Zagrożenie wybuchem

Zagrożenie wybuchem
ROZPORZĄDZENIE MINISTRA SPRAW WEWNĘTRZNYCH
I ADMINISTRACJI z dnia 7 czerwca 2010 r.
w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów
budowlanych i terenów
Rozdział 8
Prace niebezpieczne pod względem pożarowym oraz ocena zagrożenia wybuchem
(Dziennik Ustaw z 2010 r. Nr 109 poz. 719)
ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 8 lipca 2010 r.
w sprawie minimalnych wymagań, dotyczących bezpieczeństwa
i higieny pracy, związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy
atmosfery wybuchowej
(Dziennik Ustaw z 2010 r. Nr 138 poz. 931)
Przepisy niniejszego rozporządzenia wdrażają postanowienia dyrektywy 1999/92/WE
Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 grudnia 1999 r. w sprawie minimalnych
wymagań dotyczących bezpieczeństwa i ochrony zdrowia pracowników zatrudnionych na
stanowiskach pracy, na których może wystąpić atmosfera wybuchowa
POŻAR – proces spalania o niekontrolowanym
przebiegu w czasie i przestrzeni
WYBUCH – gwałtowna reakcja utleniania lub
rozkładu, wywołująca wzrost temperatury
i/lub ciśnienia
detonacja –
wybuch rozprzestrzeniający się z prędkością
ponaddźwiękową (> 340 m/s)
deflagracja –
wybuch rozprzestrzeniający się z prędkością
poddźwiękową (< 340 m/s)
ZAGROŻENIE WYBUCHEM powstaje w każdym
miejscu, gdzie istnieje możliwość wytworzenia mieszaniny
wybuchowej
Mieszanina wybuchowa powstaje poprzez rozproszenie
w powietrzu:
- palnych gazów,
- par palnych cieczy,
- pyłów palnych ciał stałych.
Jeżeli stężenie substancji palnej w powietrzu zawiera się
pomiędzy jej dolną i górną granicą wybuchowości, to pod
wpływem czynnika inicjującego zapłon, następuje gwałtowne
spalanie mieszaniny, czyli:
WYBUCH
PALIWO
WYBUCH
ŹRÓDŁO ZAPŁONU
UTLENIACZ
Historyczne, opisane w literaturze, przypadki wybuchów pyłów:
- Bartknecht W., Explosions – Course, Prevention, Protection, Springer-Verlag, 1981.
- Eckhoff R.K., Dust explosions in the process industries, Elsevier, 2003.
Rok
Miejsce
Instalacja
Rodzaj pyłu
Szkody
1858
Szczecin
Młyn
Zboże
Zniszczenie młynu
1860
Milwaukee (USA) Młyn
Mąka
Zniszczenie młynu
Mascoutah (USA)
Młyn
Mąka
Zniszczenie młynu
Hameln (Niemcy)
Silos
Zboże
Zniszczenie silosa
i kilku budynków
.
1864
.
1887
W czasach współczesnych statystyki odnotowują również wiele przypadków
groźnych wybuchów gazów, par palnych cieczy i pyłów. Zdarzenia te,
niekiedy o rozmiarach katastrof, prowadzą nie tylko do poważnych strat
materialnych, ale powodują również wiele ofiar ludzkich, prowadząc do
utraty zdrowia a nawet życia wielu osób.
Skutki wybuchu elewatora zbożowego w Blaye (Francja) w 1997 roku
(Summary report on explosion of grain silo in Blaye, INERIS, 1998)
Wybuch w fabryce leków w Stanach Zjednoczonych w 2003 roku
(Investigation report on dust explosion in West Pharmaceutical Services in Kinston,
U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board, 2004.)
Dolna Granica Wybuchowości (DGW) to najniższe stężenie
paliwa w mieszaninie z powietrzem, przy którym możliwy jest
zapłon tej mieszaniny pod wpływem czynnika inicjującego
Górna Granica Wybuchowości (GGW) to najwyższe stężenie
paliwa w mieszaninie z powietrzem, przy którym możliwy jest
zapłon tej mieszaniny pod wpływem czynnika inicjującego
Zagrożenie wybuchem (pożarem) jest tym większe im szerszy
jest zakres wybuchowości mieszaniny palnej, czyli im większa
jest różnica pomiędzy GGW i DGW substancji palnej
Minimalna energia zapłonu, Emin to najmniejsza energia
kondensatora w obwodzie elektrycznym, którego wyładowanie powoduje zapłon mieszaniny palnej w określonych
warunkach badania.
