WPŁYW WENTYLACJI
NA
ZAGROŻENIE WYBUCHEM
AKUMULATOROWNI
MAREK POLAK
ZCh Police S.A.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
WSTEP
W prezentacji chciałbym przybliżyć nieco zapomniane zasady związane z
bezpieczeństwem eksploatacji akumulatorowni z bateriami kwasowo ołowianymi.
Przedstawiłem w prezentacji poprzedniej ilustracje zagrożeń powodowane przez
emitowany podczas ładowania i pracy awaryjnej akumulatorów - wodór.
Uzupełnieniem tekstu są praktyczne wyniki analiz zagrożeń wykonanych w
akumulatorowniach na terenie jednego z zakładów przemysłowych, w którym sprawy
bezpieczeństwa przeciwwybuchowego są realizowane zgodnie z dobrą praktyką
inżynierską oraz wymaganiami przepisów prawnych i norm technicznych.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
PODSTAWY PRAWNE
Podstawę opracowania stanowią poniższe rozporządzenia i normy techniczne:
•
Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji w sprawie ochrony przeciwpożarowej
budynków, innych obiektów budowlanych i terenów .
•
Ustawa Prawo energetyczne.
•
Ustawa Kodeks Pracy.
•
Rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy urządzeniach i
instalacjach energetycznych .
•
Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej w sprawie rodzajów prac wymagających
szczególnej sprawności psychofizycznej.
•
Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej w sprawie rodzajów prac, które powinny być
wykonywane przez co najmniej dwie osoby.
•
Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej w sprawie szczegółowych zasad
stwierdzania posiadanych kwalifikacji przez osoby zajmujące się eksploatacją urządzeń instalacji i
sieci.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
8.
Rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie zasadniczych wymagań dla
urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w
przestrzeniach zagrożonych wybuchem.
9.
Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych,
jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
10. PN-EN 1127-1:2007 Atmosfery wybuchowe. Zapobieganie wybuchowi i
ochrona przed wybuchem. Pojęcia podstawowe i metodologia (oryg).
11. PN-EN 60079-10:2003 Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych
wybuchem. Część 10: Klasyfikacja obszarów niebezpiecznych (oryg).
12. PN-EN 50272-2:2007 Wymagania dotyczące bezpieczeństwa baterii wtórnych i
instalacja baterii. Część 2: Baterie stacjonarne.
13.
PN-EN 60896-11:2003 Baterie ołowiowe stacjonarne. Ogólne wymagania i
metody badań. Typy otwarte.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
14. PN-EN 61056-1:2003 Akumulatory ołowiowe - Ogniwa i baterie
akumulatorowe (typy wyposażone w zawory). Wymagania ogólne,
charakterystyki funkcjonalne. Metody badań.
15.
PN-EN 14986:2007 Projektowanie wentylatorów stosowanych w
przestrzeniach zagrożonych wybuchem (oryg).
16. Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej w sprawie
minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy
pracowników zatrudnionych na stanowiskach pracy, na których może
wystąpić atmosfera wybuchowa.
17. PN-EN- 1127-1:2001 Atmosfery wybuchowe. Zapobieganie wybuchowi i
ochrona przed wybuchem. Pojęcia podstawowe i metodologia:
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
WYBRANE DEFINICJE I TERMINY
W celu przybliżenia czytelnikowi zagadnienia związanego z akumulatorowniami
podajemy następujące definicje i określenia zgodne z EN 50272-2 Wymagania
dotyczące bezpieczeństwa i instalowania baterii wtórnych. Część 2: Baterie
stacjonarne
Podział wstępny /wyjaśnienie/
Bateria to jedno lub więcej ogniw galwanicznych (elektrochemicznych)
połączonych elektrycznie umożliwiających przyłączenie do nich innych urządzeń
elektronicznych.
Wnętrze baterii to dwa różne metale w elektrolicie, który transportuje energię
elektryczną. W baterii mogą się jeszcze znaleźć inne składniki, które pomagają
zapanować nad reakcjami chemicznymi w niej zachodzącymi.
