Publikácia vznikla s podporou Kultúrnej a edukačnej agentúry MŠVVaM SR, projekt č. KEGA 009TU Z-4/2023.
Recenzenti: doc. Ing. Miroslava Vandlíčková, PhD. Fakulta bezpečnostného inžinierstva Žilinská univerzita v Žiline
doc. Ing. Helena Hybská, PhD. Fakulta ekológie a environmentalistiky
Technická univerzita vo Zvolene
Schválené: Rektorom Technickej univerzity vo Zvolene dňa 19. 2. 2024 ako súčasť Edičného plánu TUZVO č. 25/2024 ako elektronické skriptum pre Drevársku fakultu, študijný program Protipožiarna ochrana a bezpečnosť.
Všetky práva vyhradené. Text ani jeho časti nemôžu byť použité na iné ako vzdelávacie účely a šírené akoukoľvek formou bez predchádzajúceho súhlasu autorov alebo vydavateľa.
1.4
1.4.1
1.4.2
1.4.3
1.4.4
1.4.5
2.2.1
2.3.3
2.3.4
2.3.5
3.3
3.3.1
3.3.2
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
4.3.5
4.4
4.5
4.6
5.1
5.2
S nebezpečnými látkami sa vo väčšom, či menšom množstve, stretávame v mnohých oblastiach života – priemyselné technologické systémy, poľnohospodárstvo, veda a výskum, obchod, prepravné systémy, ba i bežné domácnosti
Ako nebezpečnú označujeme látku, ktorá má aspoň jednu z nebezpečných vlastností: horľavosť, výbušnosť, toxicitu, žieravosť, škodlivosť pre zdravie, dráždivosť, karcinogenita, mutagenita, nebezpečnosť pre životné prostredie a rádioaktivita. Kontaktu s takýmito látkami nie je možné sa vyhnúť v profesionálnom ani v bežnom živote, našou snahou teda je prijímať opatrenia na bezpečnú manipuláciu s nimi a eliminovať tak nežiadúce účinky na životy a zdravie ľudí, majetok a životné prostredie. Na zabezpečenie tohto sú prijaté legislatívne predpisy a sú stanovené postupy na medzinárodnej i národnej úrovni, dotýkajúce sa označovania nebezpečných látok, pravidiel pri preprave a zásad bezpečnej manipulácie.
Predložené učebné texty sa venujú popisu a vysvetleniu vlastností vybraných nebezpečných látok, princípom ich správania v prostredí a zásadám bezpečnej manipulácie s nimi. Zamerali sme sa najmä na prácu s látkami horľavými a výbušnými. V nasledujúcich kapitolách sú popísané vlastnosti, nebezpečenstvá a správanie sa a vzájomné vzťahy v prostredí látok rozdelených podľa skupenstva. Nájdete tu princípy bezpečnej manipulácie s takýmito látkami, ako aj pravidlá a zásady používané pri preprave nebezpečných tovarov podliehajúce medzinárodným dohodám.
Učebný text je určený primárne študentom študijných programov Protipožiarna ochrana a bezpečnosť so zameraním na predmety Manipulácia s horľavinami, Nebezpečné látky v POB. Vybrané state však môžu študenti využiť aj pre objasnenie daných oblastí pri štúdiu iných predmetov. Náhľad na nebezpečné látky totiž musí byť komplexný, aby bezpečnosť bola dodržaná na všetkých úrovniach a aby ako sa hovorí „kolieska do seba zapadali“.
Prajeme všetkým študentom zrozumiteľné čítanie, príjemné a obohacujúce štúdium vedúce k pochopeniu súvislostí a získaniu znalostí potrebných v ich budúcej praxi pri ochrane životov a zdravia ľudí a životného prostredia.
Autorky
1 PLYNNÉ LÁTKY
Plynné skupenstvo je jednou zo základných foriem hmoty. Plynné látky sú zložené z častíc, medzi ktorými sú veľké vzdialenosti a častice sa vzájomne ovplyvňujú minimálne alebo vôbec.
Obrázok 1 Usporiadanie častíc pri rôznom skupenstve – plynné (A), kvapalné (B) a tuhé (C) (https://www.siyavula.com/read/science/grade-8/particle-model-of-matter/06-particle-model-ofmatter?id=toc-id-4)
1.1 Vlastnosti plynov, charakteristiky plynov
Plyny sú látky s časticami voľne rozptýlenými v priestore bez určeného tvaru a rozmerov. Plynné látky zaujímajú tvar nádoby, či priestoru, v ktorom sa nachádzajú a rovnomerne sa rozptýlia vo všetkých častiach tohto priestoru (obrázok 1A). Jedná sa o médium s nízkou hustotou, vzdialenosti medzi časticami sú mnohonásobne väčšie ako sú ich rozmery. Plyny ľahko menia objem. Pri otvorení uzavretej nádoby plynné častice z nádoby unikajú a vypĺňajú nový priestor. V uzavretej nádobe častice plynu pôsobia na steny nádoby silou, ktorá je rovnaká v každom bode (ak hovoríme o ideálnych plynoch). Hovoríme, že plyny pôsobia na steny nádoby tlakom (rovnica 1.1). Jeho hodnota je vyjadrená veľkosťou sily pôsobiacou na jednotku plochy (N.m-2), pomenovaná podľa významného vedca ako Pascal, Pa. Známe a používané sú aj iné jednotky (tabuľka 1)
Na popis stavu plynu sa používajú veličiny tlak, objem a termodynamická teplota, daná rovnica sa nazýva stavová rovnica ideálnych plynov (rovnica 1.2).
p – tlak plynu (Pa)
V – objem plynu (m3)
n – látkové množstvo (mol)
R – plynová konštanta (8,314 J.mol-1.K-1)
T – termodynamická teplota (K)
Tabuľka 1 Prevodná tabuľka jednotiek tlaku
Jednotka Značka Ekvivalent v Pascaloch (Pa) Ekvivalenty v iných jednotkách Pascal
na štvorcový palec
1.2 Horľavé plyny
V slovenskej legislatíve sa horľavým plynným látkam venuje Vyhláška MV SR č. 124/2000
Z. z. Horľavé plyny sú v jej §2 definované ako látky, ktoré zároveň spĺňajú podmienky:
a) pri teplote 20°C a normálnom tlaku 101,325 kPa sú úplne plynné alebo pri teplote 50°C je ich tlak vyšší ako 300 kPa;
b) je možné určiť ich bod vznietenia alebo vytvárajú so vzduchom výbušné zmesi.
Ďalej sú definované aj horenie podporujúce plyny ako plyny, ktoré spôsobujú väčšiu oxidáciu prostredia, v ktorom sa nachádzajú, než ako spôsobuje vzduch.
Horľavé plyny sú pri teplote 20°C a tlaku 101,325 kPa zápalné v zmesi so vzduchom 13% alebo menej viac alebo majú hranicu horľavosti so vzduchom najmenej 12% bez ohľadu na nižšiu hranicu zapáliteľnosti. Horľavosť sa určuje skúškami horľavosti alebo výpočtom podľa metód ISO.
Podľa pôvodu hovoríme o prírodných, technických a syntetických plynoch (tabuľka 2).
Prírodné plyny sa v životnom prostredí prirodzene vyskytujú, vznikajú reakciami v zemskej kôre, činnosťou rastlinných alebo živočíšnych organizmov Ako príklad je možné
uviesť zemný plyn, ktorého základnou zložkou je metán (CH4), sulfán (sírovodík, H2S) uvoľňujúci sa pri sopečnej činnosti a hnilobných procesoch.
Za technické plyny (podľa pôvodu, inak sa toto označenie využíva aj v priemyselnej praxi) sa označujú plyny získané pomerne jednoduchým spracovaním prírodných surovín. Napríklad bioplyn získavaný metanizáciou odpadu biologického pôvodu alebo komunálneho odpadu, alebo historický svietiplyn (názov pochádza z jeho využívania na osvetlenie miest v čase pred nástupom éry zemného plynu, získavaný bol pri spracovaní uhoľného koksu).
Syntetické plyny sa v životnom prostredí nenachádzajú, nie sú výsledkom žiadnych metabolických procesov, či už rastlinných alebo živočíšnych organizmov. Typickým zástupcom je acetylén získavaný reakciou vody a karbidu vápnika, ale tiež pyrolýzny plyn, ktorý je produktom termického rozkladu organických materiálov.
Tabuľka 2 Príklady horľavých plynov
Prírodné plyny H2, O2, zemný plyn, H2S, CO, CH4
Technické plyny svietiplyn, bioplyn, propán, propán-bután, CNG, LPG
Vlastnosti horľavých plynov popisujú ich správanie v prostredí a technológiách, kde sa používajú, príp. spracovávajú. Plyny, ich vlastnosti a stav sa zvyčajne sledujú, monitorujú z hľadiska bezpečnej manipulácie s nimi a ochrany zdravia pri práci. Uvedieme si niektoré.
Hustota plynu je fyzikálna veličina určená ako hmotnosť plynu na jednotkový objem. Závisí od mnohých faktorov, najmä tlak, teplota a zloženie plynu. Pri konštantnej teplote a tlaku je priamo úmerne závislá od mólovej hmotnosti, zvyčajne majú plyny s vyššou mólovou hmotnosťou aj vyššiu hustotu. Hustota plynu zohráva významnú úlohu pri mnohých výpočtoch, analyzovaní aj predikciách správania sa plynov za rôznych podmienok, dôležitá je pri rôznych procesoch zahŕňajúcich plyny, ako je napr. stláčanie (komprimácia), skladovanie aj preprava plynov, prijímanie bezpečnostných opatrení. Tu zohráva kľúčovú úlohu aj pomerná hustota plynu voči vzduchu, kde porovnávame hustotu plynu s hustotou vzduchu. V prípade, že pomer je menší ako 1, jedná sa o plyn ľahší ako vzduch a pri úniku sa bude zhromažďovať vo vrchných častiach priestoru (napr. H2, CH4, CNG). Ak získame pomer väčší ako 1, plyn je ťažší ako vzduch a bude sa hromadiť pri podlahe počas úniku (napr. propán-bután, LPG). Toto je jedným z faktorov vytvárania pravidiel bezpečnej manipulácie s plynmi v technologických prevádzkach, napr. aj dizajnovania odsávacích zariadení.
Z požiarnotechnických charakteristík je vhodné spomenúť teplotu vznietenia, teplotu vzplanutia, teplotu horenia plynov a hornú a dolnú medzu výbušnosti.
Teplota vznietenia je definovaná ako najnižšia teplota, pri ktorej sa horľavina v zmesi so vzduchom za definovaných podmienok vznieti od horúceho povrchu
Teplota vzplanutia je definovaná ako najnižšia teplota, pri ktorej za predpísaných podmienok zmes látky so vzduchom po priblížení plameňa vzplanie a opäť zhasne
Teplota horenia je definovaná ako najnižšia teplota, pri ktorej za predpísaných podmienok zmes látky so vzduchom po priblížení plameňa vzplanie a horí bez prerušenia aspoň 5s.
Medze výbušnosti sa určujú ako dolná a horná a sú definované ako hraničné koncentrácie horľavých plynov v zmesi so vzduchom (prípadne kyslíkom), medzi ktorými zmes explozívne reaguje. Sú závislé od podmienok prostredia – teploty a tlaku a zvyčajne sa určujú pri teplote 20 °C a tlaku 101,325 kPa. Na obrázku 2 je schematicky znázornené správanie plynov v závislosti od dosiahnutých medzí výbušnosti.
100 % vzduchu
100 % HL
dolná medza výbušnosti horná medza výbušnosti
Obrázok 2 Správanie plynov v závislosti od medzí výbušnosti
V tabuľke 3 nájdete príklady dolnej a hornej medze výbušnosti niektorých vybraných plynov. Je potrebné si všímať obe hodnoty kvôli poznaniu správania sa plynov a bezpečnej manipulácii, prípade pri riešení úniku plynu.
Tabuľka 3 Príklady dolnej (DMV) a hornej (HMV) medze výbušnosti vybraných plynov
Plyn
DMV (LEL) so vzduchom v % obj. HMV (UEL) so vzduchom v % obj.
Nízka hodnota dolnej medze výbušnosti naznačuje, že už pri úniku malého množstva plynu môže nastať výbuch. Významné je poznať aj rozpätie dolnej a hornej medze výbušnosti.
NEHORÍ VYBUCHUJE HORÍ
Široký interval znamená, že hrozba výbuchu v priestore s uniknutým plynom trvá pomerne dlhú dobu. Takéto plyny sa považujú za veľmi nebezpečné. Typickými príkladmi sú acetylén, etylénoxid, no aj zemný plyn.
1.4 Bezpečná manipulácia s plynmi
Pre bezpečnú manipuláciu s plynmi sa využívajú ich vlastnosti a zákonitosti ich správania v závislosti od pôsobenia rôznych faktorov. Pre skladovanie a prepravu hrá veľký význam schopnosť stláčania plynov pôsobením vysokého tlak. Je možné takto v pomerne malom objeme zhromaždiť veľké množstvo plynu, čo je výhodné pre skladovanie a prepravu plynov Zároveň je potrebné upozorniť, že tento fakt sa využíva pre manipuláciu aj s nehorľavými plynmi, napr. dusík alebo oxid uhličitý, ktoré tým, že sú pod vysokým tlakom, sa stávajú nebezpečnými a pri manipulácii s nimi platia rovnaké pravidlá a zásady ako s plynmi horľavými a výbušnými. Na obrázku 3 sú uvedené príklady označenia týchto plynov.
Obrázok 3 Označenie obalov a prepravných prostriedkov pre plynné látky A, B – horľavé plyny; C, D – nehorľavé plyny pod tlakom
Značky používané na označenie obalov a prepravných prostriedkov takýchto plynov nesú číselné označenie triedy ADR pre plyny (2) v spodnej časti farebného kosoštvorca. Farba kosoštvorca je závislá od horľavosti plynu (červená pre horľavé, zelená pre nehorľavé plyny) Okrem farby poukazuje na horľavosť plynu aj značka plameňa, nehorľavé plyny sú označené tlakovou fľašou. Farba písma a značiek môže byť čierna alebo biela.
Všetky plyny sa skladujú a prepravujú v tlakových nádobách. Pod tlakovou nádobou rozumieme obaly s vnútorným objemom najviac 1000 dm3, ktoré sú s výstrojom určené na opakované plnenie alebo dopravu horľavých a horenie podporujúcich plynov. Jedná sa zvyčajne o nádoby kovové, no môžu sa používať aj iné materiály (napr. kompozitné fľaše na stlačený vzduch). Konštrukcia tlakových nádob musí byť zhotovená tak, aby nedošlo k jej poškodeniu pri vplyvom vysokého tlaku plynu, ktorý pôsobí na vnútorné steny nádoby. Zároveň musí byť vnútorný priestor dostatočne ošetrený voči pôsobeniu plynu v dôsledku chemického zloženia a vlastností plynu (korózia, príp. abrazivita).
Na skladovanie plynov v technologických prevádzkach sa využívajú tlakové nádoby stabilné alebo prenosné. Na prepravu plynov sú určené osobitné tlakové nádoby.
1.4.1 Tlakové nádoby stabilné
Tlakové nádoby stabilné sú jedna alebo skupina nádob, ktoré tvoria trvalý celok oddelený od okolia. Určené sú na skladovanie plynov. Môžu byť pevne ukotvené na jednom stanovišti alebo môžu byť prenosné a umiestňovať sa v prevádzke podľa potreby. Pevne ukotvené tlakové nádoby sa vyprázdnení opätovne plnia dopraveným plynom na mieste. Prenosné nádoby sa môžu plniť na miestne alebo môžu byť vymenené za novú plnú tlakovú nádobu
Plynové zásobníky môžu mať rôzne tvary a môžu byť umiestnené nad, ale aj pod povrchom (obrázky 4 a 5). Tvarovo sa najčastejšie vyskytujú guľovité alebo valcovité zásobníky. Zásobníky plynu v tvare gule sú veľmi výhodné vďaka stabilným tlakovým podmienkami.
sita.sk trend.sk pemagas.sk
Obrázok 4 Príklady zásobníkov plynu guľovitého tvaru v priemyselnom aj domácom použití
Obrázok 5 Príklady zásobníkov plynu valcovitého tvaru v priemyselnom aj domácom použití
sk.cndctank.com
Umiestnenie tlakových nádob v prostredí sa líši od podmienok prevádzky, požiadaviek majiteľa a požiadaviek na bezpečnosť. Zásobníky môžu byť umiestnené nad povrchom, môžu byť čiastočne zapustené, ale používajú sa aj podzemné zásobníky (obrázok 6).
tomegas.cz
Obrázok 6 Možnosti umiestnenia zásobníkov plynu nad a pod povrchom zeme.
Všetky stabilné tlakové nádoby musia byť vybavené riadiacimi prvkami a bezpečnostnými zariadeniami, ktoré sú nutné k ovládaniu, riadeniu a kontrole ich bezpečnej a spoľahlivej prevádzky. Bezpečnostný výstroj tlakových nádob tvoria:
• uzatváracie zariadenie na odpojenie od potrubí;
• zariadenie na vypúšťanie obsahu, ak sa nevypúšťa prívodom, či odvodom;
• tlakomer na kontrolu vnútorného tlaku, a na zabránenie dosiahnutia pretlaku s vyznačenou hraničnou hodnotou tlaku, príp. sústava tlakomerov, ak sú rôzne pracovné tlaky v rôznych častiach;
• poistné zariadenie
• odvetrávací uzáver
• teplomery – ak sa pracuje s plynmi a parami nad 50°C, musia byť vyznačené hraničné teploty (červenou).
