Usein kysytyt kysymykset – teolliset räjähdykset

Räjähdyksensuojaustoimet ovat yhteisnimitys kaikille sellaisille toimille, joilla pyritään estämään prosesseille vahingolliset, tuotannon keskeytykseen johtavat ja kalliit humahdusmaisia räjähdyksiä aiheuttavat syttymistapahtumat SEKÄ torjumaan tällaisten räjähdysten vaikutukset. Räjähdyksensuojaustoimiin lukeutuvat muun muassa:

• Räjähdysten esto – syttymisen estäminen ja prosessin hallinta;
• Räjähdyksen eristäminen – kovaa painetta kestäviin rakenteisiin nojaavat toimet, joilla estetään prosessilaitteessa ilmenevästä syttymistapahtumasta johtuvat sekundaariräjähdykset, liekin pääsy prosessin ulkopuolelle sekä koneiden muodonmuutokset/murtumiset;
• Räjähdyksen tuuletus – prosessia varten suunniteltava ratkaisu, jonka avulla räjähdyksen paine vapautuu hallitusti eikä aiheuta rakenteellisia vahinkoja ja/tai hallitsematonta liekin/paineen ulospääsyä;
• Räjähdyksen tukahdutus – prosessia varten suunniteltava ratkaisu, jonka avulla räjähdys saadaan havaittua ja tukahdutettua ennen prosessille vahingollisen tai tuhoisan paineen syntymistä sekä tukahduttamaan sekundaariräjähdyksiä aiheuttava palaminen;
• Räjähdyksen eristäminen – prosessia varten suunniteltava ratkaisu, jolla estetään liekin ja räjähdyksen eteneminen liitettyihin prosessilaitteisiin;
• Edistyksellinen inertointi – prosessia varten suunniteltava ratkaisu, jossa liekin eteneminen haluttuun kohteeseen estetään syöttämällä sen alueelle inertointiin riittävä määrä sammutuskaasua tai -jauhetta.

Syttyminen ja siitä aiheutuva räjähdys aiheuttavat hurjimmat tuhot silloin, kun alkuperäistä räjähdystä ei eristetä. Tällöin räjähdyksen paine ja liekit voivat levitä koko tehdasrakennukseen tai -kokonaisuuteen nostaen sen pinnoille kertyneet pölykerrokset ilmaan räjähdysherkkinä pölypilvinä. Mikäli nämä pölypilvet syttyvät, suljetussa tehdastilassa tapahtuu huomattavasti alkuperäistä räjähdystä voimakkaampi sekundaariräjähdys. Tällainen räjähdys voi aiheuttaa valtavaa tuhoa. Sekundaariräjähdysten uhka koskee kaikkia sellaisia prosesseja, joissa esiintyy paineen vaikutuksesta ilmaan nousevia pölyjä ja joihin ei ole asennettu tehokasta primaariräjähdyksiltä suojaavaa ratkaisua.

Detonaatio on humahtavaa räjähdystä voimakkaampi räjähdys, jossa palorintama etenee yhdessä paineaallon mukana. Tietyissä olosuhteissa humahtava räjähdys voi muuttua detonaatioksi itsestään (yleensä muutos tapahtuu palorintaman etenemisnopeuden kiihtyessä pitkässä putkessa tai kanavassa). Yksi IEP Technologiesin teollisten räjähdyksensuojausjärjestelmien keskeisistä tarkoituksista on estää tällainen detonaatioksi palautuminen. Parhaiten se onnistuu rakenteellisten räjähdyksensuojausratkaisujen avulla.

Mistä tahansa syttyvästä pölystä voi muodostua räjähtävä pölypilvi, mikäli sen pölypitoisuus tietyssä tilassa ylittää räjähdykseen vaadittavan pölypitoisuusraja-arvon, eli alemman räjähdysrajan (Lower Explosion Limit, LEL). Jos haluat selvittää tietyn materiaalin räjähtävyyden, sinun tulee lähettää siitä koostuva näyte tutkittavaksi asianmukaiseen tutkimuslaboratorioon. Räjähtävyyden lisäksi laboratoriotutkimuksissa voidaan määrittää materiaalin syttyvyyden ja räjähtävyyden raja-arvot sekä sen alempi räjähdysraja (LEL).

