الإجابة المختصرة
يجب أن يعتمد تنظيف غبار الفحم حول طواحين الفحم في مصانع الإسمنت على معدات شفط معتمدة لتصنيف المنطقة، بخراطيم موصلة ومربوطة بالأرض، والعمل من الأعلى إلى الأسفل وفق جدول ثابت. ويُتجنب الهواء المضغوط والتنظيف الجاف بالفرشاة، ويُفرَّغ الفحم المجموع سريعاً، لأن غباره الناعم قد ينفجر إذا تطاير، وقد تسخن ترسباته ذاتياً.
أهم النقاط
- الفحم الناعم هو الجزء الأكثر قابلية للانفجار، ووقود حارق الفرن ناعم بطبيعة تصميمه.
- الطبقات المترسبة على الجسور وحوامل الكابلات قد تغذي انفجارات ثانوية؛ فافحص الأعلى كما تفحص الأرضية.
- استخدم مكانس معتمدة بخراطيم مربوطة بالأرض، وتجنب الهواء المضغوط والتنظيف الجاف للغبار الناعم.
- الفحم قد يسخن ذاتياً: ابحث عن الترسبات الدافئة أو المتجمّرة، وفرّغ الغبار المجموع سريعاً.
- ملاءمة ATEX تخص الطراز وشهادته وتُطابَق مع كل منطقة، ولا تخص العلامة التجارية.
معظم الغبار في مصنع الإسمنت غبار مواد معدنية (mineral) غير عضوية: فالمواد الخام المطحونة والكلنكر والإسمنت لا تحترق. أما طاحونة الفحم فاستثناء. فالفحم المطحون لتغذية حارق الفرن غبار وقود، والجزء الناعم الذي يفلت حول الطاحونة ومجمّع غبار الفحم وصومعة الفحم الناعم ومغذيات الجرعات قد يحترق، ويتجمّر، وينفجر إذا ارتفع في الهواء على شكل سحابة. ولذلك فإن أساليب النظافة الدورية المقبولة بجانب طاحونة الإسمنت قد تكون خطرة هنا.
ويخضع تنظيف غبار الفحم في هذه المنطقة إلى قواعد مختلفة: لا هواء مضغوط، ولا كنس جاف يثير السحب، ومعدات تناسب تصنيف المنطقة، وغبار مجموع لا يُترك في مكانه. يشرح هذا الدليل لماذا يختلف سلوك غبار الفحم، وأين يتجمع في وحدة طحن الفحم، وما الطرق المقبولة، وما الذي يجب التحقق منه قبل شراء معدات DUPUY أو DISAB لهذه المنطقة. وللصورة الكاملة على مستوى المصنع، راجع النظافة الدورية في مصنع الإسمنت حسب المنطقة.
لماذا يشكّل غبار الفحم في مصنع الإسمنت خطر حريق وانفجار؟
لأن الفحم غبار قابل للاشتعال، وكلما كان أنعم ازداد قابلية للانفجار. فإدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية (OSHA) تدرج الفحم والكربون ضمن أنواع الغبار المشمولة ببرنامجها للغبار القابل للاشتعال. وفي اختبارات مكتب المناجم الأمريكي التي نشرها المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH)، تبيّن أن حجم الجسيمات لا يقل أهمية عن نسبة المواد المتطايرة في تحديد خطر الانفجار، وأن «أنعم الأحجام كانت الأخطر في جميع أنواع الفحم المختبرة» (Cashdollar، قابلية غبار الفحم للانفجار). والفحم المطحون لحارق الفرن ناعم بطبيعة تصميمه.
والطبقات المترسبة هي الجزء الخفي من الخطر. إذ ينص التوجيه الأوروبي 1999/92/EC على أنه «يجب اعتبار طبقات الغبار القابل للاشتعال وترسباته وأكوامه مصدراً كأي مصدر آخر يمكن أن يُكوّن جواً قابلاً للانفجار». ويشير مجلس السلامة الكيميائية الأمريكي (CSB) إلى أن معظم الوفيات في حوادث الغبار التي حقق فيها نتجت عن انفجارات ثانوية، حين يرفع حدثٌ أول الغبارَ المترسب إلى سحابة. وتنقل نشرته عن NFPA أن انفجاراً كارثياً قد ينتج عن طبقة لا تتجاوز 1/32 بوصة من الغبار تغطي 5% من مساحة الغرفة؛ لكن مذكرة OSHA لعام 2015 تؤكد أن هذا الرقم مبني على افتراضات تخص الكثافة الظاهرية، فهو رقم استرشادي لا حدّ عام ملزم.
