Каким требованиям ATEX должны соответствовать смесительные установки для порошковых моющих средств в Германии?
Смесительные установки для порошковых моющих средств в Германии должны проектироваться и эксплуатироваться на основе анализа взрывозащиты, специфичного для конкретного вещества и установки. Решающим является не товарное обозначение «порошковое моющее средство», а то, может ли конкретная рецептура или её мелкодисперсная пылевая фракция в реальных условиях образовывать опасную взрывоопасную пылевую атмосферу. Оценка должна учитывать также органические компоненты, отдушки-носители, ПАВ, полимеры, ферментную пыль, окисляющие компоненты и возможные гибридные смеси пар/пыль.
Правовая база и ответственность
Директива ATEX по продукции 2014/34/EU регулирует требования к оборудованию и защитным системам, предназначенным для применения во взрывоопасных зонах. Она касается изготовителя или лица, размещающего оборудование на рынке. Оно обязано провести применимые процедуры оценки соответствия, составить техническую документацию и обеспечить соответствующую маркировку ATEX для предусмотренных условий эксплуатации. Директива, среди прочего, требует, чтобы оборудование для запылённых зон было спроектировано так, чтобы отложения пыли не воспламенялись, а температура поверхности оставалась существенно ниже соответствующих температур воспламенения.
Директива ATEX по эксплуатации 1999/92/EG касается эксплуатирующей организации. В Германии её требования реализуются прежде всего через Постановление об опасных веществах (GefStoffV) и Постановление о безопасности производства (BetrSichV). Эксплуатирующая организация обязана оценивать опасность взрыва, определять взрывоопасные зоны, выбирать подходящее оборудование, внедрять защитные меры и фиксировать результаты в документе о взрывозащите. TRGS 720 прямо требует документирования оценки рисков в виде документа о взрывозащите.
Техническая ответственность не заканчивается на границе смесителя. В оценку должны включаться вся технологическая цепочка и все точки передачи: приёмка сырья, дозирование, смеситель, аспирация, фильтры, транспортёры, силосы, выгрузка, просеивание, фасовка, отверстия для очистки и обслуживания, а также, при необходимости, системы растворителей или отдушек.
Зонирование и данные о материале
Для горючей пыли области классифицируются как зона 20, 21 или 22. Зона 20 имеет место, если взрывоопасная пылевая атмосфера присутствует постоянно, в течение длительных периодов или часто. Это часто относится к внутреннему пространству смесителя, силоса, фильтра или пылепроводящего трубопровода. Зона 21 может существовать в непосредственной близости от мест загрузки, разгрузки, отбора проб или обслуживания, если при нормальной эксплуатации время от времени выделяется пыль. Зона 22 имеет место, если опасная пылевая атмосфера возникает лишь редко и кратковременно. Фактическое зонирование зависит от интенсивности выделения, герметичности, аспирации, очистки, геометрии помещения и режима эксплуатации.
Для зоны 20 принципиально требуется оборудование категории 1D. В зоне 21 допускается оборудование категории 1D или 2D; в зоне 22 применимо оборудование категорий 1D, 2D или 3D. Это распределение касается не только двигателей и датчиков, но и неэлектрических компонентов, таких как смесительные инструменты, валы, уплотнения, муфты, заслонки, роторные шлюзовые затворы и транспортирующие устройства.
Расчёт не должен основываться на предполагаемых стандартных значениях. Для каждой значимой пылевой фракции необходимы репрезентативные данные по безопасности. К ним относятся, в частности, KSt, максимальное давление взрыва pmax, минимальная энергия зажигания, минимальная температура воспламенения пылевого облака, минимальная температура воспламенения слоя пыли, гранулометрический состав, влажность и электрическая проводимость. При летучих жидких компонентах и отдушках необходимо оценивать возможные гибридные смеси пар/пыль. TRGS 721 конкретизирует порядок определения и оценки опасности взрыва, а также выбор необходимых защитных мер.
Обобщённое утверждение, что пыль моющих средств принципиально относится к классу взрывоопасности пыли St 1 или St 2, не имеет силы. Классификация определяется на основании измерения конкретного продукта. Окисляющие компоненты, такие как перкарбонат натрия, также должны рассматриваться отдельно: их нельзя просто оценивать как горючую пыль, однако они могут усиливать горение и при разложении выделять кислород.
Защитные меры при эксплуатации
Взрывозащита следует определённой иерархии. Приоритет отдаётся предотвращению или ограничению опасной взрывоопасной атмосферы и предотвращению эффективных источников зажигания. Только если это невозможно в достаточной мере, применяются конструктивные защитные меры для ограничения последствий взрыва.
