Nebezpečí výbuchu v průmyslových provozech - Skladování hořlavých kapalin

1. Úvod

Základní informaci o možnosti tvorby výbušné atmosféry ve vztahu k hořlavým kapalinám poskytuje hodnota teploty vzplanutí dané hořlavé kapaliny. Jde však pouze o informaci přibližnou. Vzhledem k různým nejistotám při měření teplot vzplanutí hořlavých kapalin a vzhledem k rozdílnosti metodik jejich měření je vždy nutno počítat s možností tvorby výbušné atmosféry i při teplotách pod hodnotou teploty vzplanutí. Například norma ČSN CLC/TR 60079-32-1 v tomto ohledu zmiňuje bezpečnostní koeficient 5°C pro čisté látky a 11°C pro směsi.

Dle hodnoty teploty vzplanutí jsou dle ČSN 65 0201 hořlavé kapaliny děleny do čtyř tříd nebezpečnosti (viz tabulka č. 1). Významné nebezpečí z hlediska tvorby výbušné atmosféry představují hořlavé kapaliny I. a II. třídy nebezpečnosti, u nichž lze očekávat, že jsou schopny nad svou hladinou vytvářet dostatečné množství par pro tvorbu výbušné koncentrace za běžných teplot, při kterých probíhá skladování, či manipulace.

Tabulka č. 1: Třídy nebezpečnosti dle ČSN 65 0201

Výbušné atmosféry však mohou tvořit i hořlavé kapaliny III. a IV. třídy nebezpečnosti, a to v případě, kdy jsou v technologickém procesu přítomny ve formě aerosolu.

2. Větrání skladových prostor

Požadavky na větrání prostorů pro skladování hořlavých kapalin jsou stanoveny normou ČSN 65 0201. Norma se vztahuje na případy, kdy je v jednom požárním úseku přítomno více než 20 l nízkovroucích hořlavých kapalin, nebo více než 50 l hořlavých kapalin I. třídy, či více než 250 l hořlavých kapalin II. až IV. třídy. Ve skladech hořlavých kapalin musí být dle výše uvedené normy zajištěno dostatečné, a to zpravidla přirozené větrání.

Uzavřené skladovací prostory, ve kterých je prováděna manipulace s hořlavými kapalinami ve smyslu plnění, vyprazdňování, přelévání, vytlačování, stáčení, apod.)., je dle výše uvedené normy nutno větrat stejně jako prostory pro výrobu hořlavých kapalin. U těchto skladovacích prostorů je tedy nutno zajistit provozní větrání o intenzitě min. 6násobné výměny vzduchu za hodinu. V tomto ohledu se za vyhovující odvětrání považuje také místní odsávání, kterým se zajistí po dobu manipulace min. šestinásobná výměna vzduchu za hodinu v samotném prostoru manipulace a okolí do vzdálenosti 2 m. V tomto případě je však nutno ve skladu místo či místa manipulace trvale vymezit.

Pokud je v těchto prostorech prováděna manipulace s hořlavými kapalinami I. a II. třídy nebezpečnosti, je dále nutno zajistit havarijní větrání o intenzitě min. 10násobné výměny vzduchu za hodinu. Toto havarijní větrání se nepožaduje, pokud je prostor vybaven detektory úniku par, které zajistí samočinné ohlášení dosažené 10 % koncentrace dolní meze výbušnosti do místa trvalé obsluhy a spuštění provozního větrání místnosti tak, aby koncentrace par nepřesáhla 20 % dolní meze výbušnosti.

Požadavek na havarijní větrání, případně na detektory úniku par, se nevztahuje na prostory s hořlavými kapalinami, které se skladují při teplotě alespoň o 10°C nižší než je jejich teplota vzplanutí. Za dostatečné je v tomto případě považováno provozní větrání. U prostorů pro skladování nízkovroucích hořlavých kapalin však musí být havarijní větrání zajištěno vždy.

U skladů s vodou ředitelnými hořlavými kapalinami s obsahem min. 50 % vody nebo s hořlavými kapalinami IV. třídy nebezpečnosti (zpravidla oleje) se provozní větrání nepožaduje.

Větrání uzavřených skladů s hořlavými kapalinami I. a II. třídy nebezpečnosti v přepravních obalech a kontejnerech může být zajištěno otvory pro přívod čerstvého vzduchu o velikosti min. 1 % podlahové plochy skladu a otvory pro odvod vzduchu o velikosti min. 1,3 % podlahové plochy skladu. Umístění otvorů pro přívod / odvod vzduchu je nutno volit s ohledem na relativní hmotnost par skladovaných hořlavých kapalin. Pro páry hořlavých kapalin, které jsou těžší než vzduch, je nutno otvory pro přívod vzduchu umisťovat co nejblíže pod stropem místnosti a otvory pro odvod vzduchu u podlahy místnosti (max. 0,15m nad úrovní podlahy. Naopak pro páry hořlavých kapalin lehčích než vzduch je nutno otvory pro přívod vzduchu umisťovat u podlahy a otvory pro odvod vzduchu co nejblíže pod stropem místnosti. Pro sklady s hořlavými kapalinami III. a IV. třídy nebezpečnosti, které jsou uloženy v přepravních obalech a kontejnerech, jsou požadavky na větrací otvory pouze doporučené.

