在德国,洗涤剂粉末用混合设备须满足哪些ATEX要求?
在德国,洗涤剂粉末混合设备必须基于针对具体物质和设备的防爆分析进行设计和运行。关键并不在于“洗涤剂粉末”这一产品名称,而在于相应配方或其细粉比例在实际条件下是否可能形成危险性爆炸性粉尘环境。评估还须考虑有机成分、香料载体、表面活性剂、聚合物、酶粉尘、氧化性成分,以及可能形成的蒸气-粉尘混合性气体。
法律框架与职责
ATEX产品指令2014/34/EU规定了拟用于防爆区域的设备和防护系统的相关要求,适用对象为制造商或投放市场者。该主体须实施适用的合格评定程序,编制技术文档,并针对预定的使用条件提供相应的ATEX标识。该指令尤其要求,用于粉尘环境的设备须经过设计,确保粉尘沉积不会被点燃,且表面温度须明显低于相关点火温度。
ATEX运行指令1999/92/EC则适用于运营方。在德国,其相关要求主要通过《危险物质条例》及《运行安全条例》加以落实。运营方须对爆炸危险进行评估,确定防爆区域,选择合适的设备,实施防护措施,并将评估结果记录于防爆文件中。TRGS 720明确要求将风险评估结果以防爆文件的形式加以记录。
技术责任并不止于混合机的接口处。评估范围须涵盖整个工艺链及所有转运点:原料接收、计量、混合机、除尘、过滤器、输送机、料仓、卸料、筛分、灌装、清洁及维护口,以及必要时的溶剂或香料系统。
区域划分与物料参数
对于可燃粉尘,区域划分为20区、21区或22区。若爆炸性粉尘环境持续存在、长期存在或经常出现,则属于20区;这通常涉及混合机、料仓、过滤器或输送粉尘的管路内部。若在正常运行中偶尔会有粉尘释放,则加料点、卸料点、取样点或维护点的紧邻区域可能属于21区。若危险性粉尘环境仅偶尔且短时出现,则属于22区。实际的区域划分取决于泄漏速率、密封性、除尘、清洁、场所几何结构及运行方式。
对于20区,原则上须采用1D类别的设备。21区可使用1D或2D类别的设备;22区则可考虑1D、2D或3D类别的设备。这一对应关系不仅适用于电机和传感器,也适用于混合工具、轴、密封件、联轴器、阀门、星形阀及输送装置等非电气部件。
设计不得基于假定的标准数值。对于每一种相关的粉尘组分,均须获取具有代表性的安全技术特性数据,其中尤其包括KSt、最大爆炸压力pmax、最小点火能量、粉尘云最低点火温度、粉尘层最低点火温度、粒度分布、水分及电导率。对于挥发性液体成分和香料,须评估可能形成的蒸气-粉尘混合性气体。TRGS 721对爆炸危险的确定与评估,以及所需防护措施的选择做出了具体规定。
笼统地断言洗涤剂粉尘原则上属于St 1或St 2粉尘爆炸等级,并不具有可靠性。其分级须基于对具体产品的测定结果。过碳酸钠等氧化性成分同样须单独加以考虑:它们不能简单地被视为可燃粉尘,但可能加剧火势,并在分解时释放氧气。
运行中的防护措施
防爆措施遵循一定的优先顺序。优先采取的措施是避免或限制危险性爆炸环境的形成,以及避免出现有效点火源。只有在无法以足够可靠的方式实现这一目标时,才会采用旨在限制爆炸后果的结构性防护措施。
尽可能封闭且防尘的工艺运行可限制粉尘外泄。封装、除尘、合适的过滤技术、密封良好的转运点,以及基于风险的清洁方案,可减少安装场所内的粉尘沉积。粉尘层不得依据诸如“1毫米”这样笼统的限值进行评判;即便是较薄但面积较大的沉积,一旦被扬起,也可能引发二次爆炸。
点火源规避措施包括限制表面温度、对轴承和密封件进行温度监测、识别卡阻或超限扭矩、异物分离装置、机械部件的维护,以及连贯的接地与电位均衡。对于粉尘层,TRGS 723原则上规定须在粉尘层最低点火温度与表面温度之间保持75°C的安全间隔,除非风险评估允许另作规定。
静电荷积聚同样须加以考虑,涉及混合机、管路、柔性软管、过滤器、IBC集装箱、包装容器、加料过程及操作人员。TRGS 727专门针对静电荷引发的点火危险防范做出规定。有效的方案可包括导电或可导静电的部件、经检验的接地连接、合适的个人防护装备,以及针对更换包装容器和清洁作业的操作规程。
若无法以足够可靠的方式防止爆炸发生,则须评估结构性防护措施,其中包括耐爆炸压力或耐爆炸冲击压力设备、爆炸泄压、无焰泄压、爆炸抑制,以及针对所连接部件的防爆技术隔离。隔离措施尤为重要,可防止火焰和压力经由输送或除尘管路蔓延至过滤器、料仓或其他设备。可采取的措施包括经检验的止回阀、快速关闭阀、防爆阀、灭火剂隔离装置,或适用于此项功能的星形阀。
运营方义务
运营方须在开始运行前编制防爆文件,使其保持最新状态,并在配方或设备发生变更时进行复核。该文件至少应包含风险评估、区域划分、安全技术物料参数、设备及防护系统的选型、点火源评估、检验方案、清洁规程、操作规程及组织措施。