1.4.2 Tlakové nádoby na prepravu plynov
Pri preprave sa plyny v tlakových nádobách vyskytujú vo viacerých formách. Stlačené plyny – pôsobením zvýšeného tlaku ostávajú v plynnej forme, len výrazne znížia svoj objem Stlačením teda prepravíme veľké množstvo takýchto plynov. Jedná sa o plyny s jednoduchšou štruktúrou a menšou relatívnou molekulovou hmotnosťou, ako sú H2, N2, O2, Ar, CNG (základ tvorí CH4) Skvapalnené plyny – pôsobením vysokého tlaku plyny menia svoje skupenstvo na kvapalné. Pri používaní sa znížením tlaku opäť menia plynné látky. Relatívna molekulová hmotnosť týchto plynov je vyššia, do tejto skupiny môžeme priradiť plyny ako CO2, NH3, propán-bután, LPG Plyny rozpustené v rozpúšťadlách – plyny, ktoré nie sú stabilné a rozpustením v kompatibilnom rozpúšťadle pri vyššom tlaku sa ich stabilita zvýši. Následne na miestne nie je potrebné rozpúšťadlo nejako odstraňovať, otvorením ventilu a znížením tlaku sa predmetné plyny z rozpúšťadla uvoľnia a je možné ich využívať na určené účely. Typické sú acetylén (C2H2) rozpustený v acetóne alebo čpavková voda (NH3)
Tlakové nádoby na prepravu stlačených, skvapalnených a pod tlakom rozpustených plynov sú (obrázky 7 a 8):
• tlakové fľaše, prípadne zväzky fliaš;
• tlakové sudy;
• kryogénne nádoby;
• batériové vozy;
• cisterny.
ghcinvest.cz
pwent.eu sk.cndctank.com
Obrázok 7 Príklady tlak. nádob na prepravu plynov vo forme kusov – zľava: tlak. fľaše, tlak. sudy, kryogénne fľaše
Tlakové nádoby na prepravu plynov musia tiež byť opatrené riadiacimi a bezpečnostnými zariadeniami, ktoré sú jednoduchšie, no plnia úlohy podobné ako bezpečnostný výstroj tlakových nádob stabilných:
• aspoň jeden uzatvárací ventil;
• trvalé označenie – základné technické údaje, príp. základné prevádzkové podmienky;
• poistné zariadenie;
• cisterny – uzemnenie;
• zabezpečenie voči manipulácii nepovolanými osobami.
1.4.3 Fľaše na prepravu a skladovanie plynov Fľaše na prepravu a skladovanie plynov sú tlakové nádoby zväčša valcovitého tvaru s objemom od 0,5 do 150 dm3 Väčšinou sú vyrobené z ocele, objavujú sa fľaše aj z hliníka, či kompozitných materiálov, najmä pre fľaše plnené vzduchom. S plynovými fľašami sa stretávame v rôznych oblastiach života. Na obrázku 9 sú príklady rôzneho použitia tlakových fliaš
shz.cz
trend.sk
Obrázok 9 Príklady fliaš na prepravu a skladovanie plynov – priemyselné využitie vľavo hore (hazchemnetwork.co.uk), medicínske plyny hore v strede (gasotech.sk), hasiace prístroje vpravo (florianshop.sk), potápačské dýchacie prístroje vľavo dole (agama-diving.sk), domáce využitie CO2 v strede dole (sodastream.sk)
Plynové fľaše sú konštrukčne jednoduchšie zariadenia v porovnaní s tlakovými nádobami stabilnými a úlohu plniaceho, výpustného aj poistného ventilu plní jeden ventil umiestnený v hornej časti fľaše. Pri preprave a v čase, keď fľaša nie je pripojená, je nutné ventil chrániť. Na ten účel sa využíva ochranný klobúčik, prípadne golier zabudovaný priamo v konštrukcii fľaše (obrázok 10).
Obrázok 10 Kryty (vľavo) a goliere (vpravo) na ochranu ventilov plynových fliaš.
Tlakové fľaše je nutné označiť, aby bol jasne identifikovateľný plyn a tiež podmienky bezpečného používania Ako značenie sa využíva farebné odlíšenie, trvalé označenie fliaš a bezpečnostné štítky.
1.4.4 Označovanie fliaš na skladovanie a prepravu plynov Každá fľaša na prepravu a skladovanie plynov musí byť jasne a viditeľne označená tak, aby bol identifikovateľný plyn nachádzajúci sa vo fľaši, aby boli jednoznačné charakteristiky danej fľaše a aby boli jasné pravidlá bezpečnej manipulácie s plynom a fľašou samotnou. Na označenie fliaš sa využíva kombinácia viacerých spôsobov – farebné označenie, trvalé označenie a bezpečnostný štítok (obrázok 11).
trvalé označenie
vyrazené
bezpečnostný štítok
Obrázok 11 Označovanie fliaš na prepravu a skladovanie plynov
farba
1. základný náter
2. farebné pásy
Označenie fliaš farebne je rozdelené na dve časti – základný náter povrchu celej fľaše a farebné pásy pod ventilom. Farba základného náteru určuje účel použitia fľaše, farebné pásiky označujú konkrétne druhy plynov podľa STN.
1. základný náter:
• technické plyny všeobecné – šedá
• technické plyny pre vojenské účely – kaki
• vykurovacie plyny (PB) – modrá (ľubovoľná)
• technické plyny pre hasiace prístroje – červená rumelková
• medicínske plyny – biele
2. farebné pásy (obrázok 12)
Obrázok 12 Označovanie plynových fliaš podľa STN 1089-3:2012
V plášti fľaše je vyrazené trvalé značenie, ktoré nesie informácie o druhu plynu, pre ktorý je fľaša používaná a vlastnosti fľaše, ktoré potrebné poznať aj v prípade nálezu neznámej fľaše, kde sú ostatné značenia nejasné a nejednoznačné. Takáto udalosť môže byť mimoriadne nebezpečná, nakoľko nie je známy stav vnútorného obsahu fľaše ani stav samotnej fľaše. V takom prípade je nutné postupovať veľmi opatrne a dodržiavať prísne bezpečnostné pravidlá. Nižšie sú v texte hrubo označené najviac dôležité informácie v razení fľaše.
Trvalé značenie obsahuje informácie:
• názov a označenie plynu (UN kod)
• rok/mesiac prvej skúšky
• rok prvej periodickej skúšky
• pracovný a skúšobný tlak
• výrobné číslo
• značka výrobcu
• hmotnosť prázdnej fľaše
• značka zhody
• minimálna výpočtová hrúbka plášťa
• značka závitu
• znak autorizovaného inšpekčného orgánu
• značka zákazníka, jeho číslo
Najmenej odolný voči poškodeniu vonkajšími vplyvmi (oder, poškrabanie, odlepenie) pri transporte a manipulácii s fľašou je bezpečnostný štítok Bezpečnostný štítok je zvyčajne vytlačený na tenkej fólii a nalepený na fľaši v oblasti pod ventilom. Na štítku sú na bielom podklade uvedené informácie na identifikáciu obsahu (UN kód, názov, príp. aj vzorec látky), údaje výrobcu (názov a adresa), bezpečnostné upozornenia (H-vety upozorňujúce na nebezpečné vlastnosti plynu), preventívne opatrenia (P-vety). Súčasťou bývajú aj piktogramy označujúce nebezpečné vlastnosti.
Obrázok 13 Príklady bezpečnostných štítkov
1.4.5 Sklady horľavých plynov
Sklad horľavých plynov je jednopodlažná nadzemná stavba alebo jej časť určená na skladovanie, príjem alebo výdaj tlakových nádob. Stavebné riešenie a podmienky pre konštrukčné prvky skladov sú náplňou najmä predmetov Protipožiarnej bezpečnosti stavieb, preto len na zopakovanie uvedieme v nasledujúcom texte niekoľko základných informácií (Vyhláška MV SR č. 124/2000 Z. z.)
Sklady horľavých plynov rozdeľujeme na (§ 12):
• Hlavné
• Malé
• Uzatvorené
• Otvorené
• Sklady HP je možné zriaďovať len v jednopodlažnej nadzemnej stavbe alebo jej časti určenej na skladovanie;
• Sklady fliaš na plyny sa nemôžu vykurovať!
• Podlaha v sklade horľavých plynov alebo horenie podporujúcich plynov musí byť rovná, nehorľavá, s protišmykovým povrchom a odolná proti mechanickému zaťaženiu.
• Východy zo skladu horľavých plynov musia viesť na otvorené priestranstvo!
• Tlakové nádoby s horľavým plynom alebo horenie podporujúcim plynom sa musia uložiť do takej vzdialenosti od tepelných spotrebičov alebo iných zdrojov tepla, aby ich povrchová teplota neprekročila 50°C!
2 KVAPALNÉ LÁTKY
Kvapalné látky sú látky, v ktorých častice nie sú navzájom viazané pevnými väzbami, vzdialenosti medzi časticami sú ale menšie ako u plynov (obrázok 1B). Podobne ako plyny aj kvapalné telesa nemajú svoj pevný tvar, ale zaujímajú tvar nádoby, v ktorej sa nachádzajú. Častice kvapalných látok majú väčšiu súdržnosť ako plyny a aj v otvorenej nádobe si zachovávajú vlastný objem. Kvapaliny vytvárajú hladinu, teda vodorovný povrch. Na rozdiel od plynov, sú kvapaliny nestlačiteľné. Táto vlastnosť kvapalín sa využíva v rôznych hydraulických zariadeniach na dvíhanie ťažkých bremien.
2.1 Horľavé kvapaliny
Horľavé kvapaliny sa zvyčajne definujú vzhľadom na ich bod vzplanutia. Medzinárodná a slovenská legislatíva pritom v definíciách nie sú jednotné. Podľa Dohody ADR sa za horľavé považujú kvapaliny s bodom vzplanutia do 60 °C. Definované sú dve kategórie: vysoko horľavé kvapaliny s bodom vzplanutia menej ako 23 °C a horľavé kvapaliny s bodom vzplanutia v intervale od 23 do 60 °C.
Na Slovensku je platná Vyhláška MV SR č. 96/2004 Z. z., podľa ktorej sa za horľavú považuje kvapalina, ktorá spĺňa nasledovné požiadavky:
1. pri tlaku 101,325 kPa a teplote 20 °C nie je úplne plynná a
• je kvapalná podľa kritéria ADR
• nie je tuhá a nie je ani pastou podľa kritéria ADR alebo sa pri teplote 20 °C začína topiť
2. pri teplote 50 °C má tlak nasýtených pár najviac 300 kPa
3. má bod vzplanutia určený podľa postupu uvedeného
• v STN
• v prílohe Európskej dohody o medzinárodnej cestnej preprave nebezpečných vecí, najviac však 250 °C
4. možno určiť jej bod horenia podľa STN.
Podľa teploty vzplanutia klasifikujeme horľavé kvapaliny do 4 tried nebezpečnosti (tabuľka 4):
• I. trieda nebezpečnosti – teplota vzplanutia menšia ako 21 °C,
• II. trieda nebezpečnosti – teplota vzplanutia nad 21 a do 55 °C,
• III. trieda nebezpečnosti – teplota vzplanutia nad 55 a do 100 °C,
• IV. trieda nebezpečnosti – teplota vzplanutia nad 100 a do 250 °C.
Tabuľka 4 Príklady kategorizácie horľavých kvapalín do tried nebezpečnosti Trieda nebezpečnosti Teplota vzplanutia Horľavé kvapaliny
trieda II nad 21 do 55 °C petrolej, ťažký benzín, terpentín, tekuté vosky, styrén
trieda III nad 55 do 100 °C pohonné oleje, motorová nafta, cyklohexanol, autolaky
trieda IV nad 100 do 250 °C butylester, kozmetické oleje, leštidlá, fermeže, nitrobenzén, anilín, vykurovacie oleje
Každá používaná kvapalina v technologickom procese musí byť označená príslušnou triedou nebezpečnosti určenou certifikovanými skúšobnými postupmi. Podobne aj priestor, v ktorom sa s takou kvapalinou manipuluje, musí byť označený (obrázok 14). V prípade, že u horľavej kvapaliny nie je bod vzplanutia stanovený, manipuluje sa s horľavou kvapalinou ako s horľavinou I. triedy nebezpečnosti. Tiež v prípade, že v procese manipulácie je horľavá kvapalina zahrievaná na svoj bod vzplanutia prípadne vyššiu, považuje sa za horľavinu I. triedy nebezpečnosti.
Obrázok 14 Označenie priestoru s výskytom horľavej kvapaliny I. triedy nebezpečnosti
Množstvo horľavých kvapalín skladované v jednej prevádzke nie je neobmedzené. Pre určenie maximálneho povoleného množstva je stanovené výpočtové pravidlo (rovnica 2.1).
Vv – výsledný povolený objem skladovaných horľavých kvapalín
V – povolený objem horľavej kvapaliny I. triedy
VI – VIV – skutočný objem horľavých kvapalín príslušnej triedy
Vc – celkový skutočný objem horľavých kvapalín všetkých tried
5, 10, 100 – súčinitele pre horľavé kvapaliny II., III. a IV. triedy nebezpečnosti
Súčinitele 5, 10 a 100 v rovnici 2.1 znamenajú, že 10 l horľavej kvapaliny I. triedy nebezpečnosti sú ekvivalentné 50 l kvapaliny II. triedy, 100 l horľavej kvapaliny III. triedy nebezpečnosti a 1000 l horľaviny IV. triedy nebezpečnosti. Z hľadiska bezpečnosti musí byť výsledný povolený objem skladovaných horľavých kvapalín Vv získaný rovnicou 2.1 menší, nanajvýš rovný celkovému skutočnému objemu horľavých kvapalín všetkých tried Vc.
2.1.1 Vlastnosti a charakteristiky horľavých kvapalín
Vlastnosti horľavých kvapalín sú závislé od ich chemického zloženia. Horľavé kvapaliny nie sú jednoliatou chemickou skupinou z hľadiska, ich zloženie je rôznorodé. Vo všeobecnosti sú horľavé kvapaliny väčšinou organické zlúčeniny, takže sa jedná o uhľovodíky a ich deriváty (hexán, benzén, toluén, acetón, etanol, a iné), no aj zložité zmesi (benzín, nafta, ropa, tuky a oleje a iné). Farba, zápach, pH, hustota sú tiež veľmi rôznorodé a závisia od zloženia kvapaliny. Typickou vlastnosťou horľavých kvapalín je ich prchavosť, ktorá výrazne ovplyvňuje horľavosť. Je možné povedať, že čím je kvapalina ľahšie prchavá, tým je lepšie horľavá, pretože sa dobre odparuje a jej výpary ľahko tvoria horľavý súbor so vzduchom.
Z hľadiska procesu horenia a zásad bezpečnej manipulácie sú významné vlastnosti horľavých kvapalín ako je tlak nasýtených pár, teplota varu, hustota plynnej fázy, hustota kondenzovanej fázy, rozpustnosť vo vode
Tlak nasýtených pár definujeme ako maximálne množstvo pár, vyjadrené parciálnym tlakom príslušnej látky v danom systéme, ktoré sa môže v daných podmienkach vytvoriť. Pary kvapaliny vytvárajú dynamickú rovnováhu s kvapalnou fázou. Tlak nasýtených pár je závislý od teploty prostredia, jeho hodnoty sú pri definovaných podmienkach uvedené vo fyzikálnochemických tabuľkách.
Tlak nasýtených pár ovplyvňuje teplotu varu kvapaliny, čo je teplota, pri ktorej kvapalina dosahuje tlak nasýtených pár rovný tlaku okolia (často atmosférický tlak). Čím je tlak okolitého prostredia nižší, tým je nižšia aj teplota varu a čím má kvapalina nižšiu teplotu varu, tým je vyššia pravdepodobnosť vytvárania výbušnej zmesi so vzduchom (pozri aj neskôr – var vs. vyparovanie kvapalín).
Hustota plynnej fázy je pomerové číslo, kde hustotu pár kvapaliny nad hladinou porovnávame s hustotou vzduchu (cca 1,2 kg.m-3). Zisťujeme tak, ako sa budú pary kvapaliny správať v prostredí, tzn. či sa budú pary zdržiavať vo vrchných vrstvách priestoru (pomer je menší ako 1) alebo naopak, či budú klesať k podlahe (pomer je väčší ako 1). Toto poznanie zohráva veľký význam pre dizajnovanie vzduchotechnických systémov.
Hustota kondenzovanej fázy je pomerové číslo, kde hustotu kvapalnej fázy porovnávame s hustotou vody (1000 kg.m-3) To je významné pre prípadné represívne zásahy pri únikoch alebo plnenie potrubí a nádrží nemrznúcimi zmesami.
Rozpustnosť kvapaliny vo vode (= miešateľnosť s vodou). Pri kvapalinách rozpustných vo vode (polárne kvapaliny) je možné zriedením roztoku znižovať aj množstvo vytváraných pár a ovplyvňovať tak vytváranie výbušnej zmesi pár kvapaliny so vzduchom.
