الانفجار الغباري .. تعريفه وأخطاره - Dust explosion .. definition and dangers

[Osama Badr]

الانفجار الغباري .. تعريفه وأخطاره - Dust explosion .. definition and dangers

كان من الصعب الاعتقاد أن مادة أساسية مفيدة يُتعامل معها يوميًا اعتياديًّا، وتستخدم في تصنيع الخبز، يمكن أن تكون مادة متفجرة قاتلة، ولكن بعد المأساة التي ضربت wichita لا أحد يستطيع أن ينكر ذلك، فقد حدث انفجار لغبار الحبوب في صومعة حبوب بطول 800 متر، ونتج عنه موت سبعة من العاملين، وجُرح عشرة منهم، ثلاثة في حالة حرجة.

موظفو البحث المدني وفريق الإنقاذ وكثير ممن قد عملوا في مكان انفجار مبنى الحكومة في مدينة (Oklahoma) الفيدرالية كانوا قد واجهوا الإحباط في كشف مكان الناجين من الكارثة، ومعالجة الأجسام المصابة في مبنى غير مستقر مملوءٍ بأكثر من 200000 طن من القمح، مهددٍ بانفجار غباري آخر في أي وقت.

كانت المهمة صعبة لرجال الإنقاذ والإطفاء، والذين يعملون في مجال الصناعة، كانت بمثابة تذكير بخطر الانفجارات الغبارية.

لمحة مختصرة عن الانفجار الغباري
أول انفجار غباري موثق حدث في (turin Italy) في مخبز عام 1785، وقد حدث الانفجار بسبب اشتعال غبار الطحين بسبب حرارة مصباح في مستودع المخبز، ولحسن الحظ أن الانفجار لم يسبب أي أضرار، ولكنه أدى فعلاً إلى إدراك أن غبار الحبوب مادة متفجرة ويجب أن تُعامل بحذر.

الانفجار الغباري الثاني المشهور حدث في صومعة لتصدير الحبوب في (corpus) في إبريل (نيسان) عام 1981، وقد نتج عن الانفجار 9 ضحايا، و30 مصابًا، وخسائر مادية تقدر بأكثر من 30 مليون دولار.

لم يكن يوجد إجماع حول سبب الانفجار، ولكن توقعوا أن السبب المحتمل لحدوث الانفجار هو احتراق المصابيح مع سحابة غبارية في المنشأة.

وفي عام 1997 حدث 16 انفجارًا غباريًّا في الولايات المتحدة، وسُجل 13 انفجارًا غباريًا خلال عام 1996، و14 انفجارًا غباريًّا للحبوب عام 1995، ومتوسط حدوث الانفجارات الغبارية خلال السنوات العشر هو 13 انفجارًا غباريًّا.

وفي مارس (آذار) عام 1988 أقرت إدارة الصحة والأمان (OSHA) أنظمة جديدة لمقاييس السلامة والأمان في صناعة الحبوب، حدد المعيار 1910-272 الحدود المعيارية لكمية الغبار المسموح بها في حجم محددٍ داخل الروافع السطلية التي تعمل مستخدمة قشاطاً ناقلاً متصلاً مع بكرة في القمة لرفع الحبوب إلى أعلى الصومعة.

علم انفجار غبار الحبوب
لكي يحدث الانفجار الغباري يجب أن تجتمع عدة عوامل مع بعضها، وبالنسبة للانفجارات الغبارية في العمليات التصنيعية يجب أن تتوفر:

أولاً
الوقود أو غبار الحبوب، والمقياس الحرج لحجم الجزيئة هو 0.1 مم أو أصغر، وكلما صغر حجم الجزيئة ازداد خطر حدوث الانفجار.

تركيز الغبار يعود إلى قابلية الغبار للاشتعال، ولكي يحدث الانفجار الغباري يجب أن يكون التركيز بين 40غ حتى 4000غ في كل م3، والحدود الفعلية تختلف حسب حجم الجزيئة وتركيبها.

الحدود الانفجارية الدنيا تكون عادة في المناطق القريبة من معالجة الحبوب، ومعدات التصنيع، وهذه الحدود لا توجد عادة في الأماكن التي يعمل فيها الموظفون فعلًا، ويجب أيضًا أن يكون هذا الغبار ممزوجًا مع الهواء حتى يحدث الانفجار.

في حين أن الغبار المجتمع على الأرض لا يشكل تهديدًا لحدوث الانفجار الغباري، عامل مسبب آخر هو تركيب الغبار.

في حين المواد العضوية الطبيعية والاصطناعية كالفحم والمعادن يمكن أن تعطي قوة للأغبرة القابلة للانفجار، والمحتوى الرطوبي للغبار عامل مهم أيضً،ا في حين كان الغبار أكثر جفافاً كانت خطورة الاشتعال أكبر.

ثانيًا
العامل الأساسي الثاني هو وجود الأكسجين الضروري للاشتعال.

ثالثًا
العامل الأساسي الثالث هو مصدر الاشتعال (شرارات من قص ولحام المعدات والآلات، وكذلك السجائر يمكن أن تسبب اشتعال الغبار، واحتكاك برغي أو أي قطعة معدنية على آلة متحركة بالتماس مع سطح معدني قد تنتج شرارة مؤدية إلى حدوث انفجار.

رافع سطلي مختنق (ممتلئ)، أو انزلاق سير ناقل، أو عطل كهربائي، أو وميض، كلها يمكن أن تولد نارًا أو شرارة مؤدية إلى حدوث الانفجار.

رابعًا: وأخيرًا لحدوث الانفجار يجب أن يتم الاشتعال في جو مغلق؛ لأن الانفجار يُعَرَّفُ بأنه ضغوطات هائلة تكبر وتزداد تدريجيًّا حتى تندفع بشكل آني ولحظي، ولا يمكن أن يحدث الانفجار الغباري في منطقة مكشوفة، ولكن قد ينتج وميض ناري خطير.

من المهمّ أيضًا أن نميز بين نوعين أساسيين من الانفجارات الغبارية:

1. انفجار أولي.
2. انفجار ثانوي.
الانفجار الأولي يحدث بسبب مصدر اشتعال، في حين تحدث الانفجارات الثانوية عندما تهب موجة من الانفجار الأولي، وتشكل طبقات من الغبار المعلق في الهواء، وهذا الغبار المعلق يكون سريع الاشتعال، ويمكن أن يشتعل بواسطة لهب من الانفجار الغباري الأولي خلال جزء من مليون من الثانية لكليهما.

الوقاية من الانفجار الغباري
الوقاية من انفجارات غبار الحبوب تتطلب انتباهًا شديدًا، وحسب (Phillips) فإن أفضل طريقة لمنع الانفجار الغباري هو التخلص من الغبار.

الانفجار الغباري لا يمكن أن يحدث دون غبار، وأفضل طريقة للوقاية هي القيام بأعمال التنظيف الجيدة، وكلما رأيت غبارًا بادئًا بالتشكل يجب عدم إهماله.

أعمال التنظيف مهمة، إذا لم تكن أكثر من مهمة، ككل مسؤوليات العمل بالنسبة للعمال والمديرين، يجب أن يدركوا أنه لكي يحافظوا على هذه الأمكنة آمنة، يجب أن يركزوا اهتمامهم على وجود الغبار.

وإذا أُزيل أو استُبعد أي عامل من العناصر الأربعة الضرورية لحدوث الانفجار لا يمكن أن يحدث الانفجار.

وليس من المنطقي في الأعمال التصنيعية التخلص من الأكسجين باستبداله بالغازات الخاملة، بل يجب أن يكون التركيز على التحكم بالغبار، وبقائه غير معلق في الهواء، ومنعه من الاختلاط بالهواء، والتحكم بالتركيز.

