FIBCs (Flexible Intermediate Bulk Containers)

– orsak till brand och explosion?

Gunther och Sylvia Luttgens,  ELSTATIK, Odenthal, Germany

För att bättre förstå dessa ibland svåra fakta, rekommenderar vi att ta del av Sylvia och Gunthers föredrag som hölls på the 1st Nordic ESD Conference i Karlskoga den 14-15 maj 2003. Denna finns i form av en PowerPoint-presentation (för tillfället endast på engelska) som kan tillhandahållas av Armeka.

 

1. INLEDNING

Riskerna med elektrostatiska laddningar är kända sedan länge som ett viktigt men ofta missförstått ämne. Ändå har olyckor skett inom processindustri, inklusive den kemiska, beroende på brist på förståelse för statisk elektricitet. När man fyllt eller tömt FIBCs (även kallade Big Bag eller storsäck), har brand och explosion uppstått. Även om sådana händelser idag är relativt sällsynta, är det ändå nödvändigt att kritiskt granska de risker med elektrostatiska laddningar som finns vid hantering av dessa behållare.

Användningen av FIBCs har ökat kraftigt de senaste åren, huvudsakligen på grund av deras lätthanterbarhet och god ekonomi vid transport av stora kvantiteter pulver eller andra bulkmaterial. För att förebygga brand och explosion i brandfarliga miljöer, till exempel orsakade av FIBCs tillverkade av isolerande material, är det viktigt att ta hänsyn till dessa risker. Därför bör man endast använda speciella typer av behållare som kan hanteras säkert i sådana miljöer.
Dessutom måste man ta med i beräkningen att damm från material som hanteras i FIBCs, vid fyllning och tömning, kan bli explosivt i blandning med luftens syre. Åtgärder måste alltså vidtas för att förhindra att använt förpackningsmaterial inte orsakar tändande gnistor.

2. FARA FÖR ANTÄNDNING ORSAKADE AV FIBCs

Vid många tillfällen skapas en explosiv atmosfär vid fyllning eller tömning av FIBCs, antingen av pulvret självt eller i den omgivande miljön kring behållaren. Vanligen är FIBCs tillverkade av polypropylen-väv, som är ett höggradigt isolerande material. Detta hindrar en avledning av elektrostatisk laddning som genererats i FIBC under hanteringen. När bulkmaterial eller pulver fylls i en FIBC, byggs elektrostatiska laddningar upp kontinuerligt under fyllning.
Om konduktiviteten i pulvret är låg, kommer uppkomna laddningar inte att transporteras bort snabbt. Detta leder till en ökande laddning högre upp i behållaren, oavsett om pulvret är av ledande material eller inte. För att undvika elektrostatisk antändning orsakad av urladdningar från FIBC, måste de elektrostatiska laddningarna på insidan och utsidan av FIBC avledas tills laddningen på innehållet har antagit en ofarlig nivå.
För att reducera antändningsriskerna av elektrostatiska laddningar finns det idag fyra typer av FIBCs, designade för att undvika uppkomsten av elektrostatiska tändkällor. Dessa finns beskrivna i CENELEC Rapport CLC/TR 50404: 2003: "Electrostatics - Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity".

 

3. ZONINDELNING

Om explosioner ska förhindras genom "undvikande av tändkällor", skall riskområden klassas genom indelning av farliga områden i olika zoner. Klassificeringen av zoner ska göras i enlighet med EN-standarden 1127-1 (Explosion prevention and protection). Ansvaret för detta faller på företagsledningen.

Ett riskområde delas vanligen in i zoner enligt följande:

Zon 0: Ett riskområde i vilket explosiv gasatmosfär förekommer ständigt eller långvarigt.

Zon 1: Ett riskområde i vilket explosiv gasatmosfär kan väntas förekomma tillfälligt under normal drift.

Zon 2: Ett riskområde i vilket explosiv gasatmosfär inte väntas förekomma under normal drift och om den likväl förekommer, i så fall endast sällan och kortvarigt.