Var kvapaliny vs. vyparovanie kvapaliny
Premena horľavej kvapaliny z kvapalnej formu na plynnú je z hľadiska horľavosti kvapalín veľmi významná. Čím kvapalina rýchlejšie mení svoje skupenstvo na plynné, tým jednoduchšie a vo vyššej miere tvorí horľavý súbor a je náchylnejšia na zapálenie, prípadne môže reagovať explozívne. Skupenskú premenu zahŕňajú dve procesy – var a vyparovanie (obrázok 15)
Obrázok 15 Skupenská premena z kvapalného skupenstva na plynné v procese vyparovania (vľavo) a varu (vpravo) kvapaliny
Oba procesy, vyparovanie aj var, sú závislé od teploty. Vyparovanie kvapaliny prebieha za akejkoľvek teploty a so zvyšovaním teploty stúpa rýchlosť premeny kvapaliny na pary až do dosiahnutia teploty varu. Pri dosiahnutí bodu varu sa parciálny tlak nasýtených pár kvapaliny vyrovnáva s okolitým tlakom. Bod varu je charakteristickým znakom kvapalín, je možné ho zistiť vo fyzikálnochemických tabuľkách pri definovaných podmienkach. Dôležitým rozdielom je aj vytváranie plynných častíc (bublín) v celom objeme kvapaliny v prípade varu. V tabuľke 5 sú uvedené spoločné a rozdielne charakteristiky oboch procesov.
Tabuľka 5 Porovnanie rozdielnych a spoločných znakov procesov skupenskej premeny kvapalín
Vyparovanie Var
skupenská premena kvapaliny na pary skupenská premena kvapaliny na pary endotermický proces endotermický proces
uvoľňovanie plynných častíc prebieha na povrchu kvap. (na hladine)
uvoľňovanie plynných častíc prebieha z celého objemu kvapaliny tlak nasýtených pár kvap. (plynu) je menší ako atmosférický tlak
tlak nasýtených pár kvap. (plyn. fáza) je rovný atmosférickému tlaku prebieha pri akejkoľvek teplote prebieha pri teplote varu relatívne pomalý proces relatívne rýchly proces
Relatívne jednoduchá premena kvapalnej fázy na plynnú má veľký súvis aj s výbušnosťou pár horľavých kvapalín so vzduchom alebo kyslíkom. Podobne ako u plynov patria k typickým požiarnotechnickým charakteristikám horľavých kvapalín medze výbušnosti pár Platia tie isté zákonitosti.
Významným ukazovateľom je spaľovacie teplo definované ako množstvo energie uvoľnené pri dokonalom spálení určitého množstva látky. Môžeme povedať, že sa jedná o mieru tepelnej energie látky. Určuje sa z 1kg látky alebo z 1 molu látky – J.kg-1 alebo J.mol-1 . Súčasťou je aj kondenzačné teplo vodnej pary nachádzajúcej sa vo vznikajúcich spalinách. Zistené hodnoty majú význam pre výpočet požiarneho zaťaženia priestoru, pre represívne zásahy, je významným faktorom modelovanie správania sa látok pri požiaroch.
Ak spaľovacie teplo znížime o kondenzačnú energiu vody v spalinách, získame výhrevnosť, ktorá má veľký význam pre energetiku.
2.2 Bezpečná manipulácia s horľavými kvapalinami
Zásady bezpečnej manipulácie s horľavými kvapalinami vychádzajú z poznania vlastností príslušných kvapalín a ich správania pod vplyvom rôznych faktorov.
Obrázok 16 Možnosti označenia obalov a prepravných prostriedkov na prepravu horľavých kvapalín
Horľavé kvapaliny sa skladujú a prepravujú v menších, kusových obaloch alebo vo väčších nádobách:
• nádoby zo skla, z tavených hornín – najviac 5 l,
• kanistre,
• sudy,
• cisternový kontajner
• cisterna (prenosná, snímateľná)
Kvapaliny sú médiom, ktoré si uchováva stály objem, no nie tvar. Nádoby na prepravu a skladovanie nie sú tlakovými nádobami. V každej nádobe sa kvapalina nachádza v kondenzovanej forme a v plynnej fáze. Obaly nie sú tlakovými nádobami, no musia byť dostatočne odolné voči pôsobiacemu vnútornému tlaku pár Zvyčajne sa tieto nádoby konštruujú z ocele s úpravou vnútorného povrchu. Menšie nádoby do 5 l ako fľaše a kanistre
môžu byť z rozbitných materiálov – sklo, keramika. Kanistre a sudy sa vyrábajú aj z plastových materiálov. Podmienkou je nereaktívnosť obalového materiálu s vnútorným obsahom.
2.2.1 Preprava horľavých kvapalín
Preprava horľavých kvapalín v kusových obaloch sa realizuje prostredníctvom paletovej kamiónovej prepravy. Preprava väčších objemov kvapalín prebieha využitím cisterien.
Cisternové vozidlo vyrobené na prepravu kvapalných látok, pozostáva z jednej alebo viacerých nesnímateľných cisterien. Okrem vlastného vozidla alebo namiesto neho použitých nosných podvozkov, cisternové vozidlo pozostáva z jedného alebo viacerých telies cisterien, ich častí vybavenia a armatúr, ktoré slúžia na ich upevnenie na vozidlo alebo nosné podvozky.
Na prepravu nebezpečných látok plynného, kvapalného alebo tuhého charakteru sa používajú rôzne druhy nádrží a cisterien. Tieto môžu byť trvale namontované na dopravné prostriedky alebo sa dajú snímať a prenášať. Cisterny na prepravu nebezpečných látok sú veľké prepravné prostriedky a teda aj následky dopravných nehôd a iných mimoriadnych udalostí, ktorých sú súčasťou, môžu byť veľké a ich odstraňovanie je nákladné a dlhodobé.
Cisterna je teleso cisternového vozidla s obslužným a konštrukčným zariadením. Môžeme ich rozdeliť podľa:
b) materiálu na:
• kovové – môžu byť vyrobené z ocele. Napríklad bežná oceľ, kotlárska oceľ alebo kvalitná vysokolegovaná nehrdzavejúca oceľ. Kovové cisterny môžu byť vyrobené aj z farebných kovov ako je hliník a jeho zliatiny,
• nekovové – môžu byť vyrobené z vystužených plastov, laminátov alebo z vláknom vystužených plastov,
• kombinované – sú vyrobené kombináciou rôznych materiálov. Napríklad kovové s vnútornou vrstvou z iného materiálu ako sú plast, smalt, guma, živica a iné);
c) konštrukcie na:
• nesnímateľné cisterny,
• snímateľné cisterny,
• cisternové kontajnery,
• prenosné cisterny,
• cisternové vymeniteľné nadstavby,
• offshore – morské cisterny,
• články kontajnerov MEGC,
• články batériového vozidla.
railwaygazette.com
Obrázok 17 Cisterny na prepravu horľavých kvapalín – železničná cisterna vľavo, cestná cisterna v strede, cisternový náves vpravo
Do obslužného vybavenia pri cisternách patria zariadenia na plnenie a vypúšťanie, odvzdušnenie, ochranu, ohrev a tepelnú izoláciu a tiež aditívne zariadenia napríklad meracie prístroje. Pri článkoch batériových vozidiel alebo kontajneroch MEGC patrí do obslužného vybavenia zariadenie na plnenie a vypúšťanie vrátane systému potrubí, bezpečnostného zariadenia a meracích prístrojov.
Konštrukčné vybavenie tvorí vonkajšie alebo vnútorné vystuženie a upevnenie, ochranné alebo stabilizujúce prvky telesa cisterny alebo nádoby. Ak kontakt medzi prepravovanou látkou a konštrukciou telesa cisterny, spôsobuje progresívny úbytok stien, musí byť táto hrúbka pri výrobe dostatočne zväčšená.
Pri preprave niektorých horľavých kvapalín sa musia plniace aj vyprázdňovacie otvory nachádzať nad hladinou kvapaliny. V spodnej časti sa potom nachádza už iba čistiaci otvor s tesniacou prírubou. Tieto cisterny sa plnia aj vyprázdňujú zhora. Treba však podotknúť, že takýchto cisterien je veľmi málo.
Väčšina horľavých kvapalín sa totiž prepravuje v cisternách so spodným vyprázdňovaním. Plnené sú podobne ako predošlý typ zhora, ale vyprázdňujú sa cez spodné armatúry. Aj spodné výpustné armatúry sa v niektorých prípadoch môžu použiť ako plniace. Vtedy hovoríme o spodnom plnení. Systém uzatvárania cisterny so spodným vyprázdňovaním je riešený tromi na sebe nezávislými uzatváracími zariadeniami. Všetky sú umiestnené za sebou v takomto poradí:
1. vnútorný uzatvárací ventil pripojený priamo k cisterne,
2. uzatváracie „šupátko“ alebo iné rovnocenné zariadenie, ktoré je umiestnené na konci výpustného potrubia,
3. príruba alebo uzáver upevnený skrutkami na zaistenie otvoru výpustného potrubia.
Vnútorný ventil môže byť v závislosti od konštrukcie cisterny ovládaný zhora alebo zdola, pričom ovládanie môže byť mechanické, pneumatické alebo hydraulické. Na cisterne sa tiež nachádzajú ventily (pretlakový a podtlakový) a odvetrávací systém pre spätný odvod pár pri plnení a vyprázdňovaní cisterny.
Obrázok 18 Obslužné zariadenia cisterien
Nádrže cisterien môžu mať kruhový alebo eliptický tvar a dosahujú objem viac ako 50 000 litrov. Množstvo prepravovaných látok je však závisle od maximálneho zaťaženia nápravy cisterny, preto sú skutočné množstvá látok obsiahnutých v cisterne menšie.
Ak je cisterna rozdelená prepážkami na samostatné komory, potom hovoríme o viackomorovej cisterne. Cisternu môže tvoriť niekoľko komôr, ktorých objemy sa môžu líšiť a závisia od konštrukcie cisterny.
Obrázok 19 Viackomorová cisterna
Ochranu cisterny pri bočnom náraze alebo prevrátení zabezpečuje dvojitá stena s medzivrstvou z pevných látok. Vonkajšia stena sa skladá najčastejšie z plechu a výplň medzi ňou a vnútornou stenou zabezpečuje polyuretánová pena. Táto pena zároveň plní aj tepelnoizolačnú funkciu.
2.2.2 Skladovanie horľavých kvapalín
Horľavé kvapaliny sa skladujú buď ako kusové tovary v nádobách priamo od výrobcov umiestnených v skladoch, alebo väčšie množstvá sa skladujú v nádržiach.
Nádrže na skladovanie sú konštruované ako jednoplášťové alebo dvojplášťové. Medzipláštie medzi vonkajším a vnútorným plášťom je tvorené voľným priestorom (je neupravené), nehorľavým plynom (vytvára sa pretlak alebo podtlak plynu, sledujú sa zmeny tlaku, ktoré poukazujú na poškodenie plášťa a únik kvapaliny), alebo je vyplnené poréznym
materiálom (pri havarijnom poškodení plášťa a úniku kvapaliny sa uniknutá kvapalina adsorbuje na poréznom materiáli).
Nádrže musia byť vybavené zariadeniami na bezpečnú prevádzku:
• výpustné zariadenie
• monitorovanie hladiny HK (výška hladiny, najvyššia prípustná výška hladiny)
• zariadenie na odvod pár a plynov
• zariadenie proti prešľahnutiu plameňa
• meranie teploty HK
Nádrže musia byť opatrené havarijnou nádržou, záchytnou nádržou a zbernou nádržou.
Havarijná nádrž je nádrž určená na zachytenie horľavej kvapaliny, ktorá vytečie pri havárii z prepravného obalu, nádoby mobilného zásobníka, nádrže, technologického zariadenia alebo zo záchytnej nádrže. Na havarijnú nádrž prevádzkarne môžu byť napojené aj dve záchytné nádrže prevádzkarne alebo viac záchytných nádrží prevádzkarne. Havarijná nádrž prevádzkarne musí mať taký objem, aby zachytila najmenej objem horľavých kvapalín v najväčšej nádrži alebo 60 % horľavých kvapalín, ktoré sú v technologickom zariadení. Objem havarijnej nádrže nesmie byť menší ako objem najväčšej nádrže alebo prepravného obalu
Záchytná nádrž je nádrž určená na zachytenie unikajúcej horľavej kvapaliny z prepravného obalu, nádoby mobilného zásobníka, nádrže alebo z technologického zariadenia. Záchytná nádrž je trvale napojená na havarijnú nádrž. Odvádzacie potrubie zo záchytnej nádrže do havarijnej nádrže musí mať trvale účinný kvapalinový uzáver a nesmie mať uzatváraciu armatúru. Záchytná nádrž musí zachytiť 5% objemu horľavých kvapalín, ktoré sa nachádzajú v sklade horľavých kvapalín.
Zbernou nádržou sa rozumie stavebná úprava na dne alebo podlahe havarijnej nádrže vyhotovenej stavebnou technológiou umožňujúca vyčerpávanie zachytených horľavých kvapalín.
2.3 Ropa, jej vlastnosti a manipulácia s ňou
Ropa je špecifickou komoditou využívanou celosvetovo výrazne zasahujúca ako do geopolitického a ekonomického diania, tak aj do kvality životného prostredia, preto sme sa rozhodli venovať sa jej osobitne.
Ropa je fosílne palivo, ktoré vzniklo z organických materiálov, ako sú rastliny a drobné morské organizmy, ktoré sa nahromadili na dne oceánov a jazier pred miliónmi rokov. Počas miliónov rokov sa tieto organické látky premieňali pod vplyvom vysokého tlaku a teploty hlboko pod zemou.
2.3.1 Zloženie a vlastnosti ropy
Jedná sa o olejovitú kvapalinu zloženú najmä z uhľovodíkov nepolárneho charakteru Je to zložitá zmes alkánov, cykloalkánov, arénov, polyaromátov a ďalších látok. Podstatný podiel je tvorený kvapalnými uhľovodíkmi (80 – 90%), ľahké uhľovodíky tvoria plynnú zložku. V nepatrnom množstve sa vyskytujú prímesy – sírne a dusíkaté zlúčeniny, zlúčeniny kovov a niektoré soli (napr. chloridy). Ťažký, pevný podiel tvoria bitúmeny
Obrázok 20 Prvkové zloženie ropy
Zloženie ropy závisí od lokality, v ktorej sa nachádza. Proces vzniku ropy prebiehal v geologických obdobiach, pričom sa ropné ložiská ukladali v poréznych horninách pod zemským povrchom, často hlboko pod vrstvami hornín a sedimentov. Ropa sa z týchto ložísk extrahuje vŕtaním vrtov, ktoré môžu byť umiestnené na pevnine (onshore) alebo v mori (offshore).
Obrázok 21 Zásoby ropy vo svete (september 2023)
2.3.2 Preprava a skladovanie ropy
Výskyt ropy je len v niektorých oblastiach sveta, využíva sa však takmer všade. Z miesta ťažby sa transportuje na veľké vzdialenosti. Hlavnými prepravnými spôsobmi sú tankery a ropovody, no používajú sa aj iné Spôsoby prepravy ropy:
1. Ropovody:
Ropovody sú dlhé potrubné systémy, ktoré vedú ropu z ťažobných polí do rafinérií alebo exportných terminálov. Preprava je zvyčajne jednosmerná, no vyskytujú sa aj obojsmerné potrubia (napr. ropovod Adria).
Výhody: ekonomický, spoľahlivý a efektívny spôsob prepravy veľkých objemov.
Nevýhody: vysoké náklady na výstavbu a údržbu, ekologické riziká (úniky ropy môžu spôsobiť znečistenie životného prostredia).
2. Tankerová preprava:
Tankery sú obrovské lode špecializované na prevoz ropy cez oceány z jedného kontinentu na druhý. Ropné tankery sa používajú na prepravu ropy po mori.
Výhody: schopnosť prepravovať obrovské množstvá na veľké vzdialenosti (napr. z krajín Blízkeho východu do Európy alebo Ameriky).
Nevýhody: vysoké náklady na prevádzku, riziko ekologických katastrof pri úniku ropy, najmä pri haváriách tankerov (napr. Exxon Valdez alebo Deepwater Horizon).
3. Železničná preprava:
Preprava ropy železničnými cisternami je alternatívou v oblastiach, kde nie sú dostupné ropovody alebo prístavy. Tento spôsob sa často používa v severnej Amerike (napr. preprava z kanadských ropných pieskov).
Výhody: flexibilita prepravy na kratšie vzdialenosti, nižšie počiatočné náklady na infraštruktúru v porovnaní s ropovodmi.
Nevýhody: vyššie prevádzkové náklady, bezpečnostné riziká, možnosť nehôd a únikov ropy.
4. Kamiónová preprava:
Cisternové kamióny sa používajú na prepravu ropy na krátke vzdialenosti, najmä z terminálov do miestnych rafinérií alebo na rozvoz hotových produktov. Tento spôsob je menej častý pre veľké objemy ropy, ale často sa používa na distribúciu rafinovaných produktov, ako je benzín alebo nafta.
Výhody: vysoká flexibilita a rýchlosť doručenia na kratšie vzdialenosti.
Nevýhody: obmedzená kapacita, vyššie riziko nehôd a únikov.
5. Preprava cez intermodálnu dopravu:
Kombinuje viacero spôsobov prepravy, napríklad ropovody a tankery alebo železničné cisterny a kamióny. Tento prístup je často nevyhnutný, najmä v zložitých geografických podmienkach alebo pri dlhých medzinárodných prepravách.