يقترح (schoff) استخدام أجهزة شفط الغبار الهوائية، وكذلك رش زيت معدني صالحٍ للأكل على الحبوب لمنع توليد الغبار، والطريقة الثانية لمنع حدوث الانفجار هو التخلص من مصدر الاشتعال، ويقول الخبراء: إنه على مديري صوامع الحبوب أن يكونوا حذرين من مصادر الاشتعال، وتوجد كثير منها في المصانع.

الانفجارات تحدث بسبب عمليات اللحام والقص، أو بسبب الإصلاحات التي تتم في الصومعة دون اتخاذ الاحتياطات من تدخين الموظفين داخل المنشأة، أو الاحتكاك الحراري الزائد، أو أعطال التجهيزات.. إلخ، واستخدام التجهيزات المناسبة، ومنع تدخين الموظفين في الصومعة، والصيانة الدورية للآلات بإمكانها أن تقلل من احتمالات حدوث الاشتعال.

أكد (schoff) دور عمليات الصيانة الصحيحة في منع حدوث الانفجارات الثانوية، فلا ينبغي أن يتسرب الغبار إذا كانت الآلة تعمل جيدًا، ويُقترح استخدام أنظمة إخماد الانفجارات (كبحها) التي يمكن أن تتحسسَ تغيرات الضغط المرافقة للاحتراق الذي يمكن أن يؤدي إلى انفجار.


في حالة حدوث الانفجار الغباري
· عالجِ الانفجار الغباري بحذر ما دام يوجد مصدر لبقايا مشتعلة كالنار مثلاً، أو إن كانت توجد إمكانية لحدوث انفجار جديد.

· التحذير من استخدام خراطيم المياه (المرشات الضبابية)، وعدم رش المياه بتيار مباشر على الحبوب المحترقة، فهذا يمكن أن يسبب غبارًا معلقًا في الهواء، ما يؤدي إلى انفجار آخر.

· ينصح باستخدام المياه بالقدر الذي هو ضروري مع المحافظة على الضغط المنخفض.

· يجب على مجموعات الإنقاذ أن تحافظ على سلامتها وأمنها.

· مجموعات الإنقاذ موجودة لحماية الحياة والممتلكات: الحياة أولًا والممتلكات ثانيًا، لا تجازف بحياتك لتحمي ممتلكاتك؛ الممتلكات يمكن أن تعوض، ولكن حياتك لا تقدر بثمن.

· رجال الإنقاذ بحاجة إلى أن يكونوا حذرين للأخطار النوعية المرافقة للانفجارات الغبارية كوجود الأبنية المتصدعة، والأماكن التي يمكن أن قد نجد فيها بقايا نيران.

· عندما تحدث الانفجارات الغبارية فالضغط الشديد يمكن أن يكون كافيًا ليسبب انهيار الأسمنت المسلح، وفي بعض الحالات انهيار البناء كاملًا.

· يجب وجود خبراء في إنقاذ الضحايا.

· لكل انفجار طبيعته الخاصة، ويجب أن يعامل بغض النظر عن الانفجارات الأخرى.

منع حدوث انفجارات الحبوب الغبارية
· من خلال آثار كارثة الانفجار الغباري في صومعة حبوب في جنوب 1998 (Kansas)، فإن المعلومات حول التعامل مع غبار الحبوب قد تساعد مديري صوامع الحبوب في التركيز على المقاييس أو المعايير المطلوبة في صوامعهم لمنع حدوث الانفجار الغباري.

· السيطرة على غبار الحبوب جزء مهم من الإدارة الجيدة لصومعة الحبوب، والسيطرة على تسرب الغبار أمر غير مكلف كثيرًا.

· إن الحفاظ على غبار الحبوب في كتلة الحبوب بالسيطرة على تسرب الغبار تطبيق عملي جيد، كما أنه يحافظ على المنشأة أو الصومعة وجوارها، أما بالنسبة لمكان العمل يجب أن يكون آمنًا، وأكثر صحة وفائدة، وهو ميزة لحسن سير العمل في الصومعة.

عناصر الانفجار الغباري
لكي يحدث الانفجار الغباري يجب أن تتوفر أربعة عناصر رئيسة:

1. الوقود: وهو عبارة عن جزيئات صغيرة جدًّا من الغبار الجاف من القمح، أو الشوفان، أو الشعير، أو دقيق القمح، أو دقيق الشوفان، أو نشا الذرة.

2. الأكسجين: وجود كمية كافية من الهواء في الحدود الطبيعية للأكسجين.

3. الأماكن المحصورة: هيكل الرافع السطلي، أو الناقل المغلق، أو خلية الغبار، أو الأنابيب النازلة، أو أنابيب التهوية، أو الأنفاق، أو الخلية.

4. مصدر الاشتعال: وجود حرارة زائدة في قاعدة الرافع، أو رأسه، أو في الناقل، ووجود حرارة زائدة في الرولمانات، أو في قشاط الرافع المحتك مع الهيكل، أو شرارة كهربائية من جهاز غير مزود بجهاز للحماية من الانفجار، أو عطل كهربائي، أو حبيبات الفوسفين المنفجرة في أنابيب التهوية الرطبة، أو الكهرباء الساكنة، أو إشعال السجائر، أو القص والقطع، أو الشرارة المعدنية الصادرة عن عملية الشحذ، أو شرارة صادرة عن احتكاك المعادن مع بعضها، أو سقوط مفاجئ لأية أداة، أو أجهزة الإنارة السيئة.

ما هو الانفجار الغباري؟ (?what is a dust explosion)
الانفجار الغباري هو احتراق سريع لمزيج قابل للاشتعال، مؤلفٍ من جزيئات الغبار وعادة الهواء.

الاحتراق يبدأ عند نقطة واحدة بواسطة مصدر للاشتعال وبطاقة كافية، ويتطلب اشتعال المزيج والاحتراق وجود جزيئات الغبار القابلة للاشتعال والناعمة جدًّا، حتى يتسنى للهبٍ أن يتولد تلقائيًّا، وتركيز الغبار يجب أن يكون ضمن المجال القابل للاشتعال.

التجربة في اختبار الأغبرة تظهر أن على الأقل 70% من الأغبرة الناعمة قابلة للاشتعال، وعندما تكون السحابة الغبارية غير محصورة فإن الحرارة المتولدة نتيجة الاحتراق ستسبب تمدد السحابة والتي سوف تظهر كوهجٍ ناريٍ.

عندما تكون السحابة الغبارية محصورة في إحدى المعدات أو الأبنية فإن التمدد يزداد، ويزداد الضغط حتى يحدث الانفجار.

الضغط الأعظم الذي يمكن أن يولد عادة 10 بار، يمكن أن يكون كافيًا لتدمير أي بناء، وفعليًّا كل المعدات.

على الرغم من أن الانفجار سريع جدًا؛ فإنه ليس فوريًّا أو آنيًّا، وهذا يمكن أن يساعد في التخفيف من نتائج وعواقب الانفجار.

ما الذي يميز الانفجارات الغبارية؟
عندما تنشأ سحابة غبارية مشتعلة (قابلة للاشتعال)، فإن جزيئات الغبار تصبح معلقة بالهواء إما بفعل سقوطها من الأعلى أو بفعل هبة هواء ترفعها من على الأسطح، وبما أن الغبار أثقل من الهواء، فإن ذلك سوف يكون فقط حين تكون القوة التي خلفت السحابة نشيطة وفعالة.

وبعد ذلك فإن الغبار سوف يستقر على الأرض وفوق التجهيزات، وخاصة في هذا الطور فإن الجزيئات الأكثر نعومة سوف تبقى معلقة في الهواء في حين الجزيئات الأكبر سوف تستقر.

حالما يستقر الغبار سيكون بالإمكان رفعه مرة ثانية لتشكيل سحابة غبارية قابلة للاشتعال، وهذا مختلف عن الغازات والأبخرة التي لا يمكن أن تشكل مزيجًا قابلًا للانفجار مرة أخرى.