Toisinaan se on mahdollista. Edellytyksenä tosin on, että prosessissa ilmenevien enimmäispitoisuuksien ja materiaalien alempien räjähdysrajojen väliin jää riittävä turvaväli JA että räjähtävän pölypilven synnyttävän konevian tai muun häiriön riski on riittävän pieni. Kullakin prosessoitavalla materiaalilla on oma LEL-raja-arvonsa (tyypilliset raja-arvot ovat välillä 10–100 g/m3). Raja-arvo alenee, mikäli samassa tilassa esiintyy edes pieni määrä mitä tahansa syttyvää kaasua. Vain harvat teollisuuden toimijat uskaltavat luottaa kysymyksessä esitettyyn vaihtoehtoon siinä määrin, että laskisivat räjähdyksensuojauksensa sen varaan.

Vaikka tehdassuunnittelussa toki pyritään syttymislähteiden minimointiin, käytännössä sekä tavanomaisissa että poikkeavissa käyttöolosuhteissa syntyy aina satunnaisia syttymislähteitä. Jos haluat vähentää prosessissa esiintyviä syttymislähteitä, sinun kannattaa aloittaa selvittämällä siinä käsiteltävän materiaalin syttymisen vähimmäisenergia-arvo (Minimun Ignition Enegy, eli MIE-arvo). Tuotteen MIE-arvo kertoo, aiheuttavatko prosessissa yleisimmin esiintyvät syttymislähteet (kitkasta johtuva kuumentuminen, mekaaninen kipinöinti, staattiset purkaukset jne.) syttymisvaaran sekä sen, tulisiko materiaalin kohdalla huomioida myös mahdollisia muita syttymisriskejä (salamanisku, valokaari, kytevä palaminen, ulkopuoliset tulipalot jne.). MIE-arvot ovat materiaalikohtaisia, ja ne alenevat muutamaan millijouleen, mikäli samassa tilassa esiintyy edes hyvin pieni määrä syttyvää kaasua/höyryä. Lisätietoja MIE-testauksesta saat Palotutkimuskeskuksestamme.

Mikä tahansa räjähdys voi edetä yhdestä koneesta toiseen niitä yhdistäviä putkia pitkin. Yleensä tällainen räjähdyksen leviäminen aiheuttaa liitetyssä koneessa uuden, edellistä voimakkaamman räjähdyksen kuin mitä kyseisessä koneessa alkunsa saava räjähdys olisi. Voimakkuuden aiheuttaa paineen kertyminen, lisääntyvä epävakaus sekä liekkisuihkun syttymisvaikutukset. Nämä räjähdystä voimistavat tekijät voivat tehdä asianmukaiseen koneeseen asennetun suojausjärjestelmän tehottomaksi, ellei niitä ole huomioitu IEP:n kyseisen järjestelmän räjähdyksensuojausta suunniteltaessa. Räjähdyksen eristäminen on tehokkaaksi todistettu menetelmä tällaisten voimakkaampien räjähdysriskien pienentämiseksi. Räjähdyksensuojausjärjestelmä vähentää räjähdyksiin liittyviä riskejä olennaisesti vain, mikäli siihen sisällytetään myös räjähdyksen eristävä järjestelmä.

Ennen suojausratkaisun valintaa sinun kannattaa tutustua tarkemmin eri vaihtoehtojen ominaisuuksiin. Ratkaisua valitessa kannattaa huomioida sen käytännöllisyys ja tehokkuus sekä ratkaisun tarjoama hyöty nimenomaan riskien poistamisen näkökulmasta
– Alue, johon räjähdys voidaan tuulettaa turvallisella tavalla (nyrkkisääntö: ulos tuuletettavan tulipallon koko on noin 8 kertaa tuuletettavan tilan tilavuus)
– Ulos tuuletettavan aineen myrkyllisyys ja sen aiheuttamat kontaminaatiovaikutukset
– Kohteessa räjähdyksen jälkeen mahdollisesti ilmenevien tulipalojen seuraukset ja tällaisten palojen sammuttamiseen liittyvät vaatimukset
– Lisäksi päätöstä tehdessä tulee huomioida suojauksella torjutun räjähdystapahtuman jälkeen vaadittava korjausaika, koneeseen yhteydessä olevien toisten kohteiden suojaustarpeet sekä hintaa, käyttöikää ja soveltuvuutta koskevat tekijät.

