné atmosféry a nelze eliminovat veškeré potencionální iniciační zdroje, je nutné instalovat prvky konstrukční protivýbuchové ochrany. Výběr záleží na stávající konstrukci zařízení a jeho tlakové odolnosti.

Jestliže má samotná konstrukce takovou tlakovou odolnost, že odolá výbuchovému tlaku, aniž by došlo k jejímu porušení, není nutné jakkoliv zasahovat do konstrukce. Takové nádoby můžeme rozdělit na dvě skupiny, a to nádoby, jež odolají výbuchovému tlaku a ty, které odolají výbuchovému rázu. Toto rozdělení vychází z požadavku, zda se mohou na nádobě vyskytovat trvalé deformace. Norma ČSN EN 14460 (konstrukce odolné výbuchovému tlaku) stanoví požadavky na oba výše uvedené druhy.

V případě, že není zásobník konstruován jako nádoba odolná výbuchovému tlaku nebo rázu, musí být přistoupeno k řešení ochrany zásobníku zařízením na potlačení nebo uvolnění výbuchu. Oběma systémy se snižuje maximální výbuchový tlak na tzv. redukovaný výbuchový tlak, který je mnohem nižší než maximální výbuchový tlak.

Odlehčení výbuchu

Princip odlehčení výbuchu spočívá v tom, že při překročení povolené hodnoty přetlaku ve vnitřních prostorách chráněného zařízení vlivem navýšení tlaku v důsledku výbuchového děje dochází k uvolnění pojistné membrány, a tím k odlehčení případné exploze a ochránění zařízení před destrukcí, popřípadě poškozením. Existuje několik variant zařízení na odlehčení výbuchu, z nichž nejpoužívanější jsou explozní membrány a odlehčovací klapky.

Zařízení pro odlehčení výbuchu musí být v souladu s normou ČSN EN 14797 a musí být certifikované jako ochranný systém dle nařízení vlády č. 116/2016 Sb.

Potlačení výbuchu

Systém na potlačení výbuchu nazývaný také jako HRD systém (z anglického High Rate Discharge) je hasicí technika, pomocí které je do chráněné nádoby vnášeno hasivo. Detekce výbuchu a vnesení hasiva (a tím také potlačení výbuchu již v zárodku) probíhá v řádu milisekund. V důsledku výše uvedeného se výrazně snižuje výbuchový tlak na tzv. maximální redukovaný výbuchový tlak. Zařízení, na která je systém potlačení výbuchu instalován, musí mít tlakovou odolnost vyšší, než je maximální redukovaný výbuchový tlak.

Základními prvky HRD systému jsou detektory, láhve s hasivem a rozprašovací zařízení s dýzou a řídící ústředna. Systémy pro potlačení výbuchu jsou navrhovány a konstruovány podle normy ČSN EN 14373.

Zabránění přenosu výbuchu do/z ostatních částí technologie

Systém pro zabránění přenosu výbuchu se používá jako opatření proti šíření výbuchu z jednoho zařízení do druhého. Pro zabránění přenosu výbuchu se používají jak mechanická zařízení (např. rotační podavače, ventily), tak automatická zařízení (např. rychlouzavírací šoupátka). Zařízení pro zabránění přenosu výbuchu jsou navrhována dle ČSN EN 15089.

HRD bariéry pracují na stejném principu jako HRD systémy. V případě výbuchu ovšem u těchto zařízení nedojde k zastavení tlakové vlny, ale pouze k uhašení plamene. Hasicí jednotka HRD je umístěna v dostatečné vzdálenosti od detektoru ve směru výbuchu tak, aby zajistila spolehlivé uhašení čela plamene.

Principem rychlouzavíracích prvků je uzavření průřezu potrubí a tím zabránění šíření výbuchu do následujících zařízení. U rychle uzavíracího prvku dochází k zabránění šíření jak plamene, tak tlakové vlny. Rotační podavače jsou zařízení, která zajišťují plynulé podávání materiálu, resp. plynulé vyprazdňování jednotlivých zařízení. Aby mohly být použity jako prvky zabraňující přenesení výbuchu, musí splňovat základní požadavek – mezera mezi lopatkami a skříní podavače musí být tak malá, aby nedošlo k přenesení výbuchu. 

Dle ČSN EN 15089 je možné využít k zamezení přenosu výbuchu také vrstvy vlastního materiálu. To může být docíleno buď sledováním hladiny nebo zajištěním vyskytující se vrstvy materiálu. Druhou možnou variantou je využití šnekových dopravníků. U šnekových dopravníků s profilem písmene „O“ není ponechán žádný volný prostor, který by šíření nebo vznik výbuchu dovoloval. U šnekových dopravníků profilu písmene „U“ je sice malý prostor pro vznik a šíření výbuchu ponechán, ale jako preventivní opatření se používají ucpávky, které zabraňují vzniku a šíření výbuchu a hoření.

Použitá literatura

[1] Nařízení vlády 406/2004 Sb., o bližších požadavcích na zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci v prostředí s nebezpečím výbuchu;
[2] 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;
[3] ČSN 12 7040 - Vzduchotechnická zařízení – Odsávání škodlivin od strojů a technických zařízení;
[4] ČSN ISO 8456 - Skladovací zařízení sypkých hmot - Bezpečnostní předpisy;
[5] ČSN 44 1315 - Tuhá paliva – Skladování;
[6] ČSN 07 4009 - Předpisy pro zařízení na přípravu uhelného prášku;
[7] ČSN EN 60079-10, ed. 2 - Výbušné atmosféry - Část 10-2: Určování nebezpečných prostorů - Výbušné atmosféry s hořlavým prachem;
[8] ČSN EN 12779 - Bezpečnost dřevozpracujících strojů - Odsávání systému třísek a prachu s pevnou instalaci - Bezpečnostní požadavky;
[9] CSN EN 14460 - Konstrukce odolné výbuchovému tlaku;
[10] ČSN EN 14797 - Zařízení pro odlehčení výbuchu;
[11] ČSN EN 14373 - Systémy pro potlačení výbuchu;
[12] ČSN EN 15089 - Systémy pro oddělení výbuchu.

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