قدرة بقاء الأغبرة معلقة بالهواء يمكن أن يكون لها نتائج خطيرة وعواقب وخيمة عندما يدفع الانفجار الصغير الغبار في المنشأة، ويسبب اشتعال السحابة الغبارية، وهذا ما يدعى بالانفجارات الثانوية الغبارية، والتي تكون سبباً في الدمار الشامل للمنشآت.

توجد ميزة أخرى للانفجارات الغبارية، هي أن مخلفات الغبار يمكن أن تشتعل بسبب الحرارة الذاتية (التسخين الذاتي)، أو بسبب وضع الأغبرة المحترقة أو الناتجة عن الاحتراق التي يمكن أن تكون مصدر اشتعال لأي سحابة غبارية متولدة، وبالمقابل فإن المخلفات يمكن أن تحترق مسببة أضرارًا ناجمة عن الحريق.

الحدود الانفجارية لغبار الحبوب ومنتجات دقيق الحبوب
الحد الأدنى للتركيز الانفجاري (MEC) لغبار الحبوب، ودقيق الحبوب، والمواد المطحونة يختلف حسب حجم الجزيئة، فالجزيئات الأصغر هي الأكثر قوة، وحسب الطاقة الحرارية للمنتج (الكالوري).

الدقيق المستخلص من القمح والشوفان والذرة يمكن أن يكون لديه طاقة انفجارية مختلفة عن أغبرة هذه المواد، يعد نشا الذرة من منتجات الحبوب الأكثر طاقة وسرعة في التطاير، ولكن ينبغي أن تعد جميع أغبرة ودقيق الحبوب مادة خطيرة جدًّا.

يقترح عالِم في (Taxes A&M University dust control) بأن (MEC) نحو 50- 150غ في م3، وذلك حسب نوع الغبار وحجم الجزيئات، وهذا معادل لمستوى (MEC) نفسه المُحدَّد من قبل منظمة الحبوب والغذاء الوطنية.

تقبل هيئة منظمة الحبوب والغذاء الوطنية (MEC) للانفجارات الغبارية نحو 50غ/م3 من الفراغ، يقولون إن الحد الأقصى للتركيز الانفجاري (OEC) هو نحو 500-1000غ لكل متر مكعب، وهو أكثر نحو عشر مرات من الحد الأدنى للتركيز الانفجاري.

أعماق وأبعاد غبار الحبوب بالتركيزات الانفجارية في الصوامع والمطاحن قيمة (OEC) لـ500-1000غ لدقيق القمح في كل متر مكعب.

حسب (OEC) فإن حجم 50-150غ/م3 من طحين القمح يعادل 150-300غ/م3 من غبار القمح، في حين تكون (MEC) نحو 50 -100غ/م3، وسوف تغطي الأرض في غرفة بحجم واحد قدم 3 بسماكة 0.25 - 0.50 مم من الغبار على مستوى (OEC)، الأمثلة الآتية تساعد في وضع قيم (MEC,OEC) وتحليلها وأخذها بعين الاعتبار خلال القيام بأعمال التنظيف الكاملة في الصومعة والمطحنة.

إذا كانت طبقة الغبار على أرض بمساحة 3×3 متر سيكون الكاليري حسب تكساس في حدود (OEC)، وإذا كانت سماكة الغبار على الأرض 2.5-5 سم، وفي مساحة 2×2 متر في التونيل، وهو تقريبًا نصف حجم 3×3 متر سيكون الغبار بعمق 1.25-2.5 سم.

وفي الحد الأدنى للتركيز الانفجاري MEC) 50 - 150) غ/م3، فإن سماكة طبقة الغبار ستكون 3-6 مم في الغالاري، و1.5-3 مم فيالتونيلات، ولن تستغرق وقتًا طويلًا للوصول إلى حدود (MEC).

يتراكم الغبار في أرضيات الغالاري بسرعة 6-12 مم في أسبوع أو أسبوعين خلال الموسم.

ويتراكم في أرضيات التونيلات كثير من الغبار خلال موسم عمل الصوامع؛ لذا فإنه من الضروري القيام بأعمال التنظيف الإضافية خلال هذه الأوقات للحفاظ على معدلات غبار أقل من (MEC) الحد الانفجاري الأدنى.

وتوصي (OSHA) بأن لا تتجاوز سماكة غبار الحبوب في صوامع الحبوب 3 مم ضمن رافع سطلي بارتفاع 11 مترًا، واستنادًا إلى قيم (MEC) المذكورة أعلاه، فإن المحافظة على سماكة غبار الحبوب بأقل من 3 مم على أرضية العمل في الصومعة عامة ينبغي أن يبقي تلك الصومعة تحت حدود (MEC).

إن تركيز MEC من 50 غ/م3 أكبر بثلاث مرات من معيار (OSHA) المسموح به لتعرض العامل للغبار وهو (15 غ / م3).

إن الخطر الإضافي لوجود معدلات من تركيز الغبار فوق (MEC) هو إضعاف قدرة التدخل، فمستوى غبار الحبوب المعلق في الهواء بمستوى (MEC) يحجب قدرة الرؤية عند العمال الآخرين على بعد 1.5-3 متر.

وجود 50-150 غ/م3 من غبار الحبوب أو الدقيق الجاف في مكان محصور مع وجود حرارة، أو وميض، أو شرارة ليس بالضرورة أن ينتج عنه انفجار، رغم وجود جميع العناصر الفيزيائية اللازمة لتشَكُّل الانفجار الغباري.

وما ينقص هو أن على الغبار أن يتصاعد إلى نقطة يكون فيها الخليط المتكون أو التركيز في حجم الهواء حول مصدر التسخين مناسبًا لحدوث الاحتراق.

كيف يتطور الانفجار الغباري؟
خلال الانفجار الغباري يوجد طوران انفجاريان منفصلان أولي وثانوي، والانفجاران الأولي والثانوي قريبان جدًّا من بعضهما، حتى إنه يمكن سماعهما كأنهما انفجار واحد أو سلسلة من الانفجارات.

الانفجار الأولي يحدث بسبب وجود الغبار المنقول بالهواء في مكان محصور وتماسه مع مصدر حراري، ما يسبب اشتعال أو انفجار الغبار.

الانفجار الأول يرسل موجة هوائية بسرعة نحو 300 متر/ثا على طول ممرات الغالاري، والتونيلات، والمحاور الأفقية في الصومعة التي تتوضع عليها طبقات الغبار.

وتتبعُ موجةُ اللهبِ الموجةَ الهوائية بسرعة 3 متر/ثا مؤدية إلى اشتعال الغبار المنقول بالهواء.

جزء من الغبار المتخلف عن الانفجار الأولي يمكن أن يُحمل مع موجة الضغط مشكِّلاً وقودًا إضافيًّا للانفجار الثانوي، وكذلك فإن الهبَّات الثانوية يمكن أن ترسل موجات ضغط إضافية ضمن البناء.

يستشهد (parnel) 1998 بالبحث الذي أجري عام 1973، والذي سجل ضغوط 15كغ على م2 خلال الانفجارات الأولية، وكذلك توجد ضغوطات ناتجة عن الانفجارات الثانوية تقدر بأكثر من 600كغ على كل متر مربع.

وإذا توقف الانفجار الغباري عند الانفجار الأولي فقط بسبب عمليات التنظيف الجيدة، فإن الأضرار ستكون أقل بكثير مما إذا حدث الانفجار الثانوي.

وتحدث سلسلة متواصلة من الانفجارات ما دام هناك وقود كافٍ وجوٌ محصور، والنتيجة هي سلسلة من الانفجارات الغبارية الثانوية، والتي تتحرك بقوة مدمرة ضمن الصومعة -أينما تكون معدلات الغبار فوق الحد الأدنى للتركيز الغباري الانفجاري- مسببة دمارًا كاملًا في البناء.