Zagrożenie wybuchem (pożarem) jest tym większe im
mniejszą wartością Emin charakteryzuje się mieszanina palna
Wartości minimalnej energii zapłonu, Emin mieszanin
gazów, par cieczy i pyłów z powietrzem (przykłady)
Substancja palna
Emin, mJ
Dwusiarczek węgla
0,009
Wodór
0,019
Acetylen
0,019
Tlenek etylenu
0,060
Metanol
0,14
Butan
0,25
Aceton
0,60
Cukier
30
Mleko w proszku
50
Drewno (sosna)
40
W normie PN-EN 1127-1:2011 określono następujące czynniki
mogące spowodować zapłon:
- gorące powierzchnie,
- płomień,
- iskry (elektryczne, mechaniczne),
- elektryczność statyczna,
- wyładowanie atmosferyczne,
- fale elektromagnetyczne o częstotliwości radiowej,
- promieniowanie jonizujące,
- ultradźwięki,
- sprężanie adiabatyczne,
- egzotermiczne reakcje chemiczne
Temperatura samozapłonu jest to najniższa temperatura,
w której następuje samoistne zapalenie się substancji palnej
(bez udziału zewnętrznego płomienia lub iskry)
Temperatura samozapłonu jest podstawą klasyfikacji
mieszanin wybuchowych gazów i par cieczy z powietrzem
Temperatura
samozapłonu, oC
Klasa
temperaturowa
Przykład substancji
> 450
T1
wodór, tlenek węgla, amoniak
300 – 450
T2
acetylen, n-butan, tlenek etylenu
200 – 300
T3
n-oktan, terpentyna
135 – 200
T4
aldehyd octowy, eter etylowy
100 – 135
T5
dwusiarczek węgla
85 – 100
T6
fosforowodór
Gazy i pary cieczy o temperaturze samozapłonu poniżej 85 oC
traktowane są jako samozapalające się w temperaturze pokojowej.
Gazy i ciecze o temperaturze samozapłonu poniżej 85 oC
traktowane jako samozapalające się w temperaturze pokojowej
(przykłady)
Fosforowodor PH3
w postaci oczyszczonej zapala się w powietrzu w temperaturze 100 °C,
w postaci technicznej (nieoczyszczonej) ulega samozapłonowi w temp.
pokojowej, na skutek obecności difosfiny
Azydki organiczne –CN3
Nadtlenki organiczne – O – O –
Materiały samoreaktywne
na skutek ciepła, tarcia, kontaktu z substancją działającą katalitycznie następuje
ich rozkład z wydzieleniem gazów, par o niskiej temperaturze samozapłonu
Czynniki występujące podczas pożarów i wybuchów, które mogą
powodować obrażenia ciała lub śmierć osób oraz zniszczenia
obiektów:
- płomień, promieniowanie cieplne,
- toksyczne produkty spalania i rozkładu termicznego,
- fala ciśnieniowa,
- odłamki.
Nadciśnienie,
kPa
Rodzaj uszkodzeń obiektów
Skutki oddziaływania na ludzi
Poważne uszkodzenia
budynków i instalacji
technologicznych.
Zawalenie budynków o stalowej
konstrukcji nośnej
> 50% uszkodzeń bębenków w uszach
> 50% poważnych zranień od odłamków
12 – 20
Zniszczenie ścian z bloków
betonowych i żużlowych
1% uszkodzeń bębenków w uszach
1% poważnych zranień od odłamków
20 – 30
Zawalenie budynków z
elementów prefabrykowanych
3– 7
Niszczenie szyb okiennych*) ,
odpadanie tynku
Zranienia odłamkami szkła
1 –2
Uszkodzenia ok. 10%
przeszkleń
Zranienia odłamkami szkła
17 – 27
*)
stąd wynika przyjęcie wartości nadciśnienia ∆P = 5 kPa jako wskaźnika
zagrożenia wybuchem dla pomieszczeń
POMIESZCZENIE ZAGROŻONE WYBUCHEM –
pomieszczenie, w którym może się wytworzyć mieszanina
wybuchowa powstała z wydzielającej się takiej ilości palnych
gazów, par, mgieł lub pyłów, któej wybuch mógłby spowodować
przyrost ciśnienia w tym pomieszczeniu przekraczający 5 kPa.
W pomieszczeniu należy wyznaczyć strefę zagrożenia
wybuchem, jeżeli może w nim wystąpić mieszanina wybuchowa
o objętości co najmniej 0,01 m3 w zwartej przestrzeni
Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010r.
w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów
(Dz. U. z dnia 22 czerwca 2010 r.)