V Európe sa ropa prepravuje ropovodmi, je ich niekoľko – Družba, IKL (Ingolstadt), Adria, TAL (Transalpine), BTC (Baku-Tbilisi-Ceyhan) Ropovod Družba (v preklade "priateľstvo") je najväčší ropovod na svete, ktorý zohráva kľúčovú úlohu v preprave ruskej ropy do viacerých európskych krajín. Bol vybudovaný počas éry Sovietskeho zväzu, výstavba ropovodu začala koncom 50-tych rokov 20. storočia a do prevádzky bol uvedený v roku 1964. V súčasnej dobe sa v dôsledku geopolitického napätia medzi zásobujúcou krajinou (Rusko), tranzitnými krajinami (Bielorusko a Ukrajina) a užívateľskými krajinami situácia fungovania a využívania ropovodu výrazne komplikuje, no napriek tomu dodnes zostáva dôležitou súčasťou energetickej infraštruktúry strednej a východnej Európy. Tento ropovod je strategickým prepojením medzi Ruskom a európskymi krajinami a stále je hlavným zdrojom ropy pre viaceré krajiny regiónu. Krajiny Európskej únie však zvyšujú snahu o diverzifikáciu zdrojov ropy a je pravdepodobné, že s časom význam jedného z najstarších a zatiaľ najväčšieho ropovodu na svete bude klesať.
Základné údaje o ropovode Družba:
• Dĺžka: Cez 4 000 kilometrov, pričom pokrýva územie od východného Ruska až po západnú Európu.
• Kapacita: Približne 1 až 1,4 milióna barelov ropy denne.
• Zdroj ropy: Ropa pochádza najmä z ropných polí v západnej Sibíri, Urale a povodia Volgy.
Ropovod Družba má dve hlavné vetvy, ktoré sa rozdeľujú na území Bieloruska:
1. Severná vetva:
• Vedie cez Bielorusko do Poľska a Nemecka.
• Zásobuje predovšetkým rafinérie v Nemecku a Poľsku.
• Prechádza cez Poľsko, pričom končí v nemeckom Schwedte a Leune.
2. Južná vetva:
• Prechádza cez Ukrajinu, Slovensko, Maďarsko a Česko.
• Zásobuje rafinérie v Slovenskej republike (Bratislava), Maďarsku (Százhalombatta) a Českej republike (Kralupy nad Vltavou a Litvínov).
V Slovenskej republike vstupuje vedenie ropovodu na východnej hranici, prvá stanica sú Budkovce, na Slovensku sa ropovod rozvetvuje a pokračuje tak do Maďarska a cez západnú hranicu do Českej republiky. Dĺžka v SR je viac ako 400 km. Vedenie ropovodu v SR je dvojrúrové, denná kapacita 270 000 až 330 000 barelov (10 – 12 mil. barelov ropy ročne).
Obrázok 22 Vedenie ropovodu Družba v SR
Údržba ropovodov prebieha za ich prevádzky, odstavenie ropy je veľmi výnimočným aktom, ktorý sa používa zriedkavo (rozsiahla havarijná porucha, teroristický čin, vojnový akt). Počas prevádzky sa ropovod dôkladne monitoruje vonkajšími aj vnútornými prehliadkami. K vonkajším patria fyzické kontroly (pochôdzky), vizuálne letecké pozorovanie (letecké snímky). Na vnútorné monitorovanie stavu ropovodu, ale aj čistenie a drobné opravy sa používajú zariadenia nazývané ježko rôzne konštruované a vybavené podľa účelu použitia. Taký jednoduchší ježko je zobrazený na nasledujúcich obrázkoch 23:
Pre skladovanie ropy sú typické veľkokapacitné nadzemné nádrže, zväčša jednoplášťové. V niektorých prípadoch sú obkolesené havarijnou nádržou, ktorej úlohou je zachytiť prípadný únik ropy. Malý podiel tvorí skladovanie ropy v tlakových zásobníkoch. Na uloženie ropy sa upravujú aj podzemné priestory, napr. vyťažené bane, mnohé krajiny takto uskladňujú svoje strategické zásoby ropy.
Bezpečnostným prvkom nádrží býva plávajúca strecha, buď vonkajšia, alebo vnútorne plávajúca, ktorá zabraňuje vytvoreniu výbušnej zmesi pár ropy a vzduchu.
Obrázok 23 Ježko pred (vľavo) a po použití (vpravo)
Obrázok 24 Veľkokapacitná nádrž na skladovanie ropy v termináli Transpetrol Tupá (www.allmedia.sk)
2.3.3 Spracovanie ropy
Spracovanie ropy predstavuje sériu krokov, vďaka ktorým je ropa stále surovinovou základňou ľudstva. Procesy úpravy ropy začínajú už na mieste ťažby, aby bolo možné vyťaženú ropu prepraviť s čo najmenším ovplyvňovaním prepravných zariadení. Zo surovej ropy je potrebné odstrániť nečistoty, , niektoré soli, vodu a aspoň časť plynov. Na odstránenie piesku, zvyškov zeminy, hornín a iných pevných častíc sa využíva sedimentácia a filtrácia. Soli a voda, ktoré sa v rope nachádzajú by mohli spôsobiť koróziu a poškodenie potrubí a zariadení, preto sa elektrostatickou úpravou sa ropa zbaví nadbytočných solí a časti podielu vody. Z hľadiska bezpečnosti je nutné zo surovej ropy odstrániť rozpustené plyny (metán, etán, propán), ktoré by pri hromadení v potrubiach a nádržiach mohli spôsobiť výbuch. Po prvotných úpravách je ropa pripravená na prepravu do rafinérií, kde prebieha jej vlastné spracovanie a získanie produktov.
Hlavným procesom spracovania ropy je frakčná destilácia. Princípom je rozdelenie zohriatej ropy na frakcie (časti) podľa ich bodu varu. Rozdelenie prebieha v etážovej destilačnej kolóne, príp. kolónach (obrázky 25 a 26). Získané frakcie sa ďalej spracovávajú na produkty.
Frakčná destilácia začína zahriatím ropy v rúrkovej peci na teplotu 350 – 400 °C, čím dôjde k premene kvapalnej ropy na plynné skupenstvo. Prehriate plyny vstupujú v spodnej časti do destilačnej kolóny, čo je vysoká pomerne úzka veža s etážovito usporiadanými vnútornými priehradkami. Plyny stúpajú nahor, čím menšie , ľahšie molekuly, tým vyššie. Zároveň smerom nahor klesá teplota. Do najvyššej časti tak stúpnu najľahšie látky s najnižším bodom varu. S poklesom teploty výpary ropných látok kondenzujú. V jednotlivých etážach destilačnej kolóny tak postupne kondenzujú látky rozdelené na základné frakcie, od najľahších vo vrchnej časti po ťažšie smerom nadol. V spodnej časti kolóny sa hromadí frakcia, ktorú za daných
teplotných a tlakových podmienok nie je možné rozdeliť. Preto sa celý proces opakuje s nerozdeleným ropným zvyškom v ďalšom stupni destilácie.
Obrázok 25 Schematické znázornenie etážovej destilačnej kolóny a oddelené základné frakcie.
Takéto spracovanie ropy sa nazýva viacstupňová frakčná destilácia ropy. Prvý stupeň prebieha za atmosférického tlaku, kolóna sa preto často pomenúva ako atmosférická. Nerozdelený zvyšok z I. stupňa sa opäť zahrieva v rúrkovej peci a vstupuje do nižšej kolóny so zníženým tlakom Často sa označuje ako vákuová kolóna, je potrebné si však uvedomiť, že sa nejedná o skutočné vákuum, len zníženie tlaku. Znížením tlaku sa dosiahne pokles teplôt varu, čo umožní rozdeliť na frakcie nespracovaný podiel z atmosférickej destilácie. V druhom stupni destilácie sa oddelia ťažšie frakcie. V spodnej časti kolóny ostáva takmer pevný podiel ropy, bitúmeny, ktorý sa spracúva na asfalt pre pokrývanie komunikácií
Obrázok 26 Destilačné kolóny v rafinérii (Toghraei 2022)
Oddelené frakcie sa v rafinérii ďalej spracúvajú procesmi ako je odsírenie, krakovanie a rafinácia, aby sa z nich získali produkty s vyššou pridanou hodnotou. Krakovanie je konverzný proces, počas ktorého sa rozkladajú veľké molekuly na menšie. Existuje niekoľko druhov krakovania – termické, katalytické, hydrokrakovanie. Rafinácia zahŕňa rôzne procesy úpravy a čistenia získaných základných palivových frakcií, čím sa zvyšuje kvalita palív.
2.3.4 Ropné produkty
Frakcie získané v procese frakčnej destilácie prechádzajú úpravami na konečné produkty alebo tvoria surovinovú základňu pre iné výroby. Základnými frakciami sú:
• plynná zložka – ropné plyny propán a bután plnené do fliaš alebo využívané ako alternatívne palivo LPG (liquid petroleum gas);
• benzíny – využívané ako palivo spaľovacích motorov, rôznymi úpravami sa získavajú benzíny vysokej kvality, najmä vysokooktánové;
• nafta – palivová frakcia s ťažšími uhľovodíkmi;
• oleje – mazacie, vykurovacie;
• asfalty.
Ďalším spracovaním sa získavajú látky, ktoré tvoria základ pre výrobu plastov (etylén, propylén, butadién), síra pre rôzne chemické výroby (výroba kyseliny sírovej, výroba agrochemikálií), amoniak (výroba kyseliny dusičnej, výroba agrochemikálií), ďalšie chemikálie využívané vo viacerých oblastiach chemického priemyslu (aromatické uhľovodíky, parafíny, rozpúšťadlá, farbivá, priemyselné oleje, vazelína a pod.)
Mnohé látky dokážeme zatiaľ získať len z ropy, napriek získavaniu alternatívnych zdrojov najmä v oblasti palív, ropa predstavuje zatiaľ najvýznamnejšiu palivovú a surovinovú základňu.
2.3.5 Ropa a životné prostredie
Ropa ako fosílne palivo je súčasťou životného prostredia a aj pochádza zo životného prostredia. Jej úniky však pre životné prostredie predstavujú veľký problém. Následky znečistenia životného prostredia ropnými látkami sa môžu prejaviť okamžite alebo po dlhšom čase. K únikom ropy dochádza nárazovo pri haváriách alebo pozvoľna pri ťažbe, transporte, spracovaní ropy. Niekoľko najväčších svetových havárií je uvedených v tabuľke 6.
Ropná škvrna zvyčajne zasiahne celý zasiahnutý región, zničí vodné prostredie a život v ňom a ak sa dostane na pobrežie, objavia sa veľké škody aj tam. Únik ropy priamo alebo nepriamo zabíja ryby a vodné organizmy, vtáky, rastliny, ovplyvňuje kyslíkový režim, narúša prirodzený kolobeh ekosystémov a mení fyzikálne a chemické vlastnosti vodného prostredia
Tabuľka 6 Vybrané najrozsiahlejšie havárie s únikom ropy
Incident Miesto Termín Množstvo ropy
Vojnový konflikt
Iraq – Kuwait
Havária ropnej
veže BP Deepwater
Horizon
Perzský záliv Január 1991 1400 – 1900 mil. litrov
Mexický záliv
Havária Ixtoc I Záliv Campeche off Ciudad del Carmen
Havária Atlantic Empress Pobrežie Trinidad and Tobago
Havária Castillo de Bellver Záliv Saldanha v Južnej Afrike
ABT Summer accident Pobrežie Angoly
Havária Amoco Cadiz Portsall, Francúzsko
Havária Exxon Valdez Záliv Prince William Sound
22. apríl 2010 780 mil. litrov
3. júna 1979 530 mil. litrov
19. júla 1979 340 mil litrov
6. augusta 1983 300 mil. litrov
28. máj 1991 300 mil. litrov
16. marec 1978 260 mil. litrov
24. marec 1989 42 mil. litrov
Na zastavenie ropných škvŕn a ich následné odstránenie z prostredia možno použiť množstvo postupov a metód. Ide o mechanické metódy na zastavenie šírenia a zberu kontaminujúcich látok, chemické metódy za účelom dispergovania a emulgácie olejových látok, spaľovanie in situ a bioremediáciu pomocou mikroorganizmov. Mechanické zadržiavanie s následným zhodnocovaním ropných látok je jedným z najpoužívanejších postupov s relatívne vysokou účinnosťou a existuje veľký výber prostriedkov a zariadení, ktoré takýto zber umožňujú na pevných povrchoch, ale aj z vodnej hladiny. Jedná sa o rôzne druhy sorbentov, utierok, zberačov a separátorov.
Obrázok 27 Olejový separátor využívaný na odstránenie ropných látok z vodnej hladiny
3
TUHÉ HORĽAVÉ LÁTKY
Tuhé horľavé látky podľa Vyhlášky MV SR č. 258/2007 Z. z. nepatria k „pravým“ nebezpečným látkam, no manipulácia s nimi si vyžaduje pracovať za dodržania prísnych bezpečnostných zásad, preto zaraďujeme aj túto kapitolu.
Podľa zmienenej vyhlášky k tuhým horľavým látkam patria:
• uvädnutý krm, seno, slama a iné suché, pokosené steblovité rastliny alebo stonkové rastliny,
• tuhé palivá,
• vyťažená drevná hmota a drevná hmota spracovaná na sortimenty výrobkov
• sa nevzťahuje na manipulačnú plochu, sklad dreva predajne s plochou do 1 000 m2, na skladovanie uhoľného prachu a na skladovanie vyťaženého lignitu, čierneho uhlia a hnedého uhlia v banskom závode a v úpravni uhlia
Uvädnutý krm definujeme ako pokosenú zelenú časť travín s vlhkosťou viac ako 16 % a najviac 30 % alebo pokosenú zelenú časť ďateľovín, alebo ich zmesí s vlhkosťou viac ako 16 % a najviac 35 %
Seno je usušená zakonzervovaná nadzemná časť travín alebo ďateľovín, alebo ich zmesí s vlhkosťou najviac 16 %.
Slama je suchá nadzemná časť obilovín zbavená semien.
Štiepky sú častice dreva, ktoré sú produktom jeho drvenia alebo sekania, približne rovnakej veľkosti. Využívajú sa na energetické využitie, mechanické alebo chemické spracovanie. Štiepky môžu vzniknúť ako odpad z drevospracujúceho priemyslu alebo môžu byť pripravené cielene z rýchlorastúcich drevín.
Piliny sú triesky malých rozmerov vznikajúce pri rezaní dreva pílovými nástrojmi
Pelety patria k drevným výrobkom. Jedná sa o granule kruhového prierezu s priemerom od 6 mm až 20 mm, s dĺžkou do päťnásobku priemeru, ktorá je vyrobená peletizáciou z pilín alebo z biomasy, s vlhkosťou najviac 12 %
Brikety sú tiež drevné výrobky. Ide zvyčajne o telesá s dĺžkou jednej strany 15 cm až 25 cm, ktoré sú vyrobené z drevnej hmoty alebo biomasy s vlhkosťou podobne ako pelety.
Za biomasu môžeme považovať akúkoľvek organickú hmotu s neobmedzenou vlhkosťou a všetky produkty z nej.
K tuhým horľavým látkam radíme a pevné palivá ako je hnedé a čierne uhlie
Manipulácia s tuhými horľavými látkami predstavuje nasledujúce základné činnosti:
• ťažba, spracovanie
• doprava
• uskladnenie – sklady
Počas prevádzkovania skladov, teda počas samotného skladovania tuhých horľavých látok je potrebné zaznamenávať všetky vykonávané činnosti. Vedie sa prevádzkový alebo skladový denník. V denníku sú uvedené všetky úkony a všetky významné zmeny skladovaných pevných palív, organickej hmoty alebo drevných výrobkov. Dôležitá je najmä evidencia merania teploty v prípadoch, keď jeto potrebné (stanovené vyhláškou). Meranieteploty bude popísanéneskôr v tejto kapitole.
3.1 Drevné výrobky
3.1.1 Peletky
Drevné výrobky zvyčajne z odpadového dreva z drevospracujúcej výroby. Ich charakteristika:
• Tvar: valcovitý
• Priemer: 6 mm - 8 mm (pre väčšie kotly 12 - 20 mm)
• Dĺžka: 10 - 30 mm (20 - 50 mm)
• Sypná hmotnosť: 650 - 720 kg/m3
• Hustota: 1 100 kg/m3
• Výhrevnosť: 17,5 - 18 MJ/kg (4,8 kWh/kg)
Obrázok 28 Drevné pelety
Pelety sa pripravujú z odpadového dreva z píl, stolárskych dielní, alebo iných drevospracujúcich technológií. Podmienkou je, aby drevo nebolo kontaminované (znečistené) žiadnymi chemickými prípravkami (lepidlá laky, farbivá a pod.). Drevo sa spracúva v podobe pilín, väčšie kusy je potrebné pomlieť. Na takto pripravenú zmes sa sa pôsobí zvýšenou teplotou a tlakom v rôznych pretláčacích matricových lisoch a nastávajú fyzikálne a chemické zmeny jednotlivých zložiek dreva, ale nepridávajú sa žiadne aditívne látky. Matricové lisy sú v závislosti od zvolenej technológie rôzneho usporiadania – tanierové, ploché alebo prstencové.
Obrázok 29 Príklad matricového lisu (vľavo) a pelety vytláčané z matrice (vpravo)
Pelety môžu byť balené:
• PE-vrece: 15 kg peletiek
• paleta: je 65 sáčkov x 15 kg = 975 kg
• kamión: 24 paliet = 23,4 ton peletiek
• voľne sypané do veľkých vakov - BIG-BAGov
• vak na palete 1 000 alebo 1 200 kg
• sypané v cisterne alebo v kontajneri.
Výhodou použitia peliet je ich pomerne vysoká výhrevnosť, nízky obsah popolovín, jednoduchá manipulácia pri dávkovaní do kotlov s možnosťou automatického dávkovania.
