ドイツにおいて、洗剤粉体向けの混合設備が満たすべきATEX要求は何ですか。
ドイツでは、洗剤粉体向けの混合設備は、物質・設備固有の防爆検討に基づいて設計・運用しなければなりません。決定的に重要なのは、「洗剤粉体」という製品名称ではなく、それぞれのレシピやその微細粉じん分画が、実際の条件下で危険な爆発性粉じん雰囲気を形成しうるかどうかです。この評価には、有機成分、香料担体、界面活性剤、ポリマー、酵素粉じん、酸化性成分、そして起こりうる蒸気・粉じんハイブリッド混合物も含めなければなりません。
法的枠組みと責任
ATEX製品指令2014/34/EUは、防爆区域での使用を目的とした機器・保護システムに関する要求を規定しています。これはメーカーまたは市場投入者に関わるものです。メーカーは、該当する適合性評価手続きを実施し、技術文書を作成し、想定される使用条件に適したATEX表示を提供しなければなりません。この指令はとりわけ、粉じんの多い区域向けの機器が、粉じん堆積物が着火しないように、また表面温度が該当する着火温度を大幅に下回るように設計されていることを求めています。
ATEX運用指令1999/92/ECは事業者に関わるものです。ドイツでは、その要求は主に危険物取扱規則および事業安全規則を通じて実施されます。事業者は、爆発の危険性を評価し、防爆ゾーンを定め、適切な機器を選定し、保護対策を実施し、その結果を防爆文書にまとめなければなりません。TRGS 720は、危険性評価を防爆文書として文書化することを明確に求めています。
技術的な責任はミキサーとのインターフェースで終わるものではありません。評価には、プロセス連鎖全体とすべての受け渡し箇所を含めなければなりません。原料受け入れ、計量供給、ミキサー、吸引、フィルター、搬送機、サイロ、排出、篩分け、充填、洗浄・保守用の開口部、そして必要に応じて溶剤・香料システムです。
ゾーン区分と物質データ
可燃性粉じんの場合、区域はゾーン20、21、22に区分されます。ゾーン20は、爆発性粉じん雰囲気が常時、長時間、あるいは頻繁に存在する場合に該当します。これは多くの場合、ミキサー、サイロ、フィルター、あるいは粉じんを含む配管の内部が該当します。ゾーン21は、投入、排出、サンプリング、保守箇所の直接的な周辺に存在することがあり、通常運転時に時折粉じんが放出される場合が該当します。ゾーン22は、危険な粉じん雰囲気がまれかつ短時間しか発生しない場合に該当します。実際のゾーン区分は、放出速度、気密性、吸引、洗浄、室内形状、運転方式によって決まります。
ゾーン20には原則としてカテゴリー1Dの機器が必要です。ゾーン21ではカテゴリー1Dまたは2Dの機器を使用できます。ゾーン22ではカテゴリー1D、2D、または3Dの機器が候補となります。この区分は、モーターやセンサーだけでなく、混合工具、シャフト、シール、カップリング、フラップ、ロータリーバルブ、搬送設備などの非電気部品にも適用されます。
設計は推定される標準値に基づいてはなりません。それぞれの重要な粉じん分画について、代表的な安全上の特性値が必要です。これには特に、KSt、最大爆発圧力pmax、最小着火エネルギー、粉じん雲の最小着火温度、粉じん堆積層の最小着火温度、粒度分布、水分、電気伝導率が含まれます。揮発性液体成分や香料を含むレシピでは、起こりうる蒸気・粉じんハイブリッド混合物を評価しなければなりません。TRGS 721は、爆発の危険性の特定と評価、そして必要な保護対策の選定を具体化しています。
洗剤粉じんが一律に粉じん爆発クラスSt 1またはSt 2に属するという一般的な主張は信頼できません。分類は、具体的な製品の測定結果から導き出されます。過炭酸ナトリウムなどの酸化性成分も個別に検討しなければなりません。単純に可燃性粉じんとして評価することはできませんが、火災を助長し、分解時に酸素を放出する可能性があります。
運用における保護対策
防爆は優先順位に従います。危険な爆発性雰囲気の回避・制限と、有効な着火源の回避が優先されます。これが十分に実現できない場合に初めて、爆発の影響を制限する構造的な保護対策が用いられます。
