Detectie van gevaarlijke gassen

Minimaliseren van risico’s bij het gebruik van gasdetectoren

Gassen worden overal ter wereld op grote schaal gebruikt, maar veel van hun eigenschappen kunnen schadelijk zijn voor zowel mens als milieu als ze niet doeltreffend worden beheerd.

Gassen kunnen ontvlambaar zijn en dus leiden tot brand en explosies, ze kunnen verstikkend werken en andere gezondheidsproblemen op het werk veroorzaken (astma/longsensibilisatie, huidirritatie en schade aan weke delen). Gassen worden in veel industriële processen gebruikt, maar bij sommige activiteiten (olieproductie, raffinage en chemische fabricage) kunnen gassen ook als ongewenst bijproduct ontstaan. In alle gevallen is het van groot belang dat deze processen professioneel worden beheerd om schadelijke gaslekkages te elimineren. Als het niet mogelijk is het risico van een gaslek te elimineren, moet de organisatie stappen ondernemen om de risico’s van deze ontsnapte gassen doeltreffend te beperken. In dit artikel richten wij ons op de stappen die kunnen worden ondernomen om deze risico’s te minimaliseren, met name door het gebruik van gasdetectoren.

Schadelijke gassen en hun eigenschappen

Enkele van de meest voorkomende gassen die vrijkomen zijn koolmonoxide, chloor, waterstoffluoride, zwavelwaterstof, ammoniak en brandbare stoffen (aardgas). Deze gassen worden doorgaans aangetroffen bij de productie van ijzer en staal, chemische en petrochemische stoffen, olieraffinage, aardgaswinning, koeling en waterzuivering.

Het is belangrijk dat sommige gassen, zoals toxische of ontvlambare gassen, zeer snel kunnen worden opgespoord. Er zijn een aantal factoren die van invloed zijn op de noodzaak van snelle detectie:

• Soort gas
• Temperatuur, druk, hoeveelheid en toxiciteit
• De nabijheid van werknemers en publiek
• De doeltreffendheid van tegenmaatregelen tegen het gas
• De snelheid en doeltreffendheid van medisch ingrijpen

Bepaalde omgevingen vereisen veel preciezere detectie- en beschermingsmethoden, aangezien een lek veel grotere gevolgen zou hebben; petrochemische fabrieken bijvoorbeeld lopen een groot risico op gaslekken, wat kan leiden tot explosies of brand die niet alleen apparatuur beschadigen, maar ook levens in gevaar brengen. Ondertussen gebruiken kerncentrales gassen, zoals CO2, als koelvloeistof om warmte over te brengen voor het opwekken van stoom en om te voorkomen dat reactoren oververhit raken. Elk verlies van CO2 kan de efficiëntie van de warmteafvoer verminderen en oververhitting veroorzaken. In beide situaties worden gasdetectoren niet alleen gebruikt om het proces gaande te houden, maar ook om de veiligheid van de mensen te garanderen door het vrijkomen van gas op te sporen.

De cokes die bij de productie van ijzer en staal wordt geproduceerd, geven koolmonoxide af. Procesvloeistoffen of oplosmiddelen die in de chemische en petrochemische industrie worden geproduceerd, kunnen zelf uiterst ontvlambaar zijn, net als de chemicaliën die in de processen worden gebruikt, zoals chloor of benzeen.

Bij olieraffinage komen waterstofsulfide, fluorwaterstofzuur en andere ontvlambaarheidsproblemen voor, terwijl de olie- en gasboringsindustrie ook uiterst gevaarlijk is. Bij rampen in de afgelopen jaren is gebleken dat er behoefte is aan waarschuwingssystemen die zelfs de kleinste ontsnapping van gas opvangen.

Sommige gassen worden gebruikt voor brandbestrijding en inerte afdekking, zoals stikstof en CO2. Sommige olieopslagtanks hebben een installatie die een deken van stikstof bovenop de vloeistoffen legt om het risico van een beginnende brand te minimaliseren. Stikstof en CO2 zijn verstikkende stoffen en moeten met grote voorzichtigheid worden gehanteerd. Veel gevoelige elektronische systemen worden beschermd door N2- en C02-onderdrukkingssystemen. De gassen kunnen branden blussen door zuurstof te verdringen met niet-brandbare gassen. De gassen beschadigen de elektronische systemen niet zoals water of poeder dat zou kunnen doen. Onlangs is er een incident onderzocht in een organisatie, waarbij het CO2-drenkingssysteem per ongeluk werd geactiveerd. Er waren mensen in de opslagruimten die werden overspoeld met gas. In dit geval kon iedereen veilig ontsnappen, maar dit is een aanzienlijk risico. Aangezien CO2 veel zwaarder is dan omgevingslucht, moesten men zeer zorgvuldig controleren op mogelijke “zakken” CO2 die zich niet op natuurlijke wijze hadden verspreid. Er werd geforceerd geventileerd om ervoor te zorgen dat alle ruimten veilig waren.