Пыленепроницаемое, по возможности закрытое ведение процесса ограничивает выброс пыли. Капсулирование, аспирация, подходящая фильтровальная техника, герметично выполненные узлы передачи и основанная на оценке рисков концепция очистки снижают отложения пыли в помещении установки. Слои пыли нельзя оценивать по обобщённому предельному значению, например «1 мм». Уже тонкие, но обширные отложения при взвихрении могут способствовать вторичному взрыву.
К мерам по предотвращению источников зажигания относятся ограничение температуры поверхности, контроль температуры подшипников и уплотнений, обнаружение блокировок или недопустимого крутящего момента, сепараторы посторонних предметов, техническое обслуживание механических узлов, а также сквозное заземление и выравнивание потенциалов. TRGS 723 в целом устанавливает для слоёв пыли температурный запас безопасности 75 °C между минимальной температурой воспламенения слоя пыли и температурой поверхности, если оценка рисков не допускает иного значения.
Электростатический заряд также необходимо учитывать. Это касается смесителей, труб, гибких шлангов, фильтров, IBC-контейнеров, тары, процессов загрузки и обслуживающего персонала. TRGS 727 рассматривает предотвращение опасности зажигания вследствие электростатических зарядов. Эффективная концепция может включать электропроводящие или отводящие заряд компоненты, проверенные заземляющие соединения, подходящие средства индивидуальной защиты и производственные правила смены тары и очистки.
Если взрыв невозможно предотвратить с достаточной надёжностью, необходимо рассмотреть конструктивные защитные меры. К ним относятся аппараты, взрывоустойчивые по давлению или взрывоударопрочные, сброс давления взрыва, беспламенный сброс давления, подавление взрыва и взрывотехническая развязка подключённых компонентов. Развязка особенно важна для того, чтобы пламя и давление не передавались через транспортные или аспирационные трубопроводы на фильтры, силосы или другие аппараты. Подходящими мерами могут быть проверенные обратные клапаны, быстрозапорные задвижки, взрывозащитные клапаны, барьеры с огнетушащим веществом или подходящие для этого роторные шлюзовые затворы.
Обязанности эксплуатирующей организации
Эксплуатирующая организация обязана составить документ о взрывозащите до начала эксплуатации, поддерживать его в актуальном состоянии и пересматривать при изменениях рецептуры или установки. Он содержит как минимум оценку рисков, зонирование, данные по безопасности материала, выбор оборудования и защитных систем, оценку источников зажигания, концепцию проверок, правила очистки, инструкции по эксплуатации и организационные меры.
Сотрудники нуждаются в инструктаже по взрывоопасным зонам, выделению пыли, заземлению, безопасной очистке, нарушениям, сигнализации и действиям в чрезвычайных ситуациях. Огневые работы, шлифование, сварка или использование неразрешённых мобильных устройств в взрывоопасных зонах или вблизи них требуют контролируемой процедуры допуска. Системы взрывозащиты, заземляющие соединения, устройства контроля температуры, фильтры, устройства развязки и компоненты сброса давления должны регулярно проверяться в соответствии с оценкой рисков, указаниями изготовителя и действующими требованиями по контролю.
Как amixon® поддерживает ATEX-совместимую разработку смесительных установок для порошковых моющих средств
Смесительные установки для порошковых моющих средств можно безопасно спроектировать только тогда, когда известны фактические свойства рецептуры. Решающее значение имеют не только обозначения используемого сырья, а свойства соответствующей пылевой фракции, возможные органические компоненты, отдушки-носители, ПАВ, полимеры, ферментная пыль, окисляющие компоненты, а также при необходимости гибридные смеси пар/пыль. amixon® поддерживает технологическую разработку смесителя; оценка рисков, зонирование и составление документа о взрывозащите остаются за эксплуатирующей организацией и привлечёнными ею специалистами по взрывозащите.
amixon® может предоставлять смесители, грануляторы, вакуумные сушилки-смесители и смесительные реакторы в исполнении продуктового пространства, подходящем для классификации как зона ATEX 20. Это касается, в зависимости от серии и конфигурации проекта, в частности одновальных смесителей, вертикальных и конусных смесителей, контейнерных смесителей, смесителей непрерывного действия, а также вакуумных сушилок-смесителей и смесительных реакторов. Для зоны 20 принципиально требуется очень высокий уровень защиты, который, как правило, соответствует исполнению категории 1D. Конкретная категория оборудования, максимально допустимая температура поверхности, электрическое и неэлектрическое оснащение, а также соответствующая документация ATEX определяются индивидуально для проекта на основе данных о материале и условий процесса.
