MUNKABIZTONSÁG 2.5 Robbanásvédelmi koncepció levegőtisztításhoz Tárgyszavak: fémmegmunkálás; alumínium; levegőtisztítás; porrobbanás; robbanásvédelem. Alumínium szerkezeti anyagok megmunkálása során a keletkező port fel kell fogni és el kell távolítani, mivel az tűz- és robbanásveszélyes. A porrobbanások és tüzek megelőzésére a stacionárius portalanítóberendezésekhez robbanásvédelmi koncepciót alakítottak ki. Levegőtisztítás alumínium csiszolásakor Az alumíniumpor jelenlegi MAK-értéke 6 mg/m 3. Ez akkor tartható, ha a port a keletkezés helyéről elszívják közepes vagy nagy vákuummal. Az autóiparban a súlycsökkentés miatt egyre inkább alkalmazzák az alumíniumot, egyre több részegység vagy egész karosszéria előállítására. Az olyan nagyfelületű részeket, mint pl. motortető, sűrített levegős excenter csiszolóberendezésben munkálják meg, zárt fülkékben vagy a termelési sorban, ahol a csiszolási területet homlokfelületen nyitott fülke határolja (online fülke). A csiszolásnál keletkező finom port a nagy vákuum elszívja, és a tetőről friss levegő áramlik a fülkék szellőztetésére. A maradék port a padlórácson keresztül elszívják. Az állandó áramlás föntről lefelé nemcsak a dolgozó védi, hanem megakadályozza, hogy a munkadarabra por rakodjék. A levegőkiszorításos módszer előnye, hogy aránylag kis mennyiségű, kb. 2000 m 3 / óra levegőt szív el az egyes munkahelyekről. Veszélyek az alumínium csiszolásánál Az alumínium csiszolásánál keletkező, 0,5 µm-nél kisebb szemcsék a környező levegővel robbanóképes keveréket képezhetnek. Ez a jelenség ismert ugyan, de 2000 első negyedében mégis a teherautó-gyártáson kívül két alumíniummegmunkáló üzemben keletkezett porrobbanás, személyi sérüléssel és jelentős anyagi károkkal. Az ilyen porrobbanások vagy tüzek oka a porok nem megfelelő vagy hiányzó elszívása a keletkezés helyén. A leülepedett alumíniumpor oxigén és gyújtóforrás jelenlétében veszedelmes a porrobbanás szempontjából.
Előírások és irányelvek Az alumíniumpor-robbanás megelőzésére vonatkozó legfontosabb irányelveket a szakmai szakszervezetek szövetségének ZH 1/32 kiadványa tartalmazza, amely a következő részletekre terjed ki: Alumíniumpor eltávolítására szolgáló elszívó- és szűrőberendezések építése és kivitelezése Az alumíniumpor szállítása és gyűjtése A gyújtóforrások kezelése Munkahelyek kialakítása Oltóberendezések A megmunkáló gépek üzemeltetése Tisztítás, karbantartás és vizsgálat. Megelőző robbanásvédelem A DIN EN 1127-1 Megelőző robbanásvédelem szerinti robbanásvédelem megakadályozza a robbanások keletkezését. A legfontosabb megelőző robbanásvédelmi intézkedések: a robbanóképes atmoszféra és a hatékony tűzforrások elkerülése. A robbanóképes atmoszféra megfelelő elszívással elkerülhető, amennyiben a porlerakódást a munkahelyen folyamatosan megakadályozzák. A hatékony gyújtóforrások elkerülésére a robbanásveszélyes helyeket a DIN EN 1127-1 6.3 fejezete szerint zónákra kell osztani. 20-as zóna Robbanóképes atmoszféra, amely por levegő keverékből áll, és állandóan, hosszú ideig vagy gyakran jelen van. Ebben a zónában a gyújtóforrásokat kerülni kell, az elektromos szigetelésre IP 65 típusú védelem az előírás. 21-es zóna A por levegő robbanóképes keverék alkalmilag keletkezik. Ide tartozik az alumíniumpor keletkezési helye. Az elektromos szigetelés típusa IP 54. 22-es zóna Normális körülmények között nem kell robbanóképes atmoszféra kialakulásával számolni, vagy ha igen, csak ritkán és rövid ideig. Gyújtóforrások A tűz- és robbanásveszélyes helyeken ki kell helyezni a Tűz, nyílt láng és dohányzás tilos feliratot. A leggyakoribb gyújtóforrások:
izzó cigaretták, szikrák az acél hegesztése és csiszolása során, statikus elektromosság kisülése, ütéstől és dörzsöléstől származó szikrák, forró felületek. Különösen gyújtóképesek a könnyűfémek (alumínium és magnézium) és a rozsdás acél közötti ütésre keletkező szikrák. Az alumínium gyúlási hőmérséklete kb. 560 C, izzási hőmérséklete kb. 430 C. Önműködően tisztuló szűrőberendezésekben, ahol állandóan robbanóképes atmoszféra uralkodik, elektrosztatikus kisülés vagy külső gyújtóforrás okozhat robbanást. Ezekben az esetekben konstrukciós robbanásvédelemre van szükség. Konstrukciós robbanásvédelem A DIN EN 1127-l szerinti konstrukciós robbanásvédelem a robbanást jelentéktelen mértékűvé korlátozza a következő módon: robbanásbiztos építéssel, robbanásinyomás-mentesítéssel, a robbanás kioltásával. Alapvetően szükség van még a csatlakozások robbanástechnikai szétkapcsolására, ami pl. meggátolhatja hogy a robbanás a csővezetéken keresztül a munkaterületre jusson. Robbanásbiztos építés A robbanásbiztos építés lehet robbanásinyomás-biztos és robbanásiütésbiztos. A robbanásinyomás-biztos szűrők a nyomás hatására nem deformálódnak maradandóan, az ütésbiztosak a robbanási túlnyomást állják ugyan, de maradandóan deformálódhatnak. Az ilyen szűrőberendezések számításait, építését és vizsgálatát a VDI 2263 irányelvek tartalmazza. A szűrőberendezésben fellépő robbanás nagyságának és sebességének meghatározásához ismerni kell a maximálisan várható túlnyomást és a termék maximális időszakos nyomásnövekedését (K St ). A porok nyomásnövekedés szerinti osztályozását az 1. táblázat tartalmazza. 