粉じん密で可能な限り閉鎖されたプロセス運用は、粉じんの放出を抑えます。密閉、吸引、適切なフィルター技術、密閉された受け渡し箇所、リスクに基づく洗浄コンセプトは、設置室内の粉じん堆積を減らします。堆積した粉じん層は「1mm」といった一律の限界値で評価してはなりません。薄くても広範囲に及ぶ堆積は、巻き上げられた場合に二次爆発を助長することがあります。
着火源の回避には、表面温度の制限、軸受・シールの温度監視、詰まりや許容範囲を超えたトルクの検知、異物分離器、機械部品の保守、そして一貫した接地と電位均等化が含まれます。TRGS 723は、粉じん堆積層について、危険性評価が別の定めを許容しない限り、粉じん堆積層の最小着火温度と表面温度との間に原則として75°Cの安全マージンを挙げています。
静電帯電も考慮しなければなりません。これはミキサー、配管、フレキシブルホース、フィルター、IBC、容器、投入作業、操作員に関わります。TRGS 727は、静電気帯電による着火の危険性の回避を扱っています。有効なコンセプトには、導電性ないし帯電防止性の部材、点検済みの接地接続、適切な個人用保護具、容器交換・洗浄に関する運用規則を含めることができます。
十分な安全性をもって爆発を回避できない場合、構造的な保護対策を検討しなければなりません。これには、防爆仕様または耐爆圧衝撃仕様の装置、爆発圧力放散、無炎放散、爆発抑制、そして接続された構成部品の防爆技術的な分離が含まれます。分離はとりわけ重要です。炎と圧力が搬送配管や吸引配管を通じてフィルター、サイロ、その他の装置へ伝播しないようにするためです。適切な対策としては、点検済みの逆止弁、急速閉鎖弁、防爆バルブ、消火剤バリア、あるいはその機能に適したロータリーバルブが考えられます。
事業者の義務
事業者は、操業開始前に防爆文書を作成し、常に最新の状態に保ち、レシピや設備の変更があれば見直さなければなりません。これには少なくとも、危険性評価、ゾーン区分、安全上の物質データ、機器・保護システムの選定、着火源評価、点検コンセプト、洗浄規則、運転指示書、組織的対策が含まれます。
従業員は、防爆ゾーン、粉じん放出、接地、安全な洗浄、トラブル、アラーム、緊急時対応に関する教育訓練を必要とします。防爆区域内またはその近くでの火気作業、研削、溶接、あるいは許可されていない移動式機器の使用には、管理された許可手続きが必要です。防爆システム、接地接続、温度監視、フィルター、分離装置、圧力放散部材は、危険性評価、メーカー仕様、適用される点検義務に従って定期的に点検しなければなりません。
amixon® はこうして洗剤粉体向け混合設備のATEX対応設計を支えます
洗剤粉体向けの混合設備は、レシピの実際の特性が分かって初めて安全に設計できます。決定的に重要なのは、使用される原料の名称だけではなく、それぞれの粉じん分画の特性、起こりうる有機成分、香料担体、界面活性剤、ポリマー、酵素粉じん、酸化性成分、そして必要に応じた蒸気・粉じんハイブリッド混合物です。amixon® はミキサーの工法設計を支援します。危険性評価、ゾーン区分、防爆文書の作成は、事業者と、事業者が委託する防爆専門家の責任です。
amixon® は、ATEXゾーン20に区分できる仕様の製品空間を持つミキサー、造粒機、真空混合乾燥機、混合反応器を提供できます。これは、シリーズやプロジェクト構成に応じて、単軸ミキサー、垂直・コーン型ミキサー、コンテナミキサー、連続式ミキサー、そして真空混合乾燥機・混合反応器に該当します。ゾーン20には原則として非常に高い保護水準が必要であり、これは通常カテゴリー1Dの仕様に相当します。具体的な機器カテゴリー、最大許容表面温度、電気・非電気機器、そして関連するATEX文書は、物質データとプロセス条件に基づいて各プロジェクトについて定められます。
