جلوگیری از انفجار ذرات چوب در کارخانجات
طی سال‌های گذشته در سراسر جهان، حوادث بسیاری به دلیل انفجار ذرات و گردهای چوبی اتفاق افتاده که اغلب با اثرات زیان‌باری همراه بوده است. به این ترتیب درک چگونگی مدیریت و اقدامات لازم برای کاهش و جلوگیری از این فاجعه ضروری است.انفجارهای صنعتی تهدیدی دائمی برای کسانی است که با ذرات قابل اشتعال در تماس هستند. اغلب مواد آلی در حالت جامد میسوزند و اگر این مواد آلی به ذرات و گرد تبدیل شوند در برخی مواقع ممکن است منفجر شوند. در واحدهای صنعتی، انفجار ذرات قابل احتراق به وفور اتفاق میافتد. گاهی این انفجارها محدود به مخزنی است که این ذرات در آن قرار گرفتهاند اما در بیشتر موارد، انفجار اولیه همراه با انفجار ثانویه ویرانگری همراه است. شرکتهایی که در زمینه حمل ذرات کوچک چوب یا خاک اره فعالیت میکنند، با مشکل انفجار این مواد مواجه هستند. به این ترتیب داشتن یک طرح جامع برای جلوگیری از به وجود آمدن انفجار در شرایط عادی و کاهش اثرات انفجار در شرایط غیرمنتظره برای بهرهبرداری ایمن از وسایل و تجهیزاتی که در ارتباط با حمل و نگهداری ذرات قابل اشتعال هستند، ضروری است.
برای اینکه یک انفجار رخ دهد، وجود پنج عامل ضروری است:
۱- سوخت، در این مورد ذرات قابل احتراق چوب هستند
۲-یک منبع احتراق
۳- یک عامل اکسیدکننده که معمولاً اکسیژن هواست
۴- فضای محدود که حاصل از فشار میباشد و در مراحل ابتدایی انفجار به وجود میآید
۵- انتشار ذرات به جریان هوا
در کارخانههایی که با ذرات خشک چوب سر و کار دارند، تجهیزات مورد استفاده که معمولاً در ارتباط با خطر انفجار ذرات هستند شامل جمع کننده خاک اره حاصل از ماشین سنبادهزنی، ارهها، روترها، سیکلون‌ها، محفظه‌های ذخیرهسازی، حمل‌کنندههای پنوماتیک و مکانیکی و سیستم کاهشدهنده اندازه ذرات است. در همه این فرآیندها، ذرات چوب در حالت عادی یا بحرانی به صورت معلق در فضا وجود دارد. گاهی ذرات چوبی که در فضا معلق هستند ممکن است به ابر ذرات تبدیل شوند و یک منبع قابل احتراق برای ایجاد انفجار اولیه تشکیل شود.
فرآیند انفجار به مراحل زیر تقسیم بندی میشود:
– اشتعال ابر ذرات
– فشار ناشی از ترکیدن مخزن
– امواج ضربهای ناشی از ذرات آزاد شده موجود در مخزن که بهصورت یک سطح افقی در محل ایجاد فرآیند انفجار تصور میشود.
– آزاد شدن گلوله انفجاری از مخزن که باعث انفجار اولیه میشود و با انتقال احتراق به ذرات معلق موجود در محیط باعث ایجاد انفجار ثانویه میشود که این انفجار حتی میتواند یک ساختمان را تخریب کند.
– گسترش زبانه آتش از طریق ذراتی که در فاصله بسیار نزدیک به هم قرار دارند که منجر به انفجار مضاعف خواهد شد.
مدیریت ریسک انفجار
مدیریت ریسک انفجار نیاز به درکی جامع از شرایط عادی، غیرطبیعی و بحرانی در تجهیزات مورد استفاده دارد. مجموعه قوانین آتش در کانادا با تبعیت از انجمن ملی حفاظت در برابر آتش امریکا (NFPA)، پیشنهاد میکند که فرآیند تجزیه و تحلیل خطر انجام شود. یکی از مراحل تجزیه و تحلیل تحت عنوان PHA نامگذاری شده است و شامل یک ارزیابی از خواص احتراق پذیری ذرات مورد استعمال، شناسایی محل احتمالی وقوع ابر ذرات در فرآیند و تعیین منابع احتمالی احتراق است. PHA باید ارزیابی مناسبی از عواقب ناشی از سوختن، انفجار اولیه و انفجار ثانویه ارائه دهد. شناخت اصول پیشگیری از انفجار و مراحل کاهش دهنده شدت انفجار که باید به منظور کاهش خطر وقوع انفجار انجام شود، بخش مهمی از PHA است.
