عادة ما تخطئ رسومات المنطقة خطرة في محطات الغاز منذ البداية. حيث يقوم شخص ما بالتصنيف بناءً على مساحة المعدات بدلاً من الانبعاث. وينتهي الأمر ببيت الضاغط ككتلة واحدة من Zone 2، وتحصل منصة إطلاق كرات التنظيف على دائرة عامة. اسأل لاحقاً لماذا تقع الحدود حيث هي ولن يتمكن أحد من إخبارك. تظهر التكلفة بطريقتين. المحطة المصنفة بشكل مفرط تحمل معدات معتمدة من Ex، ونطاق فحص وقيود تصاريح لا تحقق أي سلامة. أما المحطة ذات التصنيف المنخفض فتضع مصادر اشتعال حيث يمكن أن يتشكل جو قابل للاشتعال بشكل معقول، وتؤدي تغييرات الصيانة بهدوء إلى تآكل الافتراضات الأساسية. تعالج طريقة مصدر الانبعاث هذا الأمر. تصبح كل منطقة قابلة للتتبع إلى نقطة انبعاث محددة، ودرجتها، والتهوية التي تشتتها.

سياق المعايير والمتطلبات

المرجع الأساسي لأجواء الغاز هو IEC 60079-10-1 (الأجواء المتفجرة - الجزء 10-1: تصنيف المناطق - أجواء الغاز المتفجرة). نُشرت الطبعة 3.0 في ديسمبر 2020. الطريقة بسيطة في صياغتها: تحديد مصادر الانبعاث، وتصنيفها، وتقييم التهوية، ثم تعيين نوع المنطقة ومداها.

بالنسبة لمنشآت الغاز الطبيعي في المملكة المتحدة وأماكن أخرى، فإن IGEM/SR/25 (تصنيف المنطقة خطرة لمنشآت الغاز الطبيعي، الطبعة 2 مع التعديلات، 2013) يتماشى مع اعتماد BS EN لـ IEC 60079-10-1 ويتعمق أكثر في التفاصيل. كما تنشر IGEM و DNV حاسبة IGEM/SR/25 (2023) لحسابات الانبعاث والمدى للغاز الطبيعي.

توجد معايير أخرى في المصب من التصنيف:

  • IEC 60079-14 (الأجواء المتفجرة - الجزء 14: تصميم التركيبات الكهربائية واختيارها وتركيبها) يستخدم المنطقة ومجموعة الغاز وفئة درجة الحرارة لتوجيه اختيار المعدات.
  • IEC 60079-17 (الأجواء المتفجرة - الجزء 17: فحص وصيانة التركيبات الكهربائية) يحدد نظام الفحص لمعدات Ex المركبة.

تتعامل إرشادات التدابير الفنية COMAH التابعة لـ HSE مع تصنيف المناطق والتحكم في مصادر الاشتعال كإجراء واحد مترابط. التصنيف يستحق فقط بقدر التحكم في الاشتعال الذي يدفعه.

تتتبع المناطق مدى احتمالية وجود جو غازي متفجر:

  • Zone 0: موجود باستمرار، أو لفترات طويلة أو بشكل متكرر.
  • Zone 1: من المحتمل حدوثه أحياناً في التشغيل العادي.
  • Zone 2: غير محتمل في التشغيل العادي، وإذا حدث، يكون لفترة قصيرة فقط.

طريقة مصدر الانبعاث

الخطوة 1: تحديد المصادر

قم بمراجعة مخططات الأنابيب والأجهزة P&IDs، ثم عاين المحطة ميدانياً. ضع قائمة بكل نقطة يمكن أن يتسرب منها سائل قابل للاشتعال إلى الغلاف الجوي. تصف Prime Process Safety نفس التسلسل: مراجعة المواد، تحديد مصدر الانبعاث، تقييم التهوية، ثم تحليل مخاطر الاشتعال. تحقق من:

  • نقاط تصريف فتحات التهوية ورؤوس الشعلات (flare-header)
  • أنابيب تصريف صمامات الأمان التي تصرف إلى الغلاف الجوي
  • فتحات تهوية سدادات الضواغط وفتحات تهوية الحشوات
  • أغطية مصائد التنظيف (Pig trap) ووصلات التصريف
  • نقاط أخذ العينات وفتحات تهوية أجهزة التحليل
  • فتحات تهوية الأجهزة والأنظمة الهوائية حيث يكون غاز العمليات هو الوسيط
  • الشفاه (Flanges)، وسيقان الصمامات، والوصلات الملولبة ونقاط التسرب المحتملة الأخرى

سجل نوع السائل لكل نقطة. تحدد تركيبته مجموعة الغاز، وفئة درجة الحرارة، وما إذا كان البخار أخف أو أثقل من الهواء. تتجمع الأبخرة الكثيفة الناتجة عن المكثفات أو التدفقات الغنية بـ LPG في الحفر والخنادق والسدود الترابية. أما الغاز الطبيعي الخفيف فيرتفع ويتبدد بشكل عام.