Nevýhodou je zvýšená prašnosť pri manipulácii v dôsledku oderu a vzájomného trenia peliet. Zvýšená produkcia drevného prachu teda predsatvuje bezpečnostné (možnosť výbuchu) aj zdravotné riziko (drevný prach je alergén).
3.1.2
Brikety
Brikety sú drevné výrobky valcovitého tvaru s dĺžkou asi 15-25 cm. Pripravujú sa podobne ako pelety vysokotlakovým lisovaním za zvýšenej teploty z drevných pilín Použité môžu byť jednodruhové piliny (z ihličnatého aj listnatého dreva) alebo aj zmesné piliny. Podmienkou je použitie drevných pilín bez akýchkoľvek chemických aditív. Vysoký tlak a teplota vyvolajú fyzikálne a chemické zmeny v dreve, lignín sa stáva lepivým a brikety držia spolu a nerozpadúvajú sa. Dokonca niektoré z nich získajú lesklý akoby lakovaný povrch, prípadne pôsobením teploty nadobudnú tmavšie sfarbenie.
Charakteristiky brikiet:
• vysoká hustota (1200 kg/m3)
• vysoká výhrevnosť (17 MJ/kg)
• nízka hodnota popola (0,5%)
Obrázok 30 Príklady hotových brikiet
Brikety sa využívajú prednostne na krbové spaľovanie a spaľovanie v peciach. Prikladajú sa rovnakými spôsobmi ako polienka dreva. Vo výrobe sú zvyčajne balené v polyetylénovej fólii, čo zamedzuje ich mechanickému oderu. Prašnosť pri manipulácii s nimi je takmer nulová. Veľkou výhodou je aj nízky zostatok popolovín. Na ich výrobu môže byť použitý akýkoľvek drevný odpad bez chemického ošetrenia. Výhodné je miešanie tvrdých a mäkkých drevín.
3.1.3 Pelety vs. brikety BRIKETY
• väčšie rozmery (vzhľad „polienka“)
• dobrá výhrevnosť, nízky obsah popolovín
• použitie v krboch, kachliach, ohniskách (tam, kde je možné využiť kusové drevo) –prikladanie po kusoch
• pri manipulácii nízka prašnosť, balenie v PE fólii
PELETY
• menšie rozmery
• dobrá výhrevnosť, nízky obsah popolovín
• použitie v kotloch
• automatizované dávkovanie – sypanie
• balenie vo vreciach, „big bag“, cisternová doprava
• vyššia prašnosť pri manipulácii
• drevný prach – riziko požiaru, výbuchu
3.2 Skladovanie THL
1. uvädnutý krm, seno, slama a iné suché steblové alebo stonkové rastliny v sklade (časť maštale), halovom sklade, samostatne stojacom sklade alebo v povalovom priestore (ďalej len „sklad rastlín“)
2. tuhé palivo v sklade tuhých palív
3. vyťažená drevná hmota v otvorenom sklade
4. drevná hmota spracovaná na sortimenty výrobkov voľne uložené alebo skladované v obaloch v sklade drevných výrobkov
3.3 Seno
• výroba (vznik) sena – 3 fázy:
1. odparovanie vody z povrchu
2. odparovanie vody z kapilár a ciev a medzibunkových priestorov
3. uvoľňovanie viazanej vody v bunkách a membránach
• 3. fáza citlivá na rovnomerné sušenie – ak je rýchlosť vnútornej difúzie vody väčšia ako odparovanie na povrchu – prehrievanie – teplota 50 °C kritická, pri 65 °C treba vyskladniť, odsunúť balík, či prehriatu kopu
• teplota samovznietenia sena 70 °C
• podobné procesy – piliny, štiepka
• dosúšanie uvädnutého krmu je pracovný postup, pri ktorom sa z uvädnutého krmu odstraňuje časť vody núteným prefukovaním vonkajším vzduchom alebo upraveným vzduchom
• uvädnutý krm len v skladoch s dosušovacím zariadením
• meranie teploty – teplota nesmie stúpnuť nad 65 °C, v prípade 90°C vyskladňovanie za prítomnosti has. jednotky
• ak sa teplota zvýši nad 30 °C alebo o 7 °C nad naposledy nameranú, zapína sa dosušovacie zariadenie
3.3.1 Meranie teploty pri skladovaní sena
Meranie teploty pri skladovaní sena je veľmi dôležité, pretože suché seno môže podliehať procesu samonáhrevu, čo môže viesť k samovznieteniu. Tento proces je spôsobený mikrobiálnou aktivitou a chemickými reakciami v prípade, že seno nie je dostatočne vysušené pred uskladnením.
1. Postup merania teploty pri skladovaní sena:
• Teplota sena sa meria najmä v prvých týždňoch po jeho uskladnení, pretože riziko samovznietenia je najväčšie počas tejto fázy.
• Zameranie by malo byť na tie časti hromady, ktoré sú veľké alebo husté, pretože majú horšie prúdenie vzduchu a sú náchylnejšie na hromadenie tepla.
2. Výber nástrojov na meranie:
• Teplotné sondy: Podobne ako pri skládkach uhlia, sa používajú teplotné sondy alebo meracie ihly, ktoré sa zasúvajú hlboko do balíkov sena alebo do hromád sena.
• Teplomery s dlhými sondami: Na meranie teploty sa používajú špeciálne teplomery s dlhými sondami (napríklad tyčové teplomery), ktoré dokážu merať teplotu v hĺbke sena.
3. Miesta merania:
• Centrum balíkov alebo veľkých hromád je kritické miesto, pretože práve tam sa môže teplo najviac akumulovať.
• Odporúča sa merať teplotu v rôznych hĺbkach a miestach hromady alebo balíka sena, najmä v strede, kde sa môžu vyvíjať vyššie teploty.
4. Frekvencia merania:
• Počas prvých 2-3 týždňov po uskladnení je potrebné merať teplotu denne. Toto obdobie je najkritickejšie, pretože mikrobiálna aktivita, ktorá spôsobuje zahrievanie, je najintenzívnejšia počas prvých dní po uskladnení.
• Ak je seno dobre vysušené a stabilizované, frekvencia merania môže byť znížená na 12 krát týždenne
5. Kritické teploty:
• Do 40°C: Táto teplota je považovaná za normálnu, seno sa zahrieva, ale nehrozí riziko samovznietenia.
• 40-55°C: Zvýšená teplota, ktorá môže indikovať začiatok problémov. Pri tejto teplote by sa malo seno monitorovať častejšie (napr. každých pár hodín).
• 55-70°C: Kritická teplota, pri ktorej sa seno začína nebezpečne prehrievať. Seno je potrebné okamžite prevzdušniť alebo rozložiť, aby sa predišlo samovznieteniu.
• Nad 70°C: Vysoké riziko vzniku požiaru, seno môže začať horieť. Je potrebné okamžite konať, napríklad hasiť vodou alebo premiestniť seno na bezpečné miesto.
6. Preventívne opatrenia:
• Správne sušenie pred uskladnením: Seno by malo byť zbalené a uskladnené, keď má vlhkosť pod 15-20%, aby sa minimalizovalo riziko nadmerného zahrievania.
• Dostatočné vetranie: Skladovacie priestory by mali byť dobre vetrané, aby sa umožnilo odvádzanie vlhkosti a tepla.
• Premiestňovanie balíkov: Ak sa zistia vyššie teploty, odporúča sa seno prevzdušniť alebo rozložiť balíky, aby sa teplo rovnomerne rozptýlilo a zabránilo sa jeho hromadeniu.
3.3.2 Meranie teploty v skládke uhlia
Meranie teploty v skládke uhlia je dôležité pre prevenciu samovznietenia a pre bezpečnosť prevádzky. Uhlie sa totiž môže zahriať v dôsledku samovoľného tepelného rozkladu, ktorý vzniká oxidačnými reakciami na jeho povrchu, a ak teplota prekročí kritickú hodnotu, môže sa samovznietiť. Bližšie sa tomuto procesu venujeme v kapitole 4.3.5, kde je vysvetlený proces samovznietenia uhlia a sú uvedené aj limitné hodnoty
Metódy merania teploty v skládke uhlia
1. Teplotné sondy alebo senzory
Teplotné sondy sú najbežnejšou metódou merania. Sú buď pevne inštalované v skládke alebo sa do nej zavádzajú pravidelne na meranie aktuálnej teploty. Tieto senzory sú často dlhé kovové tyče s teplotnými čidlami, ktoré sa zapichnú do rôznych hĺbok skládky. Moderné sondy môžu byť vybavené digitálnymi senzormi, ktoré umožňujú vzdialený odpočet dát.
2. Infračervené (IR) termokamery
Termokamery môžu byť použité na snímanie povrchovej teploty skládky, čo je užitočné pre rýchle zistenie horúcich miest. IR kamery sú však obmedzené tým, že snímajú len povrchové teploty, a nemusia vždy odhaliť skryté ohniská vo vnútri skládky.
3. Termočlánky a odporové teplomery (RTD)
Tieto snímače sú často zakopané priamo v skládke uhlia. Termočlánky sú efektívne na meranie veľkého rozsahu teplôt a rýchlo reagujú na teplotné zmeny, čo umožňuje včasné varovanie.
4. Monitoring plynov
Meranie emisií plynov ako oxid uhoľnatý (CO) a oxid uhličitý (CO₂) je nepriamou metódou, ktorá sa používa na monitorovanie skládok uhlia. Ak sa množstvo týchto plynov zvyšuje, naznačuje to oxidačné reakcie a potenciálne zvýšenie teploty. Táto metóda je efektívna ako doplnok k teplotným senzorom.
4 SAMOVZNIETENIE LÁTOK
Horľavosť a výbušnosť sú významnými nebezpečnými vlastnosťami látok. Horením a správaním sa látok v podmienkach horenia sme sa zaoberali v predchádzajúcich kapitolách. Za určitých podmienok však dochádza k horeniu látok bez dodržania podmienky známeho trojuholníka horenia. Navonok sa zdá, že vrchol energie, či iniciačného zdroja chýba. Takýto proces sa nazýva samovznietenie. Energia, ktorá vedie k samovznieteniu sa uvoľňuje v samotnej látke pôsobením vnútorných oxidačných procesov, schematicky je to znázornené na obrázku 31.
Samovznietenie definujeme ako proces, pri ktorom dochádza aj pri relatívne nízkych teplotách k samovoľnému zrýchleniu oxidačných procesov materiálov. Oxidačnými procesmi sa vo vnútornom prostredí materiálov uvoľňuje energia. Ďalší vývoj situácie závisí od rôznych faktorov, v mnohých prípadoch dochádza k samovoľnému zapáleniu horľavej látky.
Procesu samovznietenia podliehajú látky anorganické aj organické, čisté látky aj zmesi. Typické takýmto priebehom sú rastlinné materiály, zaolejované handry, či utierky, niektoré chemikálie. Jedná sa o veľmi nebezpečný proces, ktorý vyžaduje prijať bezpečnostné opatrenia pri manipulácii s materiálmi náchylnými k samovznieteniu, napr. dostatočné vetranie, monitorovanie teploty a pod.
Podľa impulzu, ktorý iniciuje vznik a zrýchlenie vnútorných oxidačných procesov hovoríme o samovznietení fyzikálnom (tepelnom), chemickom a biologickom.
4.1 Teória vzniku samovznietenia
Samovznietenie ako proces vznikajúci na základe výmeny energie počas vnútorných procesov prebieha v niekoľkých krokoch: O P E O P E
• Hromadenie, čiže kumulácia tepla, ktoré sa pomaly uvoľňuje pri oxidačných reakciách vo vnútornom priestore materiálov;
• Nedostatočný odvod tepla, ktorý nastáva v dôsledku rôznych faktorov, napr. veľké množstvo materiálu, nedostatočné vetranie a pod. vedie k narastaniu teploty vo vnútri hromady.
• Dosiahnutie teploty vzplanutia. Nárastom teploty môže byť dosiahnutá teplota vzplanutia daného materiálu a v závislosti od podmienok okolia môže dôjsť plameňovému horeniu alebo bezplameňovému rozkladu látky.
Pre posúdenie daného procesu porovnávame hodnoty Q1 a Q2
Q1 môžeme definovať ako teplo uvoľnené chemickými rozkladnými procesmi vo vnútornom prostredí materiálu. Je závislé od množstva materiálu a samozrejme aj od druhu a chemickej štruktúry horľaviny, ktoré určujú rýchlosť reakcií a množstvo reakčného tepla ako je vidieť v rovnici 4.1.
Q1 – množstvo uvoľneného tepla za jednotku času (kJ.s-1)
ΔH – reakčné teplo (kJ.kmol-1)
V – objem materiálu (m3)
v – rýchlosť oxidačnej reakcie (kmol.m-1 m-3)
Q2 – množstvo odvedeného tepla za jednotku času (kJ.m-1)
α – koeficient prestupu tepla zo zmesi na stenu nádoby alebo do vzduchu (kJ.m-2.s-1)
S – veľkosť kontaktnej plochy materiálu a nádoby (m2)
ΔT – rozdiel teplôt materiálu a steny nádoby (K)
Porovnaním Q1 a Q2 môžu nastať rôzne situácie:
Q1 = Q2 – v prípade rovnosti tepla uvoľneného a tepla odvedeného samovznietenie nenastáva, pretože buď je rýchlosť prebiehajúcej reakcie (a tým pádom aj uvoľňovanie tepla) príliš malé, alebo je dobre zabezpečený odvod tepla zo zmesi.
Q1 > Q2 – pri oxidačnej reakcii sa uvoľňuje veľké množstvo tepla alebo je nedostatočný odvod tepla zo zmesi. Samovznietenie materiálu je veľmi pravdepodobné.
Q1 < Q2 – množstvo odvedeného tepla je vyššie ako množstvo tepla uvoľneného, čo znamená, že k samovznieteniu nedôjde
Na základe daných situácií je možné prijímať opatrenia na zabránenie vzniku samovznietenia alebo aspoň znížiť riziko vzniku tohto javu. Z rovníc 4.1 a 4.2 vyplýva, že najviac dokážeme ovplyvniť veličinu objemu materiálu a plochu, ktorou bude odvádzané teplo uvoľnené oxidáciou z materiálu. Takže sa snažíme skladovať čo najmenšie možné množstvo horľavého materiálu podliehajúcemu samovznieteniu, alebo je možné zabezpečiť čo najväčší odvod tepla uvoľneného pri prípadnej oxidácii zväčšením kontaktnej plochy materiálu V priemyselnom sektore sa najčastejšie využíva práve zväčšenie styčnej plochy a stretávame sa s tzv. obmedzovačmi ohňa v ochranných sieťkach baníkov alebo v nádržiach ľahko horľavých kvapalín, či vetracích potrubiach benzínových nádrží
4.2
Tepelné samovznietenie
Všetky procesy samovznietenia prebiehajú kombináciou vnútorných chemických a fyzikálnych zmien. Do kategórií delíme samovznietenie podľa prevládajúcich síl, ktoré pôsobia na materiál zvonka a svojím pôsobením vyvolajú vnútorné zmeny. Pri tepelnom (fyzikálnom) samovznietení sa jedná o proces, pri ktorom dlhodobo pôsobí na horľavinu vyššia teplota, cca 80 – 100 °C. V priemyselných procesoch sa jedná o sušenie surovín alebo aj produktov. Citlivé sú materiály s vysokým množstvom celulózy, prípadne lignocelulózové materiály, ako drevo (napr. dosky, piliny, triesky, štiepka), papier, ľan, bavlna, rašelina apod. Počas vystavenie materiálu takýmto teplotám dochádza k termooxidačným reakciám zložiek citlivých na tepelné namáhanie a uvoľňujú sa horúca para aj horľavé plyny. Tvoria sa centrá aktívneho uhlíka. Pri nesprávnom odvetraní sa pri náhlom prísune kyslíka môže objaviť plameňové horenie, inak môže pokračovať pomalý postupný termický rozklad (tlenie) uhlíkatej časti sušeného materiálu.
Obrázok 32 Sušiace procesy s možnosťou samovznietenia: sušenie dreva vľavo (BES Bollmann) a lisovanie a sušenie papiera vpravo (biznisit.sk)
4.3 Chemické samovznietenie
Chemické samovznietenie je spôsobené hromadením energie uvoľnenej pri chemických reakciách látok s kyslíkom (zvyčajne vzdušným), s vodou, alebo vzájomnými reakciami látok medzi sebou.
4.3.1 Samovznietenie látok reakciami so vzdušným kyslíkom
Niektoré horľavé látky sú veľmi reaktívne a oxidujú už pri kontakte s kyslíkom obsiahnutým vo vzduchu aj pri bežnej laboratórnej teplote. Počas oxidácie sa v niektorých prípadoch uvoľňuje také množstvo tepla, že dochádza k vznieteniu a následne až k plameňovému horeniu reakčnej zmesi. Takéto látky sa nazývajú pyroforické (samozápalné).
Typickým príkladom pyroforickej látky je biely fosfor. Fosfor je prvok, ktorý sa vyskytuje v niekoľkých modifikáciách (formách), biely fosfor je z nich najviac reaktívna modifikácia. Je silne reaktívny s kyslíkom v atmosfére a už pri teplotách 25 – 30 °C môže nastať spontánne vzplanutie zmesi. Ak sa biely fosfor ponechá na vzduchu, začne pomerne rýchlo oxidovať, vytvára sa hustý biely dym a uvoľňuje sa veľké množstvo energie. Reakciou vzniká oxid fosforečný P4O10 (P2O5):
P4 + 5 O2 ⇒ P4O10 (4.1)
Uvoľnené množstvo tepla vedie k samozapáleniu zmesi, ktorá horí jasným žltobielym plameňom. Vznikajúci oxid fosforečný je pevným produktom reakcie, časť sa však nachádza aj v hustom bielom dyme, ktorý je toxický a pôsobí dráždivo na sliznice a dýchacie cesty. Reaguje totiž s vodou v dýchacích cestách a tvorí sa kyselina fosforečná, čo je korozívna látka, ktorá môže spôsobiť poškodenie (popálenie) tkanív v dýchacích cestách.