3. Klasifikace prostorů

Tvorbu výbušné atmosféry směsi par hořlavých kapalin se vzduchem je vždy možno očekávat ve vnitřním prostoru nádrží s hořlavými kapalinami I. a II. třídy nebezpečnosti, ve vnitřním prostoru větracích potrubí těchto nádrží, v bezprostředním okolí vyústění těchto potrubí a dále ve vnitřním prostoru nevětraných jímek pod těmito nádržemi. Vznik výbušné atmosféry je dále možno očekávat v místech, kde je prováděna manipulace s hořlavými kapalinami I. a II. třídy nebezpečnosti ve smyslu stáčení / přelévání.

Prostory, ve kterých je možno očekávat výskyt výbušné atmosféry, je dle nařízení vlády č. 406/2004 Sb., o bližších požadavcích na zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci v prostředí s nebezpečím výbuchu, nutno zařadit do příslušných zón (0, 1 a 2) na základě četnosti výskytu výbušné atmosféry a doby jejího trvání. Pro stanovení druhu a rozsahu jednotlivých zón je možno využít normu ČSN EN 60079-10-1. Druh zóny závisí na tzv. stupni úniku a druhu a spolehlivosti větrání v daném prostoru. Norma uvádí postupy pro výpočet tzv. hypotetického objemu, podle kterého je možno určit druh zóny a přibližný rozsah prostoru s nebezpečím výskytu výbušné atmosféry. Pro úspěšnou aplikaci výpočtů je však vždy nutno určit rychlost úniku hořlavé látky, například je nutno provést dodatečné výpočty pro určení intenzity odpařování hořlavé kapaliny v případě úniku. Druhou možností je provedení měření koncentrace par hořlavých látek přímo u místa úniku. Naměřené hodnoty koncentrací par hořlavých látek v konkrétním prostoru je po porovnání s mezemi výbušnosti látky následně možno použít pro stanovení druhu a rozsahu zóny prostoru s nebezpečím výbuchu.

4. Statická elektřina

Norma ČSN EN 1127-1 ed. 2 uvádí 13 druhů možných iniciačních zdrojů výbušné atmosféry, ze kterých se v praxi můžeme nejčastěji setkat s horkými povrchy, plameny, elektrickými zařízeními, mechanickými jiskrami a statickou elektřinu.

U manipulace s hořlavými kapalinami představuje významné nebezpečí statická elektřina. K elektrostatickému výboji může docházet v kapalinách v důsledku pohybu mezi kapalinou a okolními pevnými látkami, v případě přítomnosti druhé nemísitelné fáze, či při rozstřikování kapaliny.

Vznik elektrostatického náboje je silně závislý na elektrické vodivosti kapaliny a relativní permitivitě epsilon r.

Norma ČSN CLC/TR 60079-10-1, která nahradila dříve platnou normu ČSN 33 2030, rozděluje kapaliny podle elektrické vodivosti následujícím způsobem:

vysoká vodivost > 10 000 pS/m
střední vodivost mezi 25 x epsilon_r pS/m a 10 000 pS/m
nízká vodivost < 25 x epsilon_r pS/m

Pro kapaliny s hodnotou relativní permitivity přibližně rovnou epsilon_r = 2 (uhlovodíky) je rozdělení následující:

vysoká vodivost > 10 000 pS/m
střední vodivost mezi 50 pS/m a 10 000 pS/m
nízká vodivost < 50 pS/m

Nebezpečná úroveň nabíjení hrozí u kapalin s nízkou elektrickou vodivostí. Do této skupiny lze zařadit parafíny, benzíny, lehké oleje, étery aj. Nebezpečí vzniku elektrostatického náboje u hořlavých kapalin s nízkou elektrickou vodivostí představují operace jako plnění, přečerpávání a vyprazdňování zásobníků. Vznik nebezpečného elektrostatického náboje je však možno očekávat i u kapalin elektricky vodivých, například při procesech rozstřikování, při kterých vzniká drobný aerosol.

Nebezpečný elektrostatický náboj se může akumulovat také na osobách při činnostech jako je prostá chůze, vstávání ze židle, či sundávání oděvu. Pouhou chůzí po koberci se na osobě může generovat elektrostatický náboj o velikosti až 20 mJ. Pro srovnání, minimální iniciační energie (MIE) par hořlavých kapalin se může pohybovat v řádu desetin a až setin mJ.

5. Zabránění iniciace od statické elektřiny

Zabránit iniciaci od statické elektřiny lze dosáhnout pomocí několika způsobů. Nejběžnější ochranu představuje pospojování vodivých částí technologie a účinné uzemnění, kdy dojde ke svodu nahromaděného náboje přes uzemňovací bod. Norma ČSN 65 0201 pro kovové konstrukce podlah ve skladech hořlavých kapalin stanovuje požadavek na uzemnění a svodový odpor menší než 1.10⁶ O.

