Взрывозащита норий
- Приказ Министерства экономики Украины 19 апреля 2023 года №2259 (НПАОП 0.00-7.23-23) Минимальные требования по безопасности и здоровью работников, потенциально подверженных риску во взрывоопасных средах;
- Постановление Кабинета Министров Украины от 28.12.2017 №1055 «Об утверждении Технического регламента оборудования и защитных систем, предназначенных для работы в потенциально взрывоопасной среде», разработанном на основании Директивы 2014/34/ЕС Европейского парламента по гармонизации законодательства государств-членов по оборудованию и защитным системам, предназначенным для использования в потенциально взрывоопасной среде;
- Приказ министерства экономического развития и торговли Украины от 30.01.2019 №124 «Об утверждении Перечня национальных стандартов, идентичных гармонизированным европейским стандартам и соответствие которым дает презумпцию соответствия оборудования и защитных систем требованиям Технического регламента оборудования и защитных систем, предназначенных для использования у потенциально взрывоопасной среде», разработан и утвержден с целью вступления в силу ДСТУ EN, выполнение которых приводит оборудование в соответствии с требованиями технического регламента и делает оборудование безопасным для работы с потенциально взрывоопасным продуктом и работы в потенциально взрывоопасной среде.
Ваше предприятие эффективно управляет рисками, связанными с потенциально взрывоопасным продуктом, вы ознакомлены с требованиями действующего законодательства?
Разъяснение Приказа №2259 – Обязанности Работодателей
Взрывоопасная зона
Сброс давления взрыва
С чего начать?
Работодатель обязан выполнить все требования, указанные в Приказе от 19.04.2023 №2259. Эти нормы устанавливают минимальные требования безопасности труда и охраны здоровья персонала, работающего на предприятиях с потенциально взрывоопасным продуктом. Работодатель должен точно соблюдать этот Приказ и вводить необходимые меры безопасности.
Само предприятие должно иметь надлежащий «Отчет по взрывозащите», в котором подробно описана стратегия и внутренние меры защиты от взрыва
Опасности взрыва пыли в нории
Нория – это неотъемлемая часть процесса транспортировки сыпучих материалов, которые непременно сталкиваются с потенциальной взрывоопасностью взрыва в виде пыли. В ходе транспортировки сырья происходит трение, падение и повреждение материала, что приводит к образованию взрывоопасной пыли. Сама конструкция нории представляет собой сложный механизм с многочисленными потенциальными источниками воспламенения, которые могут повлечь за собой взрыв.
Наиболее критическими частями нории являются головка и башмак, эти части становятся основными точками образования пыли и местами, где чаще всего находятся потенциальные источники воспламенения, которые могут вызвать взрыв.
Соединение нории с другим технологическим оборудованием через систему самотеков приводит к повышенному риску распространения взрыва в смежное технологическое оборудование. Это может вызвать вторичный взрыв пыли, увеличивая общий риск опасности и повлиять на производственный процесс. Поэтому важно уделить должное внимание мерам взрывозащиты при эксплуатации нории, уменьшая риск возникновения опасных ситуаций и улучшая общую безопасность производственной среды.
Почему происходит взрыв пыли?
Как и в других технологических процессах, взрыв в нории происходит при одновременном наличии следующих факторов:
- Кислород;
- Топливо (горючая пыль);
- Пространство (замкнутое пространство оборудования);
- Источник возгорания;
- Взвешенная фракция (пылевоздушная смесь в концентрации LEL <…< UEL)
Кислород + топливо + источник возгорания = горение
Кислород + топливо + источник возгорания + взвешенная фракция = вспышка
Кислород + топливо + источник возгорания + взвешенная фракция + пространство = взрыв
LEL – минимальная концентрация пыли (г/м3), при которой может произойти взрыв.
UEL – максимальная концентрация пыли (г/м3), при которой не может произойти взрыв.
< LEL
> UEL
LEL ≤ ... ≤ UEL
Источники воспламенения
- Горячие поверхности;
- Пламя и горячие газы (включая горячие частицы);
- Искры механического происхождения;
- Электрическое оборудование;
- Блуждающие токи;
- Статическое электричество;
- Молния;
- Электромагнитные волны от 10^4 Гц до 3*10^12 Гц;
- Электромагнитные волны от 3*10^12 Гц до 3*10^15 Гц;
- Ионизирующее излучение;
- Ультразвук;
- Адиабатические сжатия и ударные волны;
- Экзотермические реакции, включая самовоспламенение пыли.
