Výbuch nádrže - a jak mu předcházet

Novinky, aktuality a zajímavé reference.

Výbuch nádrže

8. února 2017 došlo ve společnosti na výrobu obalových materiálů v americkém městě DeRidder v Louisianě k výbuchu, který zabil tři najaté dělníky a zranil sedm dalších. Američtí vyšetřovatelé nedávno zveřejnili výsledky svého vyšetřování.

Video s popisem nehody a 3D animací najdete na YouTube.

Papírna v DeRidderu vyrábí lepenku, která se používá pro výrobu krabic a lepenkových cedulí. Lepenka se vyrábí z celulózy vyrobené v továrně. Během výroby celulózy vznikají výpary. Ty obsahují vodu, terpentýn a různé sloučeniny síry a jsou jímány a oddělovány. Aby došlo k jejich separování, nejprve projdou sloupcovým dekantérem terpentýnu. V něm se odloučí většina terpentýnu a je odvedena do kondenzátoru. Zbývající výpary v oddělovači zkondenzují do tekutiny, která je tvořena hlavně vodou, ale také zbytkovými objemy sloučenin síry a terpentýnu. Této tekutině se říká „špinavý kondenzát“. Špinavý kondenzát je ze sloupového odlučovače odveden do cca 380kubíkového atmosférického zásobníku, ve kterém je tekutina skladována za normálního tlaku.

Během nehody z 8. února mlýn procházel pravidelnou roční odstávkou. Při té zaměstnanci papírny a externí pracovníci provádějí údržbu, inspekční práce a vylepšení technologie v provozu. Jedním z úkolů byla oprava vodovodního potrubí umístěného nad kondenzační nádrží, které se posunulo a prasklo o několik měsíců dříve. Oprava vyžadovala svařování potrubí, které bývá označováno jako „hot work“. Při přípravě „hot work“ byly uzavřeny ventily vedoucí z a do nádrže se špinavým kondenzátem, zatímco uvnitř zůstala tekutina do výše hladiny tří metrů. Tekutina byla v nádrži ponechána hlavně proto, že nebylo plánováno pracovat během odstávky přímo na nádrži. Firma zároveň předpokládala, že nádrž osahuje převážně vodu, je oddělena od atmosféry a nepředstavuje bezpečnostní riziko.

Tyto předpoklady však nebyly správné.

Zbytkový terpentýn, který je běžně přítomen ve špinavém kondenzátu, se díky tomu, že má nižší hustotu než voda, držel na hladině vody v nádrži. Nádrž na špinavý kondenzát byla zkonstruována tak, že změnou výšky hladiny uvnitř nádrže byl zbytkový terpentýn sbírán z hladiny a odváděn do systému na čistění terpentýnu. V měsících před nehodou však terpentýn nebyl odstraňován, protože se vyskytly zmatky ohledně toho, kdo v papírně má na starosti provoz nádrže na špinavý kondenzát. Kvůli tomuto zmatku byl ventil k přímému odvedení terpentýnu do čisticí jednotky několik měsíců zavřený. Výsledkem toho, bylo, že v nádrži na špinavý kondenzát bylo mnohem více hořlavého terpentýnu, než kdokoliv čekal. Navíc byl normálně prostor nad kapalinou uvnitř nádrže zaplněn výpary. Přestože jsou výpary výbušné, měly být udržovány v koncentraci příliš vysoké na to, aby došlo ke vzplanutí (nad horní mezí výbušnosti). Kvůli provozním podmínkám, které nastaly během odstávky, se však obsah nádrže ochladil a tím došlo k vytvoření podtlaku. Na střeše nádrže byl podtlakový ventil, který měl dovnitř vpouštět vzduch, aby nedošlo k vytvoření nebezpečného podtlaku uvnitř nádrže a tím k jejímu možnému poškození. Tento ventil byl definován jako jeden z potenciálních zdrojů, které umožnily, aby se do nádrže dostalo dost vzduchu, aby vznikla výbušná atmosféra v mezích výbušnosti.

Při přípravách na „hot work“ bylo vodovodní potrubí izolováno od nádrže na špinavý kondenzát a zbytku výroby zavřením ventilů, a potrubí bylo fyzicky odděleno od nádrže.

