ایمنی در ذرات قابل‌احتراق

ایمنی در ذرات قابل‌احتراق

به‌نظر نمی‌رسد که ذرات گردوغبار به‌تنهایی قابل‌انفجار باشند. اما هر نوع ماده قابل‌احتراق (و بعضی از مواد که در شرایط معمول غیرقابل‌احتراق محسوب می‌گردند) وقتی که ساختار ذره‌ای پیدا می‌کنند یا به فرم پودری درمی‌آیند، به‌سرعت دچار حریق می‌شوند. گرد غلات، کودهای شیمیایی، شکر، زغال و بعضی از فلزات مانند: آلومینیوم، منیزیم و کروم در حالت پودری نمونه‌هایی از گرد انفجارها می‌باشند. درصورتی‌که این ذرات در یک فضای بسته با غلظت مناسب و به‌صورت معلق درآیند، قابلیت انفجار پیدا می‌کنند. نیروی حاصله/آزادشده از چنین انفجاری می‌تواند سبب مرگ و زخمی‌شدن افراد و یا تخریب ساختمان‌ها گردد. چنین حوادثی در طول دهه‌های گذشته، سبب زخمی‌شدن صدها نفر گردیده و مرگ افراد زیادی را باعث شده است.

پنج ضلعی گرد انفجار

به زبان ساده؛ گرد انفجار، احتراق بسیار سریع و یا اشتعال ذرات، هنگامی‌که در هوا معلق می‌باشند، تعریف می‌شود. علاوه بر مثلث شناخته‌شده آتش، یعنی اکسیژن، حرارت و منبع سوخت (ذرات گردوغبار)، انتشار ذرات گردوغبار به غلظت و میزان کافی سبب احتراقی سریع می‌گردد که از آن تحت نام deflagration یاد می‌شود. درصورتی‌که این واقعه در یک محیط محصور مانند: یک اتاق، ساختمان، وسل و یا تجهیزات فرایندی اتفاق بیافتد، با افزایش فشار حاصله، امکان انفجار فراهم می‌شود. تمامی پنج فاکتور زیر پنج‌ضلعی گرد انفجار را تشکیل می‌دهد:

[auth]

 

بواسطه افزایش حجم و غلظت گردانفجارهای انتشاریافته در محیط، این انفجار بسیار مخرب‌تر از انفجارهای اولیه می‌باشد. بسیاری از مرگ‌ومیرها و صدمات زیان‌بار حوادث پیشین، بواسطه انفجارهای ثانویه روی داده است. در بسیاری از حوادث گردانفجارها، کارکنان و مدیران از وجود چنین خطری در محیط کار خود مطلع نبوده‌اند.
انفجارهای ثانویه که عموماً بعد از گردانفجارها روی می‌دهد، نتایج به‌‌مراتب ویران‌کننده‌تری را به همراه دارد. انفجار اولیه، ذرات انباشته‌شده بیشتری را وارد هوا نموده و یا به سیستم‌هایی مثل: کانال‌ها، وسل‌ها و کلکتورها که به این ذرات آلوده هستند، صدمه وارد می‌نماید و سبب انتشار مجدد ذرات گردوغبار در محیط می‌گردد. درنتیجه، بواسطه اشتعال احتمالی، ذرات گردوغبار مضاعفی در محیط آزاد می‌شود که یک یا چند انفجار بعدی را در پی خواهد داشت.
انفجار‌های ثانویه

دستورالعمل‌های قابل‌اجرا

سازمان ایمنی و بهداشت حرفه‌ای (OSHA) هنگام اعمال تجدیدنظر در استاندارد مدیریت مواد شیمیایی خطرناک، ذرات قابل‌انفجار را جزء مواد شیمیایی خطرناک تعریف نموده تا مقررات سیستم هماهنگ جهانی ((GHS در طبقه‌بندی و برچسب‌گذاری مواد شیمیایی را لحاظ نماید. مواد شیمیایی نظیر گردانفجارها می‌بایست دارای برگه‌‌های اطلاعات ایمنی (MSDS) و برچسب‌گذاری مناسب  GHSباشند. افرادی‌که در معرض گردانفجارها قرار می‌گیرند بایستی براساس استاندارد مدیریت مواد خطرناک، آموزش‌های لازم را در این زمینه دیده باشند. ذرات قابل‌انفجار موجود در تأسیسات حمل غلات، تحت‌پوشش الزامات استاندارد ۲۹ CFR 1910.272  قرار می‌گیرد. به‌علاوه OSHA نیز دارای استانداردهایی در این حوزه می‌باشد. ازجمله: استاندارد نظافت محیط ۲۹ CFR 1910.22 یا استاندارد نظافت انبارها  ۲۹ CFR 1910.176(c)