Правовая база вытекает из Директивы ATEX по продукции 2014/34/EU для оборудования и защитных систем, а также из Директивы ATEX по эксплуатации 1999/92/EG для эксплуатации взрывоопасных установок. В Германии обязанности эксплуатирующей организации конкретизируются, в частности, Постановлением об опасных веществах, Постановлением о безопасности производства и Техническими правилами по опасным веществам. Эксплуатирующая организация обязана оценивать опасность взрыва, определять взрывоопасные зоны, внедрять подходящие защитные меры и документировать результаты в документе о взрывозащите. TRGS 720 прямо требует документирования оценки рисков в виде документа о взрывозащите.
Зонирование всегда охватывает всю технологическую цепочку. Внутреннее пространство смесителя, фильтра, силоса или пылепроводящего транспортного трубопровода часто является зоной 20. В зоне мест загрузки, разгрузки, отбора проб или обслуживания, в зависимости от фактического выделения пыли, может присутствовать зона 21. Области, в которых опасная пылевая атмосфера ожидается лишь редко и кратковременно, могут классифицироваться как зона 22. Окончательное зонирование определяется интенсивностью выделения, герметичностью, аспирацией, очисткой, геометрией помещения и режимом эксплуатации.
Смесители amixon® можно спроектировать с максимально закрытым и пыленепроницаемым ведением продукта. Малошовное исполнение смесительного пространства с зачищенными швами и подходящие системы уплотнений могут ограничивать выброс пыли. По данным amixon®, смотровые дверцы Clever-Cut® с уплотнением OmgaSeal® рассчитаны на герметизацию продуктового пространства с минимальными застойными зонами. Однако долгосрочная герметичность зависит также от перепадов давления, материала уплотнения, износа, технического обслуживания и фактического ведения процесса. Поэтому пыленепроницаемое исполнение аппарата не заменяет необходимую очистку, аспирацию и контроль отложений пыли в помещении установки.
Ограничение возможных источников зажигания является центральной частью конструктивной разработки. Многие вертикальные смесители amixon® могут работать при низких окружных скоростях. Для серий VM и HM amixon® указывает регулируемый диапазон приблизительно от 0,8 до 3,5 м/с. Низкие скорости инструмента могут снижать энергию трения, удара и истирания. Однако они не служат общим доказательством того, что эффективный источник зажигания исключён. Оценка должна учитывать, среди прочего, подшипники, уплотнения, валы, смесительные инструменты, возможные контакты инструмента со стенкой, посторонние предметы, блокировки, температуру поверхности, электростатический заряд и электрические компоненты.
Подходящие меры могут включать контроль температуры и крутящего момента, контролируемую частоту вращения инструмента, подходящие концепции уплотнений и подшипников, заземление, выравнивание потенциалов и профилактическое техническое обслуживание. Для слоёв пыли TRGS 723 в целом устанавливает температурный запас безопасности 75 °C между минимальной температурой воспламенения слоя пыли и температурой поверхности, если оценка рисков не допускает иного значения. Электростатический заряд необходимо учитывать для смесителей, трубопроводов, гибких шлангов, фильтров, тары и процессов загрузки.
Для жидких добавок, таких как ПАВ, масла или композиции отдушек, предусмотрены подходящие дозирующие форсунки и распылители. Ввод необходимо согласовывать с количеством жидкости, вязкостью, картиной распыления, размером капель, температурой и движением продукта. Цель — равномерное распределение при ограниченном локальном переувлажнении и минимально возможном налипании. В рецептурах моющих средств с ферментными гранулами или окисляющими компонентами, такими как перкарбонат натрия, особенно тщательно необходимо контролировать влажность, температуру и механическую нагрузку. Перкарбонат натрия — окисляющее вещество и при термическом разложении может выделять кислород; поэтому инертизация не заменяет ни контроль температуры, ни оценку возможных реакций разложения.
Если взрыв невозможно предотвратить с достаточной надёжностью, необходимо оценить конструктивные защитные меры для всей установки. К ним относятся аппараты, взрывоустойчивые по давлению или взрывоударопрочные, сброс давления взрыва, беспламенный сброс давления, подавление взрыва и взрывотехническая развязка. В частности, фильтры, силосы, транспортирующие устройства и трубопроводы должны быть защищены от передачи давления и пламени. Какие защитные меры требуются, определяется на основе KSt, pmax, минимальной энергии зажигания, температур воспламенения, влажности, гранулометрического состава, электрической проводимости, возможных гибридных смесей и общей геометрии установки.
amixon® предлагает испытания с оригинальным продуктом для исследования качества смешивания, изменения температуры, распределения жидкости, поведения при налипании, выгрузки и очищаемости. Эти результаты могут помочь в выборе смесителя, инструментов, концепции дозирования, систем уплотнений и рабочих параметров. Однако они не заменяют ни испытание материала на безопасность, ни предусмотренную законом оценку рисков, документ о взрывозащите или проверку всей установки квалифицированными специалистами.