员工须接受关于防爆区域、粉尘释放、接地、安全清洁、故障、报警及应急措施方面的培训。在防爆区域内或附近开展动火作业、打磨、焊接,或使用未经批准的移动设备,均须遵循受控的审批流程。防爆系统、接地连接、温度监测装置、过滤器、隔离装置及泄压部件,均须依据风险评估、制造商说明及适用的检验义务,定期进行检验。
amixon®如此支持洗涤剂粉末混合设备的ATEX合规设计
只有在了解配方实际特性的前提下,才能对洗涤剂粉末混合设备进行安全设计。关键并不仅在于所用原料的名称,而在于相应粉尘组分的特性、可能存在的有机成分、香料载体、表面活性剂、聚合物、酶粉尘、氧化性成分,以及必要时的蒸气-粉尘混合性气体。amixon®为混合机的工艺设计提供支持;而风险评估、区域划分及防爆文件的编制,则由运营方及其委托的防爆专业人员负责。
amixon®可提供适用于ATEX 20区分类的产品空间结构方案,涵盖混合机、造粒机、真空混合干燥机及混合反应器。根据所选系列及项目配置的不同,这包括单轴混合机、立式及锥形混合机、容器混合机、连续混合机,以及真空混合干燥机和混合反应器等。对于20区,原则上须具备极高的防护水平,通常对应1D类别的设计。具体的设备类别、最高允许表面温度、电气及非电气设备,以及相应的ATEX文档记录,均须针对具体项目,根据物料参数及工艺条件加以确定。
相应的法律框架由适用于设备和防护系统的ATEX产品指令2014/34/EU,以及适用于防爆设备运行的ATEX运行指令1999/92/EC构成。在德国,运营方义务尤其通过《危险物质条例》《运行安全条例》及《危险物质技术规则》加以细化。运营方须评估爆炸危险,确定防爆区域,实施合适的防护措施,并将评估结果记录于防爆文件中。TRGS 720明确要求将风险评估结果以防爆文件的形式加以记录。
区域划分始终须涵盖整个工艺链。混合机、过滤器、料仓或输送粉尘的管路内部,通常属于20区。加料点、卸料点、取样点或维护点区域,根据实际的粉尘释放情况,可能属于21区。预计仅偶尔且短时出现危险性粉尘环境的区域,可划分为22区。最终的划分取决于泄漏速率、密封性、除尘、清洁、场所几何结构及运行方式。
amixon®混合机可设计为尽可能封闭且防尘的产品运行方式。接缝少、经打磨处理的混合腔体以及合适的密封系统,可限制粉尘外泄。据amixon®介绍,配备OmgaSeal®密封件的Clever-Cut®检修门专为实现产品空间的低死角密封而设计。但长期的密封性还取决于压差、密封材料、磨损情况、维护及实际的工艺运行方式。因此,防尘的设备结构并不能替代对安装场所内粉尘沉积所需的清洁、除尘和检查。
限制可能的点火源,是设备设计的核心内容之一。许多amixon®立式混合机可在较低的圆周速度下运行。对于VM和HM系列,amixon®给出的可调范围约为0.8至3.5米/秒。较低的工具运行速度可降低摩擦、撞击及磨损能量,但这并不能作为不会出现有效点火源的普遍证明。评估须涵盖轴承、密封件、轴、混合工具、可能出现的工具与器壁接触、异物、卡阻、表面温度、静电荷积聚及电气部件等因素。
合适的防护措施可包括温度及扭矩监测、受控的工具转速、异物分离、合适的密封及轴承方案、接地、电位均衡及预防性维护。对于粉尘层,TRGS 723原则上规定须在粉尘层最低点火温度与表面温度之间保持75°C的安全间隔,除非风险评估允许另作规定。静电荷积聚须针对混合机、管路、柔性软管、过滤器、包装容器及加料过程加以考虑。
对于表面活性剂、油脂或香料配方等液态添加剂,可采用合适的计量枪和喷嘴。加入方式须与液体用量、黏度、喷雾形态、液滴大小、温度及产品运动状态相匹配。目标是在限制局部过度润湿及尽量减少结块的情况下实现均匀分布。对于含酶颗粒或过碳酸钠等氧化性成分的洗涤剂配方,须尤为审慎地控制水分、温度及机械负荷。过碳酸钠是一种氧化性物质,在热分解时可能释放氧气;因此,惰化既不能替代温度控制,也不能替代对可能发生的分解反应的评估。
若无法以足够可靠的方式防止爆炸发生,则须对整套设备评估结构性防护措施,其中包括耐爆炸压力或耐爆炸冲击压力设备、爆炸泄压、无焰泄压、爆炸抑制以及防爆技术隔离。尤其是过滤器、料仓、输送装置及管路,必须得到防护,以防止压力和火焰的传播。所需采取的具体防护措施,取决于KSt、pmax、最小点火能量、点火温度、水分、粒度、电导率、可能的混合性气体以及整套设备的几何结构。
amixon®提供使用原始产品开展的试验,用于研究混合质量、温升情况、液体分布、结块行为、卸料及可清洁性。这些结果有助于确定混合机、工具、计量方案、密封系统及运行参数的选型。但它们既不能替代安全技术物料检验,也不能替代法律所要求的风险评估、防爆文件,或由合格专业人员对整套设备开展的检验。