این مستندات ممکن است بر اماکنی غیر از تاسیسات و سیلوهای غلات نیز اعمال شود اما نتایج آزمایشگاهی، حاکی از قابلیت انفجار ذرات گردوغبار می‌باشد. انباشت گردانفجارها در تاسیساتی که دارای سیستم‌های کنترلی نمی‌باشند و یا در موقعیت‌هایی مثل اتاقک سیلوها، زمینه را کاملاً برای وجود مخاطرات انفجار یا اشتعال فراهم می‌نماید.

قسمت ۵(a)(1) قانون ایمنی و بهداشت حرفه‌ای ((OSHA:

OSHA به‌موجب این قانون که معمولاً از آن به‌عنوان بند استفاده از تجهیزات حفاظت فردی با کاربری چندگانه یاد می‌شود، مستنداتی را در ارتباط با خطرات آتش و انفجار ارائه نموده است. این بند، کارفرما را ملزم می‌کند که شرایط استخدام فرد را به‌نحوی فراهم نماید که محل کار وی، عاری از هرگونه مخاطرات شناخته‌شده باشد تا سبب آسیب‌های فیزیکی جدی و مرگ نشود.

این بند، پرسنل و افراد شاغل را ملزم می‌کند که مطابق با استانداردها، قوانین، قواعد و دستورات ایمنی و بهداشت حرفه‌ای عمل نمایند که متعاقب قانون ایمنی و بهداشت حرفه‌ای (OSHA) وضع‌شده و  قابل‌اعمال بر عملکرد و رفتار آنها می‌باشد.

در ایالات متحده امریکا، بیست و پنج ایالت، پورتریکو و جزایر ویرجینیا از طرح‌های تصویبی OSHA پیروی کرده و استانداردها و خط مشی‌های اجرایی خود را براساس آن اتخاذ می‌نمایند. در بیشتر موارد، این ایالت‌ها استانداردهایی را اتخاذ می‌نمایند که مشابه استانداردهای فدرال OSHA می‌باشد. ولی بعضی از ایالت‌های دیگر، استاندارد‌های متفاوتی را اتخاذ می‌نمایند که بر بسیاری از صنایع مشابه، قابل‌اعمال می‌باشد و یا ممکن است رویکردهای اجرایی سخت‌گیرانه‌تری را در پیش گیرند.

 

دیگر استانداردهای OSHA در ارتباط با گردانفجارها:

• ۱۹۱۰، تبصره D، پیاده‌روی بر روی سطوح در حین انجام کار (Walking-working surface)
• ۳۸، طرح‌های واکنش در شرایط اضطراری
• ۹۴، تهویه
• ۱۴۶، محوطه‌های محصور که برای حضور نیاز به اخذ مجوز کار است.
• ۲۶۹، تولید، انتقال و توزیع نیروی برق
• ۲۷۲، تاسیسات حمل غلات
• ۱۹۱۰، تبصره S، تجهیزات الکتریکی
• ۳۰۷، موقعیت‌های طبقه‌بندی‌شده خطرناک
• ۱۹۱۰، تبصره Z، مواد خطرناک و سمی
• ۱۲۰۰، مدیریت مواد خطرناک

در سال ۲۰۰۸ ، OSHA اقدام به انتشار مجدد طرح مقررات ملی در مورد گردانفجارها نمود. این طرح (NEP) نام داشت که رئوس کلی خط‌مشی و رویه بازرسی از اماکنی که امکان تولید یا جابجایی گردوغبار در آن وجود دارد را بیان می‌دارد. در این تجدیدنظر، OSHA با بررسی روی ۶۴ مورد از مجموعه‌های صنعتی که دارای توالی و شدت بیشتر حوادث مربوط به گردانفجارها بوده‌اند، بازدیدهای ایمنی را تأکید کرده و اذعان دارد که این ذرات شامل مواد زیر بوده اما محدود به آنها نمی‌باشد:

ذرات و گردوغبار فلزی مانند: آلومینیوم و منیزیم، ذرات و گردوغبار چوبی (خاک اره)، زغال‌سنگ و دیگر ذرات کربنی، ذرات پلاستیک و افزودنی‌ها، بیوجامدات و دیگر ذرات ارگانیک مثل: شکر، آرد، کاغذ، صابون، خون خشک‌شده و مواد منسوجاتی خاص

براساس تالیفی که در اکتبر ۲۰۱۱ توسط شرکت حقوقی Epstein Becker Green در ارتباط با طرح اهتمام ملی گردانفجارها ( OSHA ) صورت گرفت، بیش از ۲۶۰۰ بازدید از بدو شروع اجرای طرح (سال ۲۰۰۸) انجام شد. بیش از ۱۲۰۰۰ مورد تخلف ثبت گردید که ۸۵۰۰ مورد آن جزء مواد خطرناک طبقه‌بندی می‌شد. جرایم فدرالی آن ۰۰۰/۷۴۰/۲۲ دلار و جرایم ایالتی آن بالغ بر ۰۰۰/۶۰۰/۱ دلار گردید. البته طی این بازدیدها، چندین تخلف مربوط به تجمع ذرات نیز از چشم OSHA دور ماند و تحت پوشش قرار نگرفت. ازجمله آنها، کلکتورهای این ذرات که مجهز به تجهیزات مناسب حفاظتی انفجار نبودند و تهویه سیستم‌هایی که به یک فضای ایمن صورت نمی‌گرفت.

استاندارد NFPA

در راستای تلاش برای معرفی استانداردهای گردانفجارها ،NFPA 654 شروعی خوب برای مدیریت یا مهندسی یک مجموعه داشت و استاندارد مناسبی برای جلوگیری از وقوع آتش‌سوزی و گردانفجارها از مرحله ساخت، پروسس تا جابجایی ذرات گردانفجارها ارائه کرد. کد مذکور استانداردی است که به‌صورت همه‌جانبه، طراحی یک سیستم ایمن جمع‌آوری این ذرات را در برمی‌گیرد. از جهت راهنمای ایمنی، مشاور خوبی در ارتباط با کلیات گردانفجارها است و مخاطب را در مراجعه به سایر اسناد و مدارک مرتبط هدایت می‌کند. استاندارد NFPA 654 بسته به ماهیت و شدت خطرات موجود، کاربر را در مراجعه به استاندارد مناسب جهت تهویه و یا جلوگیری از انفجارها به شرح ذیل راهنمایی می‌کند:

• NFPA 68: این استاندارد درباره محافظت در برابر انفجار بواسطه تهویه اشتعال (deflagration) می‌باشد. این اسناد به تشریح تهویه حادثه انفجار می‌پردازد. بدین معنا که بر روی تجهیزات و سیستم‌هایی که کار تهویه گازهای قابل‌انفجار و فشارهای حاصله از عمل اشتعال در یک محیط محصور را بعهده دارند، تمرکز می‌کند تا میزان ضایعات مکانیکی و ساختاری را کاهش دهد. ویرایش موجود که در سال ۲۰۰۷ منتشر و در سال ۲۰۱۳ به‌روز گردید، الزامات سخت‌گیرانه‌تری را نسبت به ویرایش‌های پیشین شامل می‌شود که فی‌الواقع این امر سبب ارتقاء جایگاه آن از یک راهنمای صرف به یک استاندارد گردید.
• NFPA 69: این استاندارد درباره سیستم‌های جلوگیری از انفجار می‌باشد و به شرح محافظت از انفجار ذرات موجود در کلکتورها، در زمانی‌که عمل تهویه امکان‌پذیر نمی‌‌باشد، می‌پردازد و روش‌های ذیل را در ارتباط با محافظت از انفجار توضیح می‌دهد:

کنترل غلظت اکسیدکننده، کنترل تراکم قابل‌انفجار، جلوگیری از انفجار، محدود‌کردن فشار احتراق و کنترل سیستم اطفاء جرقه‌ها