Wyróżniamy dwie główne grupy baterii:
Baterie pierwotne
Baterie odnawialne (wtórne, ładowalne i akumulatorowe)
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Baterie pierwotne - zbudowane z materiałów używanych w produkcji
baterii wtórnych. Konstrukcja i proces produkcji jest zupełnie inny,
dlatego też nie należy ładować baterii pierwotnych:
‰ Litowe
‰Srebrowe
‰ Cynkowo-węglowe
‰ Cynkowo-powietrzne
‰ Rtęciowe
‰ Alkaliczno-manganowe
‰ Alkaliczne
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Prawie 90% sprzedawanych w Polsce baterii to baterie jednorazowe. Baterie
alkaliczne i alkaliczno-manganowe nie powinny w Polsce zawierać rtęci, ale dużo
baterii trafia do kraju z zagranicy, np. z podróży. Dlatego też zanieczyszczenie
rtęcią z baterii to jeszcze ciągle duży problem w Polsce.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Baterie odnawialne (wtórne, ładowalne i akumulatorowe)
‰Baterie niklowo-kadmowe
‰Ładowalne baterie alkaliczno-manganowe
‰Baterie niklowo-wodorkowe
‰ Baterie litowo-jonowe
‰Baterie ołowiowo-kwasowe
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Pozostałe definicje pojęć są zamieszczone w materiałach konferencyjnych
¾
(wtórne) ogniwo; (akumulatorowe) ogniwo; pojedyncze ogniwo
¾
Otwarte (wtórne) ogniwo
¾
(wtórne) ogniwo regulowane zaworem
¾
(wtórne) ogniwo szczelnie zamknięte
¾
bateria wtórna
¾
bateria kwasowo-ołowiowa
¾
bateria niklowo-kadmowa
¾
bateria stacjonarna
¾
bateria monoblokowa
¾
elektrolit
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
¾gazowanie; emisja gazu
¾ładowanie; ładowanie (baterii)
¾ ładowanie konserwacyjne
¾napięcie ładowania konserwacyjnego
¾prąd ładowania konserwacyjnego
¾ładowanie przyspieszone
¾napięcie ładowania przyspieszonego
¾ prąd ładowania przyspieszonego
¾wyładowanie; wyładowanie (baterii)
¾przeładowanie; przeładowywanie (baterii)
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Definicje i terminy związane z oceną zagrożenia wybuchem
akumulatorni.
1.
Baterie akumulatorów klasyczne
2.
Baterie akumulatorów z ograniczoną obsługą
3.
4.
Baterie akumulatorów VRLA
Ładowanie wyrównawcze
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Prostowniki - prostowniki, często zwane zasilaczami, są przeznaczone do
ładowania baterii akumulatorów, bądź zasilania odbiorników prądu stałego
przy buforowej współpracy z baterią akumulatorów. Znamionowe napięcie
wyjściowe prostowników jest dostosowane do znamionowych napięć
baterii. W nowszych typach prostowników, jako człony prostownikowe,
stosowane są elementy półprzewodnikowe: diody, tranzystory i tyrystory, w
starszych - stosy selenowe. Prostowniki oprócz podstawowego układu
prostującego posiadają w zależności od typu następujące układy:
• regulator i stabilizator napięcia wejściowego,
• regulator i stabilizator prądu stałego,
• ogranicznik prądu,
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
• kompensacji temperatury,
• separacji galwanicznej obwodów prądu stałego i przemiennego,
• automatycznej kontroli ciągłości obwodu baterii,
• wyboru rodzaju pracy: ładowanie buforowe, formujące, szybkie ładowanie,
• pomiary:
- napięcia wyjściowego,
- prądów baterii i odbiorów,
- temperatury baterii,
- doziemienia biegunów,
- ładunku dostarczonego i odprowadzonego z baterii,
• sygnalizacji pracy normalnej i stanów awaryjnych,
• rejestrator pracy baterii,
• współpracy z systemem zdalnego sterowania i nadzoru.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Rozdzielnica potrzeb własnych prądu stałego - układ zasilającyinstalacje i
urządzenia prądu stałego będące na wyposażeniu obiektu
elektroenergetycznego, składający się z zasilaczy (prostowników), baterii
akumulatorów, szyn zbiorczych, zabezpieczeń obwodów zasilających i
odpływowych, pomiarów napięć i prądów, układów kontroli i sygnalizacji
stanu pracy.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
PODSTAWY PRAWNE OBLIGUJĄCE
WYKONANIE OCENY ZAGROŻENIA WYBUCHEM
Rozporządzenia obligatoryjnie podające wymiary stref zagrożenia wybuchem:
Rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie warunków technicznych, jakim
powinny odpowiadać bazy i stacje paliw płynnych, rurociągi dalekosiężne do
transportu ropy naftowej i produktów naftowych i ich usytuowanie.
Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Gospodarki żywnościowej w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki rolnicze i ich usytuowanie.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Podstawy prawne, obligujące do klasyfikowania stref zagrożenia wybuchem
określa rozporządzenie [1] oraz [16]. tj.
Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji w sprawie
ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów
(Dz. U. Nr 80, poz. 563).
Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej w sprawie
minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy
pracowników zatrudnionych na stanowiskach pracy, na których może wystąpić
atmosfera wybuchowa (Dz. U. nr 107, poz. 1004).
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Zgodnie z rozporządzeniem
w obiektach i na terenach przyległych, gdzie prowadzone są procesy
technologiczne z użyciem substancji palnych mogących wytworzyć
mieszaniny wybuchowe lub w których substancje takie są magazynowane,
powinna być dokonana ocena zagrożenia wybuchem;
obejmuje ona wskazanie pomieszczeń zagrożonych wybuchem, wyznaczenie
w pomieszczeniach i przestrzeniach zewnętrznych odpowiednich stref
zagrożenia wybuchem oraz wskazanie czynników mogących w nich
zainicjować zapłon;
oceny tej dokonują inwestor, projektant lub użytkownik decydujący o
procesie technologicznym;
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Klasyfikację stref zagrożenia wybuchem określa - PN-EN- 1127-1:2001 Atmosfery
wybuchowe. Zapobieganie wybuchowi i ochrona przed wybuchem. Pojęcia podstawowe
i metodologia:
wyznaczanie stref zagrożenia wybuchem zaleca się wykonywać zgodnie z normą [10]
dotycząca zapobiegania wybuchowi i ochronie przed wybuchem;
pomieszczenie w którym może wytworzyć się mieszanina wybuchowa powstała z
wydzielającej się takiej ilości palnych gazów, par, mgieł lub pyłów, której wybuch
mógłby spowodować przyrost ciśnienia w tym pomieszczeniu przekraczający 5 kPa,
określa się jako pomieszczenie zagrożone wybuchem;
w pomieszczeniu należy wyznaczać strefę zagrożenia wybuchem, jeżeli może w nim
występować mieszanina wybuchowa o objętości co najmniej 0,01m3 w zwartej
przestrzeni;
strefy zagrożenia wybuchem wyznaczone w pomieszczeniach i przestrzeniach
zewnętrznych, klasyfikuje się odpowiednio.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Wymagania budowlane dla pomieszczeń zagrożonych wybuchem zgodnie z:
Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim
powinny odpowiadać budynki i usytuowanie .
Rozporządzenie wydane na podstawie ustawy Prawo budowlane określa, między innymi,
warunki, które przy zachowaniu przepisów Prawa budowlanego oraz odrębnych ustaw i
przepisów szczególnych jak również ustaleń Polskich Norm zapewniają:
-bezpieczeństwo konstrukcji,
-bezpieczeństwo pożarowe i
-bezpieczeństwo użytkowania budynków i związanych z nimi urządzeń.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
-rozporządzenie precyzuje, że pomieszczenie zagrożone wybuchem należy
sytuować na najwyższej kondygnacji budynku, chyba że …. właściwy organ
-komendant wojewódzki Państwowej Straży Pożarnej wyraża na to zgodę.
