세제 생산의 분체 혼합기는 가연성 유기 분진, 산화성 성분, 향료 담체, 계면활성제, 폴리머, 효소 과립 및 그 밖의 기능성 성분을 다룰 수 있습니다. 이로부터 폭발성 분위기가 발생하는지는 '세제'라는 제품군에서 도출할 수 없으며, 구체적인 레시피, 그 미세분진 비율, 가능한 증기-분진 하이브리드 혼합물을 기준으로 평가해야 합니다. 기준이 되는 것은 위험성 평가, 안전기술적 물질 데이터, 방폭 문서입니다.

ATEX 제품지침 2014/34/EU는 폭발위험구역에서 사용되는 기기와 보호 시스템에 대한 요구사항을 규정합니다. ATEX 운영지침 1999/92/EC는 구역 구분, 적합한 기기 선정, 조직적 조치, 문서화를 포함한 운영자 의무를 다룹니다. 독일에서는 이러한 요구사항이 특히 산업안전보건규정, 위험물질규정, 위험물질에 관한 기술규칙을 통해 구체화됩니다.

구역 구분과 기기 선정

혼합기, 사일로, 필터 또는 분진이 흐르는 배관의 내부는 그곳에서 폭발성 분진 분위기가 지속적으로, 장시간 동안 또는 자주 발생할 수 있는 경우 흔히 존 20에 해당합니다. 존 21은 정상 운전 중 이따금 분진이 방출되는 경우 충전, 배출, 시료 채취 또는 필터 지점에 존재할 수 있습니다. 존 22는 위험한 분진 분위기가 드물게, 짧은 시간 동안만 발생하는 구역을 말합니다. 구체적인 구분은 실제 방출원, 분진 특성, 기밀성, 흡입, 세척 조치, 설치 공간의 형상에 따라 정해집니다. 이는 설비 기능에서 일률적으로 도출해서는 안 됩니다.

존 20에는 원칙적으로 카테고리 1D 기기가 필요합니다. 존 21에는 카테고리 1D 또는 2D 기기를 사용할 수 있으며, 존 22에는 카테고리 1D, 2D 또는 3D 기기가 허용됩니다. 평가에는 모터, 센서, 제어반뿐 아니라 혼합기 샤프트, 베어링, 실(seal), 혼합 도구, 플랩, 로터리 밸브, 이송 장치, 필터도 포함됩니다. 모든 부품은 기계적, 열적, 전기적, 정전기적 점화원 측면에서 평가해야 합니다.

관련 물질 특성 파악에는 최소한 KSt, 최대 폭발압력 pmax, 최소점화에너지, 분진 구름의 최소점화온도, 분진층의 최소점화온도, 입도 분포, 수분, 전기전도도가 포함됩니다. 휘발성 액체, 용제 또는 향료를 함유한 레시피의 경우 가능한 하이브리드 혼합물도 고려해야 합니다. 불활성화 시에는 추가로 구체적인 제품-불활성가스 시스템에 대한 산소농도한계(국제적으로는 대개 Limiting Oxygen Concentration으로 불림)가 필요합니다.

점화원과 보호 콘셉트

폭발성 분위기와 유효한 점화원의 방지가 우선입니다. 혼합기에서는 특히 베어링과 실(seal)의 온도, 도구-벽면 접촉, 이물질, 걸림, 마찰, 고온 표면, 정전기 방전, 전기 설비를 검토해야 합니다. 적합한 조치로는 온도 및 토크 감시, 이물질 분리기, 제한된 도구 회전수, 안전한 실링 콘셉트, 접지와 등전위 결합, 도전성 또는 대전방지성 부품, 예방적 유지보수가 있습니다. TRGS 723은 위험성 평가에서 다른 규정을 정당화하지 않는 한, 분진층에 대해 원칙적으로 분진층의 최소점화온도와 표면 온도 사이에 75 °C의 안전 간격을 규정합니다.

과탄산나트륨은 산화성 물질이며 통상적인 의미의 가연성 분진은 아닙니다. 다만 화재를 강화할 수 있고 수분에 민감하며 분해 시 산소를 방출할 수 있습니다. 안전보건자료는 열원으로부터 멀리 두어야 하며 가연성 물질과 위험하게 반응할 수 있다는 점을 지적합니다. 따라서 과탄산나트륨이 포함된 세제 레시피의 경우 특히 온도 관리, 수분 유입, 소재 적합성, 유기물에 의한 오염, 가능한 산소 방출을 고려해야 합니다. 질소를 이용한 불활성화는 발열성 분해나 산소 공급원의 화재 촉진 작용을 방지하지 못합니다.