به‌علاوه، استاندارد NFPA 654 مخاطب را به‌سوی استانداردهای مناسب صنایع تولیدی خاص راهنمایی می‌کند. متعارف‌ترین استانداردهای مورداستفاده در این صنایع به شرح زیر می‌باشد:

• NFPA 61- استاندارد جلوگیری از وقوع حریق و گردانفجارها در تأسیسات کشاورزی و فرآوری صنایع غذایی
• NFPA 484- استاندارد فلزات قابل‌انفجار
• NFPA 664- استاندارد جلوگیری از وقوع حریق و گردانفجارها در تأسیسات و صنایع چوبی

استفاده از کدهای اجرایی: در سال ۱۹۹۵ انجمن حفاظت از حریق امریکا (NFPA) یک تیم همکاری اجرایی را تشکیل داد تا در جهت ایجاد تغییر در اسناد و تبدیل آنها به مدارک کاراتر با کمیته فنی همکاری نماید. از آن زمان به بعدNFPA  گزینه‌های کارآمدتر و اجرایی‌تری را در به‌روزکردن استانداردها لحاظ نمود. لذا هنگام استفاده از کدهای اجرایی جدید، دیگر نیازی نیست که موبه‌مو از جزئیات استانداردهایNFPA  پیروی کرد.

روش‌های پیشگیری از بروز حریق و گردانفجار

بهترین راهکار، تمیزکاری مناسب محیط: کاهش یا حذف انباشتگی گردوغبار بواسطه تمیزکاری مناسب محیط، یکی از راهکارهای اولیه در جلوگیری از گردانفجارها تلقی می‌شود. در این زمینه، نظافت اصولی در جلوگیری از گردانفجارها بسیار ضروری است. در مواقعی‌که امکان جمع‌آوری و تنظیف به‌روش مکانیزه وجود ندارد، حذف گردوغبار محیط بواسطه تهویه مناسب، سیستم‌های تنظیف و جمع‌آوری کارآمد و یا نظافت دستی، انجام می‌گردد. در این‌گونه محیط‌ها، جاروبرقی و لوازم الکتریکی، بایستی از نوع ضدانفجار و ضدجرقه باشند و هرگز از دمنده‌های هوای فشرده نباید برای تمیزکردن گردوغبار استفاده نمود. هرگونه نشتی کوچک، اما مداوم در یک سیستم تولیدی، بایستی موردتوجه قرار گیرد. چراکه به مرور زمان سبب انباشت مقدار زیادی از ذرات می‌گردد. به‌ویژه اگر عملکرد سیستم موجود با افزاش تدریجی فشار همراه باشد. مقدار کمی از این ذرات، می‌تواند ابرهای عظیمی از گردوغبار را پدید آورد. (ذرات گردوغبار همیشه در بعضی از فرایندها وجود دارد.)

بهترین روش در جلوگیری از انباشت گردوغبار، پایش مداوم محیط می‌باشد. توجه به خطرات و اعمال یک برنامه اصولی نظافت محیط، در حذف خطر انفجار ضروری است. کارفرمایان می‌بایست یک رویکرد جامع را در جلوگیری و کنترل مخاطرات گردانفجارها اتخاذ کنند. بعضی ازاین قواعد کلی بدین شرح می‌باشند:

• عدم استفاده از هوای فشرده، جاروی خشک و یا دیگر روش‌های تنظیف که گردانفجارها را در هوا پراکنده می‌کند. (به‌صورت قابل‌رویت در‌آیند).
• توجه به آموزش پرسنل، برنامه‌های آموزشی در ارتباط با تشخیص و کنترل خطرات گردانفجارها و پیروی از دستورالعمل‌هایی که در جلسات آموزشی ارائه می‌شود.
• کنترل و محدودکردن منابع بالقوه احتراق در نواحی انباشت ذرات گردوغبار
• اجرای برنامه مناسب و موثر تنظیف جهت جلوگیری از تجمع و یا کنترل انباشت ذرات بر روی لبه‌ها، کانال‌ها و دیگر سطوح (انباشت ذرات ریز و کوچک حتی به اندازه اینچ درصورتی‌که بر روی سطح کافی انتشار یابد، می‌تواند خطر انفجار را درپی داشته باشد.)
• تعریف و اعمال یک برنامه مراقبت پیشگیرانه، در راستای حفظ سلامت تجهیزات و کاهش انتشار ذرات فرار
• اطمینان از به‌کارگیری تجهیزات برقی مناسب در موقعیت‌های خطرناک (کلاس۲) گردانفجارها براساس الزامات کدهای ملی انرژی برق
• پیروی از استاندارد NFPA654 در جهت جلوگیری از وقوع حریق و انفجار از مرحله ساخت تا پروسس و همچنین دیگر استانداردهای پیشگیرانه NFPA در ارتباط با گردانفجارها درصنایع خاص، تا آنجایی که مقدور باشد.
• اطمینان از کنترل مهندسی و طراحی مناسب تجهیزاتی که عملکردشان با تولید این ذرات همراه است.