“De plaats en gevoeligheid van een detector hangt af van waar het gas waarschijnlijk ontsnapt en wanneer.

Gaslekken

Elk systeem dat een gas onder druk gebruikt, genereert of bevat, kan lekken ontwikkelen. De grootte van een lek is belangrijk om te bepalen of het bedrijf de normale activiteiten kan handhaven, dit  hangt af van het soort gas dat wordt gebruikt, de druk en temperatuur ervan, eventuele producten of reacties die door het proces worden gegenereerd, de plaats waar het lek zich bevindt en de hoeveelheid gas die kan vrijkomen.

De plaats en gevoeligheid van een detector hangen af van waar het gas waarschijnlijk zal ontsnappen en wanneer. Hoewel lekken het gevolg zijn van een hele reeks problemen, zijn de meest voorkomende oorzaken menselijke fouten, corrosie (inwendig en uitwendig), slijtage of defecte apparatuur, slecht onderhoud, of versnelde chemische reacties die de druk opvoeren.

Het risicobeheerproces voor de keuze van gasdetectie omvat vaak gasdispersiemodellen, waarbij waarschijnlijke locaties waar de stof zou kunnen ontsnappen als sjabloon worden gebruikt. Verschillende dichtheden, volumes en temperaturen van het gas worden getest, samen met verschillende weersomstandigheden, om na te gaan hoe de gaswolk zich waarschijnlijk zal vormen en verspreiden in geval van een lek. Een verandering in de atmosferische omstandigheden kan ingrijpende gevolgen hebben, zoals bleek uit een recente gasexplosie die heeft plaatsgevonden. Een workover-team van een boorput was bezig met het vervangen van downhole monitoringsystemen en produceerde als onderdeel van dit proces hoeveelheden aardgas terug naar de oppervlakte. Dit werk werd uitgevoerd in een grote vlakte waar voortdurend een briesje waaide.

Waarschijnlijk was de crew zich er niet van bewust dat deze bries ontsnappend aardgas verdreef en verhinderde dat het ooit een lagere ontvlambare/explosieve grens bereikte. Op een zomeravond stopte het briesje echter en was het windstil, nu kon het ontsnappend aardgas zich verzamelen en uiteindelijk een ontstekingsbron vinden. Natuurlijk kan en mag men het weer niet als beschermingsfactor gebruiken, maar hier was de betekenis de grote impact die optrad door een kleine verandering in de weersomstandigheden. Het effect van het weer moet dus worden beschouwd als een onderdeel van het risicobeheerproces.

Hazops” – hazard and operability studies – kunnen ook worden gebruikt om de uitrusting van een bedrijf en de werking ervan te onderzoeken, om de mogelijke punten te bepalen waarop gas kan vrijkomen.

Slijtage houdt vaak verband met gebrekkige inspectieprocessen en ontoereikend onderhoud. Gebrekkig leidingwerk, slechte leidingverbindingen, lekkende pompen of klepafdichtingen, en ontluchters en afvoerkanalen kunnen de boosdoeners worden als ze niet in goede staat worden gehouden.

Sommige soorten gas kunnen ook problemen veroorzaken in afgesloten ruimten en werknemers kunnen in een situatie terechtkomen waarin de atmosfeer niet kan ademen, zodat gasdetectie deel zal uitmaken van de risicobeperkende maatregelen.

Werknemers moeten zich volledig bewust zijn van alle gassen die worden gebruikt, geproduceerd of geloosd in de ruimten waar zij werken. Werken in een gesloten/afgesloten omgeving is een specifiek gevaar en moet zeer strikt worden gecontroleerd, vooral als er gassen aanwezig kunnen zijn.

Zelfs een schijnbaar ongevaarlijke taak als het storten van beton geeft bijvoorbeeld kooldioxide af, dat onder de juiste omstandigheden kan werken als een verstikkend gas. Organisch voedsel of afval kan zuurstof onttrekken en bij ontbinding waterstof en methaan produceren, en procesinstallaties zoals olieraffinaderijen kunnen giftige gassen zoals waterstoffluoride en ontvlambare koolwaterstoffen vrijgeven.

Gasdetectiemethoden

De meeste systemen kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën – vaste en draagbare.