Schopnosť bieleho fosforu rýchlo vzplanúť sa využíva aj vo vojenských aplikáciách, používanie fosforových zápalných bômb sa však považuje za neetické jednanie. Napriek tomu sa v konfliktoch vyskytujú.
V laboratórnych podmienkach aj v priemyselnom používaní sa kvôli svojej reaktívnosti biely fosfor skladuje vo vode, s ktorou nereaguje, alebo v inertnej (dusíkovej) atmosfére.
Biely fosfor oxiduje aj za nižších teplôt ako je laboratórna (izbová) teplota. V tom prípade dochádza k pomalej oxidácii, vzniká oxid fosforitý P4O6. Uvoľnená energia sa prejavuje vo forme svetla a za tmy dochádza k svetelným efektom, jav sa nazýva fosforescencia.
K ďalším podobne reagujúcim látkam patria práškový hliník, práškový zinok, fosfán (fosforovodík, PH3), sulfidy kovov, Rb, Cs.
Sulfidy kovov, najmä FeS, Fe2S3 môžu vznikať pri skladovaní ropy a ropných produktov v kovových nádržiach. Ropa obsahuje určitý podiel síry a aj keď sa síra pri spracovaní ropy odstraňuje, zvyšky síry sa môžu nachádzať v nánosoch nádrží. V prípade kontaktu so železom prebieha reakcia a vznikajú sulfidy, ktoré v prípade kontaktu so vzdušným kyslíkom oxidujú.
Uvoľňuje sa teplo a v zmesi nastáva nárast teploty (400 – 500 °C). V prípade kontaktu s horľavou látkou môže dôjsť k vznieteniu, či vzplanutiu horľaviny v závislosti o d podmienok.
Takéto situácie sa môžu vyskytnúť pri údržbe nádrží v priemyselných celkoch, kde sa skladujú ropné produkty, a preto je potrebné pri týchto činnostiach dbať na dodržiavanie predpísaných postupov a pravidiel bezpečnosti
4.3.2 Samovznietenie látok reakciami s vodou
Hoci sa pri laickom pohľade voda javí ako látka, ktorá „nemôže nič pokaziť“, reakcie niektorých chemických látok s vodou prebiehajú prudko, prípadne až explozívne. K takým látkam patria napr. alkalické kovy (Na, K, Li, Rb, Cs), kovy alkalických zemín (Ca, Sr, Ba, Ra), karbidy kovov, nehasené vápno (CaO).
Reakcie alkalických kovov s vodou prebiehajú za vzniku príslušných hydroxidov a uvoľnenia veľkého množstva energie (reakcia 4.2). Veľkosť uvoľnenej energie narastá so zvyšujúcim sa atómovým číslom reagujúcich kovov. Ďalším produktom reakcie je vodík, čo v kombinácii s uvoľneným teplom vedie k iskreniu, plameňovému horeniu, prípadne až k výbuchu. V priemyselných technologických celkoch by to mohlo viesť k vážnym ohrozeniam, preto je nutné pri spracovávaní týchto látok dodržiavať prísne bezpečnostné opatrenia.
Kveľmi diskutovaným témam aj medzi laickou verejnosťou patrí reakcia lítia svodou.Lítiumješirokovyužívanýmkovovvenergetickýchčlánkochrôznehovyužitiaaj veľkosti, nájdeme ho vbatériách mobilných telefónov, notebookov, elektromobilov).
Reakcie lítia svodou sú príčinou komplikácií pri hasení požiarov selektrobatériami, pretožeoneskorenáreakciamôževiesťkznovurozhoreniuužuhasenéhopožiaru.
Reakcioukarbidovkovovmôžuvznikaťhorľavéažvýbušnéplyny. Najznámejšouje pravdepodobne reakcia karbiduvápnika, produktom ktorej jeacetylén, plynsvysokým rozpätím medzí výbušnosti (reakcia 4.3). Táto reakcia sa využívala vsvetlometoch historickýchautomobilov,aleajvlampáchbaníkov,tzv.karbidky.
Nebezpečnou môže byť aj reakcia oxidu vápenáteho (nehasené vápno) svodou (reakcia4.4).Danáreakciasanazývahasenievápna,vznikáhydroxidvápenatýauvoľňuje saenergia,teplotavreakčnomprostredímôžestúpnuťažnad300°C.
CaC
V minulosti sahasené vápnopre stavebné účely pripravovalo aj v domácom prostredí (tzv. vápenné jamy), čo pri nepozornosti a nedodržaní pravidiel bezpečnosti viedlo k zraneniam, najmä popáleninám. V súčasnosti sa hasené vápno pripravuje priemyselne a na stavebné účely sa obchoduje s hotovými zmesami. Oxid vápenatý sa používa v poľnohospodárskych objektoch ako dezinfekčný prostriedok pri živočíšnej výrobe. V súvislosti s týmto Hawkins
Investigastion vyšetrovali prípad požiaru budovy hydinárne na farme vo Veľkej Británii. Vyšetrovaním bolo vyvrátené pôvodné podozrenie, že zamestnanci nedodržali zákaz fajčenia v areáli a že požiar vznikol od odhodeného ohorku cigarety. Naopak, našli sa dôkazy chemického samovznietenia reakciou oxidu vápenatého použitého na dezinfekciu budovy počas pravidelnej údržby s kondenzovanou vodou z vlhkého ovzdušia. Pracovníci firmy následne dokázali, že pri reakcii sa uvoľní také množstvo tepla, ktoré vyvolá po niekoľkých hodinách vznietenie podstielkovej slamy (obrázky 19 a 20).
Obrázok 33 Nárast teploty v dôsledku chemickej reakcie CaO
Obrázok 34 Vznietenie podstielkovej slamy v dôsledku chemickej reakcie CaO vľavo po 18 min, vpravo po 45 min
4.3.3 Samovznietenie vzájomnými reakciami látok
Vzájomné reakcie niektorých látok sú silne exotermické a v závislosti od podmienok v okolí môže dôjsť k vznieteniu reakčnej zmesi. Jedná sa najmä o reakcie oxidačných činidiel
(O2, O3, Cl2, HNO3, H2SO4, H2O2, KMnO4) s prevažne organickými látkami (alkoholy, glykoly, aldehydy)
Ako príklad môžeme uviesť oxidáciu glycerolu manganistanom draselným alebo oxidáciu etanolu oxidom manganistým, známu ako blesky v skúmavke.
4.3.4 Samovznietenie horľavých kvapalín
Manipulácia s horľavými kvapalinami je veľmi citlivou záležitosťou aj z pohľadu samovznietenia. Je mnoho druhov horľavých kvapalín, kde je možnosť samovznietenia pravdepodobná, k významným patria najmä rastlinné a minerálne oleje, farbivá a rozpúšťadlá, ktoré svojou štruktúrou dávajú predpoklad vnútornej oxidácie. Ide o látky s nenasýtenými väzbami, pričom práve v mieste násobnej väzby prebiehajú pri reakcii zmeny
V dielňach na spracovanie dreva alebo kovov preto problém predstavujú zaolejované handry a utierky, najmä pri použití náterov s obsahom ľanového, slnečnicového, či podobných olejov. V týchto olejoch sa nachádza viac násobných väzieb, kde dochádza k štiepeniu a oxidácii, pri ktorej sa uvoľňuje teplo. Pri nahromadení väčšieho množstva zaolejovaného savého materiálu (utierok, handier alebo napríklad aj drevných pilín) môže postupne narásť teplota a spôsobiť jeho vznietenie až plameňové horenie
Náchylnosť používaných olejov k samovznieteniu sa hodnotí tzv. jódovým číslom. Jódové číslo (alebo jódové číslo tuku) je hodnota, ktorá určuje množstvo nenasýtených mastných kyselín (teda kyselín s dvojitou väzbou) v tukoch a olejoch. Udáva sa ako hmotnosť jódu (v gramoch), ktorú môže prijať (naviazať) 100 gramov daného tuku alebo oleja. Jód sa adíciou viaže na dvojité väzby nenasýtených mastných kyselín, a preto sa toto číslo používa na kvantifikáciu stupňa nenasýtenosti tukov. Primárne sa jódové číslo používa na hodnotenie kvality, stability a trvanlivosti tukov, no je možné ho využiť aj na posúdenie sklonu k samovznieteniu. Za citlivé považujeme oleje, ktorých jódové číslo je vyššie ako 100, ktoré majú vysokú schopnosť na vzduchu polymerizovať a tvoriť tak pomerne pevný film na povrchu materiálov (=vysychanie a vytvrdnutie náterov a lakov). K takým patria napríklad ľanový a perilový olej Náter z ľanového oleja poznáme pod názvom fermež Ich jódové číslo nadobúda hodnoty viac ako 170. Pri používaní olejových náterov a lakov v dielňach platia preto prísne bezpečnostné pravidlá, a to najmä na skladovanie zaolejovaných handier a utierok.
4.3.5 Samovznietenie uhlia
Uhlie je vysoko náchylné na samovznietenie v dôsledku oxidácie pri nesprávnom skladovaní. Uhlie čerstvo vyťažené a naskladnené môže oxidovať, čo pri nedostatočnom vetraní v skladoch uhlia alebo v baniach môže viesť k tleniu až k požiaru uhoľnej hromady. Na proces samovznietenia uhlia vplýva viacero faktorov, napr. kvalita uhlia, atmosférické podmienky, veľkosť hromady (čiže množstvo materiálu), spôsob naskladnenia udržiavania skládky, prímesi iných organických materiálov (hlušina, kusy dreva a pod.). Viac náchylné na samovznietenie je menej kvalitné uhlie, uhlie na otvorených skládkach, kde podlieha
atmosférickým vplyvom (výkyvy teplôt a vlhkosti). Pôsobením týchto faktorov je podporovaná vnútorná oxidácia uhlia a pri nedostatočnom odvode uvoľneného tepla dochádza k jeho kumulácii k postupnému zahoreniu skládky. Oxidácia uhlia začína už pri nižších teplotách, pri 35 °C narastá oxidačná rýchlosť reakcie, nastáva výrazné zahrievanie materiálu a pri dosiahnutí teploty 55 °C je proces nemožné zvrátiť.
Zahorenie uhlia je dej veľmi ťažko riešiteľný, ak je to možné, je potrebné postihnutú časť uhlia odstrániť, aby sa tlenie a vnútorný požiar nepreniesli na zvyšnú časť uhlia. Jedná sa často dlhodobé záležitosti, najmä ak sa taký požiar objaví v baniach. Extrémnym príkladom je americké mesto Centralia v Pennsylvánii, kde požiar v podzemnej uhoľnej bani začal v 60. rokoch minulého storočia a horí doteraz, pričom odborníci predpovedajú, že môže pokračovať desiatky až sto rokov, nakoľko zásoby v miestnych baniach sú veľké. Mesto bolo v osemdesiatych rokoch vysídlené a dnes je známe ako mesto duchov.
4.4 Biologické samovznietenie
Biologické samovznietenie, alebo biochemické, či mikrobiologické samovznietenie, je proces biodegradácie rastlinných materiálov, pri ktorom dochádza k znehodnoteniu materiálu, jeho vnútornej oxidácii, kumulácii tepla a tleniu rastlinnej hmoty s možným následným plameňovým horením. Náchylné sú k tomu rastlinné produkty ako uvädnutý krm, seno, slama, siláž, drevná štiepka, drevné piliny, tabak, ľan, bavlna.
Proces je spôsobený vnútornou biochemickou oxidáciou vplyvom mikroorganizmov a prebieha v troch fázach: fyziologickej, mikrobiologickej a chemickej
1. Fyziologická fáza
Fyziologická fáza nastáva po odumretí rastlinných buniek, enzymatická aktivita buniek však určitú dobu ešte ostáva zachovaná. Rastlinné enzýmy štiepia sacharidové polyméry v bunke (škrob a celulózu) na jednoduchšie molekuly. V zmesi dochádza k rozvoju mikroorganizmov, ktorých potravu predstavujú získané jednoduchšie sacharidy. Počas toho sa uvoľňuje energia a dochádza k nárastu teploty. Produktom rozkladu je aj voda, ktorá sa objavuje vo forme drobných kvapôčiek, a preto sa tento proces nazýva aj potenie materiálu. Postupujúcim rozkladom a stúpaním teploty zmes prechádza do mikrobiologickej fázy.
2. Mikrobiologická fáza
V mikrobiologickej fáze teplota v zmesi stúpa na 50 – 60 °C, pôvodné kmene baktérií odumreli a rozvíjajú sa mezofilné a termofilné baktérie. Ako substrát používajú jednoduchšie sacharidy vzniknuté v prvej fáze a začína sa tráviť aj bielkovinová zložka buniek. Metabolické premeny prebiehajú za deficitu kyslíka, k oxidačným produktom patria organické kyseliny. Sprievodným vonkajším znakom je kyslý hnilobný zápach. Prejavuje sa aj ďalší nárast teploty v reakčnom prostredí, čo spolu s poklesom pH (zvyšovanie kyslosti prostredia v dôsledku prítomnosti kyselín) vedie k odumieraniu mikroorganizmov a nastáva tretia, chemická, fáza.
3. Chemická fáza
Rozkladnými procesmi v zmesi vzrastá teplota na 70 – 80 °C, čo spoločne s nízkym pH neumožňuje existenciou a činnosť mikroorganizmov a reakcie prebiehajú výlučne chemickou cestou.
4.5 Faktory ovplyvňujúce samovznietenie
1. chemické vlastnosti látky
• prvkové zloženie látok – horľavé prvky, kyslík
• tvar reťazca - vplyv na stabilitu voči oxidácii
• hexán 260 °C, cyklohexán 270°C, benzén 591°C
• miesto v homologickom rade - vplyv na stabilitu voči oxidácii
• propán 504°C, bután 430°C, heptán 250°C
2. tepelná vodivosť látky
• čím nižšia tepelná vodivosť, tým je menší odvod tepla, teplo sa kumuluje, zvyšuje sa teplota v reakčnom priestore a následne horenie látky
• napr. práškový Al má tepelnú vodivosť cca 300 krát menšiu ako kompaktný kus
3. objem a tvar látky
• so zvyšovaním objemu sa teplota samovznietenia spravidla znižuje
• s narastaním tlaku teplota samovznietenia klesá – znižuje sa vzdialenosť molekúl, zvyšuje sa pravdepodobnosť účinných zrážok
• benzín pri 190kPa 480°C, pri 1500kPa 290°C
4.6 Legislatíva v oblasti hodnotenia náchylnosti k samovznieteniu látok
Existuje niekoľko noriem a metód na hodnotenie látok z hľadiska ich náchylnosti k samovznieteniu. Tieto normy pomáhajú pri klasifikácii materiálov, určujú metódy testovania a poskytujú usmernenia pre bezpečné skladovanie a manipuláciu s nebezpečnými látkami.
Slovenské a európske normy
V rámci Slovenska sú normy často prevzaté z európskych alebo medzinárodných štandardov, pretože Slovensko je členom Európskej únie a spolupracuje s medzinárodnými normalizačnými orgánmi.
1. STN EN 15188:2020
• Názov: Stanovenie teploty samovznietenia pevných materiálov.
• Popis: Táto norma určuje metódy na stanovenie teploty samovznietenia pevných materiálov. Je dôležitá pre hodnotenie rizika samovznietenia materiálov, ako sú drevo, uhlie, textílie a iné organické látky. Pomocou tejto normy sa testuje teplota, pri ktorej sa materiál spontánne vznieti pri daných podmienkach.
2. STN EN ISO/IEC 80079-20-2:2016
• Názov: Výbušné atmosféry – Časť 20-2: Vlastnosti materiálov – Metódy na stanovenie teploty vznietenia prachov.
• Popis: Norma sa zameriava na vlastnosti prachov, ktoré môžu vznikať v priemyselných procesoch. Definuje metódy na stanovenie teploty, pri ktorej sa prachy samy vznietia. Je dôležitá pre prevádzky, kde sa pracuje s jemnými prachmi, ako napríklad v poľnohospodárstve, drevovýrobe alebo farmaceutickom priemysle.
3. STN EN 60079-4
• Názov: Elektrické zariadenia pre výbušnú atmosféru - Časť 4: Metódy testovania horľavosti a teploty vzplanutia.
• Popis: Norma sa vzťahuje na hodnotenie elektrických zariadení, ktoré môžu byť zdrojom tepla a môžu spôsobiť vznietenie nebezpečných látok, ako sú prachy alebo plyny.
Medzinárodné normy
Na medzinárodnej úrovni existujú normy, ktoré hodnotia látky z hľadiska ich náchylnosti na samovznietenie a pomáhajú pri zabezpečení bezpečnosti pri ich skladovaní a manipulácii.
1. ISO 871:2006
• Názov: Plastics – Determination of ignition temperature using a hot-air furnace.
• Popis: Táto norma určuje teplotu vzplanutia plastov a polymerických materiálov. Metóda sa využíva na zistenie teploty, pri ktorej sa plastový materiál vznieti v horúcej vzduchovej peci bez priameho kontaktu s plameňom.
