Ryzyko wybuchu występujące podczas ładowania akumulatorów wózków widłowych

atex opole

Ryzyko wybuchu występujące podczas ładowania akumulatorów wózków widłowych.

Baterie trakcyjne to urządzenia, które znajdują wiele zastosowań w przemyśle i magazynowaniu jako wyposażenie widlaków, pojazdów elektrycznych, podestów, ruchomych, maszyn czyszczących oraz innych urządzeń zasilanych energią elektryczną. Baterie często nazywane są „sercem” wózków widłowych.

W czasie pracy akumulatora trakcyjnego kwasowo-ołowiowego na skutek elektrolizy wodnego roztworu elektrolitu wydziela się wodór oraz tlen. Gazy te w powietrzu mogą tworzyć mieszaninę wybuchową. Dodatkowo w wyniku elektrolizy zmniejsza się ilość wody w elektrolicie, którą trzeba stosunkowo często uzupełniać w akumulatorze. Przemiana wodoru i tlenu w parę wodną jest procesem egzotermicznym. Najbardziej niebezpieczna sytuacja występuje podczas ładowania akumulatora.  Podczas procesów ładowania baterii akumulatorowych, ze wszystkich ogniw   i  baterii wtórnych, w których wykorzystywane są wodne roztwory elektrolityczne wydzielane są gazy, co jest wynikiem elektrolizy wody przez prąd ładowania. Wytwarzane gazy to wodór i tlen. Jeżeli wskutek emisji do otaczającej atmosfery stężenie wodoru w powietrzu przekroczy 4%, powstaje mieszanina wybuchowa. Gaz skrajnie łatwopalny. W połączeniu z powietrzem tworzy mieszaniny  wybuchowe. Jego gęstość jest mniejsza od gęstości powietrza, w związku z czym w przypadku emisji może zalegać w górnych częściach pomieszczeń (pod stropami, zadaszeniem itp.).

Z chwilą wyłączenia urządzeń do ładowania, emisja gazu z ogniw będzie stopniowo zanikała w ciągu jednej godziny. Jednak po tym czasie nadal należy zachować środki ostrożności, ponieważ gaz nagromadzony wewnątrz ogniw może zostać nagle uwolniony w wyniku przenoszenia baterii do pojazdu lub podczas poruszania się pojazdu

Ładowanie akumulatora odbywa się poprzez wprowadzeni większej ilości energii niż została zużyta. Współczynnik naładowania akumulatora jest stosunkiem między amperogodzinami naładowania a amperogodzinami zużytymi (Ah). Większość baterii ma współczynnik naładowania 1,2. Przykład: bateria trakcyjna o pojemności znamionowej 1000 Ah ma wydajność 80% (800 Ah). Przy współczynniku naładowania (LF) 1,2 należy naładować akumulator wg zasady 1,2 x 800 Ah = 960 Ah.

Podczas ładowania akumulatorów trakcyjnych należy uwzględnić następujące zagrożenia:

  • Ciepło: Podczas ładowania akumulatora generowane jest ciepło. Przy zbyt dużej ilości ciepła może dojść do pożaru.
  • Produkowany gaz: Ładowanie baterii generuje wodór uwalniany przez elektrolit. Uwolniony wodór (H2) może tworzyć mieszaninę wybuchową z tlenem obecnym w powietrzu. Wodór jest lżejszy od powietrza i unosi się do góry. Dlatego podczas ładowania zawsze należy zapewnić odpowiednią wentylację.
  • Iskry: Podczas odłączania akumulatora od ładowarki, gdy jest ona zasilana, mogą wystąpić iskry. Iskry te mogą spowodować eksplozję uwolnionego gazu.

Tabela 1. Właściwości fizykochemiczne wodoru.atex opole

Tabela 2. Parametry wybuchowe wodoru.

atex opole

Możliwość wybuchu spowodowanego wydzielaniem wodoru w trakcie ładowania baterii akumulatorów należy oszacować zgodnie z wytycznymi podanymi w Polskiej Normie [1] „Wymagania bezpieczeństwa i instalowania baterii wtórnych. Część 3: Baterie trakcyjne”.