Při plnění, či vyprazdňování silničních autocisteren je normou ČSN CLC/TR 60079-32-1 požadován mezi rámem, nádrží a přidruženým potrubím a armaturami na autocisterně svodový odpor menší než 1.10⁶ O. Zemnící kabel by měl být k autocisterně připevněn před jakoukoliv činností, jako např. otevírání poklopů, připojování potrubí, apod. a neměl by být odstraňován, dokud nebudou tyto činnosti ukončeny.

V případě plnění nádrží hořlavými kapalinami lze omezit vznik nábojů snížením rychlosti proudění kapaliny v potrubí anebo zvětšením průměru potrubí, ve kterém je kapalina přepravována. Důležité je zabránění rozstřikování kapaliny při čerpání nádrží například použitím prodloužené zaváděcí trubice ponořené pod hladinu hořlavé kapaliny. Antistatická aditiva do kapalin mohou zvýšit vodivost kapalin na takovou míru, že zabrání vzniku nebezpečné úrovně náboje a tím se sníží pravděpodobnost případné iniciace hořlavých par.

Vznik nebezpečného elektrostatického náboje lze očekávat také při čištění nádrží pomocí tryskající kapaliny. Když tryskající voda narazí na stěnu nádrže, dojde k vytvoření jemných kapiček, které jsou zpravidla elektrostaticky nabity. Tato nabitá mlha následně v nádrži vytváří vysoký elektrický potenciál. K výboji může dojít zejména, pokud se v nádrži bude vyskytovat izolovaný vodivý předmět. Po ukončení čištění by jakékoliv další činnosti v nádrži měly být prováděny až po usazení této mlhy.

Iniciaci výbušné atmosféry elektrostatickým nábojem akumulovaným na osobách je možno zabránit používáním vhodných osobních ochranných pracovních prostředků do prostředí s nebezpečím výbuchu. Jedná se o tzv. antistatické oděvy a obuv. Požadavky na provedení a zkušební postupy na ochranné oděvy určené pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu jsou dány normami řady ČSN EN 1149. Požadavky na obuv jsou dány normou ČSN EN ISO 20345. Antistatický oděv by měl být volen ve správné velikosti tak, aby byl dobře padnoucí a umožňoval pohyb v plném tělesném rozsahu. Oděv by měl těsně přiléhat k tělu nositele, jak jen je z praktického hlediska možné. Svodový odpor mezi osobou a zemí musí být vždy menší než 1.10⁸ O. Jako příklad lze uvést 100 % bavlněné oblečení, bez umělých přísad a obuv v antistatickém provedení.

Samotný antistatický oděv a obuv však nemůže poskytovat vhodnou úroveň ochrany před nebezpečným elektrostatickým nábojem, pokud osoba stojí na nevodivém podkladu. Mnoho podlahových krytin je provedeno z nevodivých materiálů. Vhodným opatřením pro sklady hořlavých kapalin je například provedení podlahy v antistatické úpravě. Dle normy ČSN 34 1382 se maximální odpor antistatických podlahových krytin musí pohybovat do 1.10⁸ O. Měření vlastností antistatických podlah by dle požadavků normy mělo být prováděno v intervalu 1x ročně.

6. Závěr

Požáry a výbuchy, způsobené neodbornou manipulací a skladováním hořlavých kapalin, nejsou v průmyslu nijak výjimečné. Při skladování hořlavých kapalin, zejména pak hořlavých kapalin I. a II. třídy nebezpečnosti je, s ohledem na požadavky nařízení vlády č. 406/2004 Sb., nutno provést analýzu rizik, na základě které je nutno zařadit jednotlivé prostory a technologie (nádrže, skladovací prostory, stáčecí místa, apod.) do příslušných zón. V těchto prostorech je následně nutno provést hodnocení možného výskytu účinných zdrojů iniciace výbušné atmosféry a stanovit technická a organizační opatření pro snížení rizika výbuchu. Výstupy analýzy rizik, klasifikace prostorů a stanovení opatření je nutno uvést v písemné Dokumentaci o ochraně před výbuchem. Neméně důležité je také udržování povědomí zaměstnanců o nebezpečných vlastnostech látek, se kterými na pracovišti přicházejí do styku, o zásadách jejich bezpečného skladování, manipulace s nimi, způsobech hašení a likvidace jejich úniku.

POUŽITÁ LITERATURA

1. Nařízení vlády č. 406/2004 Sb., o bližších požadavcích na zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci v prostředí s nebezpečím výbuchu.
2. ČSN 65 0201 – Hořlavé kapaliny – Prostory pro výrobu, skladování a manipulaci.
3. ČSN CLC/TR 60079-32-1 – Výbušné atmosféry – Část 32-1: Návod na ochranu před účinky statické elektřiny
4. ČSN EN 60 079-10-1 – Výbušné atmosféry – Část 10-1: Určování nebezpečných prostorů – Výbušné plynné atmosféry
5. ČSN 34 1382 – Zkoušení elektrostatických vlastností materiálů a výrobků