Dziś jest niedziela, 20 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8503 -0.35% 1EUR 4.2844 -0.01% 1GBP 4.9671 +0.43%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Aktualności
Przed nami 32. edycja targów ENERGETAB 2019
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
20 luty 2017.

Zagrożenie pyłowe w strefach EX

Zagrożenie pyłowe w strefach EX

Zgodnie z podstawową definicją strefa zagrożenia wybuchem to obszar charakteryzujący się obecnością gazów, oparów, mgieł czy pyłów, które mieszając się z utleniaczem (najczęściej powietrzem) powodują, że atmosfera staje się potencjalnie wybuchowa. W Europie normą odniesienia jest dyrektywa pod nazwą "Wyposażenie i produkcja systemów do użycia w potencjalnie wybuchowej atmosferze" znana jako Dyrektywa ATEX 94/9/EC, która stała się obowiązującą od 1 lipca 2003 roku. Dyrektywa ta wprowadza podział na obszary niebezpieczne i bierze pod uwagę potencjalne źródła zapłonu każdego rodzaju, zarówno elektryczne jak i nieelektryczne, które mogą wygenerować eksplozję. Eksplozja może być wywołana nie tylko przez instalacje elektryczne, ale również przez komponenty nieelektryczne takie jak gorąca powierzchnia, iskry wywołane przez uderzenia, tarcie materiałów, promieniowanie elektromagnetyczne, przemiany adiabatyczne itd. W artykule skupiono się na części pyłowej zagrożenia wybuchowego.

Wybuchy pyłowe mają cechy charakterystyczne różniące je od wybuchów gazowych. O ile niezbędnymi czynnikami do wystąpienia wybuchu gazowego jest w uproszczeniu gaz, powietrze i zapłon, o tyle w przypadku pyłów są to pył, powietrze, zapłon, ograniczona przestrzeń (o czym dalej) oraz mechaniczne mieszanie (np. przez podmuch).

Klasyfikacja pyłów ze względu na ich właściwości wybuchowe

Klasa niebezpieczeństwa wybuchu P Charakterystyka pyłu
MPa m/s
0 pyły niewybuchowe 0
1 pyły słabo wybuchowe 0-20
2 pyły silnie wybuchowe 20-30
3 pyły bardzo silnie  wybuchowe ponad 30

Opis zjawiska

Przede wszystkim pył składa się z indywidualnych cząstek, a mieszanka pyłowo-powietrzna zawsze jest w ruchu. Zapłon mieszaniny pyłowej wymaga doprowadzenia do niej znacznie większej porcji energii niż w przypadku zapłonu gazu. Struktura płomienia pyłowego jest złożona i najlepiej poznana w przypadku ubogich mieszanin pyłowo-powietrznych. W takich warunkach cząstki palą się oddzielnie, a płomień rozprzestrzenia się dzięki zapłonowi indywidualnych cząstek. Płomień pyłowy może mieć charakter laminarny lub turbulentny. Laminarne płomienie obserwuje się głównie w laboratorium, gdzie mieszanina pyłowo-powietrzna jest wytwarzana przez opadanie pyłu w przewodzie z utleniaczem. W rzeczywistej skali rozprzestrzenianie się płomienia w mieszance pyłowo-powietrznej jest bardzo nieregularne.
Płomień jest unoszony z przepływem, jego powierzchnia jest rozrywana, a daleko rzucane fragmenty płomienia inicjują spalanie w nowych miejscach. Ze względu na stosunkowo małą prędkość propagacji, dużą rolę w rozprzestrzenianiu się płomienia pyłowego odgrywa konwekcja swobodna. W dużych chmurach pyłowych istotne znaczenie dla propagacji płomienia ma promieniowanie. Ważną rolę w propagacji płomienia pyłowego odgrywa turbulencja. Na przykład normalna prędkość laminarnego spalania w mieszaninie pyłu skrobi z powietrzem zawiera się w granicach 0,25-0,35 m/s, podczas gdy mierzona także w warunkach laboratoryjnych normalna prędkość turbulentnego spalania w mieszaninie pyłu zbożowego z powietrzem była w zakresie 0,4-2 m/s. Tak jak w przypadku wybuchów gazowych, należy rozdzielić efekt turbulencji wstępnej oraz turbulencji generowanej przez płomień.

