Wybuch pyłu zbożowego. Jak mu zapobiec?

1 rok temu

Wybuch pyłu zbożowego wbrew pozorom nie jest rzadkim zjawiskiem. To pyły zbożowe wraz z innymi pyłami spożywczymi odpowiadają za ponad 32% wszystkich eksplozji wywołanych w instalacjach przemysłowych. Jak więc zabezpieczyć się przed tymi niebezpiecznymi zdarzeniami?

Wybuch pyłu zbożowego dotyczy wszystkich zbóż, wraz z na pozór bezpieczną kukurydzą. Przy takich eksplozjach dochodzi do zniszczenia infrastruktury towarzyszącej, a nierzadko w ich wyniku poszkodowani są ludzie. Dowiedz się, jak zapobiec takim zdarzeniom?

Nie tylko strata plonu

Wybuch pyłu zbożowego dotyczy wszystkich zbóż, wraz z na pozór bezpieczną kukurydzą. W przypadku mieszaniny powietrznej pyłu pszenicznego szybkość rozwoju procesu spalania przekracza 80 km/h. A to wystarczy, by doprowadzić do zniszczenia zamkniętych pomieszczeń, jakimi są elewatory zbożowe lub spichlerze. Przy eksplozji dochodzi do zniszczenia infrastruktury towarzyszącej, a nierzadko w jej wyniku poszkodowani są ludzie. Według badań amerykańskiego Uniwersytetu Purdue w ciągu ostatniej dekady w Stanach Zjednoczonych odnotowano średnio 7,8 eksplozji pyłu zbożowego rocznie. W ostatnim ośmioletnim okresie, kończącym się w 2022 r., z wybuchami pyłu zbożowego związanych było łącznie 8 zgonów, a 55 osób doznało różnego rodzaju obrażeń.

Czynniki wywołujące wybuch pyłu zbożowego

Wszystkie poniższe składowe wybuchu pyłu zbożowego mogą znaleźć się w zakładzie zajmującym się magazynowaniem lub przeładunkiem zboża. Tlen i ograniczone przestrzenie są najtrudniejsze do kontrolowania. Dlatego podstawą prezencji jest eliminacja źródeł zapłonu i kontrolowanie zawartości pyłu. Służą do tego odpowiednie techniki transportu zbóż, sprzątanie pomieszczeń czy zasady BHP obejmujące czynności remontowe lub konserwacyjne w warunkach zagrożenia wybuchem pyłu.

Warunki, w jakich dochodzi do wybuchu pyłu zbożowego

Obecność paliwa, czyli bardzo małych cząstek suchego pyłu zbożowego z pszenicy, owsa, jęczmienia czy innych zbóż. Aby doszło do wybuchu, pył zbożowy musi być zawieszony w powietrzu. Warstwy pyłu w ograniczonej przestrzeni stanowią potencjał wybuchowy.
Tlen — odpowiedni dopływ powietrza o normalnym poziomie tlenu.
Ograniczona przestrzeń — może to być pomieszczenie magazynowe, ale też np. obudowa nogi podnośnika, zamknięty przenośnik wleczony, pojemnik na pył, kanał napowietrzający, tunel w piwnicy itp.
Źródło zapłonu

Źródła zapłonu

przegrzane łożysko;
taśma ocierająca się o obudowę ściany bocznej;
łuk elektryczny z niewybuchowego urządzenia elektrycznego;
zwarcie elektryczne;
elektryczność statyczna;
zapalniczka lub zapalony papieros;
palnik do cięcia lub spawanie;
iskry metalu ze szlifierki;
iskry metal-metal;
upuszczone narzędzie;
piorun itp.

Minimalne stężenie, przy jakim dochodzi do wybuchu pyłu zbożowego

Minimalne stężenie wybuchowe (MEC) dla pyłu zbożowego różni się w zależności od wielkości cząstek i energii (kaloryczności) produktu. Warto pamiętać, iż im mniejsze cząstki, tym większa siła wybuchu. Dlatego większą energię w czasie wybuchu generuje mąka lub czysta skrobia niż pył z ziarna pszenicy czy kukurydzy. Dlatego wszystkie pyły zbożowe i mąki powinno się uważać za bardzo niebezpieczne.

Naukowiec z Texas A&M University zajmujący się kontrolą pyłu sugeruje, iż zakres MEC wynosi około 50 do 150 gramów na metr sześcienny. Oczywiście w zależności od rodzaju pyłu i wielkości cząstek. Z kolei optymalne dla wywołania wybuchu stężenie pyłów jest około 10 razy wyższe.

Warto przy tym pamiętać, iż normy zapylenia dotyczące zdrowia pracowników są w USA ponad trzykrotnie niższe (15 gramów na metr sześcienny). Dodatkowe niebezpieczeństwo związane z poziomem zapylenia powyżej MEC wiąże się z widocznością. Zawieszony pył zbożowy na poziomie MEC będzie ponadto zasłaniał widoczność innym pracownikom znajdującym się w odległości od 1,5 do 3 metrów. Dlatego konieczne jest zadbanie o to, by miejsca narażone na zbieranie się w nich pyłu były regularnie czyszczone.

Jak przebiega wybuch pyłu zbożowego?