بعد از درک درست از خطرات فرآیند انفجار، اولین عمل دفاعی پیشگیری از انفجار است. یکی از راههای پیشگیری از انفجار، اقداماتی برای کاهش پتانسیل انفجار منبع قابل احتراق است. عوامل ایجادکننده احتراق میتواند تخلیه الکترواستاتیکی و شکست مکانیکی محصول یا تجهیزات گرداننده هوا باشد. برخی از تکنیکهای جلوگیری از جرقه زنی که استفاده میشوند شامل جداکنندههای مغناطیسی، اتصال پایه الکترواستاتیک به زمین و استفاده از تجهیزات الکتریکی سالم است. سیستمهای تشخیص جرقه در خطوط پنوماتیک جمعآوری ذرات چوب، معمولاً در کارخانههای چوب تعبیه میشود. این سیستمها طوری طراحی شدهاند که جرقه را تشخیص داده و شناسایی میکنند و با اسپری آب روی آن مانع از انتقال جرقه به ذرات موجود در مخزن یا ذرات معلق در هوا میشوند. به حداقل رساندن لایههای ذرات در سطح افقی، بخش مهمی از هر برنامه پیشگیری انفجار است. کاهش ذرات چوب در محیط، خطر انفجار ثانویه را که ممکن است باعث نابودی کارخانه شود، کاهش میدهد.
کاهش انفجار
کنترل جرقه زدن، پاک سازی مناسب کارخانه از بقایای ذرات، آموزش مداوم پرسنل کارخانه در مدیریت خطر انفجار ذرات و مدیریت تغییر اثرات یک فرآیند یا محصول، از عواملی هستند که به جلوگیری از ایجاد انفجار در شرایط کار عادی کمک میکنند. متاسفانه در شرایط غیر طبیعی ممکن است در هر خط تولیدی، انفجار رخ دهد. به همین دلیل است که NFPA ضرورت استفاده از تکنیکهای کاهش انفجار برای مخازن در معرض خطر انفجار را ضروری میداند.NFPA 69 ، تعدادی از روش‌های مختلف را که میتواند برای مقابله با خطر انفجار بهکار گرفته شود، طبقهبندی کرده است. برخی از آنها عبارتند از مهار کردن انفجار (از طریق ساخت مخازنی که دارای مقاومت کافی در برابر فشار انفجار باشند)، ایجاد سکون (از طریق کار در محیطی که اکسیژن کمتری دارد) و رقیق سازی (تزریق یک ماده غیرقابل احتراق برای ایجاد ترکیبی که منفجر نشود) که معمولاً در صنعت چوب امکان پذیر نیست. سایر تکنیکهای شایع عبارتند از تخلیه انفجار، سرکوب انفجار و ایزوله کردن انفجار.
دریچههای کاهشدهنده انفجار
کاربرد دریچههای کاهش دهنده انفجار، یکی از پراستفاده ترین روشها برای کاهش انفجار گردها و ذرات است که نیاز به نصب یک (یا تعداد بیشتری) دریچه روی دیواره مخزن است. دریچه شامل یک غشا است که از ماده ای ضعیفتر از دیواره مخزن ساخته شده است. در مراحل اولیه انفجار ذرات، دریچه پاره شده و فشار بالای ناشی از انفجار، شعله، مواد سوخته و نسوخته و سایر مواد قابل احتراق از مخزن به یک محل بی‌خطر منتقل میشوند. دریچه های کاهش دهنده انفجار طوری طراحی شده اند که تضمین کنند افزایش فشار ناشی از انفجار از مقاومت در برابر شوک فشار مخزن تجاوز نکند. دریچه ها بر مبنای NFPA 68 طراحی شده اند.
استاندارد حفاظت از انفجار توسط دریچه های تخلیه:
NFPA، معادله ای را برای برآورد اندازه دریچه ها ارائه میکند. با اطلاعات گرفته شده از NFPA، ما می‌توانیم فاصله امن بین کارگران و مخازن، تجهیزات و سازههای ساختمانی را برآورد کنیم. دریچه های بدون شعله با ترکیبی از غشای ضعیف دریچه ها و شبکه های جذب و گرفتن شعله و ذرات باقیمانده، تجهیزات داخلی را از خطر انفجار حفظ میکنند. مانند دریچه های کاهش دهنده انفجار، غشای دریچههای بدون شعله روی مخزن نصب میشوند، با این تفاوت که دریچه های تخلیه کننده، فشار بالای ناشی از انفجار، شعله، مواد سوخته و نسوخته به محیط دیگر انتقال میدهند اما در دریچه های بدون شعله، گازهای داغ و فشار بالا را تخلیه میکنند. در اطراف دریچه باید یک محیط امن برای حفاظت کارکنان ایجاد کرد. همانند دریچه های کاهش دهنده انفجار، دریچه های بدون شعله، براساس NFPA 68 طراحی شده اند. برای اطمینان از اینکه دریچه های بدون شعله با موفقیت از مخزن حفاظت میکنند، نسبت حجم اتاق به حجم مخزن که باید کمتر از توصیه شرکت سازنده دریچه باشد. روزنه های شبکههای گیر انداختن شعله ممکن است به وسیله ذرات و گردها مسدود شوند، بنابراین باید بهطور منظم از ذرات و آلودگیها پاک شوند. برخی از تولیدکنندگان دریچه، روکشهای مقاوم به آتش با خاصیت خمش کم تولید میکنند که به تمیز نگهداشتن شبکه ها کمک میکند. مهم است که درک شود دریچه های انفجاری فقط فشار ایجادکننده انفجار را از مخزن کاهش میدهند و انتشار شعله را از مخزنهای به هم پیوسته متوقف نمیکنند و نمیتواند آتش بوجود آمده از انفجار را مهار کند.