Grupy wybuchowości pyłów

  • Grupa pierwsza to pyły bardzo łatwo zapalne o wartościach MIE < 10mJ. Dynamika wybuchu tych pyłów może być bardzo zróżnicowana: od niewielkiej - jak w przypadku pyłu siarki - aż do bardzo dużej wykazywanej przez niektóre pyły aluminium o bardzo dużym rozdrobnieniu. Pyły należące do tej grupy stwarzają niezwykle istotne zagrożenie i wymagają specjalnych zabiegów. Konieczne jest np. zastosowanie tzw. profilaktyki antyelektrostatycznej, obejmującej przygotowanie posadzki rozpraszającej ładunki elektryczne, obuwia o co najmniej takich samych właściwościach, odpowiednich rękawic etc. Obok wspomnianych pyłów do grupy tej należą pyły cukru, niektóre surowce stosowane w produkcji chemii gospodarczej, przemyśle farmaceutycznym, także pyły drzewny o bardzo dużym rozdrobnieniu i wiele innych.
  • Druga grupa to typowe pyły o właściwościach wybuchowych. Minimalna energia zapłonu obłoku tych pyłów mieści się w przedziale 10 mJ < MIE < 1J. Ich dynamika wybuchu także jest zróżnicowana. W szczególnych przypadkach także w obecności tych pyłów należy stosować profilaktykę antyelektrostatyczną, kiedy MIE < 30 mJ i pracownicy używają dużych narzędzi wykonanych z materiałów przewodzących. Do grupy tej należy bardzo wiele pyłów występujących w przemyśle. Wśród nich są typowe pyły drzewne, pyły zbożowe, wiele rodzajów odpadów w przemyśle spożywczym i paszowym ogólnie określanych jako biomasa, pyły węgli brunatnych i niektóre pyły węgli kamiennych.
  • Z kolei trzecia grupa obejmująca pyły trudnozapalne. Do tej grupy należą pyły o wartościach MIE > 1J, w zasadzie bez ograniczenia energii z góry. Poza tym niektóre gatunki biomasy, niektóre pigmenty organiczne i wiele innych. To pyły należące do tej grupy są niekiedy powodem trudności w zdefiniowaniu kryterium wybuchowości. Okazuje się bowiem, że zwiększając ilość dostarczanej energii inicjującej wybuch coraz większa grupa pyłów wykazuje właściwości wybuchowe.

Parametr MIE jest to Minimalna Energia Zapłonu Obłoku Pyłu. Podsumowując, w praktyce spotyka się pyły, które wykazują bardzo różną skłonność do zapalenia i dynamikę wybuchu, przy czym nie ma bezpośredniego związku między tymi właściwościami. Są pyły trudnozapalne, charakteryzujące się jednak dużą dynamiką wybuchu i znacznymi przyrostami ciśnienia, jak również pyły łatwozapalne, o niewielkiej dynamice i ciśnieniu wybuchu. Są też oczywiście pyły o właściwościach pośrednich.
Minimalna energia zapłonu pyłów jest zdefiniowana jak dla gazów, sposób jej wyznaczania przy pomocy iskrowego wyładowania określono w normie PN-EN 13821. Minimalna energia zapłonu pyłów jest zwykle o dwa rzędy większa niż w przypadku mieszanin gazowych i zależy od właściwości pyłu, np. dla glinu (o średnicy cząstek ok. 6 mm) minimalna energia zapłonu wynosi 13 mJ, natomiast dla węgla (o zawartości ok. 43% części lotnych) - 60 mJ. Rozróżnia się temperaturę samozapalenia warstwy pyłu od gorącej powierzchni i temperaturę samozapalenia chmury pyłowej. Temperaturę samozapłonu warstwy pyłu mierzy się, zwiększając temperaturę gorącej powierzchni, na której leży 5 mm warstwa pyłu, aż do zaobserwowania zapłonu. Dla wielu pyłów temperatura zapłonu w warstwie jest w zakresie 500-750 K. Temperatura samozapłonu chmury pyłowej jest mierzona przez wdmuchnięcie 0,2 g pyłu do gorącej komory wybuchowej, wartości tej temperatury dla wielu pyłów mieszczą się w zakresie 600-900 K.