Koska räjähdyksensuojaus suunnitellaan aina prosessoitavan materiaalin räjähtävyysominaisuuksien mukaan, materiaalin vaihtuminen voi vaikuttaa asennetun räjähdyksensuojausratkaisun tehoon hyvinkin merkittävällä tavalla. Mikäli kohdeprosessissa tullaan käsittelemään useita eri materiaaleja, sitä suojaavan ratkaisun suunnittelussa tulee huomioida kyseisten materiaalien ääripäät, eli kaikkein vähiten syttyvä sekä kaikkein räjähdysherkin aine. Osa räjähdyksensuojausalan toimijoista huomioi suunnittelussa pelkän räjähtävyysluokan, esim. orgaaniselle pölylle luokka ST1, jolloin oletuksena on, että järjestelmässä käsitellään vain tähän luokkaan kuuluvia materiaaleja. Mikäli prosessoitava materiaali muuttuu vähemmän räjähdysherkäksi, pelkkä riskienhallinnan päivittäminen voi riittää suojauksen varmistamiseen myös jatkossa.

Jos uusi materiaali on aiempaa räjähdysherkempää tai kuuluu toiseen materiaaliluokkaan (esim. kaasun ja pölyn seos), koko suojausjärjestelmä tulee tarkistaa sekä (mikäli tarpeen) päivittää uuden materiaalin vaatimuksia vastaavaksi.

Joskus. Tarve riippuu suojattavan koneen palokuormasta sekä siihen asennetuista suluista. Jos räjähdyksen jälkeinen, sisääntuloilman ylläpitämä tulipalo on todennäköinen, kuten esimerkiksi ilmavirtaan asennettujen pussisuodattimien kohdalla, kohteen suojausjärjestelmään on yleensä suositeltavaa sisällyttää myös räjähdyksen jälkeisiltä tulipaloilta suojaava ratkaisu. Yleensä IEP Technologies -ratkaisut suunnitellaan estämään tai pysäyttämään räjähdykset, sammuttamaan prosessi ja torjumaan räjähdystä seuraavia paloja sen varmistamiseksi, ettei räjähdys pääse käynnistymään uudelleen.

Mikäli suojattavaan prosessiin liittyy ulkopuolisten tai muiden kuin alkuperäistä räjähdystä seuraavien palojen riski, kohteessa voidaan tarvita myös muita paloturvallisuuteen liittyviä toimenpiteitä. Sellaiset voivat olla tarpeen esimerkiksi paloa sammuttamaan saapuvien henkilöiden turvaamiseksi.

IEP Technologies määrittelee jokaiselle ratkaisulle sitä koskevan huoltovälin. Sen pituus riippuu asennetun järjestelmän komponenteista ja laitteista, käyttöjaksosta sekä käyttöympäristöstä. Huomaathan, että huoltovälin pidentäminen tavanomaisesta pienentää aina asennetun räjähdyksensuojausjärjestelmän riskinvähennyskerrointa.

Räjähdyksensuojausjärjestelmän suorituskyky pysyy ilmoitetulla tasolla vain, mikäli sitä ylläpidetään ja huolletaan IEP Technologiesin suosittelemalla tavalla. Vaadittuihin huoltotoimenpiteisiin sisältyvät muun muassa järjestelmän kaikkien käyttöikänsä loppuun tulevien osien vaihtaminen sekä järjestelmän ja sen osien, kuten paineistettujen komponenttien vaatimuksenmukaisuuden testaaminen ja ylläpito. Mikäli järjestelmää ylläpidetään IEP Technologiesin esittämien vaatimusten mukaisella tavalla, sille ei yleensä anneta tarkkaa, tiettyyn päivämäärään loppuvaa käyttöikää. Huomaa kuitenkin, että järjestelmän käyttöikä voi tulla päätökseen esimerkiksi silloin, kun jonkin siihen kuuluvan osan valmistus päättyy, järjestelmää tai siihen kuuluvaa osaa koskevan standardin vaatimukset muuttuvat tai uuden järjestelmän hinta alittaa vanhan järjestelmän korjauskustannukset.