Izolacja przeciwwybuchowa

Definicja

Oddzielenie wybuchowe to środek bezpieczeństwa w ramach konstrukcyjnej ochrony przeciwwybuchowej, który zapobiega rozprzestrzenianiu się wybuchu z jednej części instalacji na sąsiednie obszary poprzez rurociągi, urządzenia transportowe lub inne połączenia. Celem jest lokalne ograniczenie procesu wybuchu oraz ochrona podłączonych zbiorników, silosów, filtrów, przewodów zasilających lub dalszych instalacji procesowych przed płomieniami, falami ciśnienia i kolejnymi wybuchami.

W praktyce odłączenie wybuchowe ma szczególne znaczenie w przypadku przetwarzania pyłów palnych, na przykład w mieszalnikach, przewodach transportowych, instalacjach odpylających lub silosach.

Zasada działania

W przypadku wybuchu oddzielenie przerywa połączenie między dwoma częściami instalacji w bardzo krótkim czasie, dzięki czemu front płomienia i wzrost ciśnienia nie przenoszą się na kolejną część instalacji.

Z reguły nie jest to pojedynczy, samodzielny system ochronny, lecz łączy się go z innymi środkami ochrony przeciwwybuchowej, w szczególności z:

odciążeniem ciśnienia wybuchowego
tłumieniem wybuchu
konstrukcją odporną na uderzenia ciśnieniowe
środkami zapobiegającymi przenoszeniu się płomieni i wybuchu

Powszechnie stosowane systemy

Systemy pasywne

Zawory zwrotne i zawory zabezpieczające przed wybuchem: zamykają się samoczynnie pod wpływem ciśnienia wywołanego wybuchem
Zasuwki komórkowe: mogą być stosowane jako mechaniczny element odłączający między silosem a mieszalnikiem
Systemy z podwójnymi zasuwami: mechanicznie oddzielają pomieszczenia procesowe

Systemy aktywne

Bariery gaśnicze HRD: czujniki wykrywają początek wybuchu, po czym do przewodu wprowadzany jest środek gaśniczy w celu stłumienia frontu płomienia
Zasuwy szybkodezaktywujące: zamykają się pod kontrolą elektroniczną w ciągu milisekund

Zastosowanie w mieszalnikach

W przypadku mieszalników oddzielenie wybuchowe ma znaczenie przede wszystkim na styku z resztą instalacji:

Obszar instalacji Typowe oddzielenie

Wlot produktu: zasuwa kołowa, klapa zwrotna lub inny odpowiedni element oddzielający

Odciąg i odpylanie: klapa zwrotna lub bariera chemiczna

Wylot produktu: zasuwa szybkoodpływowa lub system podwójnych zasuw

Zbiornik pośredni i rurociąg transportowy: bariera aktywna lub pasywna w zależności od ryzyka i geometrii rurociągu

Szczególnie w przypadku produktów w postaci pyłu, takich jak cukier, skrobia, mąka, mleko w proszku, proszek metalowy, granulat tworzyw sztucznych lub substancje farmaceutyczne, zapobieganie rozprzestrzenianiu się wybuchu przez przewody łączące stanowi istotny cel ochronny.

Wymiarowanie i projektowanie

Dla prawidłowego wymiarowania istotne są między innymi następujące parametry i warunki brzegowe:

Wartość Kst
pmax
Minimalna energia zapłonowa (MZE)
średnica i geometria rurociągu
miejsce montażu i długość montażowa
odporność mechaniczna i termiczna systemu

Systemy odsprzęgające muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby zapewnić ich odporność na przepalenie iskry oraz wytrzymałość mechaniczną w rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych. W przypadku mieszanki hybrydowej pyłu i palnego gazu lub pary prędkość płomienia wzrasta; wówczas izolacja musi być zaprojektowana z uwzględnieniem parametrów charakterystycznych tej mieszaniny.

Wytyczne i normy

Klasyfikacja i projektowanie środków ochrony przeciwwybuchowej odbywa się w ramach europejskich i krajowych wytycznych oraz norm, w szczególności zgodnie z dyrektywą 2014/34/UE, a także odpowiednimi normami i przepisami dotyczącymi ochrony przeciwwybuchowej.

Ważnymi podstawami są między innymi:

EN 1127-1 dotycząca podstaw i metodologii ochrony przeciwwybuchowej
EN 14491 dotycząca odciążania ciśnieniowego w przypadku wybuchów pyłu
wymogi krajowe, takie jak rozporządzenie w sprawie bezpieczeństwa pracy oraz dokument dotyczący ochrony przeciwwybuchowej

Korzyści dla operatorów

Ochrona osób poprzez zapobieganie wybuchom wtórnym
Ochrona instalacji poprzez ograniczenie szkód materialnych
Bezpieczeństwo produkcji dzięki skróceniu przestojów
Pewność prawna dzięki wdrożeniu koncepcji ochrony przeciwwybuchowej zgodnej z normami

Wybór odpowiedniego systemu odsprzęgającego powinien nastąpić już na etapie planowania, aby dane produktu, geometria instalacji i koncepcja ochrony były ze sobą skoordynowane, a mieszalnik mógł zostać bezpiecznie zintegrowany z całą instalacją.