Podczas poważnej eksplozji pyłu występują dwie oddzielne fazy wybuchu — eksplozja pierwotna i wtórna. Eksplozje pierwotna i wtórna często występują w odstępie ułamka sekundy, dlatego mogą być słyszane jako jedna detonacja lub seria wybuchów, np. jak grzmoty.

Eksplozja pierwotna

Powoduje ją kontakt unoszącego się w powietrzu pyłu ze źródłem ciepła, które zapala pył. Pierwsza eksplozja wysyła powietrzną falę uderzeniową z prędkością ponad 300 metrów na sekundę wzdłuż korytarzy galerii, tuneli czy pionowych szybów. Unosi ona warstwę pyłu zalegającego na podłogach tych pomieszczeń. Front płomienia podąża za falą ciśnienia i przemieszcza się z prędkością około 3 metrów na sekundę. W tym czasie zapala on unoszący się w powietrzu pył w miarę przemieszczania się przez konstrukcję.

Eksplozja wtórna

Część pyłu z pierwotnego źródła eksplozji może być przenoszona wraz z falą ciśnienia, zapewniając dodatkowe paliwo dla wtórnych eksplozji. Wybuchy wtórne powodują dodatkowe fale uderzeniowe w całej strukturze.

Raz zainicjowana, ciągła seria eksplozji występuje tak długo, jak długo obecne jest odpowiednie paliwo w ograniczonej przestrzeni. Rezultatem jest reakcja łańcuchowa wtórnych eksplozji, które przemieszczają się z niszczycielską siłą w całym elewatorze (wszędzie tam, gdzie poziom pyłu zbożowego przekracza MEC), powodując poważne uszkodzenia strukturalne. To dlatego w niektórych eksplozjach puste silosy są wyrzucane z fundamentów, podczas gdy pełne mogą nie zostać bezpośrednio uszkodzone.

Procedury ograniczające ryzyko wybuchu pyłu zbożowego?

Poniżej wymieniono procedury kontroli i zapobiegania pyleniu ziarna. Wszystkie magazyny na zboża powinny realizować punkt numer jeden, utrzymanie porządku i warunki sanitarne. Pozwoli to na zapewnienie bezpieczeństwa magazynu i zdrowia pracowników. Ponadto ułatwi zintegrowaną ochronę przed szkodnikami przechowalniczymi (IPM). Jest to najważniejsza praktyka bezpieczeństwa w każdym elewatorze lub młynie.

Utrzymanie porządku

Należy utrzymywać rygorystyczny program porządkowy i sanitarny wewnątrz elewatora zbożowego. We wszystkich obszarach roboczych elewatora należy usuwać pył zbożowy.

Przestrzeganie zasad technologicznych

Poniższe punkty dotyczą jakże ważnych dla bezpiecznego przechowywania zbóż zasad technologicznych:

Należy wdrożyć program smarowania łożysk w urządzeniach co tydzień lub co dwa tygodnie (lub zgodnie z zaleceniami producenta), w oparciu o specyfikacje producenta łożysk.
Podczas przenoszenia i załadunku ziarna należy stosować system natrysku olejem mineralnym dopuszczonym do kontaktu z żywnością.
Zainstalować czujniki temperatury łożysk na osłonach podstaw, wałkach głowicy i kół pasowych kolankowych, na poziomych łożyskach głowicy wleczonej i osłonach oraz na łożyskach napędu i koła napinającego przenośnika taśmowego.
Zainstalować czujniki tarcia taśmy wewnątrz obudów nóg podnośnika kubełkowego w celu wykrycia niewspółosiowości taśmy, aby zapobiec jej nagrzewaniu się w wyniku tarcia.
Utrzymywać okresowy (cotygodniowy lub dwutygodniowy) program monitorowania temperatury łożysk. Należy dokumentować okresowe odczyty temperatury łożysk i porównywać je z poprzednimi odczytami. Znaczny wzrost temperatury łożyska (od 10°C do 20°C lub więcej w ciągu tygodnia lub dwóch) może wskazywać na awarię łożyska i konieczność jego wymiany.
W nogach i poziomych przenośnikach taśmowych należy stosować taśmy antystatyczne.
Zamontować gwałtownie otwierane drzwiczki wyczystkowe na bocznych panelach podstawy nóg w celu usuwania ziarna i pyłu.
Zainstalować systemy zasysania pyłu w punktach przenoszenia ziarna lub systemy wentylacji w tunelach i galeriach z otwartymi przenośnikami oraz w dołach zrzutowych dla ciężarówek, w których gromadzi się pył.
Zainstalować systemy zasysania pyłu lub systemy wentylacji ssącej na zamkniętych nogach i przenośnikach w celu utrzymania pyłu zawieszonego poniżej poziomów MEC.
Należy czyścić odpylacze i wymieniać worki filtracyjne przynajmniej w odstępach czasu zalecanych przez producenta.
Należy czyścić pojemniki odpylacza cyklonowego w zaplanowanych odstępach czasu.
Zainstalować przegrody w dołach zrzutowych dla ciężarówek w celu znacznego zmniejszenia ilości pyłu unoszącego się w powietrzu podczas operacji zrzutu.
Uwzględnienie paneli i urządzeń przeciwwybuchowych w konstrukcji windy.
Zainstalowanie przeciwwybuchowych gniazdek elektrycznych i innego osprzętu we wrażliwych obszarach.
Regularne szkolenie pracowników w zakresie zagrożeń i zapobiegania wybuchom pyłu.