Explosierisico’s in vaakvoorkomend equipment: Stoffilters

ISMA wordt vaak betrokken bij het onderzoek naar de mogelijke oorzaken van branden of explosies. Daarbij valt op dat bepaalde equipment veel vaker het onderwerp is van explosies of branden. Dit wordt ook bevestigd door internationale studies en statistieken[1].

Dit equipment is, omwille van hun specifieke werking of eigenschappen, veel gevoeliger voor het fenomeen van stof- en gasexplosies. Echter, de link tussen de specifieke werking van bepaald equipment en de daarbij horende verhoogde explosie-risico’s, wordt vaak niet goed begrepen. Daarom werd besloten om een reeks korte artikels te schrijven, waarin dit equipment besproken wordt. De behandelde onderwerpen zijn:

• Stofafzuigingen en filters
• Emmer-elevatoren
• Opslag-silo’s
• Drogers

Dit is het eerste artikel in deze reeks, en behandelt:

Stofafzuiging en Stoffilters.

De overige artikels in deze reeks zijn gepubliceerd op de LinkedIn-pagina van ISMA.

Functie en werking

Reeds lange tijd is bekend dat stof een enorme impact heeft op de gezondheid. Oogirritaties, hoesten, niezen, hooikoorts en astma zijn zeer herkenbare gevolgen van te grote blootstelling aan stof. Maar ook minder acute gevolgen, zoals neus- en longkankers ten gevolge van bijvoorbeeld houtstof, vormen het bestaansrecht van stof-afzuiginstallaties. Naast de gezondheidseffecten, heeft het voorkomen van stofafzettingen in een productiehal ook een explosie-risicobeperkend effect.

Het onderliggende idee is als volgt: door het stof af te voeren aan de bron van zijn ontstaan, tracht men de blootstelling aan de medewerker tot een minimum te beperken. Hiervoor wordt een krachtige luchtflow aangebracht, gegenereerd door een sterke ventilator. Deze ventilator trekt de luchtstroom met stof doorheen een filtermedium, die het stof tegenhoudt en de gezuiverde lucht in de omgeving loost.

Het stof wordt periodiek van het filtermedium verwijderd, meestal door het aanbrengen van een persluchtpuls. Hierdoor valt het afgeblazen stof naar onder in de filterbehuizing, om verzameld te worden. Van hieruit kan het dan afgevoerd of herwerkt worden.

Intrinsieke gevaar

In praktijk vallen tijdens de reiniging van de filtermouwen enkel de grovere deeltjes direct naar beneden, en blijven de fijnste partikels zweven rond de mouwen. Wanneer de persluchtpuls beeindigd is, worden deze simpelweg terug tegen het filtermedium aangezogen. Na verloop van tijd wordt zo dus een opconcentratie van de fijnste stofdeeltjes verkregen.

Het is echter net deze opconcentratie van de allerfijnste deeltjes die een filter zo gevaarlijk maakt. Iedereen die al eens getracht heeft een massief houtblok aan te steken met een simpele aansteker, weet dat dit niet lukt. Verklein je het houtblok tot zaagsel, lukt het wel: De ontstekingsbron is in het eerste geval niet krachtig genoeg om het “deeltje” te ontsteken, maar in het tweede geval dus wel. Indien een nog veel fijnere deeltjesgrootte wordt bekomen, wordt de benodigde ontstekingsenergie steeds lager, en worden steeds meer en meer ontstekingsbronnen gevaarlijk. Bij zeer fijn stof beginnen zelfs elektrostatische ontladingen een rol te spelen!

Daarenboven doet een filter exact datgene dat steeds wordt afgeraden te doen met stof: Opwervelen tot een (mogelijks explosief) stof-lucht mengsel, en dit vindt plaats tijdens elke reinigingspuls.