1. táblázat Robbanóképes porok osztályozása Porrobbanás osztály St1 St2 St3 K St -érték bar x m/s >0 200 >200 300 >300
Robbanásinyomás-mentesítés Porrobbanásoknál a nyomásmentesítést a VDI 3673 irányelv szerint kell végezni, nyomásleeresztő nyílások felszabadításával, esetleg hasadótárcsákkal, amelyek a szűrőben fellépő túlnyomást csökkentik a p red redukált robbanási túlnyomásra (1. ábra). Nyomásmentesítés esetén a közben fellépő visszaható erőket a VDI 3673 alapján kell figyelembe venni. P max nyomásmentesítés hatásterülete nyomás P stat P red normál nyomás idő A robbanás elfojtása 1. ábra Robbanásinyomás-görbe A robbanás elfojtásánál az érzékelők jelzik a kialakuló robbanást a szűrőben, és a robbanás lángját alumínium esetében nátrium-bikarbonát-porral eloltják. Ezzel a várt túlnyomás a szűrő belső terében p max -ról p red -re csökken. A robbanás elfojtása révén a szűrők az épületben még személyek közelében is elhelyezhetők. Az alumíniumpor várható redukált túlnyomása elfojtás esetén kb. 2 bar, ami a csővezeték szétkapcsolását teszi szükségessé. Robbanástechnikai szétkapcsolás A konstrukciós robbanásvédelem alumíniumpor-robbanás esetén kielégítően védi a szűrőket. Mégsem zárható ki, hogy egy robbanás a szűrőtől a csővezetékeken keresztül tovaterjedjen a munkahelyekig. Ennek kizárását célozza a robbanástechnikai szétkapcsolás, amely lehet részleges vagy teljes.
Nyomástechnikai szétkapcsolás biztosítható nyomáskiegyenlítő kürtővel, vagy újabban hasadó lemezekkel, amelyek 0,1 bar túlnyomásnál kinyílnak. A robbanás terjedéséhez a csővezetékben 180 -os irányváltásra van szükség, ezért a nyomásleeresztő kürtő csak korlátozott biztonsággal gátolja a robbanás terjedését. Lassan terjedő robbanásnál a láng lassan terjed, de bizonyos körülmények között bejuthat a csővezetékbe. Ekkor plusz lángtechnikai szétkapcsolásra és oltószeres gátra van szükség. Az oltószeres gátat a gyártó által a rendszerre megadott távolságban kell elhelyezni. A nyomás és a láng terjedésének gyors meggátlására szolgálnak a gyors zárószerkezetek. A port szállító vezetékekben általában gyors záróreteszeket alkalmaznak, amelyekben a záró funkciót külső energia, pl. nitrogéntartály működteti. A ventilátor és az utána következő részek, pl. hővisszanyerő berendezések nyomás elleni védelmére a frisslevegő csővezetékét a szűrő és a ventilátor között gyorszárószerkezettel kell ellátni. Erre a célra jól megfelelnek a gyors, passzív zárószelepek, amelyek az átszaladó nyomáshullám hatására önműködően zárnak. Az alumínium csiszolásánál keletkező por esetében a szűrőberendezés és a gyors zárószerkezetek közötti egyes részeket 10 bar nyomásra kell tervezni. A porgyűjtő tartályt is robbanástechnikailag szét kell kapcsolni. Erre a célra megfelelnek a cellás kerekes zsilipek, a kettős kihordású tolattyúk és szelepek. Mindegyiknek 10 bar nyomást kell bírnia és gyújtásátütés-biztosnak kell lennie alumínium éghető anyag jelenlétében. Az alumínium magnézium porok leválasztására szolgáló szűrőket ezen felül el kell látni hidrogénlégtelenítő szeleppel. Tűzvédelem inertizálás A szűrőberendezéseket alapvetően el kell látni tűzvédelemmel. Az inertizálást nem éghető gázokkal végzik, az alumíniumporok esetében argonnal. A gázt a tartályból vezérlőberendezés juttatja a szűrőházba, elárasztással. Ez a rendszer gyors tűzoltásra is alkalmas, önműködően vagy kézi vezérléssel működik. Az ilyen tűzvédelmi rendszereket tanácsos szakvállalattal felszereltetni. (Szobor Albertné) Zurell, T.: Konzept zur explosionsgeschützten Luftreinhaltung. = der Praktiker, 54. k. 2. sz. 2002. p. 66 70. Beck, H.: Bereitstellen von Brenn- und Explosionskenngrössen von Stäuben im Internet Anwendungsmöglichkeiten und ihre Grenzen. = VDI-Berichte, 2001. 1601. sz. márc. p. 257 269. Wittenzellner, Ch.: Selbstentzündung von Stäuben, Kohlen und kontaminierten Wärmedämmungen. = Allianz Report, 73. k. 6. sz. 2000. p. 356 360.