Draagbare elektronische persoonlijke gasdetectiemonitoren stellen een persoon in staat om in een potentieel gevaarlijke omgeving te werken, door een waarschuwingsalarm te laten klinken wanneer het gas stijgt tot een onveilig niveau en actie moet worden ondernomen. Deze veilige werkniveaus zijn vaak vastgelegd in wetgevin en veiligheidsinformatie van fabrikanten. Controleer zorgvuldig de geldige niveaus voor het specifieke land of de regio waar u werkt, aangezien er van land tot land kleine variaties in niveaus kunnen zijn.

“Werknemers moeten volledig op de hoogte zijn van alle gassen die worden gebruikt, geproduceerd of geloosd in de gebieden waar zij werken”.

Draagbare detectie wordt gebruikt om werknemers te helpen bij werkzaamheden zoals onderhoud, waarbij werknemers gassen kunnen verstoren of laten ontsnappen die normaal gesproken niet detecteerbaar zijn in die omgeving. Een voorbeeld hiervan is het reinigen van ontvettingstanks (trichloorethyleen). Het gas wordt vaak geabsorbeerd in het vettige residu op de bodem van de tank, maar wanneer een werknemer het residu begint te verstoren om het te verzamelen en te verwijderen, kunnen de gasdampen vrijkomen en aangezien het zwaarder is dan lucht, kan het zich verzamelen in de ademzone van de werknemer. Een persoonlijke gasdetector kan worden gebruikt om kleine hoeveelheden gasdamp op te sporen en actie te ondernemen voordat het gevaarlijk wordt voor de werknemer. Draagbare apparaten kunnen ook worden gebruikt voor monsterneming, wanneer werknemers de kwaliteit van de atmosfeer moeten meten voordat zij een ruimte betreden. Maar nogmaals, zoals hierboven gezegd, de bemonsterde atmosfeer kan in orde zijn voordat de persoon aan het werk gaat, maar kan snel gevaarlijk worden zodra het werk begint, dus is het belangrijk te begrijpen wanneer bemonstering met gas geschikt is en wanneer voortdurende bemonstering nodig is. Dit is een belangrijk onderdeel van het risicobeheersingsproces.

Vaste systemen genieten de voorkeur in procesveiligheids- en statische systemen waar de indeling constanter is. In raffinaderijen bijvoorbeeld, waar de risico’s in verband met gaslekken bekend en constant zijn. Vaste systemen beschermen meestal een hele ruimte of een heel proces en geven een waarschuwing alle aanwezigen, niet alleen aan de persoon die een draagbare monitor draagt. De positie/plaatsing en het type van de gebruikte vaste monitor zullen van vele factoren afhangen, bijvoorbeeld als het gas zwaarder is dan lucht, dan moet de monitor zich onder het lekpunt bevinden. Indien ze buiten worden gebruikt, moeten ze zich misschien zeer dicht bij het potentiële lekpunt bevinden om ervoor te zorgen dat de omgevingsomstandigheden het gas niet verspreiden voordat het wordt gedetecteerd. Misschien wel de meest voorkomende soorten vaste gasdetectietoestellen zijn rookmelders en koolmonoxidedetectoren. Rookmelders worden over het algemeen aan het plafond geplaatst in de nabijheid van keukenapparatuur, aangezien de rook over het algemeen snel zal opstijgen als gevolg van de opgewekte warmte. Koolmonoxidemelders worden eerder op “hoofdhoogte” geplaatst, de ademzone van de potentieel getroffen personen.

Een ander voordeel van vaste gasdetectie is dat de gasdetector een gebied constant bewaakt, zodat ook als er niet de hele tijd een operator aanwezig is, het gaslek toch wordt gedetecteerd en de juiste noodmaatregel kan worden genomen.

Voor gasdetectie buiten zijn veel detectoren nodig om een groot gebied rond een installatie of een ontsnappingspunt te kunnen bestrijken. Zonder de beperkingen van muren en structuren van gebouwen kan het gas namelijk in alle richtingen ontsnappen, afhankelijk van de wind- en weersomstandigheden op dat moment. In deze omstandigheden kunnen gasdetectoren een aantal doorgaans voorspelbare bronnen van lekkage bestrijken, zoals corrosiepunten, bemonsteringspunten die door een menselijke fout open kunnen blijven staan, en laad- en losplaatsen over de weg, per spoor of op zee.

De gevoeligheid van het gasdetectietoestel moet de onderste explosiegrens of het toxische niveau van een stof weerspiegelen, om een vroegtijdige waarschuwing voor gevaar te geven.

“De gevoeligheid van het gasdetectiesysteem moet de onderste explosiegrens of het toxische niveau van een stof weerspiegelen, om vroegtijdig te waarschuwen voor gevaar.

Verwacht het onverwachte

Er zijn drie belangrijke overwegingen die in acht moeten worden genomen:

Procesbeheersing – Ervoor zorgen dat de aanwezigheid, druk, reacties en concentratie van schadelijke gassen onder controle zijn, zodat de gassen niet in de omgeving ontsnappen.