法的枠組みは、機器・保護システムに関するATEX製品指令2014/34/EU、そして防爆区域の運用に関するATEX運用指令1999/92/ECから構成されます。ドイツでは、事業者の義務はとりわけ危険物取扱規則、事業安全規則、危険物に関する技術規則によって具体化されます。事業者は、爆発の危険性を評価し、防爆ゾーンを定め、適切な保護対策を実施し、その結果を防爆文書に文書化しなければなりません。TRGS 720は、危険性評価を防爆文書として文書化することを明確に求めています。
ゾーン区分は常にプロセス連鎖全体に及びます。ミキサー、フィルター、サイロ、あるいは粉じんを含む搬送配管の内部は、多くの場合ゾーン20です。投入、排出、サンプリング、保守箇所では、実際の粉じん放出に応じてゾーン21が存在することがあります。危険な粉じん雰囲気がまれかつ短時間しか発生しない区域は、ゾーン22に区分できます。最終的な区分は、放出速度、気密性、吸引、洗浄、室内形状、運転方式によって決まります。
amixon® のミキサーは、できるだけ閉鎖された粉じん密な製品運搬向けに設計できます。継ぎ目の少ない、研磨仕上げされた混合室と適切なシールシステムは、粉じんの放出を抑えることができます。Clever-Cut® 点検扉とOmgaSeal® シールは、amixon® によれば、製品空間を低デッドスペースで密閉するよう設計されています。ただし長期的な気密性は、圧力差、シール材質、摩耗、保守、実際のプロセス運用にも依存します。したがって粉じん密な装置仕様は、設置室内の粉じん堆積に対する必要な洗浄、吸引、点検を代替するものではありません。
起こりうる着火源の制限は、装置設計の中心的な部分です。多くのamixon® 垂直ミキサーは低い周速で運転できます。VMおよびHMシリーズについて、amixon® は約0.8から3.5m/sの調整可能な範囲を挙げています。低い工具速度は摩擦・衝撃・摩耗エネルギーを減らすことができます。ただしこれは、有効な着火源が発生し得ないことの一般的な証明にはなりません。評価には、軸受、シール、シャフト、混合工具、起こりうる工具・壁面接触、異物、詰まり、表面温度、静電帯電、電気部品を含めなければなりません。
適切な対策としては、温度・トルク監視、制御された工具回転数、異物分離、適切なシール・軸受コンセプト、接地、電位均等化、予防保全が考えられます。粉じん堆積層については、TRGS 723が、危険性評価が別の定めを許容しない限り、粉じん堆積層の最小着火温度と表面温度との間に原則として75°Cの安全マージンを挙げています。静電帯電は、ミキサー、配管、フレキシブルホース、フィルター、容器、投入作業について考慮しなければなりません。
界面活性剤、油、香料処方といった液状添加剤には、適切な計量ランスとノズルが用意されています。投入は、液体量、粘度、噴霧パターン、液滴サイズ、温度、製品運動に合わせて調整しなければなりません。目標は、局所的な過湿をできる限り抑え、付着をできる限り少なくしながら均一に分布させることです。酵素顆粒や過炭酸ナトリウムなどの酸化性成分を含む洗剤レシピでは、水分、温度、機械的負荷をとりわけ慎重に管理する必要があります。過炭酸ナトリウムは酸化性物質であり、熱分解時に酸素を放出することがあります。したがって不活性化は、温度管理も、起こりうる分解反応の評価も代替するものではありません。
十分な安全性をもって爆発を回避できない場合、設備全体について構造的な保護対策を検討しなければなりません。これには、防爆仕様または耐爆圧衝撃仕様の装置、爆発圧力放散、無炎放散、爆発抑制、防爆技術的な分離が含まれます。とりわけフィルター、サイロ、搬送設備、配管は、圧力と炎の伝播から保護しなければなりません。必要な保護対策は、KSt、pmax、最小着火エネルギー、着火温度、水分、粒度、電気伝導率、起こりうるハイブリッド混合物、そして設備全体の形状から導き出されます。
amixon® は、混合品質、温度上昇、液体分布、付着挙動、排出、洗浄性を検討するために、オリジナル製品を用いた試験を提供しています。これらの結果は、ミキサー、工具、計量コンセプト、シールシステム、運転パラメータの選定を支援できます。ただし、これらは安全上の物質試験も、法的に必要な危険性評価、防爆文書、あるいは有資格の専門家による設備全体の点検も代替するものではありません。