لهذا السبب فإن الصوامع الفارغة تنهار لاحقًا بسبب بعض الانفجارات، في حين لا تتأثر الصوامع المليئة مباشرة.
أين يحدث الانفجار الغباري؟
تحدث الانفجارات الغبارية عادة في نقاط صب الحبوب في الروافع السطلية والنواقل المغلقة، حين يمكن لجزيئات الغبار الصغيرة أن تنتقل من وضع السكون إلى وضع الاهتزاز والهيجان بفعل عوامل كثيرة، كاصطدام الحبوب المتدفقة بقواعد الروافع السطلية، أو تغير اتجاه الحبوب في السحابات أو القشط الناقلة.

هذه الحركة المضطربة للحبوب تسبب معدلات عالية من جزيئات الغبار المعلقة في الهواء والتي قطرها 2-20 ميكرون، والتي غالبًا ما تكون قريبة من الرولمانات الساخنة الموجودة في أسفل قدم الرافعة أو من شرارة ناتجة عن احتكاك صفيحة معدنية في جورة الاستقبال أو السير الساحب.

وحسب الإحصائيات الوطنية عن 129 انفجارًا غباريًّا حدثت في الولايات المتحدة عام 1988، حدث 64 انفجارًا منها في الروافع السطلية، و48 منها في آلات طحن الحبوب، وفي عام 1997 حدثت 50% من الانفجارات الأولية في قواعد الروافع السطلية.

تحتوي الحبوب المخزنة تخزينًا مثاليًّا على 1-5 كغ من غبار الحبوب في الطن الواحد، وبتحريك 360 طنًّا من القمح/ساعة في الصومعة يكون 360 كغ من غبار الحبوب يتحرك مع الحبوب في الساعة في المستوى الأخفض من المحتوى الغباري للحبوب (1كغ/طن).

إذا كانت الرافع بارتفاع 40 مترًا، فإن حجم هيكل الرافع نحو 14 مترًا مكعبًا، وعند مستوى MEC 50غ/متر مكعب نحتاج إلى 700غ فقط من غبار الحبوب الطليق في الهواء داخل الرافع لتجاوز (MEC)، وغالبًا ما يتجاوز تركيز الغبار داخل الروافع السطلية للحدود الدنيا، ويؤهل لتشكل حالة انفجارية.

لذا فإنه عندما يكون تركيز الغبار 50غ/ م3، فإنه بسرعة يتجاوز (MEC) المحددة حتى في بعض الروافع المهوَّاة حين ننقل الحبوب المنتجة للغبار.

لنَقلِ 200طن/ساعة، فإن السير يسير بسرعة نحو 3-4 متر/ثانية ودورة السير دورة واحدة في 20 ثانية.

جزء من الغبار المنقول بالهواء يدور باستمرار مع الهواء المسحوب على طول الرافع بواسطة سطول الرافع، ورغم ذلك؛ فإن جزءًا فقط من مجموع الغبار الكلي يتركز في الهواء في هيكل الرافع.

أما في الروافع غير المهوَّاة فإن غالبية الغبار يبقى متركزًا في الهواء، ويدور في هيكل الرافع خلال العمل المستمر متجاوزاً عادةً قيم MEC 50غ/متر مكعب.

الوقاية من الانفجار الغباري
يجب التنظيف الدوري للصومعة، وكذلك صيانة التجهيزات المتحركة بانتظام، يجب أن تكون في قمة الأولويات في صوامع الحبوب والمطاحن ومعامل العلف.

وتصر كثير من شركات التأمين على وجوب اتباع نظام صارم لأعمال التنظيف والصيانة الوقائية في الصوامع المؤمنة، وينبغي تنظيف الحبوب والحبوب المكسورة وغبار الحبوب المتجمعة في كعب الروافع تنظيفاً كاملاً ودوريًّا، وتركِّبُ بعض الصوامع نوافذ قابلة للفتح بسهولة على جوانب هيكل الروافع، وذلك من أجل سهولة وسرعة التنظيف الكامل.

وفيما يأتي إجراءات الوقاية والسيطرة على غبار الحبوب:
جميع الصوامع والمطاحن يجب أن تعطي الأهمية الأولى لأعمال التنظيف والصيانة من أجل سلامة الصومعة وصحة العاملين، وهذه هي أكثر تطبيقات الأمان في أي صومعة أو مطحنة:

· حافظ على برنامج نظافة صارم داخل الصومعة، وإبقاء جميع أماكن العمل خالية من الغبار.

· وضع برنامج تزييت وتشحيم للرولمانات أسبوعيًّا أو كل أسبوعين، أو كما يحدد من قبل المصنع.

· استخدم نظام رش زيوت معدنية صالحة للغذاء على الحبوب خلال النقل والتحميل.

· تركيب أجهزة مراقبة لدرجة حرارة الرولمانات على أسفل وأعلى الرافع، وعلى مضاجع الرولمانات، وعلى مقود السير الناقل.

· تركيب حساسات لاحتكاك القشاط داخل هيكل الرافع السطلي؛ لكشف انحراف القشاط، ومنع تولد الحرارة نتيجة الاحتكاك.

· المحافظة على برنامج مراقبة دورية لحرارة الرولمانات (أسبوعيًّا أو كل أسبوعين) وتسجيل قراءة الرولمانات الدورية ومقارنتها بقراءات سابقة، زيادة درجة حرارة الرولمانات من 10-20 درجة في أسبوع أو أسبوعين، قد يدل على اهتراء الرولمانات، وبالتالي الحاجة إلى استبدالها.

· استبدال السطول البلاستيكية في الرافع بسطول فولاذية.

· استخدام مواد مانعة للكهرباء الساكنة في الأكشطة والقوائم والنواقل الأفقية.

· استخدام بوابات تنظيف سريعة الفتح على أسفل الرافع من أجل التنظيف الجيد لغبار الحبوب.

· تركيب أنظمة شفط الغبار عند نقاط نقل الحبوب، وأنظمة تهوية في التونيلات والغالاري المجهزة بنواقل مفتوحة وفي جور الاستقبال لزيادة تصاعد الغبار.

· تركيب أنظمة شفط الغبار، وأنظمة التهوية للروافع والنواقل المغلقة للحفاظ على الغبار المعلق بالهواء تحت مستوى الحد الأدنى للانفجار.

· تفريغ خلايا تجميع الغبار وتبديل الفلاتر حسب ما ينصح به المصنع.

· الكشف على عمل السيكلونات ونواقل الغبار.

· تركيب ماصات للغبار على جور الاستقبال لتأمين انخفاض في الغبار المعلق بالهواء خلال عملية التفريغ.

· تركيب فتحات ماصة للانفجار أعلى الروافع وزيادة النوافذ في بناء الآلات ما أمكن ذلك.

cpd
https://jawak.com/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D9%86%D9%81%D8%AC%D8%A7%D8%B1-%D8%A7%D9%84%D8%BA%D8%A8%D8%A7%D8%B1%D9%8A-%D8%AA%D8%B9%D8%B1%D9%8A%D9%81%D9%87-%D9%88%D8%A3%D8%AE%D8%B7%D8%A7%D8%B1%D9%87-30799

[Osama Badr]

عزل الانفجار الغباري الأوّلي بين مطاحن الحبوب وصوامع تخزينها عبر الأنفاق
|
مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية
الملخص
تحدثُ الانفجارات الغبارية في الكثير من المنشآت الصناعية كمصانع السكر والحليب المجفّف ومناجم الفحم ومعامل الأدوية ومعامل الورق والمخابز ومطاحن الحبوب وصوامع تخزين الحبوب وغيرها الكثير الكثير. إنّ الانفجارات الغبارية في الواقع هي سلسلة متعاقبة من الانفجارات الأوّلية والثانوية؛ بحيث يحدث بدايةً الانفجار الغباري الأوّلي فيتبعه سلسلة متعاقبة من الانفجارات الغبارية الثانوية أشدّ خطراً وتدميراً، فلم يعد يخفى على ذي بصيرة خطر الانفجارات الغبارية وما تسبّبه من كوارث بشرية ومادية يصعب تخيّلها في كثير من الأحيان. إنّ سببَ حدوثها هو تفاعل أغبرة المادة المتناثرة في الهواء والقابلة للاشتعال كغبار القمح أو غبار الدقيق مع أكسجين الهواء بوجود مصدر اشتعال ضمن حيّزٍ مغلق.