Verliespreventie – robuust ontwerp, onderhoud, inspectie en corrosiepreventie om ervoor te zorgen dat de gassen onder controle blijven

Voorbereiding op verliezen – gasdetectie en procesbewaking om gasverlies op te sporen als het zich voordoet en passende noodmaatregelen te treffen om degenen die kunnen worden getroffen, te beschermen

Als er toch gas lekt, is vroegtijdige opsporing essentieel. Geautomatiseerde systemen zijn nu zo ver ontwikkeld dat als er gas wordt gedetecteerd, hele systemen automatisch kunnen worden afgesloten om te voorkomen dat er nog meer ontsnapt. U wilt natuurlijk niet dat een installatie wordt afgesloten vanwege een defecte monitor/detector, dus systemen hebben vaak drie onafhankelijke detectoren en laten een stemsysteem de beslissing nemen. Als één detector wel en twee niet wordt geactiveerd, mag het systeem niet automatisch worden uitgeschakeld, maar moet de operator worden gevraagd het geactiveerde alarm te onderzoeken. Uiteraard moet dit alarm altijd als echt worden beschouwd totdat de operator kan bevestigen dat het vals alarm was. Als twee detectoren afgaan, zou het systeem 2 tegen 1 stemmen om uit te schakelen.

Sommige systemen zullen de operator nog steeds vragen een proces of een deel van een proces stop te zetten. Dit komt het meest voor in systemen waar gevaar kan ontstaan door uitschakeling (b.v. koelsystemen), omdat men niet een risico wil minimaliseren maar een groter risico wil creëren. In veel complexe installaties kunnen systemen (delen van systemen) centraal (controlekamer) of ter plaatse worden stilgelegd.

“In dit artikel wordt ingegaan op de stappen die kunnen worden ondernomen om de risico’s rond het gebruik van gasdetectoren tot een minimum te beperken”

Opleiding van werknemers

De basisopleiding voor werknemers in de gevaarlijke industrieën neemt twee vormen aan – een operationele reactie in geval van een alarm, en een noodreactie om de verspreiding of het effect van reeds ontsnapt gas te beperken.

Er bestaan verschillende opleidingsprogramma’s voor het ontwerp, de installatie en de bediening van detectoren. Werknemers krijgen ook een algemene opleiding over hoe te werken in een gevaarlijke omgeving, en wat te doen bij een lek om verstikking, verwondingen door explosie of brand, of huidbeschadiging door toxiciteit te voorkomen.

Iedereen die in besloten ruimten werkt, krijgt ook een opleiding in detectie en beoordeling van de aanwezige gassoorten. Gebruikers die in deze omstandigheden werken, zullen uiteraard worden opgeleid in de specifieke detectieapparatuur die zij gebruiken.

Wanneer werknemers op een potentieel gevaarlijke locatie aankomen, zal tijdens de gedetailleerde veiligheidsintroductieopleiding worden uitgelegd hoe zij zich in noodgevallen moeten gedragen. De geluiden van de verschillende alarmsignalen, wat ze betekenen en hoe ze moeten reageren. Veilige routes en verzamelpunten zullen worden vastgesteld. In het geval van een gas zoals H2S zal het personeel worden geadviseerd een vluchtmasker aan te trekken en zich bovenwinds naar een veilige plaats te begeven. Fabrieken met een H2S-risico hebben gewoonlijk een windzak met hoge zichtbaarheid om mensen te helpen de veilige bovenwindse richting te bepalen. Een vluchtmasker heeft normaal gesproken een korte gebruiksduur, aangezien het alleen bedoeld is om voldoende tijd te geven om een veilige plaats te bereiken. Het mag niet gebruikt worden om een reddingsactie uit te voeren. Speciaal opgeleide hulpverleners zullen normaal gesproken worden voorzien van onafhankelijke ademhalingsapparatuur met een volgelaatsmasker. Het personeel dat betrokken is bij de continue gasdetectie kan lid zijn van dit gespecialiseerde responsteam.

Als brand en explosie een aanzienlijk gevaar vormen, zijn aanvullende persoonlijke beschermingsmiddelen vereist, zoals anti-flash pakken en intrinsiek veilige apparatuur. Een deel van het opleidingsproces om potentiële rampen te voorkomen en aan te pakken omvat regelmatige oefeningen om op noodsituaties te reageren – dit omvat het testen van alarmen en het uitvoeren van dummy-evacuaties.

Neem voor meer informatie over passende gasdetectieoplossingen voor uw situatie contact op met een van onze specialisten via +31 (0)412-695555