Статистика вибухів
Процессы
Промышленность
Примечание: информация из открытых источников Dust Safety Science.
Взрыв пыли в нории приводит к роковым последствиям.
Explosion prevention and protection
CEN/TR 16829 предотвращение пожара, взрыва и взрывозащиты норий
Для предотвращения и взрывозащиты норий был разработан отдельный стандарт CEN/TR 16829, объединяющий все возможные методы предотвращения и защиты от взрыва, адаптируя их для взрывозащиты норий.
Технический отчет объединяет и адаптирует следующие ключевые стандарты взрывозащиты:
- ДСТУ EN 1127-1: Предотвращение и защита от взрыва;
- ДСТУ EN 14373: Системы подавления взрыва;
- ДСТУ EN 14460: Оборудование устойчиво к взрыву;
- ДСТУ EN 14491: Защитные вентилируемые системы от пылевого взрыва;
- ДСТУ EN 15089: Системы взрывоизоляционные;
- ДСТУ EN 60079-12-2: Взрывоопасные пылевые атмосферы.
- Предотвращение возникновения взрывоопасной среды:
- Удаление пыли системами аспирации на точках перегрузки материала;
- Скорость транспортировки должна быть настолько низкой, насколько это возможно;
- Избегать наличие поверхностей, на которые может накапливаться пыль;
- Избегать обратной подачи материала;
- Уборка отложений пыли;
- Использовать системы подавления пыли водой (если это не вредит материалу);
- Периодическая уборка.
- Предотвращение возникновения источников воспламенения:
- Перечень состоит из 24-х рекомендаций (смотрите Таблицы 3, 4 указанного стандарта)
- Защитные меры изоляции взрыва:
- Роторный клапан (сертифицирован ДСТУ EN 15089)
- Дивертер (только для точек подключения аспирации) (сертифицирован ДСТУ EN 16020)
- Продуктовые пробки с подтверждением эффективности
- Химический барьер (сертифицирован ДСТУ EN 15089)
- Быстродействующий шибер (сертифицирован ДСТУ EN 15089)
- Защитные меры взрывозащиты согласно приложениям B и C:
Методика определения требований взрывозащиты норий
* Смотрите Таблицу 1
◊ Смотрите Таблицу 2
Таблица 1
|
Зона АТЕХ места установки нории |
Защита внешних компонентов нории |
|---|---|
|
Безопасная |
Не требуется |
|
Зона 22 |
Ex CAT 3D |
|
Зона 21 |
Ex CAT 2D |
|
Зона 2 |
Ex CAT 3G |
|
Зона 1 |
Ex CAT 2G |
Примечание: дополнительные требования по взрывозащите внешних компонентов нории, определить согласно результатам испытаний параметров взрывоопасности пыли.
Взрывоопасность зоны установки оборудования необходимо определить согласно классификации взрывоопасных зон (ДСТУ EN 60079-10 -2).
Таблица 2
| Тип | Установка в Ex Зоне | Защитить в соответствии с требованиями ДСТУ EN | Может безопасно работать с потенциально опасным продуктом | Защитить согласно |
|---|---|---|---|---|
|
Тип-1 |
Нет |
Не требуется |
Нет |
Не требуется |
|
Тип-2 |
Нет |
Не требуется |
Нет |
|
|
Тип-3 |
Да |
Ex CAT 3GD / 2GD |
Нет |
Не требуется |
|
Тип-4 |
Да |
Ex CAT 3GD / 2GD |
Да |
|
Краткое описание систем:
Тип 1 – нория не предназначена для работы с потенциально взрывоопасным материалом и не предназначена для установки во взрывоопасной зоне;
Тип 2 – нория предназначена для работы с потенциально взрывоопасным материалом, но не может быть установлена во взрывоопасной зоне;
Тип 3 – нория не предназначена для работы с потенциально взрывоопасным материалом и может быть установлена во взрывоопасной зоне;
Тип 4 – нория предназначена для работы с потенциально взрывоопасным материалом и может быть установлена во взрывоопасной зоне.
- Установленная система аспирации;
- Контроль горячих поверхностей;
- Уплотнение подшипников;
- датчик схода ленты;
- Блокировка обратного хода ленты;
- Контроль температуры подшипников;
- Заземление нории;
- Антистатическая лента;
- Все детали нории должны выдерживать остаточное давление взрыва Pred не ниже стойкости корпуса нории.
