Strefa 20

Definicja

Strefa 20 to najwyższy stopień zagrożenia wśród obszarów zagrożonych wybuchem pyłu zgodnie z europejskimi dyrektywami ATEX 2014/34/UE i 1999/92/WE. Oznacza ona obszar, w którym występuje niebezpieczna atmosfera wybuchowa w postaci chmury pyłu palnego nieustannie, przez długi czas lub często jest dostępny.

W przetwórstwie proszków strefa 20 to zazwyczaj Wnętrze urządzeń, w których gromadzi się kurz: komora mieszania mieszalnika, wnętrza silosów, cyklonów, obudów filtrów, zasuw komórkowych, ślimaków transportowych oraz pneumatycznych urządzeń transportowych. W celu zgrubnego określenia przedziału czasowego strefę 20 wiąże się z występowaniem powyżej około 1 000 godzin rocznie.

Klasyfikacja w odniesieniu do strefy 21 i strefy 22

Podział na strefy określa, jakie kategorie urządzeń oraz jaki poziom ochrony urządzeń (EPL – Equipment Protection Level) są dopuszczalne dla urządzeń elektrycznych i nieelektrycznych. W strefie 20 wymagane są urządzenia kategorii 1D o poziomie EPL Da; muszą one zachowywać bezpieczeństwo nawet w przypadku wystąpienia dwóch niezależnych, równoczesnych usterek.

Rodzaje pyłów i grupy wybuchowości

Pyły palne dzieli się, na potrzeby ochrony przeciwwybuchowej, na grupy, które mają wpływ na dobór urządzeń i środków ochronnych:

• IIIA: łatwopalne kłaczki
• IIIB: pyły nieprzewodzące
• IIIC: pyły przewodzące, na przykład pyły metalowe

W przypadku pyłów przewodzących z grupy IIIC rosną wymagania dotyczące konstrukcji obudowy i szczelności, np. w zakresie wyższych stopni ochrony IP, ponieważ osady i chmury pyłu mogą dodatkowo wiązać się z przewodnością elektryczną i powstawaniem iskier.

Znaczenie w technice mieszanej

Podczas napełniania, mieszania i opróżniania w komorze mieszania, ze względu na jej konstrukcję, powstaje chmura pyłu. Nad mieszaniną znajduje się wolna przestrzeń gazowa, w której rozprzestrzenia się ta chmura. Jeśli przetwarzany produkt jest palny, komorę mieszania należy zatem zasadniczo traktować jako strefę 20 – niezależnie od tego, jak mało pyłu znajduje się w otoczeniu urządzenia.

Typowe produkty, które powodują zaklasyfikowanie do strefy 20:

• pyły organiczne: mąka, cukier, skrobia, przyprawy w proszku, mleko w proszku, kakao
• proszki chemiczne i farmaceutyczne: pigmenty, substancje czynne, dodatki• 
• Proszki metalowe: aluminium, magnez, żelazo, grafit

• Tworzywa sztuczne: proszki PE, PP i PVC oraz drobne granulaty

   

Wymagania dotyczące urządzeń w strefie 20

Należy unikać źródeł zapłonu

• Ograniczenie temperatur powierzchniowych wszystkich elementów mających kontakt z produktem oraz elementów przylegających do nich do wartości znacznie niższych od minimalnej temperatury zapłonu pyłu
• Uziemienie elektrostatyczne i wyrównanie potencjałów wszystkich przewodzących elementów instalacji, w tym zbiorników, narzędzi mieszających, rurociągów i drzwi
• konstrukcyjne wyeliminowanie mechanicznych źródeł zapłonu poprzez określenie odpowiednich odstępów między częściami obrotowymi a obudową
• Monitorowanie temperatury i stanu łożysk, przepustów wałowych i napędów
• Unikanie przestrzeni martwych, w których może gromadzić się i tlić się kurz

Ograniczanie skutków

Ponieważ atmosfera wybuchowa w strefie 20 uznaje się za stale występującą, rzadko można opanować ryzyko wyłącznie poprzez unikanie źródeł zapłonu. Z reguły stosuje się dodatkowo konstrukcyjne zabezpieczenia przeciwwybuchowe:

• konstrukcja urządzenia odporna na udary ciśnieniowe, zaprojektowana z uwzględnieniem zredukowanego nadciśnienia wybuchowego
• Odciążanie ciśnienia wybuchowego za pomocą płyt bezpieczeństwa, klap przeciwwybuchowych lub bezpłomieniowych systemów odciążających
• Ograniczanie wybuchów za pomocą systemów szybkiego gaszenia
• Izolacja przeciwwybuchowa względem elementów instalacji znajdujących się przed i za danym urządzeniem
• Inertyzacja, na przykład za pomocą azotu, w połączeniu z monitorowaniem stężenia tlenu

Podstawą obliczeń są parametry bezpieczeństwa produktu: wartość Kst, maksymalne ciśnienie nadciśnienia wybuchowego pmax, minimalna energia zapłonu oraz minimalna temperatura zapłonu. W przypadku dodania do proszku łatwopalnych cieczy lub rozpuszczalników należy dodatkowo ocenić mieszaninę hybrydową.

Uszczelnienie i wyznaczenie stref

Wersja urządzenia odporna na pył ogranicza strefę 20 do jego wnętrza. Wysokiej jakości uszczelnienia wału i obudowy, armatura wylotowa o niewielkiej ilości przestrzeni martwej oraz szczelnie zamykane otwory inspekcyjne zapobiegają przedostawaniu się pyłu do otoczenia. Dzięki temu przyległy obszar można często zaklasyfikować jako strefę 22 lub nawet jako obszar niegrożący wybuchem – co wiąże się ze znacznie mniejszymi wymaganiami wobec urządzeń peryferyjnych.

Odpowiedzialność operatora

Podział na strefy jest zadaniem operatora zarówno z prawnego, jak i technicznego punktu widzenia. Odbywa się on w ramach oceny zagrożeń na podstawie konkretnych warunków procesowych, danych dotyczących substancji oraz koncepcji ochronnych i musi być w sposób zrozumiały uzasadniony w dokumencie dotyczącym ochrony przeciwwybuchowej. Do obowiązków organizacyjnych należą regularne czyszczenie, szkolenia personelu oraz aktualizacja parametrów w przypadku zmian receptury lub surowców.