يهدف البحث إلى عزل الانفجار الغباري الأوّلي ومنع امتداده وانتشاره عبر الأنفاق بين مطاحن الحبوب وصوامع تخزين الحبوب ومنع وصوله للطرف الآخر، ومن ثمَّ تجنب حدوث سلسلة متعاقبة من الانفجارات الغبارية الثانوية؛ وذلك عن طريق حلول علمية وفنية حديثة مبتكرة بإنشاء حواجز بيتونية مسلّحة أو معدنية ضمن النفق تميل بزاوية (150 0) بسماكة (10 cm) وفتحة تنفيس الانفجار الغباري الأوّلي فوق النفق؛ وهي عبارة عن رقائق من الألمنيوم وشبك معدني بحيث تتمزق وتفتح عند أي زيادة طفيفة في الضغط داخل النفق تزيد عن الضغط الجوي؛ للسماح لموجتي الضغط واللهب بالخروج من خلال فتحة التنفيس للوسط المحيط ، وعدم وصول الانفجار الغباري الأوّلي إلى الطرف الآخر.

جرى تصميم وتنفيذ نموذج يحاكي الواقع في مطاحن الحبوب وصوامع تخزينها؛ والنموذج عبارة عن صومعة ومطحنة ونفق بينهما ووشيعة اشتعال كهربائية كمصدر للشرارة وضاغط هواء لنثر الغبار بحركة مضطربة؛ وذلك من أجل إجراء التجارب العملية وبيان مدى فعالية الحواجز المائلة وفتحات التنفيس في عزل الانفجار الغباري الأوّلي ومنع انتشاره وتجنب حدوث سلسلة متعاقبة من الانفجارات الغبارية الثانوية؛ تمّ إجراء التجارب العملية على مرحلتين: أمّا الأولى فقد تمّ إجراؤها دون وجود حواجز مائلة وفتحات تنفيس لإظهار كيفية انتقال الانفجار الغباري الأوّلي من الصومعة إلى المطحنة عبر النفق وتحوّله إلى انفجار غباري ثانوي، وأمّا الثانية فقد تمّ إجراؤها مع وجود حاجز ضمن النفق يميل بزاوية (150 0) عن خط الأفق ووجود فتحة لتنفيس موجتي الضغط واللهب الناتجتين عن الانفجار الغباري الأوّلي ومنع وصوله من الصومعة إلى المطحنة ؛ وقد تمّ اعتماد الطريقة السويدية المتبعة عالمياً من أجل حساب مساحة فتحة التنفيس اللازمة والكافية لخروج موجة الضغط وفق العلاقة الرياضية ( ).

وأخيراً أثبتت النتائج التجريبية أنّ الحواجز المائلة بزاوية (150 0) ضمن النفق مع وجود فتحة لتنفيس موجتي الضغط واللهب الناتجتين عن الانفجار الغباري الأوّلي عزلت الانفجار الغباري الأوّلي ومنعت وصوله من الصومعة إلى المطحنة، حيث تؤدي هذه الطريقة الفنية الحديثة والمبتكرة إلى تغيير مسار موجتي الضغط واللهب وخروجهما عبر فتحة التنفيس للوسط المحيط، ومنع حدوث سلسلة متعاقبة من الانفجارات الغبارية الثانوية، ومن ثمَّ الحفاظ على الأرواح البشرية والمنشآت الاقتصادية المهمّة كالمطاحن والصوامع؛ كما وتتمتع هذه الطريقة ببساطة وسهولة التصميم وذات تكلفة مادية منخفضة.
https://journal.damascusuniversity.edu.sy/index.php/engj/article/view/128

[Osama Badr]

الانفجارات الغبارية … متى تقع؟ وكيف نتجنّبها؟

تعدّ الانفجارات الغبارية (Dust Explosions) من أسوأ المخاطر التي تواجه أي صناعة ينتج عنها غبار (مطاحن الحبوب، مصانع السكر، بعض الصناعات المعدنية، وغيرها). لا يمكن التهاون أبداً في إجراءات الوقاية من هذه الانفجارات، فكثيراً ما تكون مدمرة جداً، على الرغم من إمكانية تجنّبها بمجرّد فهم أسبابها والالتزام بقواعد العمل.

وهنا نشدّد على ضرورة استشارة المختصّين، وعدم الاكتفاء بالكتب والإرشادات العامّة.

1 ■ متى تقع الانفجارات الغبارية؟

مثلّث النار
كما نعلم، يتطلّب نشوب الحرائق العاديّة ثلاثة شروط هي:

الوقود.
الأوكسجين.
مصدر للإشعال.
يُطلق مصطلح الحريق الغباري (dust fire) إذا كان الوقود غباراً قابلاً للاشتعال (يكون الغبار قابلًا للاشتعال إذا كانت مادّته قابلة للاشتعال بحدّ ذاتها).

مخمّس الانفجار الغباري
أمّا الانفجار الغباري (dust explosion) فيقع عند توافر شرطين إضافيين هما:

انتشار الغبار.
المكان المغلق.
لن ندخل في تفاصيل الشروط الخمسة، فمثلًا:

← لا بدّ من انتشار الغبار بتراكيز معيّنة لكي يقع الانفجار.
← لا يقتصر مصطلح “المكان المغلق” على الأوعية أو الغرف محكمة الإغلاق، بل يشمل أي مكان يمكن أن يرتفع الضغط فيه (صالات الإنتاج مثلًا).

ولكن، لماذا ينفجر الغبار إذا توفرت بقية الشروط؟

يعود السبب إلى المساحة الكبيرة التي تتمتع بها أسطح جسيمات الغبار، فعند تفتيت أي مادة سنحصل على مساحة أكبر. يمكن تشبيه ما يحدث بالمثال التالي:

نأخذ قطعة خشب كبيرة ونُضرم النار فيها، ونراقب سرعة الاحتراق. طبعاً، سيكون الاحتراق أسرع إذا قسّمنا القطعة الكبيرة إلى قطع صغيرة (وستكون عملية الإشعال أسهل).

لنتابع التقسيم والتفتيت وصولاً إلى حالة الغبار، ولنبعثر هذا الغبار في الهواء (لتكون كامل أسطحه مُحاطة بالأوكسجين)، فما الذي يحدث إذا تعرّض الغبار لأي مصدر إشعال ولو كان صغيراً؟

بات الجواب واضحاً، سيكون اشتعال الغبار عنيفاً وسريعاً جداً، ويمكن وصف الحالة بالانفجار.

الانفجارات الغبارية_وصف الحالة بالانفجار

وللتنويه، يوجد أكثر من تعريف للغبار القابل للاشتعال.

الانفجارات الغبارية_الفرق بين الانفجاراتما الفرق بين الانفجارات الغبارية الأولية والثانوية؟

يُطلق مصطلح “الانفجار الغباري الأولي” على انفجار أي غبار إلّا إذ كان الغبار متطايراً للتوّ بسبب قوّة عصف انفجار غباري آخر أو أي قوّة أخرى.