-ponadto nad pomieszczeniem zagrożonym wybuchem należy stosować lekki
dach wykonany z materiałów co najmniej trudno zapalnych, o masie nie
przekraczającej 75 kg/m2 rzutu (liczonej bez obciążeń od elementów konstrukcji
nośnej dachu, takich jak podciągi, wiązary, belki)
-jeśli w pomieszczeniu może się wydzielać (lub przenikać doń z zewnątrz)
substancja palna w ilościach stwarzających zagrożenie wybuchem, należy w nim
zastosować dodatkową, awaryjną wentylację wywiewną, uruchamianą od
wewnątrz i z zewnątrz pomieszczenia zapewniającą wymianę powietrza
stosownie do przeznaczenia pomieszczenia.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Wykonując taką instalację, należy zwrócić uwagę na następujące wymagania:
-przewody instalacji i klimatyzacji z pomieszczeń zagrożonych wybuchem nie
mogą łączyć się z przewodami z innych pomieszczeń,
- w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem należy stosować oddzielną dla
każdego pomieszczenia instalację wyciągową,
- w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem należy stosować urządzenia
wstrzymujące automatycznie pracę wentylatorów w razie powstania
pożaru i sygnalizujące ich wyłączenie, jeżeli działanie wentylatorów mogłoby
przyczynić się do jego rozprzestrzenienia,
- usytuowanie wentylacyjnych otworów wyciągowych powinno uwzględniać
gęstość względną par cieczy i gazów występujących w pomieszczeniu w
stosunku do powietrza oraz przewidywany kierunek ruchu zanieczyszczonego
powietrza,
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
- w pomieszczeniach w których mogą występować pyły, tworzące z powietrzem
mieszaniny wybuchowe, otwory wentylacji nawiewnej powinny być
usytuowane oraz wykonane tak, aby nie powodowały unoszenia pyłów
osiadłych.
Ponadto, w obiektach w których znajdują się pomieszczenia zagrożone
wybuchem należy:
-budynki wyposażyć w instalację chroniącą od wyładowań
atmosferycznych zgodnie z PN,
- instalację elektryczną wykonać zgodnie z PN odnoszącymi się do instalacji i
urządzeń znajdujących się w przestrzeniach zagrożonych wybuchem.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Występowanie w obiekcie lub strefie pożarowej zagrożenia wybuchem znacząco
wpływa na dopuszczalną wielkość strefy pożarowej. W budynkach
jednokondygnacyjnych strefy pożarowe bez pomieszczeń zagrożonych wybuchem
mogą mieć 2 - 2,5 razy większą powierzchnię niż strefy pożarowe z pomieszczeniami
zagrożonymi wybuchem.
-Ponadto, odległość między budynkiem produkcyjnym lub magazynowym z
pomieszczeniem zagrożonym wybuchem a innym budynkiem nie może być mniejsza
niż 20 m.
-Występowanie w obiekcie zagrożenia wybuchem ma istotny wpływ na wymagania
dotyczące dróg ewakuacyjnych.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Jeśli powierzchnia pomieszczenia zagrożonego wybuchem przekracza 100 m2,
należy zapewnić co najmniej dwa wyjścia ewakuacyjne (§ 238), a drzwi
stanowiące wyjścia ewakuacyjne powinny się w takim wypadku otwierać na
zewnątrz pomieszczenia.
Jeśli w niskim budynku produkcyjno-magazynowym znajduje się pomieszczenie
zagrożone wybuchem, należy w takim budynku zastosować obudowaną i
zamykaną drzwiami klatkę schodową, z urządzeniami zapobiegającymi
zadymieniu lub służącymi do usuwania dymu.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Zgodnie z rozporządzeniem [16] na stanowiskach pracy, na których może
wystąpić atmosfera wybuchowa, pracodawca, nie naruszając innych przepisów
z zakresu oceny stopnia zagrożeń dla zdrowia i bezpieczeństwa w miejscu pracy
oraz stosowania odpowiednich środków ochronnych, powinien dokonywać, nie
rzadziej niż raz w roku, oceny ryzyka, w tym w szczególności dotyczącej:
prawdopodobieństwa wystąpienia i trwałości atmosfery wybuchowej;
dokumentu zabezpieczenia stanowiska pracy przed wybuchem, który powinien
zawierać informacje o identyfikacji atmosfer wybuchowych i ocenę ryzyka
wystąpienia wybuchu;
miejsca pracy, w których mogą wystąpić atmosfery wybuchowe, powinny być
sklasyfikowane z uwzględnieniem podziału na strefy zagrożenia wybuchem,
zgodnie z normą [10].
