Jakie wymagania ATEX muszą spełniać instalacje mieszające dla proszków detergentowych w Niemczech?
Instalacje mieszające do proszków detergentowych muszą być w Niemczech projektowane i eksploatowane na podstawie oceny ochrony przeciwwybuchowej specyficznej dla substancji i instalacji. Decydujące jest nie oznaczenie produktu „proszek detergentowy”, lecz to, czy dana receptura lub jej frakcja drobnopyłowa może w rzeczywistych warunkach tworzyć niebezpieczną wybuchową atmosferę pyłową. Ocena musi uwzględniać także składniki organiczne, nośniki zapachowe, surfaktanty, polimery, pyły enzymatyczne, komponenty utleniające oraz możliwe mieszaniny hybrydowe pary i pyłu.
Ramy prawne i odpowiedzialność
Dyrektywa produktowa ATEX 2014/34/UE reguluje wymagania wobec urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do stosowania w obszarach zagrożonych wybuchem. Dotyczy producenta lub wprowadzającego do obrotu. Musi on przeprowadzić odpowiednie procedury oceny zgodności, sporządzić dokumentację techniczną i zapewnić właściwe oznakowanie ATEX dla przewidzianych warunków eksploatacji. Dyrektywa wymaga między innymi, aby urządzenia dla obszarów obciążonych pyłem były tak zaprojektowane, aby osady pyłu nie mogły zostać zapalone, a temperatury powierzchni pozostawały wyraźnie poniżej istotnych temperatur zapłonu.
Dyrektywa eksploatacyjna ATEX 1999/92/WE dotyczy użytkownika. W Niemczech jej wymagania są wdrażane przede wszystkim poprzez rozporządzenie o substancjach niebezpiecznych i rozporządzenie o bezpieczeństwie eksploatacji. Użytkownik musi ocenić zagrożenie wybuchem, ustalić strefy zagrożenia wybuchem, dobrać odpowiednie urządzenia, wdrożyć środki ochronne i udokumentować wyniki w dokumencie zabezpieczenia przed wybuchem. TRGS 720 wyraźnie wymaga udokumentowania oceny zagrożenia jako dokumentu zabezpieczenia przed wybuchem.
Odpowiedzialność techniczna nie kończy się na interfejsie mieszalnika. Do oceny należy cały łańcuch procesowy i wszystkie miejsca przekazania: przyjęcie surowców, dozowanie, mieszalnik, odsysanie, filtry, przenośniki, silosy, wyładunek, przesiewanie, napełnianie, otwory czyszczące i konserwacyjne oraz ewentualnie systemy rozpuszczalnikowe lub zapachowe.
Podział na strefy i dane materiałowe
Przy pyłach palnych obszary są klasyfikowane jako strefa 20, 21 lub 22. Strefa 20 występuje wtedy, gdy wybuchowa atmosfera pyłowa jest obecna stale, przez długi czas lub często. Dotyczy to często wnętrza mieszalnika, silosu, filtra lub przewodu prowadzącego pył. Strefa 21 może istnieć w bezpośrednim otoczeniu miejsc napełniania, opróżniania, poboru próbek lub konserwacji, gdy w normalnej eksploatacji okazjonalnie uwalniany jest pył. Strefa 22 występuje, gdy niebezpieczna atmosfera pyłowa pojawia się tylko rzadko i krótkotrwale. Rzeczywisty podział na strefy zależy od stopnia uwalniania, szczelności, odsysania, czyszczenia, geometrii pomieszczenia i sposobu eksploatacji.
Dla strefy 20 zasadniczo wymagane jest urządzenie kategorii 1D. W strefie 21 dopuszczalne są urządzenia kategorii 1D lub 2D; w strefie 22 w grę wchodzą urządzenia kategorii 1D, 2D lub 3D. To przyporządkowanie dotyczy nie tylko silników i czujników, lecz również komponentów nieelektrycznych, takich jak narzędzia mieszające, wały, uszczelnienia, sprzęgła, klapy, śluzy komórkowe i urządzenia transportowe.
