So verhindern und kontrollieren Sie Staubexplosionen

Staubexplosionen sind schwerwiegende Sicherheitsprobleme, die sich auf die Prozessindustrie auswirken, in der Materialien verarbeitet werden, die brennbaren Staub erzeugen. Nach Angaben des US Chemical Safety Board kommt es häufig zu Staubexplosionen. Sie können Todesfälle, schwere Verletzungen und katastrophale Schäden an Einrichtungen verursachen, was zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten führen kann. Aus diesem Grund ist die Agentur für Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz hat sich mit der National Fire Protection Association zusammengetan und eine Reihe von Sicherheitsmaßnahmen und -standards entwickelt, die Sicherheitsexperten umsetzen können, um explosiven Staub zu verhindern, zu mindern und zu kontrollieren. 

Lassen Sie uns zunächst den Unterschied zwischen „Prävention“ und „Schutz“ besprechen, Begriffe, die in diesem Artikel häufig verwendet werden. Bei der Prävention geht es darum, Staubexplosionsgefahren zu erkennen und zu beseitigen, bevor es zu einer Staubexplosion kommt. Sobald der Vorfall eintritt, ist es wichtig, Menschen und Ausrüstung vor potenziell verheerenden Blitzbränden, Bränden und Explosionen von brennbarem Staub zu schützen. 

Die Tatsache, dass 70% Staub, der in einer Vielzahl von Prozessindustrien vorkommt, brennbar ist, unterstreicht die Bedeutung der Umsetzung angemessener Maßnahmen zur Verhinderung, zum Schutz und zur Kontrolle von Staubexplosionen.

Wie Staubexplosionen entstehen und sich entwickeln

Brennbare Staubexplosionen entstehen, wenn fünf Elemente zusammentreffen und die sogenannten bilden Staubexplosion im Pentagon. Diese Elemente sind:

• Brennbare Staubpartikel, die als Treibstoff für die Explosion dienen
• Sauerstoff
• Ausbreitung von Staubpartikeln, die auftritt, wenn angesammelter Staub in der Luft suspendiert wird und eine explosive Staubwolke bildet.
• Zündquellen, die brennbare Staubwolken in Brand setzen können
• Enge Räume, in denen sich der Druck aufbaut, was zum Bruch des Behälters, zur Zerstörung der Anlage und möglicherweise zum Einsturz der Struktur führen kann. 

Staubkonzentrationen sind ebenfalls ein wesentlicher Faktor, der zu einer Explosion führen kann. Denn nur bestimmte brennbare Staubkonzentrationen können zu einer Staubverpuffung führen. Daher wird eine unzureichende Konzentration von Staubpartikeln die Explosion nicht befeuern. Außerdem senkt die erhöhte Konzentration an brennbarem Staub den Sauerstoffgehalt und verhindert so die Explosion. Sobald sich Staub in der Nähe einer Zündquelle in einem geschlossenen Raum in der Luft in der Nähe einer Zündquelle verteilt, kommt es zu einer gefährlichen Explosion. 

Diese Explosion verläuft in zwei Phasen. Der oben beschriebene Prozess verursacht a primäre Explosion innerhalb des Geräts und ist nicht so intensiv wie die zweite Explosionswelle. Die schnelle Verbrennung der Staubpartikel erhöht den Luftdruck und erzeugt eine Druckwelle, die den auf horizontalen Flächen angesammelten Staub aufwirbeln kann, was zu einer sekundären Staubexplosion führt. Diese sekundären Explosionen ereignen sich kurz nach den ersten und sind gefährlicher und verheerender und verursachen katastrophale Schäden und den Verlust von Menschenleben. 

Die Größe der Staubpartikel kann zur schnellen Flammenausbreitung während der Staubexplosion beitragen. Feinstaubpartikel sind gefährlicher, da sie sich leicht in der Luft verteilen können und eine größere Oberfläche haben. Eine von der NFPA durchgeführte Studie zeigte, dass eine Staubmenge von der Dicke einer durchschnittlichen Büroklammer ausreichte, um verheerende Explosionen auszulösen. Aus all diesen Gründen ist es wichtig, sich auf die NFPA-Empfehlungen zu konzentrieren, wie Explosionsfolgen vermieden und diese Ereignisse unter Kontrolle gehalten werden können. 

So vermeiden Sie die Eskalation einer zweiten Staubexplosion

Laut NFPA müssen Sie die folgenden Schritte unternehmen, um eine Eskalation der Staubexplosion zu vermeiden, die irreparable Schäden hinterlassen und das Leben von Menschen gefährden kann. 