8. února 2017 kolem osmé hodiny ranní použil zaměstnanec papírny detektor plynů, aby ověřil, jestli není v okolí potrubí přítomna hořlavá atmosféra. Žádnou nedetekoval. Na základě toho vydala společnost povolení pro svářecí práce. Ale přestože se hořlavá atmosféra nevyskytovala vně nádrže, byla přítomna uvnitř nádrže. Aniž by tušili, že nádrž představuje vážné riziko, tři externí pracovníci začali svařovat vodovodní potrubí umístěné nad nádrží. Vyšetřovatelé nedokázali určit přesný zdroj vznícení, ale s největší pravděpodobností to byla jiskra nebo rozžhavená okuj ze svařování, která se dostala na plášť nádrže (pravděpodobně pod izolaci) a zahřála stěnu nádrže, vnikla do nádrže ventilem pro vyrovnání tlaku, případně jinak vznítila obsah uvnitř. Další možnou příčinou je, že práce byla už hotova, ale jak spouštěli z výšky své nářadí, kabel se svařovací elektrodou spadl a vytvořil elektrický oblouk s nádrží nebo jejím potrubím.

Každopádně bylo stanoveno, že prováděné práce s největší pravděpodobností zapálily hořlavé výpary a tekutý terpentýn uvnitř nádrže. V 11:05 došlo k velkému výbuchu. Nádrž byla odtržena od svých základů a vystřelena vzhůru, přičemž přeletěla přes šestipatrovou budovu. Na zem dopadla ve vzdálenosti zhruba 115 metrů.

Tři lidé zemřeli, sedm bylo zraněno. Ve všech případech se jednalo o externí pracovníky, kteří pracovali v okolí nádrže.

Video výbuchu ze zpravodajství amerciké stanice abcNews.

Pro vyloučení výbuchu při podobných situacích je třeba mít na paměti:
1) veškeré prostupy do nádrží s hořlavými kapalinami nebo potenciálním výskytem par hořlavých kapalin (zejména ventily pro vyrovnání tlaku, odvzdušňovací potrubí, propojovací potrubí na straně par) musí být vybaveny protiexplozními pojistkami. Ty mají mimo jiné zabránit pronikání iniciačních zdrojů (plameny, horké částice, jiskry, žhnoucí plyny) do nádrže

2) veškeré práce prováděné se vznikem iniciačních zdrojů musí být zabezpečeny příslušným povolením a opatřením. Zejména u svařování a broušení musí být vhodným způsobem zabezpečeny i prostory v okolí a zejména pod místem práce. Zvláště nebezpečné je např. provádění takových prací na ocelových konstrukcích ve velkých výškách s pochozími plošinami a schodišti z kovových roštů. Zde mohou žhnoucí částice působit i desítky metrů pod místem provádění prací.

3) je třeba mít na paměti, že i když se práce provádějí na zařízeních bez nebezpečí výbuchu (např. vodovodní potrubí), práce mohou způsobit přenos iniciačních zdrojů (horké povrchy) i přes propojené konstrukce, potrubí atd.

4) zvláštní zřetel je třeba brát na vnější izolace nádrží, potrubí apod. Přestože jsou zpravidla z nehořlavých hmot, bývají často nasycené prachem, velmi často hořlavým, zejména pokud výrobní závod zpracovává hořlavé materiály (např. dřevo, uhlí, zemědělské produkty, potraviny, plasty a další). Jiskra zapadlá do izolace tak může způsobit doutnání tohoto prachu a následně ohřát i samotný plášť nádrže, a to i po velmi dlouhé době (řádově hodiny). Toto doutnání se navíc neprojevuje velkým vývinem dýmu ani horkým povrchem, protože ložisko je obklopeno tepelnou izolací, takže se žhnutí velmi špatně detekuje.

5) práce by měly být prováděny tak, aby se minimalizovala možnost pádu nástrojů a nářadí (zejména svářeček a jejich hořáků a elektrod), a to i zbytků obalovaných elektrod, dále ručního nářadí, elektrického nářadí, měřících přístrojů, spojovacího materiálu (šrouby, matice, podložky, nýty atd.). Jednak mohou působit jako přímý zdroj iniciace jako ve výše popsaném případě, dále také mohou působit jako cizí částice uvnitř technologie a mohou být technologickým nebo dopravním procesem (např. pásovými dopravníky, pneudopravou) dopravovány na velké vzdálenosti a působit jako iniciační zdroj i ve značně vzdálených a na první pohled s místem prací nesouvisejících zařízeních.