Een filterinstallatie, bijvoorbeeld in een schrijnwerkerij, zuigt vaak af op plekken waar een ontstekingsbron kan gevormd worden. (Bijvoorbeeld op een sneldraaiend zaagblad) Wanneer een ontstekingsbron, zoals bijvoorbeeld een gloeiend deeltje tot in het filter geraakt, zal dit mede door de hoge luchtstroom niet doven. Erger nog: het zal zelfs aanleiding kunnen geven tot een beginnende smeulbrand, ter hoogte van het filtermedium. Bij de volgende persluchtreiniging wordt de gevormde stofwolk hierdoor ontstoken, en vormt zich een stofexplosie. Door de aanwezigheid van grote hoeveelheden stof in een dergelijk filterhuis, kan de inwendige druk al snel oplopen tot meerdere bar. Dit zal leiden tot catastrofaal bezwijken van het filter, met vaak desastreuze gevolgen. Een bijkomend risico is het uitbranden van het filter.

Daarenboven is een filter vaak niet toegewezen aan 1 enkel afzuigpunt, maar komen verschillende afzuigkanalen toe op hetzelfde filter. In het geval van een explosie in het filter, komt het filter op een overdruk te staan en kan het vlamfront zich in tegenstroom-richting bewegen richting de verschillende afzuigpunten, en ook daar voor schade aan mensen en apparatuur zorgen. Terwijl deze installatie er nu juist gezet was om de gezondheidseffecten van stof te beperken.

Hoe hier nu mee om te gaan?

De eerste stap in een veilige installatie is natuurlijk goed (proces)design. Het louter aanschaffen van een ATEX-gecertifieerd filter is onvoldoende. Dit certificaat toont enkel aan dat het filter ZELF geen ontstekingsbronnen produceert. Echter, zoals hierboven aangetoond, ligt het grootste gevaar in het intreden van een ontstekingsbron van buitenaf, en zijn deze zelfs niet steeds 100% te vermijden.

Indien mogelijk, wordt een filter best buiten de fabriekshal geplaatst, en voorzien van breekplaten.[2] Deze breekplaten zullen de resulterende explosiedruk sterk beperken, en de effecten zoals de steekvlam gericht afvoeren op een veilige en gecontroleerde manier. Om vlamterugslag in de afzuigleidingen tegen te gaan, dient gebruik gemaakt te worden van explosiedoorslagvaste terugslagkleppen. Om vlamdoorslag via de productuitlaat te voorkomen, wordt gebruik gemaakt van een explosiedoorslagvaste draaisluis.

Ook de schone luchtuitlaat van het filter behoeft aandacht: enkel indien deze uitkomt op een veilige locatie én indien de ventilator bestand is de gereduceerde explosiedruk, behoeft deze uitlaat geen beveiliging. Indien één van deze voorwaarden niet vervuld is, behoeft ook deze stroom een isolatiemaatregel. Een Ventex-ventiel is een gangbare isolatiemaatregel in de schone luchtuitlaat van een filter.

Uiteraard gaan al deze beveiligingsmaatregelen gepaard met correct preventief onderhoud en regelmatige controles van de kritieke onderdelen van het filter.

Over ISMA

ISMA is gespecialiseerd in explosieveiligheid van installaties en processen. De activiteiten bestaan o.a. uit het uitvoeren van explosierisicoanalyses, het berekenen van explosie-effecten en onderzoek naar explosie-incidenten. ISMA is werkzaam in een brede waaier van industriën en neemt deel aan verscheidene internationale werkgroepen.

Meer dan 5000 installaties in verschillende industrien zijn door ISMA onderzocht sinds de start van de activiteiten in 1984.

ISMA NV

Heiveldekens 8, 2550 Kontich, Belgium

Tel. +32 3458 2552 E-mail info@isma.be
Internet www.isma.be

Informatie in dit document behoort tot de intellectuele eigendom van ISMA NV. Alle rechten voorbehouden.

[1] Zoals bijvoorbeeld: Combustible dust incident report, dustsafetyscience.com

[2] Indien het filter reeds binnen staat, zijn er in sommige gevallen vlamdovende alternatieven beschikbaar.