Projektu nie wolno opierać na przypuszczanych wartościach standardowych. Dla każdej istotnej frakcji pyłu wymagane są reprezentatywne dane bezpieczeństwa technicznego. Należą do nich zwłaszcza KSt, maksymalne ciśnienie wybuchu pmax, minimalna energia zapłonu, minimalna temperatura zapłonu chmury pyłu, minimalna temperatura zapłonu warstwy pyłu, rozkład wielkości ziaren, wilgotność i przewodność elektryczna. Przy lotnych składnikach płynnych i substancjach zapachowych muszą być ocenione możliwe mieszaniny hybrydowe pary i pyłu. TRGS 721 konkretyzuje ustalanie i ocenę zagrożenia wybuchem oraz dobór wymaganych środków ochronnych.
Ryczałtowe stwierdzenie, że pyły detergentowe zasadniczo należą do klasy wybuchowości pyłu St 1 lub St 2, nie jest wiarygodne. Klasyfikacja wynika z pomiaru konkretnego produktu. Także składniki utleniające, takie jak nadwęglan sodu, muszą być rozpatrywane oddzielnie: nie są one po prostu oceniane jako pył palny, mogą jednak wzmacniać pożary i przy rozkładzie uwalniać tlen.
Środki ochronne w eksploatacji
Ochrona przeciwwybuchowa ma kolejność priorytetów. Pierwszeństwo mają unikanie lub ograniczanie niebezpiecznej atmosfery wybuchowej oraz unikanie skutecznych źródeł zapłonu. Dopiero gdy nie jest to wystarczająco możliwe, stosowane są konstrukcyjne środki ochronne ograniczające skutki wybuchu.
Pyłoszczelne, możliwie zamknięte prowadzenie procesu ogranicza uwalnianie pyłu. Hermetyzacja, odsysanie, odpowiednia technika filtracyjna, szczelnie wykonane miejsca przekazania i koncepcja czyszczenia oparta na ryzyku redukują osady pyłu w pomieszczeniu ustawienia. Warstw pyłu nie wolno oceniać za pomocą ryczałtowej wartości granicznej, takiej jak „1 mm”. Już cienkie, wielkopowierzchniowe osady mogą przy wzniecaniu przyczynić się do wybuchu wtórnego.
Do unikania źródeł zapłonu należą ograniczenie temperatur powierzchni, nadzór temperatury łożysk i uszczelnień, wykrywanie blokad lub niedopuszczalnego momentu obrotowego, separatory ciał obcych, konserwacja elementów mechanicznych oraz ciągłe uziemienie i wyrównanie potencjałów. TRGS 723 podaje dla warstw pyłu zasadniczo margines bezpieczeństwa 75 °C między minimalną temperaturą zapłonu warstwy pyłu a temperaturą powierzchni, o ile ocena zagrożenia nie dopuszcza innego ustalenia.
Także naładowanie elektrostatyczne musi być rozpatrywane. Dotyczy to mieszalnika, rur, elastycznych węży, filtrów, IBC, opakowań, procesów napełniania i personelu obsługi. TRGS 727 traktuje o unikaniu zagrożeń zapłonowych przez naładowania elektrostatyczne. Skuteczna koncepcja może obejmować komponenty przewodzące lub odprowadzające ładunki, sprawdzone połączenia uziemiające, odpowiednie środki ochrony indywidualnej oraz zasady eksploatacyjne dotyczące zmiany opakowań i czyszczenia.
Jeśli wybuchu nie można wystarczająco pewnie zapobiec, należy sprawdzić konstrukcyjne środki ochronne. Należą do nich aparaty odporne na ciśnienie wybuchu lub na uderzenie ciśnienia wybuchu, odciążenie ciśnienia wybuchu, bezpłomieniowe odciążenie, tłumienie wybuchu oraz techniczne oddzielenie podłączonych komponentów. Oddzielenie jest szczególnie ważne, aby płomień i ciśnienie nie przenosiły się przez przewody transportowe lub odsysające na filtry, silosy lub inne aparaty. Odpowiednimi środkami mogą być sprawdzone klapy zwrotne, szybkozamykające zasuwy, zawory ochrony przeciwwybuchowej, bariery środka gaśniczego lub odpowiednio przystosowane śluzy komórkowe.
Obowiązki użytkownika
Użytkownik musi sporządzić dokument zabezpieczenia przed wybuchem przed rozpoczęciem eksploatacji, utrzymywać go aktualnym i sprawdzać przy zmianach receptury lub instalacji. Zawiera on co najmniej ocenę zagrożenia, podział na strefy, dane bezpieczeństwa technicznego, wybór urządzeń i systemów ochronnych, ocenę źródeł zapłonu, koncepcję badań, zasady czyszczenia, instrukcje eksploatacyjne i środki organizacyjne.
