危険区域の精緻なリスク評価(最新IEC規格による防爆エリアの設定)

IEC規格(International Electrotechnical Commission)Part10-1 「Classification of areas-Explosive gas atmospheres」が2015年9月にドラスティックに変更されIEC 60079-10-1 Edition 2.0(以降IEC Ed2.0と呼ぶ)が発行されました。
IoT機器を活用してプラント内のビッグデータを収集・分析・活用し、設備の予期せぬ故障やヒューマンエラーを防ぐ取組を進める必要があり、プラント内でのドローン飛行やセンサーやタブレット等の電子機器の安全な使用の拡大のニーズ、DX化推進に対応するため、経済産業省はIEC Ed2.0を基に2019年4月付で「プラント内における危険区域の精緻な設定方法に関するガイドライン」(以下、「防爆ガイドライン」という)を作成しました。
これを受けて消防庁より同年同月、消防危第84号「危険物施設における可燃性蒸気の滞在するおそれのある場所に関する運用について」が各都道府県消防に通達されました。

弊社では、危険物施設における電子機器の使用拡大、DX化推進のため、防爆ガイドラインおよびIEC Ed2.0に基づく、危険区域の精緻なリスク評価を実施致します。

IEC 60079-10-1の最新バージョンとして、2020年にEdition 3.0(以降IEC Ed3.0と呼ぶ)が発行され、液の蒸発量計算式などが変更されています。国内では、IEC 60079-10-1の2002年版および2015年版(IEC Ed2.0)に基づく規制となっていますが、弊社ではIEC Ed3.0に基づく評価のご要望にも対応しております。

 

  1. これまでの防爆エリア設定方法

    国内では、基本的には労働安全衛生総合研究所技術指針「ユーザーのための工場防爆設備ガイド」に従って防爆エリアを設定することになっていますが、より具体的かつ明確に定められている四日市市危険物規制審査基準など地方自治体の基準によって設定する事が多くなっています。これらの基準はAPI RP500, or 505(American Petroleum Institute)やNFPA497(National Fire Protection Association)などがベースになっており、いずれも下図のようなサンプル図に従って防爆エリアを設定するものです。 

    API 500

    NFPA 497

     

  2. IEC Ed.2.0による設定方法

    IEC Ed.2.0では、防爆エリアの決め方が根本的に変更されました。これまでNFPAやAPIで提案されているようなサンプル図によっていたものが、漏れ量や拡散の程度を定量化する事によって、個別にリスク評価する方法に変わりました。
    これまでは、上述したサンプル図によっていた為、可燃性の危険物であれば、その蒸気圧、分子量、漏洩の可能性に関わらず、ほぼ一律に危険区域が設定されていました。その為、プラント設備のある区画全体を危険区域として設定することがほとんどでした。
    IEC Ed2.0ではリスクを評価する基準(漏洩口の大きさや風などの換気程度の示唆値)が提示されており、個々のケースについてリスクを評価し、危険場所か非危険場所かの判定が可能となり、結果として非危険場所の範囲が広くなることが多くなりました。危険場所と判定された場合にはその範囲(危険距離)もグラフから読み取る事が出来ます。

 

 実際の適用 

  1. ガスの状態で放出されるケースは規格通りに容易に計算できるので、リスク評価に当たって、それほどの困難は無く実施できた。
  2. 液で漏れて、地面に液だまりができ蒸発するケースは少し厄介である。経済産業省のガイドラインに示されている例の殆どは、漏れた液体の何パーセントが蒸発するかEc(%)を決めて計算しているが、Ecを如何にして決定するかについての具体的な事は書かれていない。弊社は、プロセス条件現場パトロールなどの実態に合わせて計算条件を検討し、IEC Ed2.0規定の蒸発プールの計算式、または物性や漏洩状況などに適した蒸発計算式基づき蒸発速度を計算している。
  3. フランジからの漏洩などについて、IEC Ed2.0は漏洩口面積の範囲を示しているが、弊社は(運転圧力/定格圧力)比に基づいて、その範囲を4分割して適切な値を決定している。
  4. そのほかに漏洩時に漏洩口の面積が拡大する可能性の有無によって漏洩口面積の示唆値が異なっているが、弊社はメインテナンスの状況、プラント建設経過年数、運転圧力、音速などを考慮して決定している。
    何れにしてもIEC Ed2.0に求められている様に、リスク評価に当たって決めた数字の根拠を示す事が重要である。
  5. 実際の作業に当たっては漏洩物質の物性の推定も重要であり、石油製品など多成分からなっている混合物の場合、成分が不明であり、蒸留カーブなどから成分を推定しなければならない事、純物質であっても漏洩時のフラッシュの可能性や計算が必要となる場合など、広範囲な知識と経験が必要となる。
  6. 「防爆ガイドライン」では主に屋外について書かれているが、弊社は屋内についてもIEC Ed2.0に基づきリスク評価を実施している。
  7. 弊社では、リスクの評価結果を検討ケースごとに下表にまとめ、リスク評価の詳細を明確に記録している。(LPG設備の例)