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
WPŁYW WENTYLACJI NA OCENĘ ZAGROZENIA WYBUCHEM
Wpływowi wentylacji na ocenę zagrożenia wybuchem poświęcony jest załącznik B
(informacyjny) WENTYLACJA PN-EN 60079-10:2003 Urządzenia elektryczne w
przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Część 10: Klasyfikacja obszarów
niebezpiecznych (oryg).
Wprowadzenie
Celem tego rozważania jest:
oszacowanie stopnia wentylacji i rozszerzenie rozdziału 5 normy PN-EN 6007910:2003 przez zdefiniowanie warunków wentylacji, oraz podanie wskazówek do
projektowania systemów wentylacji mechanicznej przez wyjaśnienia, przykłady i
obliczenia, ponieważ mają one największy wpływ na rozpraszanie wyemitowanych
gazów palnych i par palnych.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Opracowane metody pozwalają określić rodzaj strefy przez:
oszacowanie minimalnej wydajności wentylacji wymaganej do zapobieżenia
istotnemu rozprzestrzenianiu się atmosfery wybuchowej i zastosowanie jej do
obliczenia hipotetycznej objętości Vz , która wraz z oszacowanym czasem
rozpraszania t, pozwala na określenie stopnia wentylacji. Obliczenia te nie są
przeznaczone do określania wymiarów przestrzeni zagrożonych;
określenie rodzaju strefy na podstawie stopnia i dyspozycyjności wentylacji oraz
stopnia emisji.
Pomimo, że szacunki te przede wszystkim dotyczą wentylacji wewnątrz obiektów,
wyjaśnione rozwiązania mogą pomagać w przypadku lokalizacji w terenie
otwartym np. przez zastosowanie ustaleń zestawionych w tablicy B.1. w/w
normy.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Zalecenia praktyczne
Tabela 1. /tablicy B.1./ Wpływ wentylacji na rodzaj strefy.
Wentylacja
Stopień
Stopień
Wysoki
emisji
Ciągła
Pierwsz
y
Drugi 2)
Niski
Średni
Dyspozycyjność
Dobra
Dostate
czna
Słaba
Dobra
Dostate
czna
Słaba
Dobra,
dostateczn
a lub słaba
(Strefa
0 NE)
Niezagr
ożona1)
(Strefa
0 NE)
Strefa 2
(Strefa 0
NE)
Strefa 1 1)
Strefa
0
Strefa 0
+
Strefa 2
Strefa 0
+
Strefa 1
Strefa 0
(Strefa
1 NE)
Niezagr
ożona1)
(Strefa
1 NE)
Strefa 2
(Strefa 1
NE)
Strefa 2 1)
Strefa
1
Strefa 1
+
Strefa 2
Strefa 1
+
Strefa 2
Strefa 1
lub Strefa 0
(Strefa
2 NE)
Niezagr
ożona1)
(Strefa
2 NE)
Niezagr
ożona1)
Strefa 2
Strefa
2
Strefa 2
Strefa 2
Strefa 1
a nawet
strefa 0 3)
1)
3)
1)
Dla zainteresowanych zalecam zapoznanie się z pełną zawartością załącznika B (informacyjny)
WENTYLACJA normy [11]
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
ANALIZA ZAGROŻENIA WYBUCHEM AKUMULATOROWNI
Zgodnie z Załącznikiem B (informacyjny) do EN 50272-2 Wymagania dotyczące
bezpieczeństwa i instalowania baterii wtórnych. Część 2: Baterie stacjonarne.
Obliczanie bezpiecznej odległości d dla ochrony przed niebezpieczeństwem
wybuchu
W bliskim sąsiedztwie od źródła emisji z ogniwa lub baterii, rozpraszanie
wybuchowych gazów nie zawsze jest zapewnione. Dlatego należy
przestrzegać bezpiecznej odległości d, mierzonej w powietrzu, w której
zabroniona jest obecność otwartego ognia, iskrzenia, łuku elektrycznego
lub żarzących narzędzi (maksymalna temperatura powierzchni 300oC).
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Rozpraszanie wybuchowych gazów zależy od szybkości emisji gazy oraz
charakterystyki wentylacji w pobliżu źródła emisji.