بات واضحاً أنّ “الانفجار الغباري الثانوي” يقع بعد تطاير الغبار المتراكم على الأرضيات والمعدّات (حيث يتطاير الغبار بسبب قوّة عصف الانفجار الغباري الأوّلي أو لأسباب أخرى أهمها الرياح القوية).

في كثير من الأحيان، تكون الانفجارات الغبارية الثانوية أكثر ضرراً من الانفجارات الغبارية الأولية.

هنا تبرز أهمية الحفاظ على نظافة الأرضيات والمعدّات وكل ما يمكن أن يصل الغبار إليه.

2 ■ لنتعلّم من أخطاء غيرنا:

لا يمكن إحصاء كل الانفجارات الغبارية على مستوى العالم. سنكتفي في هذه الفقرة بعدد قليل جداً من الحوادث دون أن نخوض في تفاصيلها:

ورقة نقدية قديمة يظهر فيها موقع الحادثة
ورقة نقدية قديمة يظهر فيها موقع الحادثة
a● انفجار صومعة حبوب في مرفأ اللاذقية – عام 2005:

الخسائر البشرية: وفاة 16 عاملًا.
الخسائر المادية: تدمير المبنى الملاصق للصومعة، وانهيار البرج المعدني المجاور المؤلّف من سبعة طوابق.

أجمعت لجان التحقيق أن سبب الانفجار الغباري هو الغبار المتناثر عن القمح مع توافر بقية الشروط، وقد صدرت عدّة توصيات أهمها وجوب الالتزام التامّ بنظافة أماكن العمل.

رسم تشبيهي لموقع الشرارة الأولى
رسم تشبيهي لموقع الشرارة الأولى
b● انفجار مطحنة قمح إيطالية – عام 2007:

اسم المطحنة: Cordero.
الخسائر: وفاة 5 عمال، دمار هائل في مبنى المطحنة.
الحادثة:

في ذلك اليوم، بدأ العمال بنقل كمية من الطحين إلى إحدى الشاحنات، ولكنهم نقلوا كمية زائدة قليلاً، فاضطروا لتشغيل نظام النقل الهوائي لإعادة الكمية الزائدة إلى الصوامع (عبر تركيب خرطوم مطاطي).

وهنا بدأت الكهرباء الساكنة بالتشكّل على جسيمات الطحين الراجع (بسبب احتكاك الطحين مع جدران الخرطوم، ولم يكن هناك تأريض لتفريغ الشحنات).

وما أن حدث تماس بين الطحين الراجع والأنبوب الفولاذي التابع للصومعة حتى نتجت شرارة تفريغ كبيرة كانت كافية لوقوع الانفجار الضخم.

c● انفجار مصنع أمريكي للأدوات الصيدلانية – عام 2003:

اسم المصنع: West Pharmaceutical Services.
الخسائر: وفاة 6 عمال، دمار هائل في المصنع أدّى إلى إغلاقه نهائياً.

يُنتج المصنع المنكوب عدداً من الأدوات الطبية، وقد وقعت الحادثة في قسم صناعة المكابس المطاطية الخاصّة بالمحقنات عندما انفجر غبار البولي ايتيلين.

المصنع المنكوب
المصنع المنكوب
الحادثة:

في إحدى مراحل التصنيع، يتم غمر المكابس المطاطية في مزيج سائل يحوي على بودرة فائقة النعومة من البولي ايتيلين (يهدف استعمال البولي ايتيلين إلى تخفيض قوى الالتصاق بين المكابس المطاطية والمواد الدوائية في المحقنة).

وبعد عملية الغمر، يتمّ تجفيف المكابس المطاطية بواسطة تيّارات من الهواء، ممّا يؤدي إلى تناثر بقايا البودرة في الجوّ وتراكمها مع مرور الزمن على أحد الأسقف المعلقة في المصنع والتي يصعب تنظيفها.

ونظراً للدمار الكبير، لم ينجح المحققون في تحديد مصدر إشعال البودرة المتراكمة، ولكنهم لاحظوا أن المعدّات الكهربائية القريبة لم تكن مخصّصة للعمل في أجواء الغبار.

تذكير: من الضروري جداً إغلاق أي مكان يصعب تنظيفه ويمكن للغبار أن يصل إليه.

d● انفجار مصنع أمريكي لصناعة عجلات الألمنيوم – عام 2003:

الانفجارات الغبارية_عجلات الألمنيوماسم المصنع: Hayes Lemmerz International.
الخسائر: وفاة عامل واحد، ضرر كبير في المعدّات.

يوزّع المصنع المنكوب ما ينتجه من عجلات الألمنيوم إلى العديد من مصانع السيارات، تظهر في الصورة المجاورة بعض العجلات من موقع الحادثة.

مجريات الحادثة:

قبل عدّة ساعات من الانفجار: شبّ حريق داخل أنبوب يصل إلى ساحبة الدخان، ولم يكن موقع الحريق غريباً على العمّال فسارعوا إلى إغلاق نظام تزويد رقائق الألمنيوم الجافّة، وقاموا بعدّة إجراءات لنقل المواد المحترقة إلى الخارج (من خلال ساحبة الدخان)، وكانت النتيجة انتهاء الحريق.

قبل عشر دقائق من الانفجار: أعاد العمّال تشغيل نظام تزويد رقائق الألمنيوم الجافّة، وقد لاحظ أحدهم سقوط الرقائق من أحد الصناديق المُركّبة على أنبوب مُجمِّع الغبار. لم يكن هناك متسعاً من الوقت لاتّخاذ أي إجراء فلم تمضِ سوى لحظات قليلة حتّى وقع الانفجار الضخم.

الانفجارات الغبارية_مُجمِّع الغبارمُجمِّع الغبار:

يُرجّح أن بداية الانفجار كانت من مُجمِّع الغبار السالف الذكر، وذلك وفقاً لتحقيقات مكتب السلامة الكيميائية (CSB) الأمريكي.

تحذر العديد من الدراسات العالمية من خطورة معدّات الحدّ من انتشار الغبار، إذ قد تكون بحدّ ذاتها سبباً للانفجارات.

مصدر الإشعال:

لم ينجح المحقّقون في تحديد مصدر الإشعال بدقّة، فهناك عدّة احتمالات نذكر أهمّها:

تفاعل الثرميت:
Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe

حيث ينتج عن التفاعل طاقة حرارية كبيرة.

ذكر العمّال أنهم لاحظوا سابقاً وصول بعض الأدوات المعدنية كالبراغي إلى داخل الآلات (ممتزجة مع رقائق الألمنيوم)، يمكن لتفاعل الثرميت أن يبدأ عند اصطدام إحدى الأدوات الحديدية الصدئة بأحد جدران مُجمِّع الغبار.

شرارة الاصطدام:
قد تكون شرارة الانفجار الأولى ناجمة عن اصطدام إحدى الأدوات الفولاذية بأحد الأسطح (كما ذكرنا، لاحظ العمّال وصول بعض الأدوات إلى داخل الآلات). أظهرت التحقيقات عدم مرور رقائق الألمنيوم الجافّة من خلال أي جهاز فصل مغناطيسي.

انفراغ الكهرباء الساكنة.
عطل في إحدى الدارات الكهربائية.
المواد المحترقة أو الأسطح الساخنة.
e● انفجار مصنع أمريكي لمعالجة بقايا الزركونيوم – عام 2010:

الشركة صاحبة المصنع: AL Solutions.
الخسائر: وفاة 3 عمال، دمار هائل في المصنع.

إلى يوم الحادثة، كان المصنع ينتج أقراصاً مضغوطة من الزركونيوم ليتمّ بيعها فيما بعد إلى مصانع الألمنيوم.

أثر الشفرة على جدران المازج
أثر الشفرة على جدران المازج
ولتصنيع هذه الأقراص، كانت تُشترى بقايا الزركونيوم من عدّة مصادر، ومن ثم تخضع للمعالجة (من خلال عدّة عمليات كالطحن والمزج والكبس).