Zunächst müssen Sie die Ausrüstung von anderen Ausrüstungsteilen isolieren. Bei einer Explosion kommt es zu einer Flammenausbreitung durch die Rohrleitungen in die anderen Teile der Anlage. Daher ist es wichtig, Explosionen zu isolieren, damit die Flamme nicht auf benachbarte Geräte übergreifen kann. Falls die Explosion in einem Staubabscheider im Freien stattfindet, müssen Sie sicherstellen, dass sie sich nicht über die Rohrleitungen in die Verarbeitungsanlage ausbreitet und die Arbeiter gefährdet.

Zweitens müssen sich Sicherheitsexperten der Gefahr durch „flüchtige“ Staubpartikel bewusst sein. Dabei handelt es sich um Partikel, die aus der Verarbeitungs- und Förderanlage austreten und sich auf sichtbaren oder verborgenen horizontalen Flächen absetzen. Führen Sie die folgenden Maßnahmen durch, um die Ansammlung von diffusem Staub zu vermeiden.

Überprüfen Sie, ob alle Kanäle luftdicht sind und stellen Sie sicher, dass der Staub nicht entweichen kann, wenn die Maschine in Betrieb geht. Wählen Sie eine Haube, die den Staub richtig auffängt und in den Staubsammler leitet. Schließlich spielt eine wirksame und regelmäßige Reinigung eine entscheidende Rolle dabei, den angesammelten flüchtigen Staub unter den Mindestexplosionswerten zu halten. 

So erfüllen Sie den NFPA-Standard für brennbaren Staub

Abgesehen von diesen Empfehlungen die NFPA hat einen 9-Stufen-Plan entwickelt, den Sie umsetzen müssen, um Explosionsverhütung, -schutz und -kontrolle weiter zu gewährleisten.

• Identifizieren Sie die Brennbarkeit und den Explosionsgrad der Materialien, mit denen Sie umgehen.

• Erkennen und bewerten Sie Brand-, Stichfeuer- und Explosionsgefahren.

• Achten Sie beim Umgang mit diesen Gefahren durch brennbaren Staub auf die Sicherheit des Gebäude- und Gerätedesigns, der Haushaltsführung, der persönlichen Schutzausrüstung (PSA), der Staubkontrolle, des Explosionsschutzes, des Schutzes und der Explosionsisolierung. 

• Verbessern Sie die Reinigungsabläufe und wenden Sie keine Reinigungsmethoden an, bei denen Druckluft zum Einsatz kommt. 

• Versuchen Sie, wirksame Staubsammelsysteme zu verwenden.

• Verwenden Sie Entlüftungssysteme, die dem NFPA 68-Standard entsprechen, und leiten Sie die Abluft nach draußen.

• Stellen Sie sicher, dass alle Zentralstaubsaugsysteme geerdet sind und Zubehörteile aus statisch ableitenden Materialien enthalten. 

• Entwickeln Sie MOC-Verfahren (Management of Change), die Sie implementieren sollten, bevor Sie Materialien, Geräte, Technologie oder Arbeitsaufgaben ändern.

• Informieren Sie alle Mitarbeiter über Gefahren und schulen Sie sie in Schutzmaßnahmen

So stellen Sie den Explosionsschutz sicher

Sie verhindern gefährliche Explosionen, indem Sie eines der Elemente aus dem Staubexplosions-Pentagon entfernen. Hier sind einige bewährte Strategien, die Sie implementieren können, um einem Explosionsrisiko in der Prozessindustrie vorzubeugen.

• Brennbaren Staub entfernen. Sie verhindern eine Explosionsgefahr, indem Sie brennbaren Staub außerhalb der Verarbeitungsanlage lagern.
• Reduzieren Sie die Konzentration an brennbarem Staub. Sie können die Staubmenge unter den Mindestexplosionskonzentrationen halten, indem Sie regelmäßig Staub reinigen oder sich für Geräte entscheiden, die verhindern, dass sich Staub ansammelt oder aus dem Staub entweicht. 
• Reduzieren Sie den Sauerstoffgehalt. Dies erreichen Sie, indem Sie ein Inertgas wie Stickstoff in ein begrenztes System injizieren. Dadurch wird der Sauerstoffgehalt gesenkt und die anfängliche Staubexplosion verhindert. 
• Zündquellen erkennen und kontrollieren. Indem Sie Zündquellen erkennen, kontrollieren und verhindern, beseitigen Sie das Zündelement aus dem Staubexplosions-Pentagon und verhindern so einen verheerenden Sicherheitsvorfall. Bedenken Sie, dass alles eine Zündquelle sein kann, von heißen Schrauben bis hin zu brennender Glut, die in einen Staubabscheider gesaugt wird. Hitze, Strahlung oder Rauch sind Anzeichen für die Gefahr einer Staubexplosion. 