Варианты взрывозащиты норий
| № | Описание компонентов | Тип |
|---|---|---|
|
Сброс давления взрыва |
||
|
1 |
Разрывная мембрана VMP
Сброс давления взрыва |
Механическая
Пассивная |
|
2 |
Гасник пламени Flex
Сброс взрыва без пламени |
Механическая
Пассивная |
|
3.1 |
HRD баллон |
Химически
Активная |
|
3.2 |
Датчик взрыва |
|
|
3.3 |
Контроллер ConEx |
|
По механизму действия системы взрывозащиты делятся на 2 основных типа:
Пассивная – защитная система, срабатывающая за счет давления, возникающего в результате взрыва, или сконструированная таким образом, что не пропускает через себя пламя. Например, разрыв мембраны вследствие скачка давления.
Активная – защитная система, которая с помощью датчика следит за началом взрыва в оборудовании (скачок давления или вспышка), посылает сигнал на контроллер, анализирующий показатели датчика, а при взрыве посылает сигнал на активацию взрывозащиты (активация баллона).
Также системы взрывозащиты разделяют по принципу действия:
Механическая – защищает оборудование механическим способом: разрыв мембраны.
Химическая – защищает оборудование путем распыления реагента.
Мотоды взрывозащиты норий
1. Разрывная мембрана VMP – сброс давления взрыва
Разрывная мембрана - это мембрана, которая устанавливается на шахты нории, которая является слабым местом корпуса. При взрыве мембрана разрывается и сбрасывает из нории избыточное давление, таким образом корпус остается не поврежденным.
Устанавливается на нории, которые находятся на улице. При проектировании не забудьте учесть длину (Lf) и ширину (Wf) пламени напротив разрывной мембраны.
Учтите, что рекомендуемое место установки мембраны, есть колонны и головка нории. Обычно устанавливается каждые 7 метров на колоннах нории, но точное количество должно быть просчитано согласно действующим стандартам.
График роста давления в оборудовании при наличии и отсутствии мембран сброса взрыва
Сброс давления взрыва – кривая давления внутри оборудования, при наличии разрывной мембраны сброса давления взрыва;
Без взрывозащиты – кривая давления внутри оборудования, без взрывозащиты;
Pstat – давление разрыва мембраны (обычно равно 0,1 бар);
Pred – остаточное давление в оборудовании, после сброса давления взрыва;
Pes – устойчивость оборудования к давлению;
Pmax – максимальное давление взрыва (зависит от типа потенциально взрывоопасного продукта).
Рекомендации по установке разрывных мембран CEN/TR 16829, Приложение B
Возможные конфигурации установки разрывных мембран:
- Головка+башмак+колонны (каждые 3 метра)
- Головка+башмак+колонны (каждые 6 метров)
- Головка+колонны (каждые 3 метра)
- Головка+колонны (каждые 6 метров)
- Головка+колонны (каждые 12 метров) или только головка при высоте колонны до 12 метров
Шаг установки разрывных мембран выбирается согласно графику исходя из необходимого остаточного давления взрыва (Pred) и параметра взрывоопасности пыли (Kst).
График определения необходимого количества разрывных мембран
Примеры взрывозащиты норий разрывными мембранами
2. Пламегаситель Flex – беспламенный сброс давления взрыва
Приклад роботи полум'ягасника Flex
Пламягаситель Flex - так как компонентом пламегасителя является разрывная мембрана устанавливаемая на колонну нории, принцип взрывозащиты оборудования пламегасителем и выбор шага установки полностью аналогичен защите разрывной мембраны, описанной выше. Пламягаситель оборудован фильтром пламени, который отфильтровывает пламя и делает сброс взрыва из нории полностью безопасным для оборудования и персонала, взрыв можно сбрасывать даже в помещение.
Устанавливается на нории, которые установлены в помещении или на улице, если взрыв с мембраны невозможно вывести в безопасную зону, где не будет проходить персонал и находится оборудование, которое может быть повреждено.
Учтите, что место рекомендуемое место установки является монтаж каждые 7 метров колонии нории, но точное количество пламенегасителей должно быть просчитано согласно действующим стандартам.