Klasyfikacja pyłów ze względu na ich właściwości wybuchowe

Rodzaj pyłu pmax.
MPa
K, MPa m/s DGW.
gm3
TZ ,K Emin mJ
Mleko w proszku 0.65 9.2 50 763 50
Krochmal 0.67-1 17.0   713 20
Mąka 0.4-0.86 5.7 40 753 20
Dekstryna 0.85 10-20 50 576 40
Celuloza 0.82 12,5 45 753 40
Pył drzewny 0.64-0.73 10.4 50 723 50
Pyl z kory sosnowej 0.85 4.44 35    
Wosk 0.505 2.95 120 533  
Węgiel kamienny 0.57-0.77 8.5 60 883 40
Węgiel brunatny 0.85 10.0 100-150 720 30
Sadza 0.6-0.7 1.4-2.2 20 950-1100 ISO
Siarka 0.51 3.67 750 553 15
Brąz 0.41 3.1 250 660  
Cynk 0.67 12.5 30 840 100
Glin 0.7-1.0 15.5-55   883 13
Polietylen 0.53-0.63 11.4-32.5 33 693 80
Poreks F 1.29 2.59 40    
Poliuretan 0.543 1.76 30 S63 20
Żywica epoksydowa 0.79 12.9   780 9

Wpływ rozmiaru zbiornika

W zamkniętych zbiornikach ciśnienie maksymalne wybuchu i jego prędkość narastania bardzo zależą od poziomu turbulencji wstępnej. Ten fakt jest przyczyną nie zawsze zgodnych wartości parametrów wybuchowych mierzonych w różnych laboratoriach. Wpływ turbulencji wstępnej na gwałtowność wybuchu nasila się ze wzrostem rozmiaru zbiornika. W wydłużonych zbiornikach i w przewodach, a zwłaszcza gdy występują w nich przeszkody, płomień pyłowy także ulega autoturbulizacji. Zwykle rezultatem autoturbulizacji jest znaczne przyspieszenie prędkości rozprzestrzeniania się płomienia - w długich przewodach prędkość płomienia pyłowego może sięgać kilkuset metrów na sekundę, a nawet możliwe jest przejście od deflagracji do detonacji. Ta druga jest falą spalania indukowaną przez poprzedzającą ją falę uderzeniową. Mechanizm propagacji fali detonacyjnej polega na adiabatycznym sprężaniu mieszanki palnej przez falę uderzeniową, tak że w przeciągu paru mikrosekund następuje samozapłon i powstaje fala spalania, podążająca za falą uderzeniową.
Z praktyki inżynierskiej wynika, że o ile zagrożenie gazowe jest stosunkowo dobrze rozeznane i rozumiane przez służby utrzymania ruchu w zakładach przemysłowych, o tyle to donoszące się do pyłów już niekoniecznie. Wciąż jeszcze zdarzają się zaskakujące reakcje na wyniki pomiarów podczas sporządzania dokumentu DZPW w branży spożywczej, tekstylnej czy meblarskiej. Sprawy nie ułatwiają też specyficzne właściwości zapalne i wybuchowe pyłów, które sprawiają że nie istnieje jednoznaczna odpowiedź na pytanie: czy pył ma właściwości wybuchowe? Z tego powodu nie można sformułować bezwzględnego kryterium wybuchowości pyłów. Testy bazują na pewnych założeniach, stosuje się uproszczenia, a proces badania może przynosić różne wyniki w zależności od laboratorium. Nie zmienia to jednak faktu, że w każdym obszarze potencjalnie wykazującym zagrożenie wybuchowe należy zachować szczególną ostrożność.

Źródło: Energoelektronika
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl