ATEX-tilojen ilmanvaihto: Miten kohdepoisto vaikuttaa räjähdysvaarallisen tilan vyöhykeluokitukseen?

Teollisuustiloissa, oppilaitoksissa ja laboratorioissa käsitellään päivittäin aineita, jotka voivat muodostaa ilman kanssa syttyviä kaasuhöyryjä tai pölypitoisia seoksia. Kemianteollisuus, maalaamot, puun- ja metallintyöstö sekä kemikaalien käsittely vaativat tarkkaa riskienhallintaa. Huolimattomasti hallittu päästö voi aiheuttaa vakavan räjähdysvaaran. Tilan ATEX-vyöhykeluokitus määrittelee alueella vaadittavat laitteet ja suojausmenetelmät. Toimiva ilmanvaihto ja suoraan päästölähteeseen vaikuttava kohdepoisto supistavat tätä luokitusta ja sen vaatimuksia merkittävästi.

Oikein mitoitettu kohdepoistojärjestelmä poistaa epäpuhtaudet työtilasta ennen kuin ne ehtivät sekoittua ilmaan räjähdyskelpoiseksi pitoisuudeksi. Kaasu- ja pölyvyöhykkeiden erojen ymmärtäminen auttaa rajaamaan vaara-aluetta, parantamaan työturvallisuutta ja optimoimaan laiteinvestointeja.

Mitä eroa on kaasu- ja pölyvyöhykkeillä räjähdysvaarallisissa tiloissa?

Räjähdysvaarallisten tilojen luokitus perustuu vaarallisen ilmaseoksen esiintymistiheyteen ja kestoon. Tilat jaetaan kahteen pääluokkaan sen mukaan, aiheuttavatko vaaran syttyvät kaasut, höyryt ja sumut vai syttyvä pöly. Vaikka kummassakin tapauksessa pyritään ehkäisemään syttyminen, aineet käyttäytyvät työtilassa eri tavalla.

Kaasualueet (Vyöhykkeet 0, 1 ja 2):

• Vyöhyke 0: Tila, jossa räjähdyskelpoinen kaasuseos esiintyy jatkuvasti, pitkäaikaisesti tai usein. Tällaisia tiloja ovat tyypillisesti suljetut säiliöt ja putkistojen sisäosat.
• Vyöhyke 1: Tila, jossa räjähdyskelpoisen kaasuseoksen muodostuminen on mahdollista normaalin toiminnan aikana (esimerkiksi täyttöpaikat tai sekoitusastioiden välitön läheisyys).
• Vyöhyke 2: Tila, jossa räjähdyskelpoisen kaasuseoksen muodostuminen normaalityöskentelyssä on epätodennäköistä ja kestää toteutuessaan vain lyhyen ajan (esimerkiksi putkiston liitoskohdat poikkeustilanteissa).

Pölyalueet (Vyöhykkeet 20, 21 ja 22):

• Vyöhyke 20: Tila, jossa ilman ja syttyvän pölyn muodostama pilvi esiintyy jatkuvasti, pitkäaikaisesti tai toistuvasti (esim. siilojen ja pölynerottimien sisäosat).
• Vyöhyke 21: Tila, jossa syttyvä pölypilvi saattaa esiintyä normaalitoiminnassa (esim. jauheen säkityspisteet).
• Vyöhyke 22: Tila, jossa syttyvän pölypilven esiintyminen normaalitoiminnassa on epätodennäköistä ja se kestää vain lyhyen ajan.

Kaasut ja höyryt sekoittuvat ilmanvirtauksen ja diffuusion ansiosta suhteellisen tasaisesti ympäröivään ilmaan. Kun kaasupäästö laimennetaan riittävästi alemman syttymisrajan (LEL) alapuolelle, räjähdysvaara poistuu kyseiseltä alueelta.

Pöly käyttäytyy eri tavalla. Ilmassa leijailevat hiukkaset laskeutuvat ajan myötä vaakapinnoille, koteloihin ja kanaviston pohjalle. Pinnoille kerääntynyt pölykerros voi mekaanisen tärähdyksen tai ilmanvirtauksen seurauksena nousta äkillisesti uudelleen ilmaan. Tämä voi synnyttää tiheän pölypilven ja aiheuttaa vakavan sekundäärisen pölyräjähdyksen.

