تجميع الغبار وATEX في المنشآت الصناعية

في قطاعات عديدة مثل الأخشاب والبلاستيك والأغذية والكيماويات والمعادن والأدوية، يتولد الغبار أثناء الإنتاج. ويجب جمع هذا الغبار حفاظًا على صحة العاملين وجودة المنتج معًا. غير أن جزءًا كبيرًا من هذا الغبار قابل للاشتعال وقد ينفجر في ظروف معينة. لذا ينبغي التعامل مع نظام جمع الغبار الصناعي لا بوصفه عملًا ترشيحيًا فحسب، بل أيضًا بوصفه مسألة سلامة من الانفجار.

كيف يحدث انفجار الغبار؟

يتطلب انفجار الغبار وجود غبار قابل للاشتعال وأكسجين ومصدر إشعال. وإضافةً إلى ذلك، فإن انتشار الغبار في الهواء بتركيز كافٍ ووجوده داخل حيّز مغلق يحوّل الحادث من حريق إلى انفجار. وقد تجتمع هذه الظروف في أنظمة جمع الغبار، ولا سيما داخل جسم المرشح ومجاري الهواء.

خصائص الغبار هي العامل الحاسم في تقييم الخطر. إذ تُحدَّد قيم مثل شدة الانفجار (Kst) وأقصى ضغط انفجار (Pmax) والحد الأدنى لطاقة الإشعال والحد الأدنى لدرجة حرارة الاشتعال من خلال اختبارات مخبرية. وتستند تدابير التصميم والحماية إلى هذه البيانات. وقد تعطي القيم المرجعية في الأدبيات فكرة أولية، لكن العمل بنتائج اختبار الغبار الفعلي المتولد في المنشأة أسلم في الحالات الحرجة.

إطار ATEX

تُعالَج الأجواء القابلة للانفجار في أوروبا وتركيا ضمن إطارين تنظيميين رئيسيين:

• التوجيه 2014/34/EU: يتعلق بالمعدات وأنظمة الحماية المستخدمة في الأجواء التي يُحتمل أن تكون قابلة للانفجار، ويتضمن متطلبات موجهة إلى الجهات المصنّعة.
• التوجيه 1999/92/EC: يتعلق بحماية العاملين في الأجواء القابلة للانفجار، ويتضمن متطلبات موجهة إلى أصحاب العمل.

نُقلت هذه التوجيهات في تركيا إلى التشريعات عبر لوائح وطنية. ويلتزم صاحب العمل بإعداد تقييم المخاطر ووثيقة الحماية من الانفجار. وتُصنَّف المناطق التي يوجد فيها غبار قابل للاشتعال إلى المنطقة 20 و21 و22 وفقًا لمدى تكرار تكوّن سحابة غبار قابلة للانفجار. ويُراعى في هذا التصنيف المعيار EN 60079-10-2. ويجب اختيار معدات تحمل الفئة والوسم المناسبين للمنطقة.

تدابير الحماية الأساسية في نظام جمع الغبار

تُبنى استراتيجية الحماية على خطوتين: أولًا تقليل مصادر الإشعال وتكوّن الأجواء القابلة للانفجار إلى أدنى حد، ثم الحد من آثار الانفجار إذا وقع رغم ذلك. ومن التدابير التي نطبقها كثيرًا في الموقع:

• التأريض والربط متساوي الجهد: تُؤرَّض مجاري الهواء وجسم المرشح والأجزاء الموصلة لمنع تراكم الكهرباء الساكنة. وتُستخدم عناصر ترشيح مضادة للكهرباء الساكنة عند الحاجة.
• تنفيس الانفجار: تُركَّب على جسم المرشح ألواح تنفيس انفجار بأبعاد مناسبة، ويُوجَّه التنفيس نحو منطقة آمنة خالية من الأشخاص.
• إخماد الانفجار: حيث يتعذر التنفيس، كما في المعدات الموجودة داخل المباني، تُدرس أنظمة الإخماد الكيميائي.
• العزل: تُستخدم بوابات عدم الرجوع أو صمامات العزل لمنع امتداد الانفجار عبر مجاري الهواء عائدًا إلى منطقة الإنتاج. ويمكن لعناصر مثل الصمامات الدوّارة أداء هذه الوظيفة عند نقطة تفريغ الغبار.
• كشف الشرر وإطفاؤه: تُركَّب أنظمة كشف وإطفاء على مجاري الهواء في العمليات التي يُحتمل فيها انتقال الشرر.

يعتمد التدبير اللازم على خصائص الغبار وحجم المرشح والموضع؛ لذا يُحدَّد الحل لكل منشأة على حدة. ويجب أن تكون أنظمة الحماية مثل ألواح تنفيس الانفجار وأنظمة الإخماد والعزل حاصلة على الوثائق المناسبة ضمن نطاق 2014/34/EU. ويُجرى اختيار هذه العناصر وتحديد أبعادها بالاستناد إلى بيانات الجهة المصنّعة للمرشح ومورّد نظام الحماية. كما ينبغي التحقق بعد التركيب من أن النظام قد رُكّب وفق افتراضات التصميم.

اعتبارات تصميمية أخرى

لا تقل كفاءة الالتقاط في النظام أهميةً عن السلامة من الانفجار. فإذا لم يُلتقط الغبار بشكل كافٍ عند مصدره انتشر في المكان وتراكم على الأسطح مع الوقت. وقد يتطاير الغبار المتراكم بعد حادث صغير فيؤدي إلى انفجار ثانوي أكبر. لذا فإن نظام الجمع الجيد، إلى جانب التنظيف المنتظم، هو الوسيلة الأساسية للحد من تراكم الغبار. وفي التصميم نولي اهتمامًا للجوانب التالية:

• تحديد مواضع أغطية الشفط ونقاط السحب قريبًا من المصدر وبالشكل الصحيح
• تأمين سرعة نقل في مجاري الهواء تمنع ترسّب الغبار
• تجنّب الخطوط الأفقية الطويلة والانعطافات الحادة في مسار مجاري الهواء التي تسبب تراكم الغبار
• اختيار نوع المرشح ومساحة سطح الترشيح بما يناسب الغبار
• وضع وحدة الترشيح خارج المبنى متى أمكن ذلك
• اختيار المعدات الكهربائية بما يناسب المنطقة التي توجد فيها

تشغيل النظام جزء من السلامة أيضًا. إذ ينبغي مراقبة فرق ضغط المرشح، وتفريغ وعاء الغبار بانتظام، وفحص ألواح التنفيس وعناصر العزل دوريًا.

يلزم الحذر أيضًا في المنشآت القائمة. فإضافة آلة جديدة أو زيادة عدد نقاط السحب أو تغيير المادة الخام قد يغيّر أداء الجمع في النظام وخطر الانفجار معًا. وقبل إجراء مثل هذه التغييرات:

• ينبغي التحقق من ملاءمة سعة المروحة وسرعات مجاري الهواء للوضع الجديد.
• ينبغي مقارنة خصائص الغبار الجديد بتدابير الحماية القائمة.
• ينبغي تحديث تقييم المخاطر ووثيقة الحماية من الانفجار.

في المنشآت التي يوجد فيها غبار قابل للاشتعال، يعمل نظام جمع الغبار بأمان وكفاءة عندما تُدرس العملية والسلامة المهنية والتصميم الميكانيكي معًا. ويُعد تقييم المخاطر لدى مالك المنشأة ووثيقة الحماية من الانفجار المدخلين الأساسيين لهذا التصميم. ويمكننا في Ekura تقديم الدعم ضمن هذا الإطار في مراحل تصميم أنظمة جمع الغبار وتوريدها وتركيبها وتشغيلها التجريبي.