ويضيف الفحم خطراً ثانياً هو التسخين الذاتي. ففي اختبارات أفران أجراها مكتب المناجم الأمريكي على أنواع فحم أمريكية، تراوحت أدنى درجات التسخين الذاتي بين 35 °C لنوع من اللغنيت وفحم بيتوميني عالي المواد المتطايرة، و135 °C لنوعين من الفحم البيتوميني منخفض المواد المتطايرة (RI 9079). هذه نتائج مخبرية لأنواع فحم محددة وليست قيماً لوقودكم، لكنها تفسر لماذا تستحق الترسبات على الأغلفة والمجاري الدافئة في مناخ حار عناية خاصة.
أين يتجمع غبار الفحم حول طاحونة الفحم؟
يتجمع حيث يُطحن الفحم أو يُفصل أو يُخزَّن أو يُجرَّع، وعلى كل سطح أفقي فوق هذه النقاط وحولها. ولكل موقع ما يستدعي الانتباه:
| الموقع | ما يتجمع | مصدر القلق الرئيسي |
|---|---|---|
| تغذية الفحم الخام والسيور الناقلة ونقاط التحويل | فحم خشن وانسكابات مع غبار ناعم | التراكم تحت السيور وحول البكرات ووحدات الإدارة |
| جسم الطاحونة ومجاري الدخول والخروج والمصنِّف | فحم ناعم على الأغلفة والفلنجات والمنصات | الترسبات على الأسطح الدافئة، والتسربات عند موانع التسرب |
| مجمّع غبار الفحم وقواديسه | فحم ناعم جداً عند الأبواب والقواديس ونقطة التفريغ | أنعم الجسيمات، وطبقات قرب هيكل الفلاتر |
| صومعة الفحم الناعم ومغذيات الجرعات والوزن | فحم ناعم عند الوصلات ونقاط الفحص | غبار ناعم قرب المحركات ولوحات الكهرباء |
| الجسور وحوامل الكابلات وحوامل الأنابيب وهيكل السقف | طبقات ناعمة تترسب من الهواء | وقود لانفجار ثانوي إذا أُثيرت |
افحص الهيكل العلوي بالعناية التي تفحص بها الأرضية. فإرشادات OSHA المؤرشفة بشأن تغطية الغبار تنص على إدخال التراكمات على الجسور العلوية والعوارض والمجاري وأسطح المعدات عند تقدير مساحة التغطية.
ما الطرق المقبولة لتنظيف غبار الفحم؟
الطرق المقبولة هي التي تلتقط الغبار دون أن تثير سحابة؛ أما التي تنفخه أو تكنسه إلى الهواء فغير مقبولة. وتذكر OSHA أن طبقات الغبار المتراكمة يمكن إزالتها «بالشفط والكنس والغسل بالماء»، ولا تسمح بالهواء المضغوط إلا لبعض أنواع الغبار، مع ضمانات وبضغط أقل من 30 psi. كما توصي إرشاداتها باستخدام طرق تنظيف لا تولّد سحب غبار حيث توجد مصادر اشتعال، وبألا تُستخدم إلا مكانس شفط معتمدة لجمع الغبار.
| الطريقة | استخدامها في منطقة طاحونة الفحم | الشروط |
|---|---|---|
| مكنسة شفط صناعية معتمدة للمنطقة | الطريقة الأساسية للغبار المترسب على الأرضيات والمنصات والمعدات | طراز معتمد، وخراطيم وأدوات موصلة ومربوطة، وإجراء للتفريغ |
| شبكة شفط مركزي بمكونات ATEX | التنظيف الروتيني عند نقاط ثابتة على عدة طوابق | كل مكوّن معتمد لمنطقته، ومسار وتفريغ مصممان للفحم |
| شاحنة شفط لانسكابات الفحم الكبيرة | الانسكابات الكبيرة من الفحم الخشن عند السيور ونقاط تحويل المخزون | التحقق من ملاءمة الطراز والفلتر لغبار الفحم الناعم، ووضع الشاحنة خارج المناطق المصنفة حيث يلزم |
| كنس لطيف للفحم الخشن | للانسكابات الخشنة التي لا تثير سحابة مرئية فقط | لا يُستخدم للغبار الناعم أبداً، ويتبعه الشفط |
| الغسل بالماء | محدود، إذ تعقّده المعدات الكهربائية وبقايا الفحم المبلل | وفق إجراء الموقع؛ ووجدت اختبارات مكتب المناجم أن التجفيف ثم التعرض لهواء رطب زاد قابلية الفحم للتسخين الذاتي |
| النفخ بالهواء المضغوط | يُتجنَّب | يرفع الغبار الناعم إلى سحابة وينشره على الأسطح العلوية |
تذكر صفحة صناعة الإسمنت لدى DUPUY «حلولاً حاصلة على شهادة ATEX» لمنطقة الوقود البديل والفحم، وتذكر DISAB أن أنظمتها المركزية «متاحة مع خيارات معتمدة وفق ATEX للمناطق الحساسة». وكلا القولين يصف خيارات لا خاصية في كل طراز، والفيصل هو شهادة الوحدة المحددة.
