Zagrożenie wybuchem

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

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA SPRAW WEWN ĘTRZNYCH I ADMINISTRACJI z dnia 7 czerwca 2010 r.w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenówRozdział 8Prace niebezpieczne pod względem pożarowym oraz ocena zagrożenia wybuchem(Dziennik Ustaw z 2010 r. Nr 109 poz. 719)

POŻAR – proces spalania o niekontrolowanym przebiegu w czasie i przestrzeni

WYBUCH – gwałtowna reakcja utleniania lub rozkładu, wywołująca wzrost temperatury i/lub ciśnienia

ZAGROŻENIE WYBUCHEM powstaje w każdym miejscu, gdzie istnieje możliwość wytworzenia mieszaniny wybuchowej

detonacja – wybuch rozprzestrzeniający się z prędkością ponaddźwiękową (> 340 m/s)

deflagracja – wybuch rozprzestrzeniający się z prędkością poddźwiękową (< 340 m/s)

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 inicjuj ącego zapłon, następuje gwałtowne

spalanie mieszaniny, czyli:

WYBUCH

WYBUCH

ŹRÓDŁO ZAPŁONU

PALIWO

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.

1864 Mascoutah (USA) Młyn Mąka Zniszczenie młynu.

1887 Hameln (Niemcy) Silos Zboże Zniszczenie silosai kilku budynków

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 najni ższe stężenie

paliwa w mieszaninie z powietrzem, przy którym możliwy jest

zapłon tej mieszaniny pod wpływemczynnika inicjuj ącego

Górna Granica Wybuchowości (GGW) to najwyższe stężenie

paliwa w mieszaninie z powietrzem, przy którym możliwy jest

zapłon tej mieszaniny pod wpływemczynnika inicjuj ącego

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 wyładowa-nie 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, mJDwusiarczek 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 samozapłonujest 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 samoreaktywnena skutek ciepła, tarcia, kontaktu z substancją działającą katalitycznie następuje ich rozkład z wydzieleniem gazów, par o niskiej temperaturze samozapłonu

- płomień, promieniowanie cieplne,- toksyczne produkty spalania i rozkładu termicznego,- fala ciśnieniowa,- odłamki.

Czynniki występujące podczas pożarów i wybuchów, które mogą powodować obrażenia ciała lub śmierć osób oraz zniszczenia obiektów:

Nadciśnienie, kPa

Rodzaj uszkodzeń obiektów Skutki oddziaływania na ludzi

17 – 27Poważne 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

*) stąd wynika przyjęcie wartości nadciśnienia ∆P = 5 kPa jako wskaźnika zagrożenia wybuchem dla pomieszczeń

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.)

POMIESZCZENIE ZAGRO ŻONE 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.

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 pomieszczenieprzed 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 wyjśćewakuacyjnych i ich ilości,

- rozwiązania techniczno-budowlanych dotyczących pionowych drógewakuacyjnych (klatek schodowych),

- zapewnienia dojazdu pojazdów jednostek ochronyprzeciwpożarowej (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 GOSPODARKIz 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 występo-wania 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 INFORMUJ ĄCY O MOŻLIWO ŚCI WYSTĄPIENIA ATMOSFER WYBUCHOWYCH W ILO ŚCIACH

ZAGRAŻAJĄCYCH BEZPIECZE ŃSTWU 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)

Zapobieganie powstawaniu i skutkom wybuchów:

� niedopuszczanie do powstania mieszaniny wybuchowej,

EX

� stosowanie urządzeń i aparatury w wykonaniu przeciw-wybuchowym,

� stosowanie zabezpieczeń przeciwwybuchowych w celuminimalizacji skutków wybuchu:

- otwory/klapy dekompresyjne; ich otwarcie w momencie wybuchuogranicza narastanie ciśnienia w pomieszczeniu, instalacji lub zbiorniku,chroniąc je przed zniszczeniami

-systemy tłumienia wybuchów; detekcja wybuchu i podanie środkagaśniczego do obszaru objętego wybuchem w czasie 30-50 ms powodujeprzerwanie procesu spalania;

(przykładowe rozwiązania na rysunkach)

-systemy izolowania wybuchów; stosowane w zbiornikach o wydłużonym

kształcie i w przewodach, uniemożliwiaj ą rozprzestrzenienie się wybuchu na całość zbiornika/instalacji

(przykładowe rozwiązanie na rysunku)