الخطوة 2: تصنيف درجة كل انبعاث

يستخدم معيار IEC 60079-10-1 ثلاث درجات:

  • مستمر (Continuous): مستمر، أو متوقع لفترات طويلة. ومثال على ذلك فتحة تهوية العمليات التي تتدفق طوال الوقت.
  • رئيسي (Primary): من المحتمل أن ينبعث بشكل دوري أو عرضي أثناء التشغيل العادي. والأمثلة على ذلك نقطة أخذ العينات التي تُفتح بشكل روتيني أو مصيدة التنظيف التي تُفتح لعمليات التنظيف (pigging).
  • ثانوي (Secondary): غير متوقع في التشغيل العادي، وإذا حدث الانبعاث، يكون لفترات متباعدة وقصيرة فقط. والأمثلة على ذلك حشوات الشفاه، وحشوات الصمامات، والمصارف المغلقة عادةً.

التصنيف هو حكم تقديري حول التشغيل العادي، لذا اكتب المبررات في سجل التصنيف. الخطأ الشائع هو تصنيف فتحة تهوية السدادة التي تتدفق دائماً على أنها ثانوية لأنها "مجرد تسرب صغير". إذا كانت تتدفق في التشغيل العادي، فهي ليست ثانوية.

الخطوة 3: تقييم التهوية

بموجب المعيار، تتكون التهوية من جزأين: درجة التخفيف (عالية أو متوسطة أو منخفضة) ومدى توفرها (جيد أو مقبول أو ضعيف). يعتمد التخفيف على معدل الانبعاث، وحركة الهواء حول المصدر، وهندسة المكان. أما التوفر فيبحث في مدى موثوقية وجود تلك التهوية فعلياً.

غالباً ما تكون التهوية الطبيعية في المحطات المفتوحة كافية للتخفيف، لكنها ليست مضمونة أبداً. فالمعدات المتراصة، وظل الرياح خلف الأوعية الكبيرة، والجدران الصلبة، والحفر المنخفضة كلها تضعفها. في المباني المغلقة مثل غرف الضواغط، تصبح الأسئلة أكثر دقة. هل التهوية الميكانيكية موثوقة؟ هل هناك إنذار عند تعطلها؟ هل يمكن تخفيف الانبعاث قبل أن يصل الجو المحيط إلى النطاق القابل للاشتعال؟

الخطوة 4: تعيين نوع المنطقة ومدى امتدادها

تحدد الدرجة نقطة البداية، وتعمل التهوية على تغييرها:

درجة الانبعاث ميل المنطقة تأثير تحسن التخفيف والتوفر تأثير ضعف التخفيف أو التوفر
مستمر Zone 0 يتقلص المدى، وفي بعض الحالات يصبح مهملاً (Zone 0 NE) يزداد مدى Zone 0 وقد يمتد إلى Zone 1 المحيطة
رئيسي Zone 1 يتقلص المدى، وقد تنخفض المنطقة المحيطة إلى Zone 2 يزداد مدى Zone 1، وربما باتجاه Zone 0
ثانوي Zone 2 يتقلص المدى، وفي بعض الحالات يصبح مهملاً (Zone 2 NE) يزداد المدى، وقد يحتاج الانبعاث الثانوي المستمر إلى منطقة أعلى

المدى هو المسافة من المصدر إلى حيث يتشتت تركيز الغاز إلى ما دون جزء من الحد الأدنى للاشتعال. ينتج ذلك عن معدل الانبعاث وخصائص السائل والتهوية. لا يتم قراءته من نصف قطر عام. بالنسبة للغاز الطبيعي، يوجد معيار IGEM/SR/25 وحاسبته لجعل ذلك قابلاً للتكرار. وكما يشير ملخص Made Supply الأمريكي لحزمة التصنيف، يجب أن يظهر مخطط المنطقة الخطرة مساقط أفقية ورأسية، والفئة أو المنطقة ومجموعة الغاز لكل منطقة، ومصدر الانبعاث وراء كل منها. الارتفاع مهم؛ حيث يمكن للانبعاث أن يتجه لأسفل نحو الحفر ولأعلى نحو فراغات السقف أو مداخل التهوية.