Minimalną bezpieczną odległość d można oszacować:
- obliczając rozmiary hipotetycznej objętości Vz potencjalnie wybuchowego gazu
dookoła źródła emisji, gdzie koncentracja wodoru znajduje się poniżej bezpiecznej
koncentracji dolnej granicy wybuchowości (LEL)
Obliczanie bezpiecznej odległości d.
Oszacowanie objętości Vz - hipotetyczna objętość atmosfery potencjalnie
wybuchowej wokół źródła emisji
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
ANALIZA ŹRODEŁ ZAPŁONU
Zgodnie z normą [10] podczas analizy zagrożenia wybuchem należy rozpatrzyć
wymienione w tabeli potencjalne źródła zapłonu.
1.
Gorące powierzchnie.
8.
Uderzenie pioruna.
2.
Płomienie i gazy gorące.
9.
Fale elektromagnetyczne.
3.
Iskry wytwarzane
mechanicznie.
10.
Promieniowanie jonizujące.
4.
Urządzenia elektryczne.
11.
Ultradźwięki.
5.
Prądy błądzące.
12.
Sprężenie adiabatyczne i fale uderzeniowe.
6.
Ochrona
korozją.
13.
Reakcje egzotermiczne włącznie z
samozapaleniem gazów.
7.
Elektryczność statyczna.
14
Dodatkowo – promieniowanie optyczne
katodowa
przed
W akumulatorowniach ewentualnymi źródłami zapłonu mogą być źródła wymienione
w Tabeli2 w pozycjach 1, 3, 4, 7,8 .
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Parametry wodoru związane z oceną zagrożenia wybuchem:
Wzór chemiczny H2;
Masa cząsteczkowa 2,016;
Ciężar względem powietrza 0,068;
Temperatura samozapłonu 580oC;
Klasa temperaturowa T1;
DGW 4%; / 3,4g/m3;
GGW 75%;/ 63g/m3;
Grupa wybuchowości IIC;
MIE 0,011mJ;
Maksymalny przyrost ciśnienia przy wybuchu w mieszaninie z powietrzem
∆Pmax = 625 kPa.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
OPIS TECHNICZNY ANALIZOWANYCH AKUMULATOROWNI
Tabela 3. Informacje o akumulatorniach i bateriach.
L.p
.
Rodzaj
wentyl
acji
Kubatura
pomieszc
zenia [m3]
Ilość
ogniw w
baterii
Pojem
ność
ogniw
[Ah]
Wydajność
wentylacji
[m3/h]
Krotność
wymiany
powietrza
1.
W
174,7
104 + 12
507
217
1,24
2.
W
201,2
104 + 12
452
219
1,09
3.
W
139,8
104 + 12
572
1080
7,72
4.
W
143
104 + 12
572
1089
7,62
5.
NW
174
104 + 12
572
2220
12,7
6.
NW
89
104
286
1484
16,6
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Koncentracja wodoru w pomieszczeniach akumulatorowi jest ograniczona poprzez
zastosowanie wentylacji.
Pomieszczenia akumulatorni zostały wybudowane i wyposażone w latach 80-tych.
W związku z powyższym nie zachowała się dokumentacja techniczna dotycząca
wentylacji poszczególnych akumulatorni tj.
-krotności wymian powietrza;
-wydajności wentylatorów;
-przekrojów przewodów wentylacyjnych.
Konieczne więc było wykonanie inwentaryzacji pomieszczeń oraz pomiarów
wentylacji wzorowanym anemometrem i ocena na tej podstawie wydajności
wentylacji.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
W akumulatorniach zastosowano następujące zabezpieczenia przed
gromadzeniem się wodoru:
- mechaniczna wentylacja wyciągowa.
- wentylacja nawiewno-wywiewna
- zawory regulacyjne systemu zewnętrznej rekombinacji gazów
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Sprawdzenia i pomiarów obecności wodoru w akumulatorniach podczas pracy układów
wentylacji dokonano dwukrotnie.