Sobald Sie es erkennen, müssen Sie Kontrollmethoden wie ein Abbruchtor aktivieren, das die Zündquelle von der Verarbeitungslinie fernhält. Sie können auch ein Unterdrückungssystem verwenden, das die Zündquelle löscht, bevor es zu einem Stichfeuer oder einer Primärstaubexplosion kommt.

Bedenken Sie außerdem, dass beim Schweißen und Schneiden Funken entstehen können, weshalb Heißarbeiten nicht in der Nähe von angesammeltem Staub durchgeführt werden sollten. Entfernen Sie den Staub oder entfernen Sie die Ausrüstung aus der staubigen Umgebung, bevor Sie mit der Heißarbeit beginnen.

So schützen Sie Arbeitnehmer

Leider sind brennbare Staub- und Feuerexplosionen im Laufe der Jahre in der verarbeitenden Industrie zu häufigen Sicherheitsvorfällen geworden, die zahlreiche Todesopfer forderten und viele Arbeiter mit schweren Verletzungen zurückließen. Bei einer verheerenden Explosion in einer Zuckerraffinerie in Georgia im Jahr 2007 kamen beispielsweise 14 Arbeiter ums Leben und 36 wurden verletzt. 

Auch wenn diese Strategien zur Explosionsverhütung die Gefahr von Staubexplosionen verringern können, können sie Arbeitnehmer, die Brandherden und Explosionen durch brennbaren Staub ausgesetzt sind, nicht ausreichend schützen. Andererseits bietet persönliche Schutzausrüstung, wie flammhemmende Kleidung und ARC-Schutzkleidung, ausreichenden Schutz im Falle gefährlicher Explosionen.

Eine weitere Möglichkeit, die Arbeitskräfte in Prozessanlagen zu schützen, besteht darin, das Risiko statischer Elektrizität zu beseitigen. Statische Elektrizität kann eine gefährliche Zündquelle für Feinstaub in Getreidesilos oder regelmäßig auftretenden Kohlenstaubexplosionen sein. Sie können dieses Explosionsrisiko beseitigen, indem Sie Erdungsgeräte verwenden, die den Aufbau statischer Elektrizität verhindern und statische Aufladungen in staubigen Umgebungen kontrollieren sollen.

So schützen Sie Einrichtungen

Sobald die Explosion begonnen hat, können Sie folgende Schutzmaßnahmen umsetzen: 

• Versuchen Sie, die Eingrenzung zu erhöhen 

Dies erreichen Sie, indem Sie explosionsgeschützte Trommelsätze am Boden des Staubsammlers anbringen, da zwischen ihnen kein Isolationskanal erforderlich ist. Bei Explosionen in Hammermühlen ist die Ausrüstung langlebig genug, um der Explosion im Inneren standzuhalten.

• Verwenden Sie ein Staubexplosionsentlastungssystem

Das Druckentlastungssystem ist so konzipiert, dass es bei einem eingestellten Druck öffnet. Wenn es zu einer Explosion kommt, die einen Druck auf das vorgegebene Niveau aufbaut, öffnen sich die Entlüftungsöffnungen und entweichen der Druck in die Umgebung. Bedenken Sie, dass der Standort bei der Anwendung dieser herkömmlichen Entlüftungssysteme von entscheidender Bedeutung ist. Sie sollten niemals auf Bereiche gerichtet werden, in denen sich Arbeitnehmer aufhalten. Sie sollten Entlüftungssysteme niemals in der Nähe von Wänden platzieren, wo der Druck nicht aus dem Raum entweichen kann. Das flammenlose Entlüften ähnelt dem Verfahren zum Entfernen des Einschlusses. Hier tragen Sie Masse auf, um die Flamme zu löschen und zu verhindern, dass sie durch die Entlüftungsplatte entweicht. Auf diese Weise löscht und lenkt die flammenlose Entlüftung das Feuer gleichzeitig ab.

Abschluss

Explosionen brennbarer Stoffe sind schwerwiegende Sicherheitsvorfälle, die verheerende Folgen haben können. Angenommen, Sie implementieren und befolgen die Staubexplosionsnormen der NFPA und OSHA. In diesem Fall können Sie eine Staubgefahrenanalyse durchführen, um Arbeiter und Verarbeitungsanlagen zu kontrollieren, zu verhindern und zu schützen. Der Umgang mit brennbarem Material ist eine anspruchsvolle Aufgabe, und Rohrschleppseilfördersysteme können verhindern, dass flüchtiger Staub aus der Ausrüstung austritt und sich auf umliegenden Oberflächen ansammelt. Zum Beispiel, Cablevey-FördersystemeMit ihrer vollständig geschlossenen Verrohrung verhindern sie, dass Staub aus dem System austritt und sich in der Arbeitsumgebung ablagert, und sorgen gleichzeitig durch die Vielfalt der Reinigungsverfahren für eine hohe Staubentfernung.