Wstęp.

Druga część artykułu poświęcona pyłom, dotyczyć będzie analizy źródeł zapłonu i potencjalnych skutków wybuchu. W połączeniu z zagadnieniami opisanymi w I części, całość złoży się na wszystkie elementy niezbędne dla wykonania oceny ryzyka wystąpienia wybuchu. W odróżnieniu od analiz prowadzonych dla gazów czy par cieczy palnych w przypadku wielu pyłów stosowanych w przemyśle, brak danych dotyczących właściwości fizyko chemicznych przysparza trudności w oszacowaniu scenariuszy powstania i rozwoju wybuchu. Karty charakterystyk, często nie podają kluczowych informacji takich jak: zakres rozdrobnienia, zakres wilgoci, maksymalne ciśnienie wybuchu p_max, wskaźnik wybuchowości K_{st max}, dolna granice wybuchowości DGW, minimalna temperatura obłoku i warstwy pyłu T _CL i T _5mm,  minimalna energia zapłonu obłoku pyłu MIE,  ciepło spalania q_sp. Pozyskanie danych w tym zakresie zmusza przedsiębiorców do wykonywania badań pyłów na własny koszt w certyfikowanych laboratoriach. Dopiero pełna gama szczeblowych informacji pozwoli na wykonanie oceny zagrożenia wybuchem oraz analizy ryzyka wystąpienia wybuchu na stanowiskach pracy.

Analiza potencjalnych źródeł zapłonu pyłów palnych.

Niezbędnym elementem wykonania analizy ryzyka będzie określenie możliwości powstania i efektywności działania potencjalnych źródeł zapłonu. Jak wiadomo, żaden materiał palny w tym pył w stężeniu wybuchowym, nie ulegnie zapłonowi jeśli nie pojawi się w tym samym miejscu i czasie odpowiednio silny bodziec energetyczny. W celu ustalenia potencjalnych źródeł zapłonu należy posłużyć się normą PN EN 1127-1 luty 2009 Atmosfery wybuchowe. Zapobieganie wybuchowi i ochrona przed wybuchem - Część 1 Pojęcia podstawowe i metodyka. Norma wymienia rodzaje źródeł zapłonu, które należy wziąć pod uwagę przy analizie zagrożenia wybuchem. W celu usystematyzowania sugeruje się umieszczenie wszystkich możliwych do wystąpienia źródeł w tabeli. Przykład tabela nr 1. Oprócz zidentyfikowania danego źródła zapłonu należy jednocześnie określić, czy jest ono efektywne (skuteczne), to znaczy, czy może zainicjować proces spalania danej mieszaniny. Przykładowo - każde użycie ognia otwartego lub iskra elektryczna wywołana uszkodzoną instalacją o napięciu 230 V wywoła zapłon praktycznie każdej mieszaniny wybuchowej, ale już wyładowanie elektrostatyczne o niewielkiej energii - nie. Należy pamiętać, że wartości minimalnej energii zapłonu dla mieszanin pyłowo powietrznych są nawet o 4 rzędy wielkości wyższe od wartości wyznaczanych dla mieszanin gazów i par cieczy palnych z powietrzem. Przykładowe dane na temat minimalnej energii zapłonu pyłów zawiera tabela 3.

Wartość minimalnej energii zapłonu jest parametrem, który pozwala na ocenę zagrożenia wybuchem pochodzącego od takich źródeł energii jak: iskry elektryczne, elektrostatyczne czy mechaniczne. W pozostałych przypadkach należy kierować się informacjami na temat temperatury źródła zapłonu czy mocy fal elektromagnetycznych w odniesieniu do temperatury zapłonu obłoku czy warstwy pyłu.

W kwestii identyfikowania potencjalnych źródeł zapłonu można posłużyć się wiedzą historyczną dotyczącą awarii przemysłowych, pożarów i wybuchów, które miały miejsce zarówno w analizowanym, jak i innych podobnych zakładach.

Tabela nr 1. Przykładowe źródła zapłonu dla atmosfer wybuchowych mogących wystąpić na stanowiskach pracy.

Wskazanie potencjalnych źródeł zapłonu i ich efektywności jest pierwszym etapem działań. Największym problemem przy ocenianiu ryzyka wybuchu jest umiejętność przyporządkowania poszczególnym źródłom zapłonu określonego prawdopodobieństwa.
Należy określić czy dane źródła zapłonu mogą występować, ciągle, okazjonalnie, czy jedynie wyjątkowo. Natomiast w odniesieniu do stosowanych urządzeń i systemów ochronnych identyfikacja ta powinna być rozważana także w odniesieniu do:

• źródeł zapłonu, które mogą występować podczas normalnego działania,
• źródeł zapłonu, które mogą wystąpić jedynie w wyniku wadliwego działania,
• źródeł zapłonu, które mogą wystąpić jedynie w wyniku rzadko występującego wadliwego działania.

Prawdopodobieństwo "P" wystąpienia źródła zapłonu dla potrzeb metody RISC SCORE określane jest według kryteriów podanych w tabeli 2.

Tabela nr 2.

W tabeli nr 3 podano przykładowe dane charakteryzujące temperatury zapłonu obłoku i warstwy pyłów palnych oraz ich minimalne energie zapłonu. Informacje te będą przydatne nie tylko przy określaniu efektywności potencjalnych źródeł zapłonu ale także przy doborze urządzeń elektrycznych w wykonaniu Ex.

Tabela 3. Przykładowe dane charakteryzujące temperatury zapłonu obłoku i warstwy pyłów palnych oraz ich minimalne energie zapłonu. źródło www.introl.pl

Określenie możliwych skutków wybuchu pyłów palnych.

Kolejnym parametrem niezbędnym przy analizie ryzyka będzie kalkulacja skutków. Dla uwiarygodnienia szacowanych zjawisk można wykonać obliczenia czy symulacje. Są to jednak bardzo skomplikowane analizy wymagające głębokiej wiedzy, danych fizykochemicznych oraz sporego doświadczenia. Obliczenia nie są bezwzględnie wymagane przez prawo, a jedynie ułatwiają interpretację możliwych scenariuszy rozwoju wybuchy. Jeżeli jednak dla sprecyzowania szacowanych skutków zdecydujemy się na wykonanie obliczeń, to skuteczne w tym zakresie będzie określenie potencjalnego nadciśnienia jakie może powstać w wyniku wybuchu. Do tego calu należy wykorzystać wzór przytoczony w załączniku do Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U. Nr 80, poz. 563). Nie należy zapominać o uwzględnianiu strumienia ciepła towarzyszącemu wybuchowi oraz o odłamkowaniu. Wybuchy na stanowiskach pracy nie zawsze będą prowadzić do skutków katastroficznych. Podstawowe znaczenie będzie miała masa pyłu biorącego udział w reakcji spalania oraz sposób jego rozprzestrzeniania się. Przykładowo pozornie mały wybuch za pośrednictwem przewodów transportu pneumatycznego może przenosić się na znaczne odległości, potęgując swoją siłę i powodując niszczycielskie skutki.

Równie dobrze można wykorzystać dane historyczne z wybuchów które miały miejsce w podobnych do analizowanych okolicznościach. Tym niemniej należy pamiętać że nigdy nie ma dwóch takich samych zdarzeń, a każdy przypadek wymaga indywidualnego podejścia.

Tabela nr 4. Potencjalne skutki "S" dla potrzeb metody RISC SCORE