Otrzymano następujące wyniki:
1) Pomiar obecności wodoru za pomocą wzorcowanego miernika MX2100 produkcji
OLDHAM o zakresie od 0 do 100% dolnej granicy wybuchowości (DGW) – nie stwierdzono
obecności wodoru.
2) Pomiar obecności wodoru za pomocą wzorcowanego miernika MX21 produkcji
OLDHAM o zakresie od 0 do 2200 ppm - nie stwierdzono obecności wodoru.
W akumulatorniach w czasie ładowania baterii wydziela się wodór, który dzięki
zastosowaniu skutecznej wentylacji (w tym przypadku) nie jest w stanie utworzyć 0,01m3
mieszaniny wybuchowej w zwartej przestrzeni. W związku z powyższym, biorąc pod
uwagę zapisy w § 33.7 rozporządzenia [1] nie ma potrzeby wyznaczania stref zagrożenia
wybuchem w akumulatorniach.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
obliczeń teoretycznych sprawdzających maksymalną objętość V wydzielającego się
wodoru w trakcie ładowania baterii:
Objętość V wydzielającego się wodoru w trakcie ładowania baterii obliczamy ze wzoru:
V= 0,000105 x E x n [m3/h]
E – pojemność baterii [Ah]
N – ilość ogniw w baterii szt.
Obliczenie sprawdzające przyrost ciśnienia ΔP w poszczególnych pomieszczeniach
akumulatorowi.
Przyrost ciśnienia w pomieszczeniu ΔP (w Pa), spowodowany przez wybuch z udziałem
jednorodnych palnych gazów lub par o cząsteczkach zbudowanych z atomów węgla, wodoru,
tlenu, azotu i chlorowców, jest określany za pomocą równania:
m max ⋅ ΔPmax ⋅ W
ΔP =
V ⋅ C st ⋅ ρ
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Tabela podsumowująca
L.p.
Pojemn
ość
ogniwa
[Ah]
Objętość
wydzielającego się
wodoru w trakcie
ładowania baterii
V [m3/h]
ΔP
[kPa]
ΔP [kPa] po
uwzględnien
iu wentylacji
Maksymaln
y prąd
ładowania
[A]
1.
507
6,17
13,6
6,07
200
2.
452
5,50
10,02
4,79
200
3.
572
6,97
18,27
2,1
200
4.
572
6,97
17,86
2,1
200
5.
572
6,97
14,72
1,07
200
6.
286
3,12
12,86
0,73
125
Współczynnik zmniejszający k: k = 1+n x t
n – ilość wymian powietrza w pomieszczeniu przy działaniu wentylacji. [h-1]
t – przewidywany czas wydzielania gazów. [h]
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
ZAGROŻENIA PODCZAS WYKONYWANIA PRAC PRZY BATERIACH
AKUMULATORÓW
Personel obsługi w trakcie wykonywania prac przy bateriach akumulatorów jest narażony na
niebezpieczeństwa:
• porażenia prądem elektrycznym,
• zatrucia oparami kwasu siarkowego,
• zatrucia ołowiem,
• poparzenia kwasem lub jego roztworami.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
UWAGI i ZALECENIA
W celu podniesienia bezpieczeństwa i higieny pracy należy zachować szczególne
środki ostrożności i wykonać zaproponowane poniżej modyfikacje techniczne.
Wymienić oprawy oświetleniowe w akumulatorniach na wykonanie
przeciwwybuchowe Ex.
Rozważyć zakup zaworów regulujących systemu zewnętrznej rekombinacji gazów (30
zł/szt.), co pozwoli ograniczyć emisję wodoru o połowę i ułatwi eksploatację baterii
Rozważyć zastosowanie czujników stężenia wodoru z sygnalizacją przekroczenia np.
20 % dolnej granicy wybuchowości wodoru w akumulatorniach do pomieszczeń
nadzorowanych np.Głównego Inżyniera Ruchu.
Wymienić wentylatory wyciągowe na w wykonaniu przeciwwybuchowym Ex
odpowiednie dla: klasy temperaturowej T1; grupy wybuchowości IIC;
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Zapewnić niezawodność zasilania układów wentylacji wraz z
sygnalizacją braku ich pracy.
Zwiększyć intensywność wentylacji w wybranych akumulatorowniach.