الحادثة:

سمع العمّال صوتاً قوياً مصدره صالة المازج والمكابس، وقد أوحى الصوت باصطدام أو سقوط شيئاً ما، وعلى الفور وقع الانفجار واندلعت النيران. كان واضحاً للمحققين أن غبار الفلزات هو المسؤول عن الانفجار، فماذا حدث؟

على الأرجح، كانت بداية الانفجار من المازج (وكان حاوياً على كمية زائدة من الزركونيوم، ولم يكن غطاؤه مغلقاً كما يجب).

أمّا الاحتمال الأقوى لمصدر الإشعال فهو حرارة الاحتكاك الحاصل بين الشفرة والجدران في المازج (وقع الاحتكاك بسبب عطل).

3 ■ الوقاية:

كما ذكرنا في الفقرة الأولى، تقع الانفجارات الغبارية عند توافر خمسة شروط هي:

← قابلية الغبار للاشتعال (أن تكون مادّة الغبار بحدّ ذاتها قابلة للاشتعال).
← انتشار الغبار بتراكيز معينة.
← انتشار الغبار في مكان مغلق.
← توافر كمية كافية من الأوكسجين.
← تعرّض الغبار لمصدر إشعال.

تعمل وسائل الوقاية على منع أو تقليل الشروط الخمسة السابقة، وبذلك يمكننا فهم الإجراءات التالية:

◄ استعمال المعدّات التي تحدّ من انتشار الغبار: هناك الكثير من الأنواع، وقد تكون مصدراً للخطر بحدّ ذاتها إذا لم يتم تركيبها أو صيانتها بشكل صحيح.

◄ الحدّ من مصادر الإشعال، ومنها نذكر:

□ الأسطح الساخنة.
□ عمليات التلحيم.
□ السجائر.
□ المآخذ والقواطع الكهربائية.
□ انفراغ الكهرباء الساكنة: قد لا ينتبه البعض إلى إمكانية تشكّل الكهرباء الساكنة على الأسطح المختلفة بما في ذلك جسيمات الغبار أو أي نوع من المعدّات. (لنتعلّم من أخطاء غيرنا ← الحادثة b)

تكمن الخطورة في الشرارات الناجمة عن تفريغ الكهرباء الساكنة.

◄ الصيانة الدائمة للمعدّات، مثل:

□ الحفاظ على النظافة بشكل صارم.
□ الصيانة الكهربائية الدورية لشبكة الكهرباء (مآخذ، قواطع، …).
□ صيانة النواقل، فقد يؤدي توقف النواقل إلى تراكم المواد في أماكن معيّنة، وقد تتعرّض هذه المواد إلى ضغط مرتفع يكفي لتبعثر غبارها في المكان المحيط.
□ يؤدي الاحتكاك في بعض الأماكن الغير متوقعة إلى درجات حرارة مرتفعة قد تكفي لوقوع الانفجار الغباري إذا توافرت باقي الظروف. (لنتعلّم من أخطاء غيرنا ← الحادثة e)
□ قد يؤدي انفلات الوصلات أو اهتراء الجوانات إلى انتشار الغبار في أماكن خطرة.

◄ تصنيف مناطق العمل (مباني، معدّات) وفقاً لظروف تشكّل غمامات الغبار فيها.

◄ التأكّد من صنف المعدّات المستعملة في أماكن انتشار الغبار، سواء أكانت هذه المعدّات كهربائية أم ميكانيكية. من الواضح أنّ تصنيف المعدّات يتعلّق بتصنيف مناطق االعمل.

◄ استعمال الغازات الخاملة للحد من تأثير الأوكسجين (تشكّل هذه الغازات مصدراً للخطر إذا لم يتم تركيب المعدّات أو صيانتها بشكل صحيح).

◄ تجنّب تركيب المعدّات في الأماكن المغلقة (قدر الإمكان).

الانفجارات الغبارية_أدوات الكشف المبكّر عن الجسيمات الخطرة◄ أدوات الكشف المبكّر عن الجسيمات الخطرة (كالظاهرة في الصورة المجاورة):

يتمّ عادة تركيب هذه الأدوات في بعض المواقع (كالأنابيب والأوعية)، وتهدف إلى الكشف المبكر عن الجسيمات الساخنة التي قد يؤدي مرورها إلى انفجارات داخل المعدّات (في مُجمِّعات الغبار مثلاً).

يترافق تركيب هذه الأدوات مع تركيب أدوات الإطفاء الذاتية.

◄ الحدّ من أثر الانفجار إن وقع:

يجب مراعاة الكثير من الأمور أثناء بناء المنشآت واختيار المعدّات، ومن هذه الأمور:

الانفجارات الغبارية_الحدّ من أثر الانفجار□ تركيب صمّامات أوتوماتيكية تعمل على وقف تدفق المواد القابلة للاشتعال إلى الأماكن الخطرة.
□ تركيب صمّامات تنفيس تفتح تلقائياً عند تعرّضها إلى ضغط معيّن.
□ إيجاد نقاط ضعف مدروسة بحيث تتمزّق عند ضغط معيّن، أي تكون بمثابة فتحات تنفيس، وبذلك نتجنّب الانهيار الكامل أو الجزئي للمباني والمعدّات.

يظهر في الصورة المجاورة لوحاً مركباً على إحدى المعدّات ولكنّه سينفكّ من مكانه عند تعرّضه لضغط معيّن.

◄ التأكد من تطبيق التشريعات المحلية والعالمية فيما يخص إجراءات الأمان.

◄ التعلّم من تجارب الغير، واستشارة الشركات المختصة.

4 ■ المزيد:

a ● الحفاظ على النظافة أمر هام جداً:

الانفجارات الغبارية_الحفاظ على النظافةنعود ونشدّد على أهمية النظافة، فكما ذكرنا في الفقرة الأولى، تقع الانفجارات الغبارية الثانوية بسبب الانتشار المفاجئ للغبار، وكثيراً ما تكون الانفجارات الغبارية الثانوية أكثر ضرراً من الانفجارات الغبارية الأوّلية. نعرض فيما يلي بعض الأمور التي يجب اتّباعها:

□ منع تراكم الغبار على المعدّات والأرضيات.
□ تنظيف فتحات التهوية باستمرار.
□ من الأفضل أن تكون منصات وسلالم الصيانة ثابتة قدر الإمكان (التجهيزات المتحركة غير عملية على المدى الطويل).
□ إغلاق أي مكان يصعب تنظيفه ويمكن للغبار أن يصل إليه. تُلزم الكثير من التشريعات حول العالم بهذا الإجراء. (لنتعلّم من أخطاء غيرنا ← الحادثة c).
□ في كثير من المؤسسات، لا يكون واضحاً من هي الجهة المسؤولة عن متابعة شؤون النظافة، وهذا يخلق بعض التراخي في العمل. يجب وضع إجراءات واضحة وعملية لتطبيق برامج النظافة.
□ على الجميع أن يدرك أن النظافة ليست قضية جمالية فقط.

b ● معدّات الحدّ من انتشار الغبار:

الانفجارات الغبارية_معدّات الحدّ من انتشار الغبارلا بُدّ من دراسة كل تفاصيل العمل قبل تركيب هذه المعدّات، إذ أنّ اختيار المناسب منها وتركيبها في الأماكن الصحيحة ليس بالأمر السهل.

أهمّ أنواع المعدّات المستخدمة:

□ الفلاتر.
□ المُرسِّبات الكهربائية.
□ أجهزة الفصل الدوامية (الإعصارية)، وتُعرف أيضاً بالسيكلونات.