كيف يسير روتين تنظيف غبار الفحم؟
يسير وفق جدول ثابت، وضمن قواعد التصاريح وضبط مصادر الاشتعال في الموقع، من الأعلى إلى الأسفل، مع إخراج الغبار المجموع من المنطقة في اليوم نفسه. وهذا روتين نموذجي:
- التحقق من التصريح والظروف. تأكد من عدم وجود أعمال ساخنة قريبة، وأن المعدات معتمدة للمنطقة، وأن الخراطيم والأدوات مربوطة بالأرض.
- البحث عن البؤر الساخنة. ابحث عن تجمّر أو ترسبات دافئة أو دخان قبل تحريك أي طبقة؛ فالترسب المتجمّر حريق يُعالَج وفق إجراء الطوارئ في الموقع، لا مهمة تنظيف.
- الشفط من الأعلى إلى الأسفل. نظّف الجسور وحوامل الكابلات والأنابيب أولاً، ثم المنصات وأغلفة المعدات، ثم الأرضية.
- جمع الانسكابات عند السيور. استرجع الفحم الخشن عند نقاط التحويل وتحت السيور، ثم اشفط الغبار الناعم المتبقي.
- تفريغ الفحم المجموع. فرّغ الحاويات في المكان الذي يحدده إجراء الموقع، ولا تترك غبار الفحم في حاوية المكنسة قرب مصدر حرارة.
- التسجيل والإبلاغ. دوّن المواقع التي تتراكم فيها الطبقات أسرع، وأبلغ الصيانة عن موانع التسرب أو الأبواب المسرِّبة.
دورة نظافة طاحونة الفحم
- التصريح وتصنيف المنطقة
- البحث عن بؤر ساخنة
- الشفط من الأعلى
- التفريغ والتسجيل
سجل المواقع التي يتراكم فيها الغبار أسرع هو أفضل أداة لمنع التراكم، لأن الحل كثيراً ما يكون مانع تسرب أو حشية باب أو مزلق تحويل. وتشترط قواعد OSHA الأمريكية لمحطات الطاقة، المكتوبة لمناولة الفحم، أنه حيث قد تولّد مناولة الفحم جواً قابلاً للاشتعال «يجب إزالة مصادر الاشتعال أو ضبطها بأمان».
ما الذي تتحقق منه قبل شراء معدات الشفط لمنطقة طاحونة الفحم؟
تحقق من تصنيف المنطقة والشهادة والنظام كاملاً وطريقة التفريغ قبل النظر في العلامة التجارية. فبموجب التوجيه 1999/92/EC يصنّف صاحب العمل المناطق، وتتبعها فئة المعدات: الفئة 1 في المنطقة 20، والفئة 1 أو 2 في المنطقة 21، والفئة 1 أو 2 أو 3 في المنطقة 22. والآلة المعتمدة للمنطقة 22 لا تُستخدم في منطقة مصنفة 21. وتجد شرح المناطق نفسها في معنى مناطق الغبار 20 و21 و22.
- مخطط تصنيف المناطق ومقتطف من وثيقة الحماية من الانفجار لكل منطقة سيجري تنظيفها.
- بيانات الفحم: نوعه ونعومته، ونتائج اختبارات قابلية الانفجار والتسخين الذاتي إن وُجدت.
- علامة ATEX وشهادة فحص النوع الأوروبية (EU-type examination) للطراز المحدد، بما في ذلك المنطقة التي يجوز وضعه فيها.
- خراطيم وقصبات وأدوات موصلة أو مضادة للكهرباء الساكنة، وطريقة ربطها بالأرض.
- نوع الفلتر، وطريقة تنظيفه وتبديله، ووجهة الغبار عند تفريغ الحاوية.
- لشاحنات الشفط: مكان وقوف الوحدة، وطول الخرطوم، والأجزاء المعتمدة منها.
تقدم DUPUY الطراز W2 XR بوصفه مكنسة شفط محمولة حاصلة على شهادة ATEX 3D. ومعدات الفئة 3 مخصصة للمنطقة 22 فقط، فراقب الملحقات والتأريض، ثم طابق الشهادة مع مخطط تصنيف المناطق لديك.