متوقف‌سازی انفجار
سیستم های متوقف‌سازی انفجار به منظور متوقف کردن انفجار در هنگامیکه دریچه ها نتوانند مانع از انفجار شوند کاربرد دارند. این سیستمها، خیلی سریع انفجار اولیه ذرات را تشخیص میدهند و یک ماده شیمیایی خفه کننده یا خاموش کننده احتراق را برای جلوگیری از فشار بسیار زیاد و انفجار مخرب و خطرناک نهایی انتشار میدهند. اجزای اصلی در یک سیستم متوقف‌سازی انفجار معمولی، یک یا چند فرونشاننده انفجار، یک یا چند سنسور فشار انفجار، یک یا چند ردیاب شعله و یک پنل کنترل‌کننده است. سیستم متوقف‌کننده انفجار با توجه به NFPA 69: استاندارد سیستمهای پیشگیری از انفجار، طراحی شده است. معمولاً سیستم متوقف‌کننده انفجار شامل سیستم جداسازی ذرات به هم پیوسته که از طریق انتشار شعله به هم وصل شده اند، نیز است. مزیت عمده سیستم متوقف‌کننده انفجار این است که هیچ شعله از مخزن محافظت شده خارج نمیشود و خطر ایجاد یک آتشسوزی خطرناک تا حد زیادی کاهش مییابد.
ایزولاسیون انفجار
تجهیزات ایزولاسیون انفجار از ایجاد آتشسوزی ناشی از گسترش آتش از طریق تماس ذرات دچار احتراق شده با ذرات دیگر که میتواند منجر به انفجارات بعدی شود، جلوگیری میکنند. تجهیزات کاهشدهنده مقدار اشتعال و فشار، بین دستگاه های نزدیک به هم قرار میگیرند. یک دستگاه جداکننده انفجار از اجزای تشخیص دهنده انفجار، حسگر فشار و (یا) دتوکتر شعله و یک واحد کنترل تشکیل شده است. حسگرها فشار انفجار یا شعله را تشخیص داده و به سرعت سیگنالهایی را به سیستم کنترل کننده ارسال میکنند. دستگاههای جداسازی انفجار این فرآیند را به صورت مکانیکی یا شیمیایی انجام میدهند. دستگاه جداکننده شیمیایی برای کاهش انتشار شعله، به سرعت یک ماده شیمیایی خاموش کننده آتش مانند بیکربنات سدیم را وارد شبکه کانالها میکنند. دستگاه جداکننده مکانیکی دارای یک سوپاپ دریچه با سرعت بالا میباشد. در مدت زمانی به اندازه چند میلی ثانیه بعد از اینکه سنسورهای سوپاپ دریچه فشار یا شعلهای را تشخیص دادند، سیستم کنترل‌کننده برای کنترل انفجار و جلوگیری از گسترش آن، به سرعت تعدادی موانع مکانیکی مانند بستن دریچه های اتصال ایجاد میکند. علاوه بر عوامل فعال جداسازی انفجار، برخی از گزینه ها در کاهش انتشار شعله نقش انفعالی و غیر فعال دارند. دریچه غیرفعال که میتواند دارای یک زبانه یا فلوت باشد، توسط جریان هوا فعال شده و اقدامات لازم بعدی برای کنترل انفجار را انجام میدهد. این سیستم نیازی به هیچ گونه دتکتور یا سیستم کنترلی ندارد. این سیستم معمولاً برای جداسازی انفجار در محیط هایی که میزان ذرات کم باشد مورد استفاده قرار میگیرد. انفجار ذرات در دستگاههای دستی مورد استفاده در صنایع چوب اتفاق نمیافتد. شناسایی مکانهایی که ممکن است در آنها انفجار رخ دهد، تعبیه سیستمهای پیشگیری از احتراق، پیروی از استانداردهای لازم برای جلوگیری از انفجار و آموزش مناسب کارکنان و پرسنل همگی از عواملی هستند که باید برای به حداقل رساندن خطرات ناشی از انفجار مد نظر قرار گیرند. بکارگیری اقدامات حفاظتی مانند تخلیه و کاهش انفجار و جداسازی آن در به حداقل رساندن خطر ناشی از انفجار اولیه بسیار کارآمد است.
ماهنامه تخصصی صنایع چوب و مبلمان ایران شماره 97.مرداد ماه 1394
منبع: FDM Asia magazine
نویسنده: David Grandaw
مترجم: مهندس فاطمه نجفی