Pracownicy wymagają szkoleń dotyczących stref zagrożenia wybuchem, uwalniania pyłu, uziemienia, bezpiecznego czyszczenia, zakłóceń, alarmów i środków awaryjnych. Prace gorące, szlifowanie, spawanie lub stosowanie niedopuszczonych urządzeń mobilnych w strefach zagrożonych wybuchem lub w ich pobliżu wymagają kontrolowanej procedury dopuszczenia. Systemy ochrony przeciwwybuchowej, połączenia uziemiające, nadzory temperatury, filtry, urządzenia oddzielające i komponenty odciążające ciśnienie muszą być regularnie sprawdzane zgodnie z oceną zagrożenia, danymi producenta i obowiązującymi obowiązkami badań.
Tak amixon® wspiera zgodny z ATEX projekt instalacji mieszających do proszków detergentowych
Instalacje mieszające do proszków detergentowych można bezpiecznie zaprojektować tylko wtedy, gdy znane są rzeczywiste właściwości receptury. Decydujące są nie same oznaczenia zastosowanych surowców, lecz właściwości danej frakcji pyłu, możliwe udziały organiczne, nośniki zapachowe, surfaktanty, polimery, pyły enzymatyczne, komponenty utleniające oraz ewentualnie mieszaniny hybrydowe pary i pyłu. amixon® wspiera projektowanie procesowe mieszalnika; ocena zagrożenia, podział na strefy i sporządzenie dokumentu zabezpieczenia przed wybuchem leżą po stronie użytkownika i zleconych przez niego specjalistów ds. ochrony przeciwwybuchowej.
amixon® może dostarczać mieszalniki, granulatory, próżniowe suszarko-mieszalniki i reaktory mieszające w wykonaniach przestrzeni produktowej odpowiednich dla klasyfikacji jako strefa ATEX 20. Dotyczy to – zależnie od serii i konfiguracji projektu – między innymi mieszalników jednowałowych, mieszalników pionowych i stożkowych, mieszalników kontenerowych, mieszalników ciągłych oraz próżniowych suszarko-mieszalników i reaktorów mieszających. Dla strefy 20 zasadniczo wymagany jest bardzo wysoki poziom ochrony, odpowiadający z reguły wykonaniu kategorii 1D. Konkretna kategoria urządzenia, maksymalna dopuszczalna temperatura powierzchni, wyposażenie elektryczne i nieelektryczne oraz towarzysząca dokumentacja ATEX są ustalane specyficznie dla projektu na podstawie danych materiałowych i warunków procesowych.
Ramy prawne wynikają z dyrektywy produktowej ATEX 2014/34/UE dla urządzeń i systemów ochronnych oraz dyrektywy eksploatacyjnej ATEX 1999/92/WE dla eksploatacji instalacji zagrożonych wybuchem. W Niemczech obowiązki użytkownika są konkretyzowane zwłaszcza przez rozporządzenie o substancjach niebezpiecznych, rozporządzenie o bezpieczeństwie eksploatacji i techniczne reguły dla substancji niebezpiecznych. Użytkownik musi ocenić zagrożenie wybuchem, ustalić strefy zagrożenia wybuchem, wdrożyć odpowiednie środki ochronne i udokumentować wyniki w dokumencie zabezpieczenia przed wybuchem. TRGS 720 wyraźnie wymaga udokumentowania oceny zagrożenia jako dokumentu zabezpieczenia przed wybuchem.
Podział na strefy obejmuje zawsze cały łańcuch procesowy. Wnętrze mieszalnika, filtra, silosu lub przewodu transportowego prowadzącego pył jest często strefą 20. W obszarze miejsc napełniania, wyładunku, poboru próbek lub konserwacji może, zależnie od rzeczywistego uwalniania pyłu, występować strefa 21. Obszary, w których niebezpieczna atmosfera pyłowa jest spodziewana tylko rzadko i krótkotrwale, mogą być klasyfikowane jako strefa 22. Ostateczny podział zależy od stopnia uwalniania, szczelności, odsysania, czyszczenia, geometrii pomieszczenia i sposobu eksploatacji.