كيف تدعم الفيصلية تنظيف غبار الفحم في مصانع الإسمنت؟
تورّد الفيصلية مكانس الشفط الصناعية من DUPUY، ومنها طرازات حاصلة على شهادة ATEX، وشاحنات الشفط والأنظمة المركزية من DISAB لاسترجاع الانسكابات الكبيرة. ويدعم فريق الاستشارات لديها تحليل العمليات وتصميم الأنظمة وفحوص الامتثال لمتطلبات ATEX، وتتوفر الفلاتر والخراطيم وقطع التآكل عبر خدمة قطع الغيار والمستهلكات. وقبل الاختيار، تجد مصانع كثيرة فائدة في مراجعة المنطقة بتحليل لمخاطر الغبار؛ راجع ما يحتاجه تحليل مخاطر الغبار القابل للاشتعال. وتجد أدلة أخرى لمنتجي الإسمنت في مقالات قطاع الإسمنت.
Al Faisaliah Enterprises · Aqaba
خيارات معدات مطابقة لتصنيف مناطق طاحونة الفحم
أرسل إلى الفيصلية المخطط ومخططات التصنيف وبيانات الفحم، لتحصل على خيارات DUPUY وDISAB لكل منطقة وقائمة بأي بيانات ناقصة.
أسئلة شائعة
هل يمكن استخدام مكنسة الشفط المعتادة في مصنع الإسمنت داخل منطقة طاحونة الفحم؟
فقط إذا كانت معتمدة لتصنيف تلك المنطقة، مع خراطيم وأدوات موصلة ومربوطة بالأرض. فالمكانس المختارة للغبار المعدني كثيراً ما تكون بلا شهادة ATEX، فشركة DUPUY مثلاً تبيع طرازات حاصلة على شهادة ATEX وطرازات ACD للمناطق غير المصنفة. طابق علامة الوحدة وشهادتها مع مخطط التصنيف قبل إدخالها المنطقة.
لماذا لا يُنفخ غبار الفحم بالهواء المضغوط؟
لأن الهواء المضغوط يرفع الفحم الناعم إلى سحابة، وهي الحالة اللازمة لحدوث الانفجار، وينشره على الجسور وحوامل الكابلات حيث يترسب من جديد. ولا تسمح OSHA الأمريكية بالهواء المضغوط إلا لبعض أنواع الغبار، مع ضمانات وبضغط أقل من 30 psi، وتفضّل إرشاداتها طرق تنظيف لا تثير سحب الغبار حيث توجد مصادر اشتعال.
ماذا نفعل بغبار الفحم الذي نجمعه؟
فرّغوه سريعاً في المكان الذي يحدده إجراء الموقع، بدلاً من تركه في حاوية المكنسة قرب مصدر حرارة، لأن الفحم قد يسخن ذاتياً. أما إعادة الغبار المجموع إلى نظام الوقود فقرار تشغيلي يعود إلى المصنع. وتنطبق القاعدة نفسها على الانسكابات الكبيرة التي تسترجعها شاحنة الشفط.
كم مرة يجب تنظيف مناطق طاحونة الفحم؟
حدّدوا التكرار من سرعة تراكم الغبار كما يقيسها الفحص المنتظم، لا من رقم ثابت. سجّلوا المواقع التي تتكون فيها الطبقات أسرع، بما فيها الأسطح العلوية، ونظّفوها قبل أن تبلغ المستوى الذي يسمح به تقييم الموقع. والتراكم المستمر يدل عادةً على مانع تسرب أو باب أو مزلق يسرّب ويجب أن تصلحه الصيانة.
ما الذي تحتاجه الفيصلية لاقتراح معدات لمنطقة طاحونة الفحم؟
مخططات تصنيف المناطق ومقتطفاً من وثيقة الحماية من الانفجار، ونوع الفحم ونعومته مع أي نتائج اختبار، ومخططاً بالمناطق والارتفاعات المطلوب تنظيفها، وكمية الانسكابات عند السيور، والكهرباء والمساحة المتاحتان للمعدات. عندها تقترح الفيصلية خيارات DUPUY أو DISAB لكل منطقة وتحدد البيانات الناقصة.
المصادر والمراجع
- Coal Dust Explosibility (J Loss Prev Process Ind 1996) · NIOSH / U.S. Bureau of Mines
- Report of Investigations 9079: Spontaneous Combustion Studies of U.S. Coals · NIOSH / U.S. Bureau of Mines
- Combustible Dust National Emphasis Program, CPL 03-00-008 · US OSHA
- Drivers of Critical Chemical Safety Change: Combustible Dust (fact sheet) · U.S. Chemical Safety Board
- Directive 1999/92/EC on minimum requirements for improving the safety and health protection of workers potentially at risk from explosive atmospheres · EUR-Lex
- Cement industry · DUPUY
- Centralised vacuum systems · DISAB
هذا المقال إرشاد فني عام. يجب تأكيد ملاءمة المعدات ومطابقة ATEX ونتائج النظافة لكل موقع وتطبيق على حدة.
مكتوب لفرق الإنتاج والصيانة والسلامة والجودة في الأردن والسعودية والعراق.