폭발을 충분히 안전하게 방지할 수 없는 경우에는 구조적 조치를 고려할 수 있습니다. 즉 내폭압 구조 또는 내폭압충격 구조, 폭발압력방출, 무화염 압력방출, 폭발억제, 방폭 기술적 분리입니다. 설계는 전체 공정 흐름을 포괄해야 합니다. 필터, 사일로, 이송 배관, 배출 지점은 사고 발생 시 압력과 화염의 영향을 받을 수 있습니다. 로터리 밸브, 체크 플랩, 급속 차단 게이트 또는 소화제 배리어는 해당 분리 기능에 적합하고 올바르게 산정되며 정기적으로 점검되는 경우에만 효과가 있습니다.

불활성화 공정

불활성화는 적합한 불활성가스, 대개 질소를 투입하여 공정 공간의 산소 비율을 폭발이 더 이상 확산될 수 없는 값으로 낮춥니다. 이산화탄소나 그 밖의 가스도 개별 사례에서 적합할 수 있지만, 제품 화학, 부식성, 압력 수준, 온도, 산업안전에 맞추어야 합니다. 산소농도한계는 '세제 분진'에 대한 일반적인 상수가 아닙니다. 이는 정해진 조건에서 특정 연료-불활성가스 시스템에 대해 실험적으로 결정됩니다.

산소농도한계로부터 운전을 위한 최대 허용 산소 값이 도출됩니다. 이 값은 제품, 온도, 압력, 수분의 변동, 측정 불확도, 공기 누출, 산소 방출과 같은 안전 여유를 고려해야 합니다. 따라서 불활성화 지침은 실험적으로 결정된 산소농도한계, 최대 허용 산소 농도, 안전 정지 발동값을 구분합니다. 산소 8~12 부피퍼센트와 같은 일반적인 목표값이나 2~5 퍼센트포인트의 일률적인 간격은 물질별 입증 없이는 신뢰할 수 없습니다.

배치 공정의 경우 불활성화는 내진공성 혼합기를 반복적으로 배기하고 채우는 방식으로 이루어질 수 있습니다. 또는 공정 시작 전에 정해진 불활성가스 퍼지를 통해 공기를 치환합니다. 운전 중에는 공기 누출, 투입에 의한 가스 치환, 가능한 산소 유입을 보정하기 위해 통제된 불활성가스 보충이 필요할 수 있습니다. 약간의 양압은 공기 유입을 줄일 수 있지만, 이는 허용 압력 등급, 기밀성, 안전 장치, 전체 공정의 틀 안에서만 정할 수 있습니다.

안전한 불활성화에는 충분히 기밀한 설비, 정해진 퍼지 순서, 신뢰할 수 있는 산소 측정, 적합한 측정 지점, 경보 한계, 안전 인터록, 비상 대응 전략이 필요합니다. 혼합기 모터, 제품 공급, 액체 투입 또는 가열은 정해진 안전 로직에 따라서만 가동을 승인해야 합니다. 안전 산소 값을 초과하면 설비를 평가된 안전 상태로 전환해야 합니다. 측정 및 인터록 사슬에 필요한 기능안전 수준은 위험도를 기준으로 정해지며, 일률적인 SIL 2 요구사항을 모든 설비에 적용할 수는 없습니다.

불활성화가 모든 위험으로부터 보호하는 것은 아닙니다. 자연발화, 발열성 분해, 과탄산나트륨의 열분해, 산화성 성분에서의 산소 방출을 막지 못합니다. CEN/TR 15281은 폭발 방지에 충분한 불활성화가 화재, 자연발화, 발열 반응 또는 분진 퇴적물 내 폭연을 자동으로 막지는 못한다는 점을 명확히 지적합니다.

운전과 점검

안전한 운전에는 불활성가스 공급, 기밀성, 산소 분석기, 경보 및 인터록 기능, 그리고 폭발 분리와 압력방출을 위한 모든 조치에 대한 정기 점검이 포함됩니다. 점검 주기는 위험성 평가, 제조사 정보, 사용된 보호 시스템, 그때그때 적용되는 규정에서 도출됩니다. 레시피, 원료 품질, 수분, 향료 투입량, 처리량 또는 설비 형상의 변경은 문서화된 변경 관리를 통해 평가해야 합니다.

운전 인력은 ATEX 구역, 점화원 방지, 안전한 세척, 경보 발생 시 행동 요령, 불활성화의 특별한 위험에 대한 교육이 필요합니다. 질소와 이산화탄소는 주변 구역에서 산소 결핍을 초래할 수 있습니다. 따라서 가스 경보 콘셉트, 충분한 실내 환기, 표시, 출입 제한, 구조 조치가 산업안전 콘셉트에 포함됩니다.