W instalacjach, które służą do przygotowania paliwa z odpadów komunalnych do dalszego ich spalania, mogą wystąpić różnego typu zagrożenia. Należy do nich m.in. ryzyko związane z wybuchem, które najczęściej wynika z niewłaściwego magazynowania i/lub odpylania surowców.

Szeroko pojęta ochrona przed tym zagrożeniem ma na celu ograniczenie możliwości tworzenia się atmosfer wybuchowych, eliminację lub zredukowanie potencjalnych źródeł zapłonu oraz minimalizację ewentualnych skutków wybuchu, np. poprzez wdrożenie systemu zabezpieczeń. Jej założeniem jest również poprawa bezpieczeństwa procesowego i wybuchowego dzięki wykorzystaniu odpowiednich rozwiązań technicznych (maszyn i urządzeń), właściwą organizację pracy, terminowe przeglądy i konserwacje, a także szkolenia.

Środki zaradcze

W celu minimalizowania problemów związanych z zagrożeniem wybuchem należy przede wszystkim ograniczać możliwość pojawienia się atmosfery wybuchowej, a gdy jest to niemożliwe trzeba ograniczyć to zagrożenie do technicznie możliwego stopnia. Równie istotne jest zagadnienie eliminacji lub ograniczenia potencjalnych źródeł zapłonu. Jeżeli jednak istnieje niebezpieczeństwo związane z obecnością atmosfer wybuchowych i źródeł zapłonu, potwierdzone oceną ryzyka, to niezbędne jest zastosowanie odpowiednio dobranych zabezpieczeń przed skutkami wybuchu. Należy przez to rozumieć systemy odciążenia wybuchu, jego tłumienia i odsprzęgania (izolacji) aparatu zagrożonego wybuchem od pozostałych urządzeń linii procesowej.

Niezależnie od tego, warto podkreślić wagę efektywnych działań organizacyjnych. Przyczyn i zagrożeń jest wiele. Nie ułatwia to pracy właścicielom zakładów oraz pionu, który bezpośrednio odpowiada za bezpieczeństwo procesowe i wybuchowe w zakładzie.

Zdefiniowanie ryzyka

Szczególnie trudne jest oszacowanie zagrożeń wynikających ze zmienności surowcowej w zakresie składu i jakości w czasie. W przypadku, gdy mówimy o odpadach o określonej granulacji i znanym składzie, takich jak suche osady ściekowe lub mączka kostna, to jakościowa identyfikacja i ograniczenie zagrożeń procesowych oraz wybuchowych jest możliwe oraz rozpoznane. Jednakże zapewnienie bezpiecznej pracy instalacji spalania osadów ściekowych lub mączki kostnej zależy także od szeregu innych czynników, zarówno technicznych, jak i wynikających z właściwej organizacji.

W przypadku segregowanych odpadów komunalnych rozpoznanie i ograniczenie możliwych zagrożeń procesowych oraz wybuchowych jest zdecydowanie trudniejsze. Do tego typu odpadów należą np. gumy, tworzywa, tekstylia, papiery, drewno i inne, w przypadku których skład, wielkość, zawartość pyłów i wilgoci są zmienne w czasie, i to w szerokim zakresie. Niestety, zagrożenia tego typu  tylko w ograniczonym stopniu zależą od przyjętych rozwiązań technicznych i zastosowanych urządzeń. Czy możliwe jest zatem prawidłowe zdefiniowanie możliwego niebezpieczeństwa?

Typowe zagrożenia wynikające ze stosowanych urządzeń i operacji jednostkowych jako procentowy udział w zidentyfikowanych miejscach wybuchu zostały zestawione w tabeli 1. Z kolei wybrane wartości parametrów palności i wybuchowości materiałów, które występują w odpadach komunalnych i paliwach alternatywnych, ujęto w tabeli 2. Z danych wynika, że mogą pojawić się zarówno duże, jak i umiarkowane zagrożenia, w zależności od składu, typu surowca, zawartości pyłów oraz wilgoci. Nie należy ich zatem pomijać. Jak więc sobie poradzić z tak dużą rozpiętością parametrów palności i wybuchowości podczas oceny ryzyka oraz jak potencjalnie zabezpieczyć instalację?

