قابلیت اطمینان در طراحی سیستم های صنعتی ایمن از پدیده انفجار غبار

قابلیت اطمینان در طراحی سیستم های صنعتی ایمن از پدیده انفجار غبار

فرمت: pdf   تعداد صفحات: 10

چکیده:

انفجار غبار پدیده ای است که برای صنایع کشورهای در حال توسعه غریبی آشناست. با وجود اینکه حوادث ناشی از انفجار غبار در اکثر صنایع روی می دهد اما آشنایی کافی در این حوزه وجود ندارد. بر اساس مطالعات گروه پژوهشی ایمنی و خطرات شیمیایی آمریکا، طی ۲۵ سال گذشته بالغ بر ۲۸۰ انفجار و آتش سوزی ناشی از غبار رخ داده و منجر به ۱۱۹ کشته و ۷۰۰ مجروح شده است. البته خسارات سنگین مالی را نباید نادیده گرفت. صنایع تولیدی نظیر کارخانجات تولیدات کشاورزی، شیمیایی، منسوجات، فلزات، کاغذ، داروسازی، رنگدانه ها، پلاستیک، لاستیک و رزین و چوب، که در حین فرایندهای تولیدی خود با غبار اشتعال پذیر درگیر هستند مستعد انفجار غبار می باشند. ما در این مقاله به مدل سازی قابلیت اطمینان در پدیده انفجار غبار پرداخته و کاربرد آن را در طراحی سیتم های ایمن از انفجار غبار ارایه و در مورد تجهیزات صنایع پودر آلومینیوم پیاده می کنیم.

واژه های کلیدی: انفجار غبار، قابلیت اطمینان، ایمنی ذاتی، پیشگیری، پودر آلومینیوم

١- مقدمه

اکثر افراد بر این عقیده اند که کارخانجات تولیدی شکر ، ذرت و فلزات جزء صنایعی هستند که مصون از آتش سوزی و انفجارهای مصیبت بار هستند. ولی زمانی که این مواد آسیاب شده و به صورت غبار در هوا معلق شوند با یک جرقه کوچک حادثه ای بزرگ می آفرینند. در حال حاضر حداقل ۳۰۰۰۰ کارخانه آسیب پذیر در برابر انفجار غبار فقط در آمریکا وجود دارد و به نظر می رسد انفجارهای ویرانگر غبار در آمریکا رو به افزایش است.[1]

از اولین حوادث گزارش شده انفجار غبار می توان به انفجار غبار در انبار آرد در سال ۱۹۷۵ در ایتالیا اشاره کرد[2]. انفجار غبار در معدن زغال سنگ در سال ۱۸۴۵ در انگلستان [3]، انفجار کارخانه تولید پودر آلومینیوم در سال ۱۹۷۳ در نروژ (شکل ۲و۱)، انفجار کارخانه تولید پودر ماهی در سال ۱۹۷۵ در نروژ و انفجار کارخانه داروسازی در ۲۰۰۳ در آمریکا که ۶ قربانی و ۳۸ مجروح داشت [4] از موارد دیگر قابل ذکر است. در سال ۲۰۰۸ نیز انفجار غبار در کارخانه شکر در ایالات متحده ۱۳ کشته برجای گذاشته است [1]. آمار دقیق انفجارهای رخداده در طی سال های ۱۹۱۷ تا ۲۰۰۸ در برخی منابع موجود است [ 5 , 6] که نشان دهنده میزان اهمیت انفجار غبار در صنایع مختلف است. انفجار غبار تنها محدود به معادن ذغال سنگ و کارخانجات مواد غذایی مانند ارد نمی شود. بلکه تمامی صنایعی که شامل موارد ذیل هستند مستعد انفجار غبار می باشند:

• تولید کاغذ و چوب (غبار حاصل از اره کردن، برش و آسیاب و …)
• غلات و مواد غذایی (غبار غلات، آرد)
• تولید فلزات (غبار و پودر فلزات)
• فرایندهای شیمیایی (داروسازی، تولید رنگ و آفت کش ها)
• فرایند تولید پلیمر و پلاستیک و …
• استخراج معدن (زغال سنگ، سنگ معادن سولفیدی، گوگرد)
• نساجی (پارچه های کتان، نخی و پشمی)

با این حساب اکثر صنایع را می توان در زمره صنایع مستعد انفجار غبار قرار داد. هدف این مقاله بررسی قابلیت اطمینان در سیستم ها و فرآیندهای صنعتی است که در معرض پدیده انفجار غبار قرار دارند. در شکل ۱ و ۲ انفجار دستگاه مخلوط کن دوغاب پودر آلومینیوم در سال ۱۹۷۳ در نروژ را مشاهده می کنید.[8]

انفجار دستگاه مخلوط کن دوغاب پودر آلومینیوم

در ادامه در بخش ۲ به معرفی پدیده انفجار و عوامل مورد نیاز برای انفجار غبار پرداخته و عملیات و دستگاه های در معرض انفجار غبار بیان شده اند. در بخش ۳ قابلیت اطمینان پدیده انفجار غبار با رسم مدارهای اطمینان و معرفی سیستم های ایمن بررسی شده است و در بخش ۴ انفجار پودر آلومینیوم به طور مطالعه موردی بررسی شده و با رسم مدارهای اطمینان، حالات مختلف عدم انفجار برای یک دستگاه خاص (سیکلون) شناسایی شده و سپس برای هر حالت روش بهینه ایمنی پیاده شده است.

٢- پدیده انفجار غبار

ذرات ریز غبار موادی مانند پودر آلومینیوم، آرد، نشاسته، زغال سنگ زمانی که در هوای درون محیطی بسته به علت وزن کم معلق شوند، با حضور منبع جرقه منفجر می شوند.

۱-۲- مثلث سوختن و پنج ضلعی انفجار غبار

فرایند سوختن زمانی رخ می دهد که سه عامل ماده سوختنی، اکسید کننده، و جرقه در کنار یکدیگر باشند. که این سه عامل به صورت سه ضلع مثلث معروفند که در شکل ۳ نشان داده شده است.

4 عنصر اصلی حریق

حال اگر دو عامل، تعلیق غبار در هوا با غلظت معین و محیط بسته را به سه عامل بالا اضافه کنیم شرایط لازم برای انفجار فراهم می شود. همان طور که در شکل ۴ مشاهده می شود، پنج ضلعی انفجار غبار زمانی شکل می گیرد که این پنج عامل در کنار یکدیگر باشند:

• حضور غبار اشتعال پذیر با اندازه ذرات مناسب
• دسترسی به ماده اکسید کننده
• حضور منبع جرقه
• محیط بسته
• تعليق واکنش دهنده ها با غلظت مناسب

شکل ۴. پنج ضلعی انفجار غبار

نکته قابل ذکر این است که حتی محصور بودن جزئی غبار آماده احتراق می تواند منجر به انفجار زیان بار شود. در واقع توده غبار مانند ابری از گازهای اشتعال پذیر رفتار می کند.

۲-۲- عملیات و دستگاه های در معرض انفجار غبار

عملیاتی که طی آنها غبار تولید یا حمل می شود شامل موارد زیر می باشند:[5]

• خرد کردن
• حمل دستی یا مکانیکی
• جداسازی پنوماتیکی (بادی)
• محفظه های ته نشینی
• سیکلون ها
• فیلترها

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ قابلیت اطمینان سیستم Reliability Block Diagram

⇐ آنالیز قابلیت اطمینان انسانی ( HUMAN RELIABILITY ANALYSIS )

⇐ تاثیر خطاهای انسانی بر قابلیت اطمینان عملکردی سیستمها