هنگام ورود ذرات به کلکتور (Collector)، یکی از الزامات ساده اما مهم تنظیف، تعویض فیلترها در زمانی‌است که جریان هوا در سیستم به حد فشار متفاوت از آنچه در دستورالعمل سازنده آمده، می‌رسد. به‌علاوه زمانی‌که افت فشار در کلکتور، دارای تاثیر منفی بر روی سیستم جمع‌آوری گردوغبار و جذب ذرات بوده و سبب نفوذ آن به تاسیسات می‌شود، کار تنظیف امری ضروری می‌باشد. از فیلترهای کارتریج‌دار موجود که دارای عمری طولانی هستند، به مدت دوسال و حتی بیشتر می‌توان استفاده نمود. اما درمورد فیلترهایی که در محیط‌هایی با ذرات سنگین کاربرد دارند، تعویض فیلتر به دفعات صورت می‌گیرد. نتیجه اشتباهات مکرر در ارتباط با عدم نظافت محیط، انباشتگی ذرات در قیف کلکتور می‌باشد. این قیف باید مجهز به وسیله‌ای باشد تا در حین پروسه  تنظیف فیلتر، سبب تخلیه و انتقال ذرات به درون یک مخزن یا محفظه نگهداری جداگانه گردد. تخلیه این محفظه‌ها نیز از اهمیت بالایی برخوردار است تا از بازگشت ذرات به قیف جلوگیری شود. نشست ذرات در قیف، ریسک بالقوه‌ای از اشتعال و انفجار را ایجاد می‌نماید و کارایی سیستم جمع‌آوری گردوغبار را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

آنچه که در جهت شناسایی خطرات موجود، می‌توانید انجام دهید:

– یک ارزیابی خطر جامع و فراگیر در شناسایی و حذف فاکتورهای موثر در انفجار ضروری می‌باشد. ارزیابی خطر، یک روند رسمی و اداری است. اما بسیار  حائز اهمیت است که هر فرد روزانه به‌صورت غیر رسمی آن‌را در محیط کاری خود انجام دهد.

– همیشه مواظب تجمع ذرات گردوغبار باشید. این‌کار نباید صرفاً در محیط‌های باز صورت پذیرد و تمامی قسمت‌ها ازجمله: بالا، پایین، قسمت‌های پشتی‌، داخل محفظه‌های انبارش، کانال‌ها و غیره را نیز شامل می‌شود.

– منابع اشتعال را چک نمایید. تنها دو نمونه از گردوغبارها همزمان در مجاورت با هوا دچار حریق (خوداشتعالی) می‌شوند. اما اکثر آنها نیازمند قرارگرفتن در مجاورت عامل دیگری از منبع اشتعال می‌باشند. منابع احتمالی اشتعال شامل موارد زیر می‌باشد:

• شعله‌های باز: جوش، برش، کبریت و غیره
• سطوح داغ : خشک‌کننده‌ها ((Dryers، یاتاقان‌ها، هیترها و غیره …
• گرما و حرارت ناشی از ضربات مکانیکی
• تخلیه‌های الکتریکی (راه‌اندازی سوئیچ‌ها و پریزها)
• تخلیه‌های الکترواستاتیکی
• سوختن (بدون شعله و همراه دود) و اشتعال ذرات گردوغبار
• سیگار، پیپ و…