أين تخطئ التصنيفات عادةً

  • المناطق الشاملة (Blanket zones). يتم إعلان مبنى كامل كـ Zone 2 دون أن يسأل أحد عن المصادر التي تبرر ذلك أو ما إذا كانت التهوية تدعم ذلك.
  • تجاهل وضع التشغيل. أخذ العينات، والتنظيف (pigging)، وتغيير الفلاتر، وتنفيس الصيانة هي عمليات عادية. وهي تخلق درجات رئيسية حتى لو حدثت وفق جدول زمني.
  • التعامل مع صمامات الأمان كمخاطر مستمرة. صمام الأمان الذي يصرف إلى موقع آمن لا يخلق منطقة في المحطة. أما الصمام الذي يصرف إلى الغلاف الجوي عند نقطة منخفضة فيحتاج إلى تقييم، ولكن كانبعاث غير متكرر، وليس كمصدر مستمر.
  • افتراضات التهوية القديمة. غلاف جديد، أو فتحة تهوية مغلقة، أو معدات تم نقلها تغير من عملية التشتت، ولا أحد يقوم بتحديث المخطط.
  • استخدام دليل عام كبديل للحساب. تصف الإرشادات مثل دليل تصنيف المناطق الخطرة EGPC-PSM-GL-014 العملية، لكنها لا تحل محل أساس الحساب في IEC 60079-10-1 أو IGEM/SR/25 بالنسبة للغاز الطبيعي.

مثال توضيحي: مرسل المكشطة ومأوى الضاغط المجاور

تم بناء هذا السيناريو للتوضيح. وهو ليس مستمداً من منشأة حقيقية ولا يستخدم أبعاداً رقمية، لأن النطاقات يجب أن تأتي من حساب خاص بالموقع.

يحتوي مصنع غاز على مرسل مكشطة في أرض مفتوحة بجوار مأوى ضاغط مفتوح من جانبين. السائل هو غاز طبيعي خفيف، وهو أخف من الهواء.

  1. المصادر المحددة. إغلاق المرسل، والمصرف، وصمام التنفيس المستخدم لتقليل الضغط قبل الفتح، وأنبوب ذيل التنفيس، وجذع الصمام ونقاط تسرب الفلنجات في المصيدة، وتنفيس مانع تسرب الضاغط ووصلات الفلنجات داخل المأوى.
  2. الدرجات المعينة.
    • فتحة الإغلاق وتنفيس ما قبل الفتح: أساسية، لأنها تحدث في التشغيل العادي في كل مرة يتم فيها استخدام المصيدة.
    • فلنجات المصيدة وحشوات الصمامات: ثانوية.
    • تنفيس مانع تسرب الضاغط الموجه إلى موقع آمن: لا يوجد إصدار جوي في التشغيل العادي. وصلات ربط تنفيس مانع التسرب ثانوية.
    • يتم التعامل مع صمام التنفيس الذي يفرغ مباشرة في الغلاف الجوي أثناء تقليل الضغط كإصدار أساسي.
  3. تقييم التهوية. يقع المرسل في أرض مفتوحة، لذا فإن التخفيف جيد بشكل عام والتهوية الطبيعية متاحة كلما هبت الرياح. يجب على المقيم التحقق من ظل الرياح بالقرب من جدار المأوى. المأوى مفتوح من جانبين، ولكن إذا كانت المعدات بالداخل تقيد حركة الهواء بالقرب من مانعات التسرب، فقد يكون التخفيف هناك متوسطاً فقط والتوافر مقبولاً فقط.
  4. المناطق المعينة.
    • تؤدي الإصدارات الأساسية عند إغلاق المرسل والتنفيس إلى حجم Zone 1 حول كل مصدر، محاطاً بـ Zone 2 حيث يظهر الحساب بقاء غلاف جوي قابل للاشتعال خارج ذلك الحجم.
    • تولد فلنجات وصمامات المصيدة أحجام Zone 2 صغيرة قد تندمج في غلاف Zone 1.
    • داخل المأوى، تعطي الإصدارات الثانوية Zone 2، مع التحقق من النطاق مقابل الزاوية الأقل تهوية بدلاً من المتوسط.
  5. السجل. يوضح الرسم كل مصدر، ودرجته، ومنطق التهوية، والمنطقة الناتجة، ومجموعة الغاز وفئة درجة الحرارة. ويربط النطاقات بالحساب.