2. ISO 10156:2017
• Názov: Gases and gas mixtures – Determination of fire potential and oxidizing ability for the selection of cylinder valve outlets.
• Popis: Norma poskytuje metódy na stanovenie potenciálu plynov na vznietenie a ich oxidačné schopnosti. Používa sa najmä pri klasifikácii plynov a plynno-kvapalných zmesí, ktoré môžu byť náchylné na samovznietenie.
3. ASTM E659-15
• Názov: Standard Test Method for Autoignition Temperature of Liquid Chemicals.
• Popis: Táto norma ASTM definuje metódu na stanovenie teploty samovznietenia kvapalných chemikálií. Testovanie zahŕňa ohrev kvapaliny v uzavretom priestore, aby sa zistila teplota, pri ktorej sa látka vznieti.
4. ASTM D1929
• Názov: Standard Test Method for Determining Ignition Temperature of Plastics.
• Popis: Definuje metódy na stanovenie teploty vzplanutia plastov pri rôznych podmienkach, pričom testuje ich náchylnosť k samovznieteniu.
5. DIN 51794:2003-12
• Názov: Stanovenie teploty samovznietenia.
• Popis: Táto norma určuje metódy na stanovenie teploty samovznietenia kvapalín a pevných látok v uzavretých priestoroch. Používa sa na testovanie látok, ako sú kvapalné palivá, oleje a organické pevné látky, pri ktorých existuje riziko samovznietenia pri určitých teplotách.
• Použitie: Je dôležitá pre chemický, petrochemický a iné priemyselné sektory, kde je potrebné určiť teploty samovznietenia látok.
• Popis: Táto norma opisuje postup na stanovenie bodu vzplanutia horľavých kvapalín. Je zameraná na stanovenie teploty, pri ktorej sa kvapalina vznieti, keď je vystavená otvorenému plameňu alebo horúcemu povrchu.
• Použitie: Používa sa najmä pri hodnotení rizika vzplanutia v prostredí, kde sa manipuluje s horľavými kvapalinami, ako sú rozpúšťadlá alebo palivá.
7. DIN EN 14522:2005-09
• Názov: Stanovenie teploty samovznietenia plynov a pár.
• Popis: Táto norma stanovuje postup na určenie teploty samovznietenia plynov a pár v uzavretých priestoroch. Vzťahuje sa na horľavé plyny, ktoré môžu byť náchylné na spontánne vznietenie pri určitých podmienkach.
• Použitie: Je dôležitá pre hodnotenie rizika samovznietenia plynov a zmesí v priemyselných prevádzkach, kde sa manipulujú s plynnými látkami.
8. DIN EN 50281-2-1:1999
• Názov: Elektrické zariadenia pre použitie v prítomnosti horľavého prachu – Časť 2-1: Testovacie metódy – Metóda na stanovenie minimálnej teploty samovznietenia prachu.
• Popis: Norma definuje metódy na stanovenie minimálnej teploty samovznietenia prachu. Tento štandard sa používa najmä v prostrediach, kde sa manipuluje s prachmi,
ktoré môžu vytvárať výbušné zmesi (napr. v potravinárskom, drevárskom a chemickom priemysle).
• Použitie: Hodnotí sa, pri akej teplote sa prach vznieti, čo je dôležité pri prevencii explózií a požiarov.
9. DIN 53436:2019-04
• Názov: Generovanie teplôt a látok pri pyrolýze a termickom rozklade pevných materiálov v uzavretých prostrediach.
• Popis: Táto norma poskytuje metodiku na generovanie látok a teplôt počas pyrolýzy (rozklad látok pri zahrievaní bez prístupu kyslíka) a termického rozkladu pevných materiálov. Pomáha identifikovať teploty, pri ktorých dochádza k samovznieteniu alebo termickému rozkladu.
• Použitie: Norma sa využíva v rôznych priemyselných oblastiach na testovanie materiálov pri ich vystavení vysokým teplotám.
Tieto normy poskytujú komplexné metódy na hodnotenie rizika samovznietenia pre rôzne typy materiálov, od pevných látok a prachov po kvapaliny a plyny. V priemysle a pri skladovaní nebezpečných materiálov sú dôležité na prevenciu požiarov a iných havárií spôsobených samovznietením.
5 PREPRAVA NEBEZPEČNÝCH MATERIÁLOV
Manipulovať, skladovať, prepravovať, ale napríklad aj obchodovať s nebezpečnými látkami v Slovenskej republike, ako aj celej Európe je možné len so správne označenými nebezpečnými látkami na obaloch aj transportných prostriedkoch. V Slovenskej republike platí
Nariadenie Európskeho parlamentu a Rady (ES) č. 1272/2008 o klasifikovaní, označovaní a balení nebezpečných látok a zmesí (CLP), ktoré vychádza z globálneho harmonizovaného systému (GHS).
5.1 Označovanie nebezpečných látok podľa CLP
Označovanie nebezpečných látok podľa nariadenia CLP (Classification, Labelling and Packaging) je založené na globálnom harmonizovanom systéme (GHS) a stanovuje povinnosti pre výrobcov, dovozcov a následných užívateľov chemikálií.
Základné prvky označovania podľa CLP:
1. Piktogramy
CLP zavádza štandardizované výstražné piktogramy, ktoré slúžia na vizuálne znázornenie povahy nebezpečenstva. Piktogramy sú v tvare kosoštvorca s červeným okrajom a symbolom. Medzi najčastejšie patrí:
• Lebka a skrížené kosti: pre akútnu toxicitu
• Plameň: horľavé látky
• Výbuch: výbušné látky
• Korózia: žieravé látky
• Výkričník: menej závažné nebezpečenstvá, ako podráždenie kože či očí
2. Výstražné slová
Existujú dve výstražné slová, ktoré upozorňujú na závažnosť rizika:
• "Nebezpečenstvo" pre vážnejšie riziká
• "Pozor" pre menej závažné riziká
3. Výstražné upozornenia (H-vety)
H-vety (z anglického Hazard Statements) popisujú špecifické riziko látky alebo zmesi. Napríklad:
• H200: Nestabilné, môže vybuchnúť
• H302: Zdravotné riziko pri požití
• H410: Veľmi toxické pre vodné organizmy s dlhodobým účinkom
4. Bezpečnostné upozornenia (P-vety)
P-vety (z anglického Precautionary Statements) poskytujú odporúčania na bezpečné používanie látok, napríklad:
• P102: Uchovávajte mimo dosahu detí
• P301+P310: Pri požití ihneď vyhľadajte lekársku pomoc
5. Doplňujúce informácie
Obsahujú informácie, ktoré nie sú pokryté výstražnými upozorneniami, ale môžu byť dôležité pre bezpečnosť.
6. Identifikácia látky alebo zmesi
Na označení musí byť uvedený názov látky alebo zmesi a identifikácia výrobcu či dodávateľa.
CLP klasifikácia sa vzťahuje na široké spektrum produktov, od čistiacich prostriedkov až po priemyselné chemikálie. Každý obal musí obsahovať jasne viditeľné označenie, aby používatelia mohli ľahko identifikovať riziká spojené s látkou alebo zmesou.
V praxi by tak na etikete nebezpečnej látky mali byť jasne vyznačené piktogramy, výstražné slová, H- a P-vety, aby sa zabezpečila ochrana zdravia a životného prostredia.
5.2 Preprava nebezpečných látok
Preprava nebezpečných látok, vecí a predmetov, ktoré môžu spôsobiť požiar, výbuch, ohrozenia životov a zdravia ľudí a poškodenie životného prostredia, predstavuje dôležitú súčasť bezpečnosti obyvateľov Slovenska. Slovensko okrem vnútroštátnej prepravy týchto materiálov je aj významnou tranzitnou krajinou, preto sa takáto preprava riadi medzinárodnými predpismi, ktoré určujú povinnosti všetkých účastníkov dopravy nebezpečnej látky od výrobcu cez dopravcov až k spotrebiteľovi.
Pre jednotlivé druhy dopravy platia nasledujúce predpisy:
• cestná doprava (ADR): EuropeanAgreement concerningthe International Carriage of the Dangerous Goods by Road – Európska dohoda o medzinárodnej cestnej preprave nebezpečného tovaru
• železničná doprava (RID): Regulations concerning the International Carriage of Dangerous Goods by Rail – Poriadok pre medzinárodnú železničnú prepravu nebezpečného tovaru
• námorná doprava (IMDG Code): The International Maritime Dangerous Goods Code – Medzinárodná dohoda o preprave nebezpečného tovaru po mori
• letecká doprava (IATA DGR): The IATA (International Air Transport Association)
Dangerous Goods Regulations – Predpisy Medzinárodnej asociácie leteckej prepravy o nebezpečnom tovare
• riečna doprava (ADN): European Agreement concerning the International Carriage of the Dangerous Goods by Inland Waterways – Európska dohoda o medzinárodnej preprave nebezpečného tovaru po vnútrozemských vodných cestách
5.3 Európska dohoda o medzinárodnej cestnej preprave nebezpečného tovaru – ADR
ADR dohoda je medzinárodná dohoda týkajúca sa prepravy nebezpečných vecí po cestných komunikáciách. Skratka ADR pochádza z francúzskeho názvu "Accord européen relatif au transport international des marchandises dangereuses par route", čo v preklade znamená Európska dohoda o medzinárodnej cestnej preprave nebezpečných tovarov
Táto dohoda bola podpísaná v Ženeve 30. septembra 1957 pod záštitou Hospodárskej komisie OSN pre Európu (UNECE) a vstúpila do platnosti 29. januára 1968. ADR dohoda platí nielen v európskych krajinách, ale aj v niektorých ďalších štátoch mimo Európy, ktoré sa pripojili k tejto dohode. Členské štáty EÚ prijali dohodu aj na reguláciu vnútroštátnej prepravy nebezpečných vecí a materiálov. Dohoda sa pravidelne, každé dva roky, aktualizuje na základe nových technických a bezpečnostných poznatkov.
Hlavným cieľom dohody je zvýšiť bezpečnosť pripreprave nebezpečných vecí a znížiť riziká pre ľudí, majetok a životné prostredie. Základom je zjednotenie pravidiel a postupov pri preprave nebezpečných látok v oblasti zatrieďovania a klasifikácii nebezpečných materiálov, stanovenia povinností všetkých účastníkov takejto prepravy, vybavenie vozidiel, zloženie sprievodnej dokumentácie, vzdelávanie účastníkov prepravy a prijímanie minimálnych bezpečnostných opatrení.
Obsah ADR dohody:
1. Klasifikácia nebezpečných vecí – ADR dohoda definuje, ktoré látky a predmety sú považované za nebezpečné, a delí ich do tried (napr. výbušniny, plyny, horľavé kvapaliny, toxické látky, rádioaktívne materiály atď.).
2. Balenie a označovanie – Špecifikuje požiadavky na balenie, označovanie a označovanie obalov, aby sa zabezpečila bezpečnosť pri preprave nebezpečných látok.
3. Dokumentácia – Stanovuje potrebnú dokumentáciu, ktorá musí sprevádzať nebezpečné veci pri preprave. Tento dokument sa volá Prepravný doklad ADR a obsahuje informácie ako identifikácia nebezpečného tovaru, množstvo, triedu nebezpečnosti a ďalšie relevantné informácie.
4. Požiadavky na vozidlá a vybavenie – Špecifikujú technické normy a bezpečnostné požiadavky na vozidlá používané na prepravu nebezpečných vecí, ako aj na vybavenie, ktoré musí byť vo vozidlách prítomné (napr. hasiace prístroje, ochranné prostriedky).
5. Vzdelávanie a kvalifikácia vodičov – Vodiči, ktorí prepravujú nebezpečné veci, musia absolvovať špeciálne školenia a získať certifikát ADR. Tento certifikát potvrdzuje, že sú schopní bezpečne prepravovať nebezpečný náklad.
6. Bezpečnostné opatrenia a núdzové plány – Predpisy stanovujú rôzne opatrenia a postupy na zníženie rizika nehôd a zabezpečenie efektívneho zásahu v prípade havárie.
5.3.1 Klasifikácia nebezpečných vecí podľa ADR
Podľa ADR dohody sa nebezpečné veci klasifikujú do deviatich tried na základe ich vlastností a potenciálnych rizík. Každá trieda má svoje podtriedy a špecifické kritériá, ktoré určujú, ako majú byť tieto látky prepravované. Tu sú hlavné triedy:
Triedy nebezpečných vecí podľa ADR:
1. Trieda 1: Výbušniny
Obsahuje látky a predmety, ktoré sú schopné explodovať alebo vytvoriť explozívny účinok. Delí sa do šiestich podtried:
• 1.1: Látky s hromadným výbuchom (napr. trhaviny).
• 1.2: Látky s nebezpečenstvom výbuchu, no bez hromadného výbuchu.
• 1.3: Látky s nebezpečenstvom požiaru a čiastočného výbuchu.
• 1.4: Látky s nízkym rizikom výbuchu.
• 1.5: Látky veľmi málo citlivé na výbuch.
• 1.6: Predmety mimoriadne necitlivé na výbuch.
2. Trieda 2: Plyny
Zahŕňa stlačené, skvapalnené, rozpustené a pod tlakom chladené plyny. Tieto látky sa ďalej delia na:
• Horľavé plyny (napr. propán).
• Nehorľavé a netoxické plyny (napr. dusík).
• Toxické plyny (napr. chlór).
3. Trieda 3: Horľavé kvapaliny
Zahŕňa kvapaliny a kvapalné zmesi, ktoré majú bod vzplanutia nižší ako 60 °C. Medzi ne patrí napríklad benzín, alkohol alebo acetón.
4. Trieda 4: Horľavé tuhé látky a ostatné nebezpečné látky
Táto trieda je rozdelená na tri podtriedy:
• 4.1: Horľavé tuhé látky (napr. síra, zápalky).
• 4.2: Látky, ktoré sa samovoľne zahrievajú (napr. fosfor).
• 4.3: Látky, ktoré pri kontakte s vodou uvoľňujú horľavé plyny (napr. sodík).
5. Trieda 5: Oxidačné látky a organické peroxidy
Delí sa na dve podtriedy:
• 5.1: Oxidačné látky, ktoré môžu uvoľňovať kyslík a podporovať horenie (napr. dusičnany).
• 5.2: Organické peroxidy, ktoré môžu byť výbušné alebo tepelne nestabilné (napr. peroxid vodíka).
6. Trieda 6: Toxické látky a infekčné látky
Táto trieda zahŕňa látky, ktoré môžu ohroziť zdravie ľudí a zvierat:
• 6.1: Toxické látky (napr. kyanid).
• 6.2: Infekčné látky, ktoré môžu šíriť choroby (napr. vzorky s vírusmi).
7. Trieda 7: Rádioaktívne materiály
Tieto látky vyžarujú ionizujúce žiarenie a môžu poškodiť živé organizmy. Zahŕňajú materiály, ktoré majú špecifické požiadavky na obaly a prepravu, napr. urán alebo rádioaktívne odpady.
8. Trieda 8: Žieravé látky
Obsahuje látky, ktoré môžu spôsobiť vážne poškodenie pokožky, očí alebo slizníc alebo ktoré môžu spôsobiť koróziu kovov (napr. kyselina sírová, hydroxid sodný).
9. Trieda 9: Rôzne nebezpečné látky a predmety
Patria sem látky a predmety, ktoré nespadajú do vyššie uvedených tried, ale sú nebezpečné pri preprave (napr. látky poškodzujúce životné prostredie, batérie, azbest).
Každá trieda má špecifické pravidlá pre označovanie, balenie a prepravu, aby sa minimalizovalo riziko nehôd. Tieto triedy sú označené príslušnými bezpečnostnými symbolmi, ktoré musia byť viditeľne umiestnené na obaloch a vozidlách počas prepravy.
5.3.2 Označovanie vozidiel podľa ADR
Vozidlá, ktoré prepravujú nebezpečné veci podľa ADR, musia byť označené špecifickými bezpečnostnými značkami a oranžovými tabuľkami. Tieto označenia varujú ostatných účastníkov cestnej premávky a záchranné služby o nebezpečenstve spojenom s nákladom. Existujú dva hlavné typy označení: oranžové tabuľky a bezpečnostné značky.
1. Oranžové tabuľky
Oranžové tabuľky sú obdĺžnikové tabuľky, ktoré musia byť umiestnené na prednej a zadnej časti vozidla, ktoré prepravuje nebezpečný náklad.
Typy oranžových tabuliek:
• Prázdna oranžová tabuľka: Ak je vozidlo naložené zmiešaným nákladom nebezpečných vecí alebo malými množstvami, ktoré nevyžadujú špecifickú identifikáciu, vozidlo je označené prázdnou oranžovou tabuľkou.
• Tabuľka s identifikačnými číslami (kódy nebezpečnosti): Pri preprave veľkých množstiev konkrétneho nebezpečného materiálu sa používajú oranžové tabuľky s dvoma číselnými riadkami:
o Horné číslo (kód nebezpečnosti, Kemlerov kód): Informuje o type nebezpečenstva, napr. 33 znamená veľmi horľavú kvapalinu.
o Dolné číslo (UN číslo): Štvorciferné číslo špecifikuje konkrétnu látku (napr. UN 1203 pre benzín).
Obrázok 35 Príklady ADR tabuliek na označenie vozidiel
2. Bezpečnostné značky
Každé vozidlo prepravujúce nebezpečné veci musí byť vybavené bezpečnostnými značkami (symbolmi), ktoré identifikujú druh nebezpečenstva. Tieto značky sú vo forme štvorcov na špičke (diamantový tvar) a majú rôzne farby a symboly podľa druhu prepravovaného materiálu.