Miten ilmanvaihto ja kohdepoisto vaikuttavat tilan ATEX-vyöhykeluokitukseen?

Räjähdysvaarallisen tilan vyöhykeluokitus määräytyy vaarallisten aineiden päästönopeuden sekä ilmanvaihdon tehon ja toimintavarmuuden mukaan. Räjähdyssuojauksessa ilmanvaihdolla on kaksi päätehtävää: estää syttyvän ilmaseoksen muodostuminen ja rajoittaa muodostuvan vyöhykkeen alueellista laajuutta.

Yleisilmanvaihto laimentaa epäpuhtauksia sekoittamalla niitä korvausilmaan. Se reagoi kuitenkin päästöihin viiveellä ja vaatii suuria ilmamääriä pitääkseen pitoisuudet turvallisella tasolla koko kiinteistössä. Ilman kohdepoistoa koko työtila tai merkittävä osa siitä joudutaankin usein luokittelemaan vaaralliseksi vyöhykkeeksi (esimerkiksi vyöhykkeeksi 1 tai 21).

Kohdepoisto muuttaa tilanteen täysin. Kun syttyvät kaasut, liuotinhöyryt tai pöly kaapataan suoraan päästölähteestä ennen niiden leviämistä huoneilmaan, ympäröivän tilan epäpuhtauskuorma pienenee murto-osaan. Räjähdyskelpoinen pitoisuus rajataan tällöin imukuvun tai -varren sisäpuolelle.

• Vyöhykkeen luokan alentaminen: Kun kohdepoisto mitoitetaan tehokkaaksi ja sen toimintavarmuus varmistetaan esimerkiksi automaattisella valvonnalla, tilan vaaraluokitus voi pudota (esimerkiksi vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 2).
• Vyöhykkeen geometrinen rajaaminen: Suora imu päästölähteestä estää kaasun tai pölypilven leviämisen. Luokiteltu alue voi kutistua useista metreistä vain muutaman kymmenen senttimetrin säteelle imukuvun ympärille.
• Kustannus- ja laitesäästöt: Rajatun vaara-alueen ulkopuolelle ei tarvitse asentaa kalliita ATEX-suojattuja laitteita. Tämä tekee tuotantotilan laitteistosta edullisemman ja helpommin ylläpidettävän.

Vyöhykeluokituksen alentaminen edellyttää ilmanvaihtojärjestelmältä aina korkeaa toimintavarmuutta. Mitoituksen tulee perustua toteutuviin päästömääriin sekä aineiden höyrystymis- ja leijaantumisnopeuksiin. Suunnittelussa on noudatettava alan standardeja ja varmistettava, että valitut ATEX-tilojen ratkaisut soveltuvat täysin käsiteltävälle aineryhmälle.

Kohdepoistojärjestelmän mitoitus ja tekninen suunnittelu räjähdyssuojauksessa

Räjähdysvaarallisten tilojen kohdepoistojärjestelmä vaatii huomattavasti tarkempaa mitoitusta kuin tavanomainen teollisuusilmanvaihto. Suunnittelussa määritetään tarkka ilmamäärä ja virtausnopeus epäpuhtauksien välittömään kaappaukseen. Liian alhainen kaappausnopeus päästää syttyvät kaasut tai pölyt leviämään huoneilmaan, jolloin hyöty vyöhykeluokitukselle menetetään.

Pölynpoistojärjestelmissä kanaviston virtausnopeus on avainasemassa. Jos ilma liikkuu putkistossa liian hitaasti, raskaimmat pölyhiukkaset kerääntyvät kanavan pohjalle. Syntyvä pölykerrostuma aiheuttaa vakavan syttymis- ja räjähdysvaaran kanavistossa. Virtausnopeuden onkin pysyttävä koko kanavistossa riittävän korkeana suodattimelle asti.