تتبع عواقب التفتيش مباشرة. تحتاج المعدات الموجودة داخل غلاف Zone 1 حول المرسل إلى حماية مناسبة بموجب قواعد اختيار IEC 60079-14، ويجب أن تعكس خطة التفتيش بموجب IEC 60079-17 موقع تركيب تلك المعدات.

التفتيش والسلامة التشغيلية

يغذي التصنيف سجل تفتيش Ex، لذا يجب على المفتشين الاعتراض عليه عندما لا تتطابق ظروف الموقع معه. تنفيس يفرغ الآن في مكان جديد، أو غلاف جديد، أو معدات مثبتة في منطقة لا يتطابق فيها نوع حمايتها مع المنطقة: كل منها سبب لإعادة فتح التصنيف.

أي عمل يفتح أو يقلل الضغط أو يفتش المعدات التي تحتوي على هيدروكربونات في هذه المناطق يحتاج إلى نظام عمل آمن كامل:

  • عزل المعدات بشكل إيجابي، مع نظام غلق واستنزاف مزدوج حيث يوفر تصميم النظام ذلك.
  • تقليل الضغط من خلال المسار المصمم إلى تنفيس آمن أو شعلة، ولا يتم ذلك أبداً إلى منطقة العمل.
  • التحقق من انعدام الطاقة في المعدات، بما في ذلك الضغط المحبوس بين الصمامات، قبل كسر الاحتواء.
  • تطبيق إجراءات القفل والوسم (lockout/tagout) على نقاط العزل ومصادر الطاقة.
  • مراعاة احتياطات المنطقة الخطرة. استخدم فقط المعدات والأدوات المناسبة للمنطقة، ولا تفتح أغلفة Ex الحية في منطقة مصنفة بدون تصريح يعالج ذلك.
  • اختبار الغاز قبل وأثناء العمل، واستخدام كشف ثابت أو محمول مناسب للغاز.
  • التنفيس بأمان، والتأكد من أن الغاز المنفس لا يمكنه الوصول إلى مصادر الاشتعال أو المناطق المأهولة.

قائمة مرجعية لمراجعة التصنيف

  • كل منطقة في الرسم تتبع مصدراً محدداً للإصدار.
  • لكل مصدر درجة محددة، مع ذكر المنطق للتشغيل العادي.
  • يتم تسجيل خصائص السوائل: مجموعة الغاز، وفئة درجة الحرارة، وما إذا كان أخف أو أثقل من الهواء.
  • يتم تقييم التهوية للتخفيف والتوافر، ولا يتم افتراضها من كونها "في الهواء الطلق".
  • تأتي النطاقات من أساس حسابي، مثل IEC 60079-10-1 أو IGEM/SR/25 للغاز الطبيعي.
  • تظهر مساقط الارتفاع الحفر والأسقف ومداخل التهوية.
  • يتم التعامل مع أخذ العينات، وإرسال المكاشط، وتغيير الفلاتر، والتنفيس كإصدارات تشغيل عادية.
  • تؤدي إدارة التغيير إلى إعادة التصنيف عند تغير المعدات أو الأغلفة أو مسارات التنفيس.
  • يتطابق سجل معدات Ex مع المناطق ومجموعات الغاز وفئات درجة الحرارة في الرسم.
  • تأخذ درجات وفترات التفتيش في الاعتبار المنطقة المثبتة.

الخلاصة

التصنيف القابل للدفاع عنه هو سجل للمنطق، وليس خريطة لدوائر. ابدأ بالإصدار، وصنفه بصدق، واختبر افتراضات التهوية مقابل المخطط الحقيقي، واحسب النطاقات بالطريقة الموضحة في IEC 60079-10-1، مدعومة بـ IGEM/SR/25 للغاز الطبيعي. للخطوات التالية، اختر أكبر منطقة مصنفة في مصنعك، واختر ثلاثة مصادر عشوائياً وتتبع كل منها من الرسم وصولاً إلى درجة إصدارها وأساس التهوية والحساب. حيثما ينقطع المسار، أعد تصنيف تلك المنطقة وحدث سجل معدات Ex.