Mieszalniki amixon® mogą być projektowane pod kątem możliwie zamkniętego i pyłoszczelnego prowadzenia produktu. Komory mieszania o niskim udziale spoin, wygładzone i odpowiednie systemy uszczelniające mogą ograniczać emisje pyłu. Drzwi inspekcyjne Clever-Cut® z uszczelnieniem OmgaSeal® są według amixon® zaprojektowane do uszczelnienia przestrzeni produktowej o niskim udziale stref martwych. Długoterminowa szczelność zależy jednak także od różnic ciśnienia, materiału uszczelnienia, zużycia, konserwacji i rzeczywistego prowadzenia procesu. Pyłoszczelne wykonanie aparatu nie zastępuje więc niezbędnego czyszczenia, odsysania i kontroli osadów pyłu w pomieszczeniu ustawienia.
Ograniczenie możliwych źródeł zapłonu jest centralną częścią projektu aparaturowego. Wiele mieszalników pionowych amixon® może być eksploatowanych przy niskich prędkościach obwodowych. Dla serii VM i HM amixon® podaje regulowany zakres od około 0,8 do 3,5 m/s. Niskie prędkości narzędzia mogą redukować energię tarcia, uderzenia i ścierania. Nie stanowią one jednak ogólnego dowodu, że nie może wystąpić skuteczne źródło zapłonu. Ocena musi uwzględniać między innymi łożyska, uszczelnienia, wały, narzędzia mieszające, możliwe kontakty narzędzie-ściana, ciała obce, blokady, temperatury powierzchni, naładowanie elektrostatyczne i komponenty elektryczne.
Odpowiednie środki mogą obejmować nadzór temperatury i momentu obrotowego, kontrolowane obroty narzędzia, separację ciał obcych, odpowiednie koncepcje uszczelnień i łożysk, uziemienie, wyrównanie potencjałów i prewencyjne utrzymanie ruchu. Dla warstw pyłu TRGS 723 podaje zasadniczo margines bezpieczeństwa 75 °C między minimalną temperaturą zapłonu warstwy pyłu a temperaturą powierzchni, o ile ocena zagrożenia nie dopuszcza innego ustalenia. Naładowanie elektrostatyczne musi być uwzględniane dla mieszalnika, przewodów rurowych, elastycznych węży, filtrów, opakowań i procesów zasilania.
Dla płynnych dodatków, takich jak surfaktanty, oleje czy formulacje zapachowe, dostępne są odpowiednie lance dozujące i dysze. Dodawanie musi być dostosowane do ilości cieczy, lepkości, obrazu natrysku, wielkości kropli, temperatury i ruchu produktu. Celem jest równomierne rozprowadzenie przy ograniczonym lokalnym przewilżeniu i możliwie niskich naklejeniach. Przy recepturach detergentów z granulatami enzymatycznymi lub składnikami utleniającymi, takimi jak nadwęglan sodu, wilgotność, temperatura i obciążenie mechaniczne muszą być kontrolowane ze szczególną starannością. Nadwęglan sodu jest substancją utleniającą i przy termicznym rozkładzie może uwalniać tlen; inertyzacja nie zastępuje więc ani kontroli temperatury, ani oceny możliwych reakcji rozkładu.
Jeśli wybuchu nie można wystarczająco bezpiecznie zapobiec, muszą zostać ocenione konstrukcyjne środki ochronne dla całej instalacji. Należą do nich aparaty odporne na ciśnienie wybuchu lub na uderzenie ciśnienia wybuchu, odciążenie ciśnienia wybuchu, bezpłomieniowe odciążenie, tłumienie wybuchu i techniczne oddzielenie od wybuchu. Zwłaszcza filtry, silosy, urządzenia transportowe i przewody rurowe muszą być chronione przed przeniesieniem ciśnienia i płomienia. Jakie środki ochronne są wymagane, wynika z KSt, pmax, minimalnej energii zapłonu, temperatur zapłonu, wilgotności, wielkości ziarna, przewodności elektrycznej, możliwych mieszanin hybrydowych i całej geometrii instalacji.
amixon® oferuje próby z oryginalnym produktem, aby badać jakość mieszania, rozwój temperatury, rozprowadzenie cieczy, zachowanie naklejania, opróżnianie i czyszczalność. Wyniki te mogą wspierać wybór mieszalnika, narzędzi, koncepcji dozowania, systemów uszczelniających i parametrów eksploatacyjnych. Nie zastępują one jednak ani badania bezpieczeństwa technicznego materiałów, ani wymaganej prawnie oceny zagrożenia, dokumentu zabezpieczenia przed wybuchem czy sprawdzenia całej instalacji przez wykwalifikowanych specjalistów.