Zapewnienie rozmieszczenia otworów wentylacji wyciągowej i
nawiewnej zgodnie z następującymi zasadami:
- otwory nawiewne nisko, jak najbliżej posadzki;
- otwory wywiewne w najwyższym punkcie pomieszczenia jak najbliżej
stropu;
- rozmieszczenie otworów wywiewnych i nawiewnych w
przeciwległych punktach pomieszczenia.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
PODSUMOWANIE
Z uwagi na złożoność zagadnienia prosta zdawałoby się ocena zagrożenia
wybuchem w akumulatorowi wymaga znajomości szeregu zapisów normatywnych i
prawnych.
Istnieje cały zestaw norm i przepisów których wymagania w tym szczególnym
wypadku powinny być spełnione dla poprawnej / bezpiecznej/ pracy obiektu. Dlatego
powierzenie zadania analiz bezpieczeństwa osobom nie posiadającym odpowiednio
szerokiego doświadczenia w ocenie ryzyka i określenia zagrożeń oraz stosowania
właściwych środków ochrony nie jest wskazane.
Analiza pracy akumulatorowni pod względem zagrożenia wybuchowego wskazuje na
to, że może wystąpić taka sytuacja, w której zastosowanie jednego z czynników
technicznych pozwala np. ograniczyć ogólne zagrożenie wybuchem, a co za tym
idzie również zmniejszyć koszty jakie należałoby ponieść na zabezpieczenie danego
obiektu. W tym przypadku istotnym i oczywistym czynnikiem jest właściwie
zrealizowany system wentylacji.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Lp Norma
Wymagana wentylacja w akumulatorowni
1
NFPA 76
Wydajność wentylacji wywiewnej mierzona w
stopach sześciennych na minutę powinna być
nie mniejsza niż powierzchnia pomieszczenia
w stopach kwadratowych.
2
Tamil
Nadu
Faktory
Rulet,
2002
Powinna być zapewniona sześciokrotna
wymiana powietrza w ciągu godziny.
3
ASHRAR
E 62
1 CFM na ładujący amper lecz nie mniej niż 6
wymian powietrza na godzinę.
4
IS :12332
- 12 wymian powietrza na godzinę dla
akumulatorni;
- wymuszony napływ powietrza i sprawny
system wywiewny;
- urzywanie ognioszczelnego wyposażenia;
- wlot powietrza zlokalizowany przy podłodze;
- wylot powietrza w najwyższym punkcie
pomieszczenia
Uwagi
Jest to zalecenie
z dot. zdrowia.
Ta norma jest
do stosowania
w przemyśle a
zalecenia mogą
być rozszerzone
na
akumulatornie.
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Lp Norma
Wymagana wentylacja w akumulatorowni
5
DIN VDE 0510
cz.2 par.7.
Minimalny strumień powietrza Q musi wynosić:
Q(m3/h)=0,05 x n x I(A) x f1 x f2
gdzie:
Q - strumień powietrza w m3 na godzinę
n - liczba cel w baterii (108 dla 220V)
I - prąd ładowania w A (1A na 100Ah)
f1 i f2 - współczynnik redukcyjny 0,5
6
Załącznikiem B
(informacyjny)
do EN 50272-2
Wymagania
dotyczące
bezpieczeństwa
i instalowania
baterii
wtórnych. Część
2: Baterie
stacjonarne
Ilość wymian powietrza na godzinę.
Kalkulacja według następującej formuly:
Q = O,O5xnxI
Q - Ilość wymian powietrza na godzinę [m3/h].
n – ilość cel baterii
I - prąd ładowania w A (1A na 100Ah) zgodnie z
tabelą z EN 50272-2
Minimalne powierzchnie wlotu i wylotu powietrza
dla wentylacji naturalnej A powinna być większa lub
równa
A = 28 x Q
gdzie:
Q - Ilość wymian powietrza na godzinę [m3/h].
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Uwagi
XI Konferencja „STREFY EX – Bezpieczeństwo i eksploatacja urządzeń elektrycznych
i automatyki pracujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem
zgodnie z wymaganiami UE”, Jurata 25–26/27 marzec 2009
Download

wpływ wentylacji na zagrożenie wybuchem