للتذكير:

□ يمكن للكهرباء الساكنة أن تتشكّل على جسيمات الغبار المتناثرة في الجو، وقد يكفي انفراغ هذه الكهرباء لوقوع الانفجار.
□ في كثير من الحوادث، كانت المعدّات السابقة هي المشكلة بحدّ ذاتها، بسبب اختيارها الخاطئ أو إهمال صيانتها. على سبيل المثال، تُشكّل مُجمِّعات الغبار وسطاً مناسباً جداً لوقوع الانفجارات (لوجود الكثير من الغبار في داخلها). (لنتعلّم من أخطاء غيرنا ← الحادثة d).
□ من الأفضل أن نتّبع طرقاً تصنيعية ينتج عنها الغبار بأقل كميّات ممكنة، فيخفض ذلك من المخاطر المحتملة ومن تكاليف معدّات الحدّ من انتشار الغبار.

c● التصنيف:

هناك عدة طرق لتصنيف المناطق والمعدّات المُعرّضة لخطر الانفجار، سواء أكان الانفجار غبارياً أم لا. يفيد التصنيف في تحديد نوعية المعدّات التي يمكن استخدامها بأمان.

سنتحدّث قليلاً عن الطريقة الأوروبية:

المناطق الغبارية:

تعتمد الطريقة الأوروبية على أمرين هما سرعة تشكّل غمامات الغبار القابلة للانفجار، وتكرار تشكّل هذه الغمامات.

مثال: الغبار كثيف جداً داخل القمع
مثال: الغبار كثيف جداً داخل القمع
Zone 20:
هي المنطقة التي تتواجد فيها غمامة الغبار القابلة للانفجار بشكل مستمر أو متكرّر جداً أو لفترات طويلة. مثال عن هذه المنطقة: الفراغات داخل الصوامع.

Zone 21:
هي المنطقة التي تتواجد فيها غمامة الغبار القابلة للانفجار بشكل مؤقت أثناء ظروف العمل العادية. تشمل الأماكن القريبة من Zone 20.

Zone 22:
هي المنطقة التي لا تصلها غمامة الغبار القابلة للانفجار أثناء ظروف العمل العادية إلا نادراً ولفترات قصيرة. تشمل الأماكن الأكثر بعداً عن Zone 20.

يوجد أيضاً تصنيف خاص بالمناطق الغازية.

المعدّات:

من الواضح أننا بحاجة إلى معدّات أكثر أماناً عند التعامل مع المواد القابلة للاشتعال، إذ يكفي أي مصدر إشعال لوقوع الانفجار في حال توافر بقية الظروف.

الرمز Ex
يتم وضع الرمز “Ex” على المعدّات المُجهّزة للعمل في المناطق المُعرّضة للانفجار (سواء أكانت المناطق غبارية أم غازية، وسواء أكانت المعدّات كهربائية أم ميكانيكية)، ويقترن الرمز عادةً مع معلومات أخرى سنذكر منها:

رقم الهيئة:

يعتمد الاتحاد الأوروبي عدّة هيئات (Notified Bodies) مهمّتها التأكد من أنّ المعدّات مُصنّعة وفقاً للمعايير المطلوبة. تقوم الشركة الصانعة للمعدّات بوضع رقم يدلّ على الهيئة الفاحصة، وفيما يلي بعض الأمثلة:

الهيئة الرمز
DEKRA EXAM GmbH 0158
TÜV NORD CERT GmbH 0044
SIRA CERTIFICATION SERVICE 0518
CESI 0722
تصنيف المعدّات وفقاً لمكان تواجدها:

وفقاً للتوجيه الأوروبي ATEX، يتمّ تصنيف المعدّات إلى مجموعتين رئيسيتين (Groups) تنقسمان إلى عدّة فئات (Categories):

* الرمز EPL خاص باللجنة الكهروتقنية الدولية IEC، ويدلّ على مستوى حماية المعدّات (Equipment Protection Level). أما رموز المحموعات والفئات المذكورة في الجدول فهي وفقاً للتوجيه الأوروبي ATEX. ** تشترك المناطق الغازية الثلاثة (Zone 0 + Zone 1 + Zone 2) في طريقة تصنيفها مع المناطق الغبارية الثلاثة (Zone 20 + Zone 21 + Zone 22).
* الرمز EPL خاص باللجنة الكهروتقنية الدولية IEC، ويدلّ على مستوى حماية المعدّات (Equipment Protection Level).
أما رموز المحموعات والفئات المذكورة في الجدول فهي وفقاً للتوجيه الأوروبي ATEX.
** تشترك المناطق الغازية الثلاثة (Zone 0 + Zone 1 + Zone 2) في طريقة تصنيفها مع المناطق الغبارية الثلاثة (Zone 20 + Zone 21 + Zone 22).
درجة الحرارة:

ويُقصد بها درجة الحرارة العظمى التي يمكن أن تتعرّض لها الأسطح الخارجية للمعدّات:

درجة الحرارة العظمى الرمز
450°C T1
300°C T2
200°C T3
135°C T4
100°C T5
85°C T6
نمط الحماية:

تختلف المعدّات عن بعضها باختلاف نمط حمايتها، أي باختلاف تصميمها الذي يضمن عدم تحوّلها إلى مصادر إشعال. لكل نمط حماية رمز خاص به، ومن الرموز الكثيرة نذكر: iD وpD وtD.

أخيراً، نذكّر بوجود الكثير من التفاصيل الأخرى التي يجب الاطلاع عليها قبل شراء أو تشغيل أي معدّات جديدة.

المصادر:

Nicholas P. Cheremisinoff. (2014). Dust Explosion and Fire Prevention Handbook. Scrivener Publishing LLC.

Eckhoff, Rolf K. (2003). Dust explosions in the process industries. Gulf Professional Publishing.

The Basics of Dust-Explosion Protection. RSTAHL. Retrieved January 02, 2016, from http://www.rstahl.com/fileadmin/Dateien/tgus/Documents/ExProtection_Dust-Basics.pdf

Explosion Protection. SysTech. Retrieved January 02, 2016, from http://www.systech-design.com/explosion-protection/

Ex Basics – Explosion Protection Basics. (2013). ROSE. Retrieved January 02, 2016, from http://phoenixmecano.com/wp-content/uploads/2014/11/Ex_Basics.pdf

للمزيد عن الحوادث:

الحادثة a:

غبار الحبوب في الصوامع، قنبلة موقوتة. (January 2006). جريدة الوحدة السورية. عبر الرابط

http://wehda.alwehda.gov.sy/_archive.asp?FileName=53369803320060123113517

الحادثة b:

Forensic Reconstruction of the Explosion that Occurred at the Cordero Flour Mill, Cuneo, Italy. (2012). Italian Association of Chemical Engineering. Retrieved January 02, 2016, from http://www.aidic.it/cet/12/26/106.pdf

الحادثة c:

Investigation Report – West Pharmaceutical Services. (September 2004). U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board. Retrieved January 02, 2016, from http://www.csb.gov/assets/1/19/CSB_WestReport.pdf

الحادثة d:

Investigation Report – Hayes Lemmerz International-Huntington, Inc. (September 2005). U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board. Retrieved January 02, 2016, from http://www.csb.gov/assets/1/19/hayes_report.pdf

الحادثة e:

Investigation Report – AL Solutions, Inc., New Cumberland, WV. (July 2014). U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board. Retrieved January 02, 2016, from http://www.csb.gov/assets/1/19/final_case_study_7.161.pdf

cpd
https://arabian-chemistry.com/%D8%A7%D9%84%D8%A7%D9%86%D9%81%D8%AC%D8%A7%D8%B1%D8%A7%D8%AA-%D8%A7%D9%84%D8%BA%D8%A8%D8%A7%D8%B1%D9%8A%D8%A9-%D9%85%D8%AA%D9%89-%D8%AA%D9%82%D8%B9%D8%9F-%D9%88%D9%83%D9%8A%D9%81-%D9%86%D8%AA/