می‌بایست خطرات مربوط به ذرات گردوغباردر تاسیسات خود را شناسایی و در حذف آن سعی کنید. همانطور که یک روز کاری را سپری می‌کنید، سئوالاتی از این قبیل از خودتان بپرسید:

• آیا تا جایی که امکان دارد از جارو برقی به‌جای دمنده‌ها و جاروب‌کردن گرد‌انفجارها استفاده می‌شود؟
• آیا هیچ وسیله الکتریکی‌ای در محیط‌های خطرناک ذرات و بخار نصب شده‌اند؟ درصورت مثبت‌بودن آیا الزامات موجود درNEC (کدهای ملی انرژی برق)، فصل پنجم درباره موقعیت‌های خطرناک، در مورد این تاسیسات رعایت شده است.
• آیا تنظیف منظم انباشت گردانفجارها از موقعیت‌های فوقانی نظیر سقف‌های کاذب، قفسه‌ها و … انجام می‌گیرد؟
• آیا از انباشت ذرات هادی و فلزی در محیط اطراف یا بر روی تجهیزات الکتریکی و یا از ورود آنها یه این محوطه جلوگیری به‌عمل می‌آید؟
• این ذرات ممکن است در چه موقعیت‌هایی تجمع پیدا کنند که متوجه آن نشویم؟
• خاک‌اره‌های چوبی به مرور زمان دچار فساد شده و حرارت حاصله می‌تواند به‌عنوان منبع احتمالی اشتعال عمل نماید. آیا این امر مورد توجه قرار گرفته است؟

نتیجه‌گیری:

گردانفجار‌ها ازجمله حوادثی به‌شمار می‌آیند که به نظر می‌رسد بدون علت خاصی روی می‌دهند. Innocent-looking disaster))

هر فردی در محیط کار خود بایستی از این خطرات بالقوه آگاه باشد و تمام تدابیر احتیاط‌آمیز را اتخاذ نماید تا مطمئن شود که محیط کار در برابر گردانفجارهای ناگهانی و سایر خطرات آن ایمن می‌باشد.

در ارتباط با محافظت در برابر گردانفجارها، اولین قدم در تجزیه و تحلیل خطر این است که قابلیت انفجاری ذرات مشخص گردد. بسیاری از آزمایشگاه‌های تجاری هزینه کمتری را برای تشخیص قابلیت انفجاری ذرات درخواست می‌کنند. درصورت مثبت‌بودن نتیجه تست،‌ می‌بایست شاخص انفجار (Kst) و افزایش حداکثری فشار (Pmax) ذرات گردوغبار با استناد به استاندارد ASTM E 1226-10 که یک تست استاندارد برای تعیین قابلیت انفجار ابرهای گردوغبار می‌باشد، تعیین شود.

می‌بایست میزان Kst و Pmax در اختیار تامین‌کننده تجهیزات جمع‌آوری این ذرات قرار داد تا بطور صحیح تناسب سیستم تهویه و اطفاء را برآورد نماید. هرگونه اشتباه در تهیه این اطلاعات، هزینه‌ها را افزایش خواهد داد. زیرا تامین‌کننده تجهیزات مجبور است بدترین حالت ممکن را در مورد میزان Kst و Pmax در نظر بگیرد و یا حتی از ساخت تجهیزات موردنظر انصراف دهد. هرگونه سهل‌انگاری در ارتباط با ایمنی جان افراد، مسئولیت بسیار زیادی را متوجه سازندگان و خریداران تجهیزات می‌نماید.

واقعیت این است که اگر شاخص انفجار ذرات گردوغبار بیشتر از ۰ Kst باشند، قابل‌انفجار تلقی می‌شود و تقریباً اکثر ذرات در این تقسیم‌بندی قرار می‌گیرند. درصورتی‌که در یک تاسیسات،  OSHAبه وجود ذراتی با شاخص Kst بسیار پایین اما بدون تجهیزات حفاظتی انفجار پی ببرد، مدیریت را به بازپرسی احضار خواهد کرد. این یکی از بزرگ‌ترین تغییراتی است که در معرفی و شناساندن طرح اهتمام ملی OSHA(NEP) در سال ۲۰۰۸ روی داد.

 

 

مترجم: مهندس مظفر علی‌ن‍ژاد

کارشناس HSE شرکت پتروپارس

[/auth]