Zakwalifikowanie pomieszczenia jako POMIESZCZENIA
ZAGROŻONEGO WYBUCHEM pociąga za sobą różne
skutki, odnośnie m.in.:
- usytuowania budynku względem innych budynków,
- lokalizacji pomieszczenia w budynku,
- doboru zabezpieczeń technicznych chroniących pomieszczenie
przed skutkami wybuchu,
- rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych pomieszczenia (budynku)
pod kątem ochrony przed skutkami wybuchu,
- wielkości stref pożarowych w budynku,
- długości przejść i dojść ewakuacyjnych,
- kierunku otwierania się drzwi ewakuacyjnych,
- rozwiązań techniczno-budowlanych dotyczących wyjść
ewakuacyjnych i ich ilości,
- rozwiązania techniczno-budowlanych dotyczących pionowych dróg
ewakuacyjnych (klatek schodowych),
- zapewnienia dojazdu pojazdów jednostek ochrony
przeciwpożarowej (drogi pożarowe).
W obiektach zagrożonych wybuchem zabronione jest:
- stosowanie otwartego ognia,
- korzystanie z urządzeń i narzędzi mogących spowodować zaiskrzenie,
- używanie narzędzi, pojemników, materiałów (także odzieży)
o wysokiej skłonności do elektryzacji,
- stosowanie maszyn i urządzeń z elementami nagrzewającymi się
do wysokiej temperatury.
Wszystkie urządzenia elektryczne (silniki, wentylatory, pompy,
przełączniki, przyrządy pomiarowe, oświetlenie etc.) stosowane
w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem muszą być w wykonaniu
przeciwwybuchowym, aby nie mogły poprzez zaiskrzenie lub silne
nagrzanie zainicjować zapłonu mieszaniny wybuchowej
ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI
z dnia 8 lipca 2010 r (D.U. z 2010 r. Nr 138 poz. 931)
§ 5. 1. Pracodawca dzieli przestrzenie zagrożone wybuchem na strefy,
klasyfikując je na podstawie prawdopodobieństwa i czasu występowania atmosfery wybuchowej jako:
1) strefa 0 - przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę z
powietrzem substancji palnych w postaci gazów, par, mgieł, występuje stale, często
lub przez długie okresy;
2) strefa 1 - przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę z
powietrzem substancji palnych w postaci gazów, par, mgieł, może czasami wystąpić
w trakcie normalnego działania;
3) strefa 2 - przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę z
powietrzem substancji palnych w postaci gazów, par, mgieł, nie występuje w trakcie
normalnego działania, a w przypadku wystąpienia, utrzymuje się przez krótki okres;
4) strefa 20 - przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa w postaci obłoku palnego
pyłu w powietrzu występuje stale, często lub przez długie okresy;
5) strefa 21 - przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa w postaci obłoku palnego
pyłu w powietrzu może czasami wystąpić w trakcie normalnego działania;
6) strefa 22 - przestrzeń, w której atmosfera wybuchowa w postaci obłoku palnego
pyłu w powietrzu nie występuje w trakcie normalnego działania, a w przypadku
wystąpienia, utrzymuje się przez krótki okres.
ZNAK OSTRZEGAWCZY INFORMUJĄCY O MOŻLIWOŚCI
WYSTĄPIENIA ATMOSFER WYBUCHOWYCH W ILOŚCIACH
ZAGRAŻAJĄCYCH BEZPIECZEŃSTWU I ZDROWIU
Cechy charakterystyczne znaku:
1) kształt trójkątny,
2) czarne litery EX na żółtym tle z czarnym obramowaniem,
3) żółte tło stanowi co najmniej 50 % powierzchni znaku.
EX
ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 8 lipca 2010 r (D.Ustaw z 2010 r. Nr 138 poz. 931)
EX
Zapobieganie powstawaniu
i skutkom wybuchów:
niedopuszczanie do powstania mieszaniny wybuchowej,
stosowanie urządzeń i aparatury w wykonaniu przeciwwybuchowym,
stosowanie zabezpieczeń przeciwwybuchowych w celu
minimalizacji skutków wybuchu:
- otwory/klapy dekompresyjne; ich otwarcie w momencie wybuchu
ogranicza narastanie ciśnienia w pomieszczeniu, instalacji lub zbiorniku,
chroniąc je przed zniszczeniami
-systemy tłumienia wybuchów; detekcja wybuchu i podanie środka
gaśniczego do obszaru objętego wybuchem w czasie 30-50 ms powoduje
przerwanie procesu spalania;
(przykładowe rozwiązania na rysunkach)
-systemy izolowania wybuchów; stosowane w zbiornikach o wydłużonym
kształcie i w przewodach, uniemożliwiają rozprzestrzenienie się wybuchu na
całość zbiornika/instalacji
(przykładowe rozwiązanie na rysunku)