Zon 20: Ett riskområde i vilket explosiv dammatmosfär förekommer ständigt eller långvarigt.

Zon 21: Ett riskområde i vilket explosiv dammatmosfär kan väntas förekomma tillfälligt under normal drift.

Zon 22: Ett riskområde i vilket explosiv dammatmosfär inte väntas förekomma under normal drift och om den likväl förekommer, i så fall endast sällan och kortvarigt.

För en säker användning av utrustning i potentiellt explosiv atmosfär måste förebyggande åtgärder vidtas för att undvika antändning i mått efter i vilken zon som avses.

4. OLIKA TYPER AV FIBCs OCH DERAS ELEKTROSTATISKA EGENSKAPER

Det finns många olika typer av FIBCs som används för olika ändamål. När det gäller att undvika elektrostatiska uppladdningar som kan orsaka gnisturladdningar, finns det nu fyra olika typer (A, B, C och D) klassade för deras förmåga till avledning av laddning och/eller förhindra elektrostatisk uppladdning. Dessa fyra typer är:

Typ A: En FIBC i icke konduktivt (ledande) material utan några egenskaper som skyddar mot statisk uppladdning. Dessa behållare kan ej jordas och har inga avledande egenskaper. Typ A får ej användas för lättantändliga ämnen och får bara användas inom Zon 2 eller Zon 22.

Typ B: En FIBC i icke konduktivt material (inklusive det vanligtvis applicerade innerlagret) men som ej laddas upp över 4kV för att undvika gnisturladdning. Detta fungerar väl i dammatmosfär men gasatmosfär kan fortfarande antändas och behållaren får inte användas inom Zon 1 eller 0.

Typ C: En FIBC som antingen är konstruerad av en helt ledande väv eller en icke-konduktiv väv med invävda konduktiva trådar i ett sammankopplat "galler" med maximalt 50mm´s avstånd. Resistansen i detta galler ska understiga 100 Megaohm och vara jordad vid fyllning eller tömning.
En del Typ C-säckar har ledande lyftöglor som jordas automatiskt via den jordade lyftanordningen. Ordentligt jordad finns ingen risk för urladdningar som kan orsaka antändning. Insidan av denna typ kan ha en tunn coating, denna måste vara utförd så den inte skapar laddningar över 4kV. Således kan Typ C användas för att hantera lättantändligt pulver och är riskfri att användas inom Zon, 1, 2, 21, 22 - under förutsättning att en korrekt jordning är utförd.

Typ D: En FIBC som tillverkas av icke konduktivt material men innehåller ett system av konduktiva fibrer utan kontakt med varandra. Denna typ är ej ledande men möjliggör en lokal avledning via en s.k. corona-effekt. För att komma tillrätta med den kvarvarande laddningen (corona-effekten avtar vid ca 5kV) är Typ D ofta försedd med en (lågladdande) coating som sänker ytresistansen på väven. Jordning har mycket liten effekt på urladdningen och behövs därför inte.
Beroende på den lokala avledningen via corona-effekten kan Typ D FIBC lätt ladda upp isolerade konduktiva detaljer eller personer i närområdet (vilka är konduktiva ur elektrostatisk synvinkel) under fyllning eller tömning genom elektrostatisk induktion. Konduktiva produkter såsom verktyg, bultar och klamrar får inte läggas på en Typ D FIBC. Dessa kan orsaka gnisturladdningar som mycket väl kan antända explosiva blandningar av gaser eller ångor om koppling till jord finns. Denna risk måste tydligt anges i användningsföreskrifterna.
Alltså, en Typ D FIBC kan användas i miljöer med antändningsbart damm, men bara inom Zon 2 och 22, precis som Typ B, under förutsättning att uppladdningar är begränsade till max 4kV.
Att använda Typ D inom Zon 1 kräver ytterligare åtgärder för att begränsa uppladdningen till ofarliga nivåer. Testmetoder för att identifiera lämpliga Typ D FIBCs för Zon 1 ges i IEC-standarden 61340-4-4 respektive 61340-4-6.