Рекомендации по установке пламегасителей CEN/TR 16829, Приложение B
Возможные конфигурации установки:
- Головка+башмак+колонны (каждые 3 метра)
- Головка+башмак+колонны (каждые 6 метров)
- Головка+колонны (каждые 3 метра)
- Головка+колонны (каждые 6 метров)
- Головка+колонны (каждые 12 метров) или только головка при высоте колонны до 12 метров
Шаг установки выбирается согласно графику исходя из необходимого остаточного давления взрыва (Pred) и параметра взрывоопасности пыли (Kst).
График определения необходимого количества гасителей пламени
Примеры взрывозащиты систем аспирации гасителями пламени Flex
3. HRD система – подавление взрыва
Принцип действия системы подавления взрыва: контроллер непрерывно оценивает показатели с датчика давления/оптического. Если датчик обнаруживает скачок давления или вспышку, контроллер регистрирует это и посылает сигнал для активации баллона HRD. Через форсунку баллон распыляет внутри оборудования порошок подавляющий взрыв.
Система HRD характеризуется очень быстрым распылением огнетушащего вещества внутрь оборудования. С помощью датчиков с высокой скоростью действия HRD система подавляет взрыв за 60 миллисекунд.
Когда концентрация пыли находится в диапазоне LEL…UEL, при наличии источника воспламенения происходит взрыв.
Принцип действия системы подавления взрыва HRD заключается в разведении взрывоопасной концентрации пыли, быстром распылении порошка, благодаря чему взрыв подавляется на его ранней стадии, когда давление взрыва еще находится в безопасных для оборудования значениях.
Визуализация подавления взрыва системой HRD
Время: 0 мс
Давление: 0 бар
5 - 35 мс
0,03 - 0,1 бар
40 мс
0,08 - 0,15 бар
60 мс
0,15 - 0,2 бар
Компоненты HRD системы
CONEX
Контроллер оценивает и записывает информацию с датчиков, посылает сигнал для активации баллонов. Для персонала выступает как пользовательский интерфейс.
DETEX / LUMEX
Датчик обнаружения взрыва за 5-35 мс. Эта информация за 5 мс передается на контроллер.
HRD баллон
HRD баллоны оборудованы быстро открывающимся клапаном, который за 5 мс вносит огнетушащее вещество в защищаемое оборудование.
Телескопическая форсунка
Форсунка служит для равномерного распыления порошка внутри оборудования для подавления взрыва.
Рекомендации по установке HRD системы CEN/TR 16829, Приложение C
Расстояние установки, количество и размер HRD баллонов зависит от скорости реакции и типа датчика, поэтому дизайн системы лучше доверить поставщику систем взрывозащиты.
Примеры взрывозащиты норий HRD системой подавления взрыва
Описание методов изоляции взрыва в нории
HRD барьер
Принцип действия HRD системы изоляции взрыва: контроллер постоянно оценивает показания оптического датчика, установленного на самотеке, в при обнаружении датчиком вспышки, контроллер это регистрирует и посылает сигнал на активацию HRD баллона, который через форсунку распыляет внутри трубопровода порошок, изолирующий распространение пламени по трубопроводу.
Компоненты HRD барьера полностью аналогичны системе HRD:
- Контроллер ComEx;
- Датчик LumEx;
- HRD баллон;
- Телескопическая форсунка.
Примеры установки HRD барьера на норию
Flame Proof роторный клапан
Роторный клапан сертифицирован согласно ДСТУ EN 15089 служит устройством изоляции взрыва в самотеках, что предотвращает распространение взрыва от нории к смежному оборудованию. Роторный клапан изолирует взрыв благодаря тому, что корпус изготовлен из литой стали с высокой точностью проточки корпуса в котором вращается ротор, а ротор изготовлен из листовой стали. За счет этого обеспечивается минимальный зазор между корпусом и ротором (MESG), который при взрыве не пропускает через себя давление и пламя.
Примеры установки роторного клапана
Уменьшение концентрации взрывоопасной пыли
Локальная система аспирации
Удаление пыли
Регенерация
Централизованная система аспирации
Централизованная система аспирации, подключается к нории с помощью аспирационных воздуховодов, по которым извлекает пыль в аспирационный фильтр, где отфильтровывается пыль и разгружается из фильтра в бункеры отходов или возвращается в технологический процесс.
Система аспирации централизованного типа требует установки систем взрывозащиты и изоляции взрыва. Более подробно с взрывозащитой систем аспирации, вы можете ознакомиться в статье «Взрывозащита систем аспирации».