Tab. 1. Zagrożenia wynikające ze stosowanych urządzeń i operacji jednostkowych jako procentowy udział w zidentyfikowanych miejscach wybuchu       

Źródła zagrożeń

%

Silosy (magazynowanie)

20*

Instalacje odpylające

17*

Instalacje transportujące

10*

Instalacje mielące

13*

Razem:

60*

Suszarnie

8

Instalacje dopalające

5

Instalacje mieszania

5

Polerowanie i szlifowanie

5

Przesiewanie

3

Inne

16

     * Typowe aparaty i operacje jednostkowe związane z przyjęciem, magazynowaniem i transportem paliw alternatywnych

 

Tab. 2 Wybrane wartości parametrów palności i wybuchowości materiałów, które są obecne w paliwach z odpadów.

Parametr

Maksymalne ciśnienie wybuchu (P maks.)

Stała wybuchowości (Kst)

Dolna

granica wybuchowości

(DGW)

Minimalna energia zapłonu

(MIE)

Temperatura zapłonu obłoku pyłu

 

(T.z.o.p.)

Temperatura zapłonu

5 mm warstwy pyłu

T.z.w. 5 mm

 

Jednostki

bar      

barxm/s

g/m3

mJ

oC

oC

Gumy 

6-9

50-192

15?500

> 5, 1000

450

220

Tworzywa

PE

5-7

16-156

15-30

< 10

100

360-470

Tworzywa

 PP

6-8

27-101

100-200

< 10

> 105

410-440

Poliester  

9-10

140-194

15-100

< 1

530-570

–

Polistyren

4-9

24-173

15-100

30-300

450

480

Papier

4-7

18-138

30-100

> 1000

440-58

330-420

Drewno

6-10

57-192

15-125

6-100

410-50

270-340

Bawełna

7

26-160

15-30

10-100

–

–

Skóra

8

10-120

30-100

< 5

390-570

280-310

Mączka kostna

5

13

1550

30-50

470

> 400

 

Osady ściekowe

6

22

510

30-50

440

> 400

 

 

Przyjęta technologia

Przykładowa instalacja odbioru, magazynowania i transportu suchych osadów ściekowych oraz mączki kostnej do spalania w cementowni została przedstawiona na rysunku. Na etapie realizacji całej inwestycji zastosowano rozwiązania, których celem było użycie systemów zabezpieczeń przed zagrożeniem wybuchem [tłumienie i odprzęganie (izolacja) wybuchu] do podstawowych urządzeń instalacji. Typ i miejsca lokalizacji zabezpieczeń wynikały z przeprowadzonej oceny ryzyka.

W pierwszym etapie proponowanej technologii następuje rozładunek z samochodów mączki i osadów ściekowych na stacji rozładunkowej z wiatą wyposażoną w bramę rolowaną oraz filtr odpylający. Następnie dochodzi do opróżnienia leja zasypowego przy pomocy dwuwałowego przenośnika ślimakowego, a potem poprzez rurowy przenośnik ślimakowy surowce przekazywane są do podajnika dozującego z inżektorem. Później zaś podawane transportem pneumatycznym do jednego z dwóch silosów buforowych na suche osady ściekowe lub mączkę kostną. Rozładunek silosów następuje dzięki pracy urządzeń wygarniających na taśmową wagę dozującą lub sito (w przypadku silosu mączki kostnej), a następnie ładunek przekazywany jest dalej, za pomocą np. układu przenośników ślimakowych. Mączka kostna zasypywana jest do podajników dozujących z inżektorem, a następnie podawana na linię dozowania pyłu węglowego w celu spalania w piecu obrotowym. Z kolei suche osady ściekowe zasypywane są do pomp dozujących pył węglowy do spalania w kalcynatorze.

dr hab. inż. Andrzej Wolff, Atex Wolff i wspólnicy