W czasie ładowania ze wszystkich ogniw wtórnych i baterii z elektrolitem wodnym wydzielają się gazy. Następuje to w wyniku elektrolizy wody przez prąd ładowania. Powstające gazy to wodór i tlen. Emisja wodoru do otaczającej atmosfery może utworzyć mieszankę wybuchową, jeżeli stężenie wodoru przekracza 4% wodoru w powietrzu.

Kiedy ogniwo osiąga stan pełnego naładowania, elektroliza wody przebiega zgodnie z prawem Faradaya:

  • 1Ah rozkłada H2O na: 0,42 l H2+0,21 l O2
  • rozkład 1 cm3 (1g) H2O wymaga 3Ah

Zgodnie z Polską Normą [1]  pomieszczenie lub obszar ładowania baterii uważa się za zabezpieczone przed wybuchem, jeżeli wentylacja naturalna lub wymuszona utrzymuje stężenie wodoru w powietrzu poniżej granicy bezpieczeństwa tj. poniżej 4% objętościowych.

Wymagany przepływ powietrza w pomieszczeniu baterii lub komorze na baterie oblicza się z następującego wzoru:

                              Q= 0,055 x n x  Igas  [m3/h]

gdzie:

Tabela 3. Dane do obliczeń minimalnego przepływu powietrza wentylacyjnego wg PN [1]

atex opole

atex opole

Rys. 1 Przykład strefy  zagrożenia wybuchem dla wózka akumulatorowego.

ZASADNICZE ŚRODKI ZAPOBIEGAWCZE PODCZAS ŁADOWANIA BATERII AKUMULATORÓW

  1. Należy zapewnić odpowiednie pomieszczenie lub stanowisko do ładowania baterii.
  2. Należy usunąć  łatwopalne przedmioty i materiały znajdujące się w pobliżu baterii i ładowarki.
  3. Należy zapewnić odpowiednią wentylację pomieszczenia przeznaczonego do ładowania baterii. Zapobiega to gromadzeniu się uwolnionego gazu.
  4. Nie należy palić, spawać lub ciąć przy pomocy elektronarzędzi w pomieszczeniu przeznaczonym do ładowania baterii.
  5. Należy unikać zwarcia: nigdy nie kładź metalowych przedmiotów na baterii.
  6. Jeśli to możliwe, należy umieścić ładowarkę na podeście. Zapobiega to gromadzeniu się kurzu i powstawaniu pożaru.
  7. Należy sprawdzić przewody ładowarki i natychmiast zlecić ich naprawę w przypadku zauważenia uszkodzeń.
  8. Należy wyłączyć urządzenie do ładowania (prostownik) przed podłączeniem lub rozłączeniem akumulatora.
  9. Do ładowania należy wyznaczyć wyłącznie odpowiednio przeszkolony personel.

Jeżeli w zakładzie pracy występuje ładowanie baterii akumulatorowych to podczas tego procesu wydziela się wodór,  który z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową. Formalnie dla takiego stanowiska ładowania akumulatorów powinno się dokonać oceny zagrożenia wybuchem [2] oraz opracować dokument zabezpieczenia przed wybuchem [3].

[1]        PN-EN 62485-3 Wymagania bezpieczeństwa dotyczące akumulatorów i ich  instalowania. Część 3: Akumulatory trakcyjne.

[2]         Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r.  w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U. Nr 109, poz. 719 z późn. zmianami).

[3]        Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r. w sprawie minimalnych wymagań,        dotyczących bezpieczeństwa  i higieny pracy, związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej.
( Dz.U.2010.138.931).

Ryzyko wybuchu występujące podczas ładowania akumulatorów wózków widłowych
Przewiń do góry