Oikea mitoitus takaa turvallisuuden lisäksi energiatehokkuuden. Ylimitoitettu järjestelmä lisää turhaan sähkönkulutusta ja poistolämmön hävikkiä, kun taas alimitoitus vaarantaa työturvallisuuden ja luokituksen pysyvyyden.

Mitä vaatimuksia ATEX-tilan laitteille ja niiden kunnossapidolle asetetaan?

Räjähdysvaaralliseen tilaan sijoitettavien laitteiden ja komponenttien on täytettävä tiukat turvallisuusvaatimukset. Järjestelmän jokainen osa – puhaltimista ja imuvarsista aina suodattimiin ja säätölaitteisiin – on arvioitava mahdollisten syttymislähteiden osalta.

Tärkeä tekijä on mekaanisen kipinöinnin ehkäisy. Poistopuhaltimien siipipyörien ja pesien valmistusmateriaalit valitaan niin, ettei törmäystilanteissa tai hankauksessa synny kipinöitä. Vaativissa kohteissa käytetään siksi usein muovipuhaltimia tai kipinöimättömiä keskipakopuhaltimia. Imuvarsien ja letkustojen on oltava sähköä johtavia tai antistaattisia, jotta staattinen varaus purkautuu turvallisesti maadoitukseen.

Laitteiston turvallisuusvaatimukset lyhyesti:

• Pintalämpötilojen hallinta: Laitteiden koteloiden ja moottorien maksimipintalämpötila ei saa ylittää tilassa käsiteltävien kaasujen tai pölyjen syttymislämpötilaa.
• Tiiviys ja laitteistosuojaus: Sähkömoottorien, kytkinten ja anturien kotelointiluokan on estettävä syttyvien kaasujen ja pölyn pääsy laitteen sisäosiin.
• Kipinöimättömyys: Pyörivien osien rakenne ja materiaalit valitaan siten, että mekaaninen hankausteho tai hitsauskäryjen ja hiukkasten kulku ei aiheuta syttymisvaaraa.

Laitteiston luotettavuus vaatii säännöllistä kunnossapitoa. Kuluneet laakerit, hankaavat rakenneosat tai vaurioituneet maadoitukset voivat muodostaa uuden syttymislähteen. Määräaikaishuollot ja jatkuva kunnonvalvonta ovat siksi välttämätön osa räjähdyssuojausta.

Järjestelmän elinkaari aina asennuksesta säännölliseen vuosihuoltoon

Toimiva ja turvallinen kohdepoistoratkaisu perustuu koko elinkaaren hallintaan. Vaatimustenmukaisuus varmistetaan aina mitoituksesta ja ammattitaitoisesta asennuksesta käyttöönottoon sekä säännöllisiin huoltoihin saakka.

Asennusvaiheessa laitteisto ja kanavisto kootaan mittatarkasti. Sähköasennukset, maadoitukset ja automaatioanturit vaativat tarkkuutta, jotta järjestelmä toimii suunnitelluilla ilmamäärillä ja valvoo toimintaansa luotettavasti. Käyttöönoton ilmamäärämittaukset ja säädöt varmistavat riittävän poistotehon jokaisella työpisteellä.

Ajan myötä suodattimien kuluminen, kanavien likaantuminen ja mekaaninen rasitus heikentävät järjestelmän suorituskykyä. Ennaltaehkäisevät vuosihuollot sekä suodattimien ja tiivisteiden ajoissa tehtävät vaihdot pitävät poistotehon alkuperäisellä tasolla. Näin työtilan ATEX-vyöhykeluokitus säilyy turvallisella ja alhaisella tasolla vuodesta toiseen.

Räjähdysvaarallisten tilojen ilmanvaihdossa ja kohdepoistossa tekninen mitoitus, oikeat laitevalinnat ja säännöllinen ylläpito kulkevat käsi kädessä. Laadukas kohdepoisto suojaa työntekijöitä ja kiinteistöä. Samalla se tuo selkeitä säästöjä laiteinvestointeihin, kun tilan vyöhykeluokitus saadaan rajattua mahdollisimman alhaiseksi.