Príklady bezpečnostných značiek:
• Výbušniny (Trieda 1): Oranžová značka s ikonou výbuchu.
• Horľavé plyny (Trieda 2): Červená značka s plameňom.
• Horľavé kvapaliny (Trieda 3): Červená značka s plameňom.
• Oxidačné látky (Trieda 5): Žltá značka s kruhom a plameňom.
• Toxické látky (Trieda 6): Biela značka s lebkou a skríženými kosťami.
• Rádioaktívne materiály (Trieda 7): Žltá a biela značka s trojlístkom.
• Žieravé látky (Trieda 8): Biela a čierna značka so symbolom žieravosti.
Obrázok 36 Príklady bezpečnostných značiek pre označenie vozidiel podľa ADR
3. Dodatočné označenia
• Identifikačné čísla látok (UN čísla): Pri preprave konkrétnych nebezpečných látok musí byť na vozidle uvedené aj ich UN číslo. Toto číslo je špecifické pre každú látku a umožňuje identifikovať presný typ prepravovaného materiálu.
• Značka pre ekologicky nebezpečné látky: Ak sa prepravujú látky nebezpečné pre životné prostredie, musí byť na vozidle uvedená špeciálna značka so symbolom stromu a mŕtvej ryby.
Tieto označenia sú nevyhnutné pre rýchlu identifikáciu nebezpečenstva, a to najmä v prípade nehody alebo núdzovej situácie. Každé vozidlo prepravujúce nebezpečný tovar musí byť označené správne, aby bolo možné okamžite posúdiť potenciálne riziká.
Označenia podľa ADR musia byť umiestnené na vozidlách na presne určených miestach, aby boli viditeľné a rozpoznateľné z rôznych uhlov. Tu je podrobný prehľad, kde sa tieto označenia nachádzajú:
1. Oranžové tabuľky (s kódom nebezpečnosti alebo prázdne):
• Predná časť vozidla: Jedna oranžová tabuľka sa umiestňuje na prednú časť vozidla. Táto tabuľka musí byť pripevnená viditeľne na kabíne vozidla, najčastejšie nad alebo pod čelným sklom.
• Zadná časť vozidla: Druhá oranžová tabuľka sa nachádza na zadnej časti vozidla, obvykle v strede, aby bola dobre viditeľná pre ostatných účastníkov cestnej premávky.
V prípade, že sú na vozidle použité oranžové tabuľky s identifikačnými číslami (kód nebezpečnosti a UN číslo), tieto čísla musia byť uvedené na oboch tabuľkách, vpredu aj vzadu.
2. Bezpečnostné značky:
• Obe bočné strany vozidla: Na oboch stranách vozidla musia byť umiestnené príslušné bezpečnostné značky, ktoré označujú druh prepravovaného nebezpečného materiálu. Napríklad pri preprave horľavých kvapalín (trieda 3) sa na bočných stranách vozidla nachádzajú červené značky s plameňom.
• Zadná strana vozidla: Okrem toho musí byť bezpečnostná značka umiestnená aj na zadnej strane vozidla. To platí najmä v prípadoch, keď ide o vozidlo, ktoré prepravuje celý kontajner nebezpečných vecí.
3. Návesy a kontajnery:
Ak sú nebezpečné veci prepravované v návesoch alebo kontajneroch, označenia musia byť umiestnené aj na každom kontajneri:
• Na každom boku kontajnera.
• Na zadnej strane kontajnera.
• V prípade návesu musia byť označenia pripevnené tak, aby boli dobre viditeľné na celom vozidle.
4. Špeciálne prípady:
• Cisternové vozidlá: Ak vozidlo prepravuje nebezpečné látky v cisternách, označenia sa musia umiestniť na každom oddelení cisterny, a to podľa prepravovanej látky. Oranžové tabuľky sa v tomto prípade dopĺňajú o kódy nebezpečnosti a UN čísla.
• Ekologicky nebezpečné látky: Ak vozidlo prepravuje látky, ktoré sú nebezpečné pre životné prostredie, napríklad chemikálie ohrozujúce vodu, musí byť na oboch stranách a na zadnej časti vozidla značka s piktogramom stromu a mŕtvej ryby.
5. Veľkosť a čitateľnosť označení:
• Oranžové tabuľky musia mať minimálne rozmery 40 x 30 cm a byť vyrobené z materiálu, ktorý je odolný voči poveternostným podmienkam.
• Bezpečnostné značky musia mať rozmery aspoň 25 x 25 cm a musia byť jasne viditeľné a dobre pripevnené, aby sa predišlo ich poškodeniu alebo strate počas prepravy.
Označenia musia byť vždy umiestnené tak, aby boli jasne viditeľné a aby neboli zakryté žiadnymi inými časťami vozidla, nákladu alebo kontajneru. Ich hlavnou funkciou je rýchla identifikácia nebezpečných vecí v prípade núdze, nehody alebo pri bežnej kontrole dopravy.
Obrázok 37 Označenie bočnej strany cisterny s NL (https://www.cbs.nl/)
Obrázok 38 Označenie zadnej časti vozidla prepravujúceho plyny (https://mobilitemobiliteit.brussels/)
Obrázok 39 Označenie vozidla prepravujúceho naftu podľa ADR (https://www.ttm.nl/it)
6 KONTAMINÁCIA A DEKONTAMINÁCIA NEBEZPEČNÝCH LÁTOK
6.1 Kontaminácia
Kontaminácia znamená znečistenie povrchu materiálu, osôb, zvierat, rastlín a okolitého prostredia látkami chemického, biologického a rádioaktívneho pôvodu. Môže nastať pri:
• likvidácii mimoriadnych udalostí s výskytom nebezpečných látok,
• likvidácii požiarov,
• zásahoch súvisiacich s teroristickými akciami,
• neopatrnej manipulácii s kontaminovaným materiálom,
• pohybe v kontaminovanom priestore,
• odstraňovaní nebezpečných látok.
Ku kontaminácii môže dôjsť:
• chemickými látkami,
• rádioaktívnymi látkami,
• biologickými látkami
Kontaminácia chemickými látkami
Ku kontaminácii môže dôjsť:
• priamym kontaktom s chemickou látkou,
• pôsobením oblaku chemických látok vzniknutým rozptylom alebo vyparením.
Rádioaktívne látky môžu spôsobiť vonkajšie aj vnútorné poškodenie organizmu, napríklad žiarením z terénu alebo inhaláciou, prípadne potravou alebo otvorenými ranami. Rádioaktívne látky sa využívajú v rôznych oblastiach života napr. v medícine (rádiodiagnostika, rádioterapia), priemyselné aplikácie (meracie a detekčné zariadenia, baníctvo), výskumné účely a energetika. Ku kontaminácii môže dôjsť pri:
• neopatrnej manipulácii s rádioaktívnym odpadom,
• spáde rádioaktívnych častíc z oblaku,
• pohybe v kontaminovanom teréne,
• nehode so zdrojmi žiarenia.
Príklady rádioaktívnych kontaminantov:
• Rádioaktívny odpad z jadrových elektrární,
• Zvyšky z diagnostiky v zdravotníctve,
• Rádioaktívne žiariče.
Kontaminácia biologickými látkami:
Častý druh kontaminácie, ktorému sa nevenuje dostatočná pozornosť. Biologické látky zahŕňajú krv, zvyšky uhynutých zvierat, fekálie obsahujúce choroboplodné zárodky alebo toxíny. Mikroorganizmy môžu spôsobiť ochorenia s oneskorenými príznakmi po uplynutí inkubačnej doby.
Príklady biologických kontaminantov:
• Antrax: Pôvodca - Bacillus anthracis, smrteľné bez liečby.
• Mor: Pôvodca - Yersinia pestis, prenos z človeka na človeka.
• Pravé kiahne: Pôvodca - Pox vírus, vysoká prenosnosť, smrteľné bez očkovania.
• Botulizmus: Produkovaný baktériami Clostridium botulinum, smrť do 24 až 72 hodín bez liečby.
6.2 Dekontaminácia
Dekontaminácia je činnosť, pri ktorej sa nebezpečné látky (chemické, rádioaktívne alebo biologické) odstraňujú z povrchu (materiálu, osôb, zvierat, rastlín) alebo z prostredia. Ide o znižovanie škodlivých účinkov nebezpečných látok na stanovenú bezpečnú úroveň.
Miesto zásahu s nebezpečnými látkami:
• Označenie prepravného prostriedku výstražnými tabuľami,
• Zmeny vo vegetácii (odumieranie), zvláštne javy pri horení (neobvyklý plameň, dym, zápach, výbuchy),
• Zdravotné ťažkosti zasiahnutých osôb (sťažené dýchanie, slzenie, nevoľnosť).
Pri výskyte nebezpečných látok:
• Používanie ochranných prostriedkov, špeciálnych hasív a odborných zásahových tímov,
• Spolupráca s inštitúciami a orgánmi štátnej správy,
• Rozdelenie priestoru zásahu na zóny (bezpečná oblasť, ochranné pásmo, pásmo priameho ohrozenia).
Dekontaminačný priestor:
• Miesto výstupu zo zóny ohrozenia,
• Miesto pre odkladanie kontaminovaných prostriedkov a prvotnú dekontamináciu,
• Oplachovanie a nanášanie dekontaminačného roztoku.
Minimálne vzdialenosti hraníc zóny priameho ohrozenia:
• Horľavé kvapaliny, žieraviny: 5 m,
• Jedovaté plyny a pary: 15 m,
• Látky schopné výbuchu (pary, plyny, prachy): 30 m,
• Rádioaktívne látky: 50 m,
• Výbušniny (rozsiahle oblaky pár): 100 až 1000 m.
Hlavné požiadavky na dekontamináciu:
• Rýchlosť (čiastočná, prvotná – niekoľko minút),
• Vysoká účinnosť (možnosť použitia materiálu a techniky po dekontaminácii bez ochranných prostriedkov),
• Univerzálnosť (jedným procesom dosiahnuť detoxikáciu, dezinfekciu a dezaktiváciu),
• Všestrannosť (dekontaminácia všetkých druhov materiálu a techniky),
• Mechanizácia prác (vykonať dekontamináciu s čo najmenším počtom osôb),
• Celoročná použiteľnosť,
• Efektívnosť (s najmenším množstvom zmesí a roztokov),
• Rýchla a ekonomická dostupnosť.
Delenie dekontaminácie:
Podľa druhu kontaminantu:
• Chemické látky (odmorovanie),
• Rádioaktívne látky (dezaktivácia),
• Biologické látky (dezinfekcia).
Podľa kontaminovaného povrchu:
• Osoby a zvieratá,
• Technika a vozidlá,
• Odevy a ochranné prostriedky,
• Technické prostriedky a materiály,
• Terén a budovy.
Podľa spôsobu vykonania:
• Suchá dekontaminácia – odstránenie nánosov prachu a hrubých nečistôt,
• Mokrá dekontaminácia – použitie vody a dekontaminačných činidiel.
1. Mechanické odstránenie hrubých a prachových častíc
2. Oplach teplou vodou
3. Použitie dekontaminačných činidiel
4. Oplach teplou vodou
Dekontaminácia techniky a povrchov:
Dekontaminácia rôznych povrchov (sklo, drevo, kov, plachtovina, plasty). Ovplyvňuje ju štruktúra a chemické zloženie povrchov. Používajú sa mokré alebo suché metódy (sorpčné látky, teplovzdušné zariadenia).
Problémy pri zásahu s výskytom nebezpečných látok:
• Nebezpečné látky môžu mať viacero nebezpečných vlastností,
• Rýchle šírenie plynných látok v ovzduší,
• Nedostatočná identifikácia nebezpečných látok.
POUŽITÁ LITERATÚRA
Bahadori A. 2014. Petroleum and Chemical Plants: A Guide to Mitigating Risk. New York: CRC Press Taylor and Francis Group, 2014.ISBN 978-1-4822-0645-6
Bartlová I, Damec J. 2002. Prevence technologických zařízení. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství v Ostravě, 2002. 232 s. 80-86634-10-8
Bartlová I. 2005. Nebezpečné látky I. 2. vydání. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství v Ostravě, 2005. 212 s. 86-86634-59-0
Bernatík A. 2014, Plynná a kapalná paliva a jejich nebezpečné vlastnosti z pohledu prevence závažných havárií. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství v Ostravě, 2014. 123 s, 978-80-7385-150-7
Dikshith T. S. S. 2013.Hazardous Chemicals : Safety Management and Regulations. New York: CRC Press Taylor and Francis Group, 2013. ISBN 978-1-138-07736-2
Herecová L. 2012, Chemicko-analytické metody v bezpečnostním inženýrství a požárni ochraně. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství v Ostravě, 2012. 134 s, 978-80-7385-119-4
Jarabá N, Žigová M. 2017, Učebné texty pre vodičov prepravujúcich nebezpečné veci cestnými dopravnými prostriedkami. Kníhtlač Gerthofer, Zohor, 2017. 123 s, 978-80-89783-08-3
Kačíková D, Balog K, Tureková I, Mitterová I. 2011. Materiály v protipožiarnej ochrane. Zvolen: Vydavateľstvo TU vo Zvolene, 2011. 367 s. 978-80-228-2317-3
Kizlink J. 2011. Technologie chemických látek a jejich použití. 4. vydání. Brno: Vysoké učení technické v Brně-Nakladatelství VUTIUM, 2011. ISBN 978-80-214-4046-3
Kotinský P., Hejdová J. 2003. Dekontaminace v požární ochraně. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství v Ostravě, 2003. 127 s. 80-86634-31-0
Kvarčák M, Vavrečková J, Žemlička Z. 2000, Likvidace ropných havárií. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství v Ostravě, 2000. 106 s, 80-86111-61-X
Matoušek J., Urban I., Linhart P. 2008. CBRN: Detekce a monitorování, fyzická ochrana, dekontaminace. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství v Ostravě, 2008. 215 s. 978-80-7385-048-7
Mohit K 2021. 11 Major Oil Spills Of The Maritime World [Internet]. 2021. https://www.marineinsight.com/environment/11-major-oil-spills-of-the-maritime-world/
Moss L. 2022 The 14 Biggest Oil Spills in History. [Internet]. 2022. https://www.treehugger.com/the-largest-oil-spills-in-history-4863988
Netopilová M, Osvald A,Kačíková D. 2013. Reakcia stavebných materiálov a výrobkov na oheň. Žilina: EDIS-vydavateľstvo Žilinskej univerzity v Žiline, 2013. 149 s. 978-80-554-0735-7
Nolan D. P. 2019. Handbook of Fire and Explosion Protection Engineering Principles for Oil, Gas, Chemical and Related Facilities. Fourth Edition. Cambridge US, Oxford UK: Gulf Professional Publishing Elsvier Inc. 2019. ISBN 978-0-12-816002-2
Nowacki G, Krysiuk C, Kopczewski R. 2015, Dangerous goods transport problems in the European Union and Poland. TransNav: International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation 10(1): 143-150. DOI 10.12716/1001.10.01.16
Oggero A, Darbra R. M, Munoz M, Planas E, Casal J. 2006, A survey of accidents occur- ˜ ring during the transport of hazardous substances by road and rail, J. Hazard. Mater. A133 (2006) 1–7.
Procházková D, Patáková H, Procházka Z, Procházka J, Strymplová V. 2013, Dopravní nehody na pozemních komunikacích s přítomností nebezpečných látek. In: Bezpečnostní management a společnost. ISBN 978-80-7231-928-2. Brno: UNOB, 433-439.
Smil V. 2018. Ropa. Praha: Nakladatelství Kniha Zlín, Albatros Media a. s. 2018. 271 s ISBN 97880-7473-703-9
Speight J.G. 2014. The Chemistry and Technology of Petroleum. Fifth Edition. New York: CRC Press Taylor and Francis Group, 2014.ISBN 978-1-4398-7389-2
Toghraei M. 2022. Unit operations: separation mass transfer-based. In A Practical Approach to Chemical Engineering for Non-Chemical Engineers, Elsevier Inc. England, pp.391-461. ISBN 2022 978-0-12-823900-1 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823900-1.00016-3
Veľková V., Hybská H., Bubeníková T. 2023. Possibilities of the oil spills disposal from the water environment. In Marghany M. Oil spills. London: IntechOpen Inc. London, 2023.
Věžníková H. 2019. Transport nebezpečných věcí. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství v Ostravě, 2019 134 s. 978-80-7385-217-7
Vyhláška MV SR č. 124/2000 Z. z., ktorou sa ustanovujú zásady bezpečnosti pri manipulácii s horľavými a horenie podporujúcimi plynmi
Vyhláška MV SR č. 258/2007 Z. z. o požiadavkách na protipožiarnu bezpečnosť pri skladovaní, ukladaní a pri manipulácii s tuhými horľavými látkami
Vyhláška MV SR č. 96/2004 Z. z., ktorou sa ustanovujú zásady protipožiarnej bezpečnosti pri manipulácii a skladovaní horľavých kvapalín, ťažkých vykurovacích olejov a rastlinných a živočíšnych tukov a olejov
Autori Ing. Veronika Veľková, PhD. Ing. Tatiana Bubeníková, PhD.
Názov Bezpečná manipulácia s nebezpečnými látkami Elektronické učebné texty
Rozsah 69 strán, 4,09 AH, 4,20 VH
Za odbornú úroveň tohto vysokoškolského učebného textu zodpovedajú autori a recenzenti Rukopis neprešiel jazykovou úpravou.
