Emre Ergün
Avrupa Satış Direktörü
IEP Technologies GmbH

Toz patlamaları, tahıl işleme tesislerindeki en ciddi güvenlik tehditlerinden biri olmaya devam ediyor. Bu makale, tesis yöneticilerine patlama önleme ve koruma sistemlerinin karmaşık seçimini doğru şekilde yapmaları için yol gösteriyor; ekipmanları, süreçleri ve en önemlisi insan hayatını korumaya yönelik pratik bilgiler sunuyor.

Tahıl işleme endüstrisi, küresel gıda tedarikimiz için çok önemli, ancak ciddi ve genellikle hafife alınan bir risk taşır: yanıcı toz patlamaları. Son yıllardaki trajik olaylar, güçlü güvenlik önlemlerinin sadece bir tavsiye değil, aynı zamanda tesisleri, ekipmanları ve en önemlisi insanların hayatlarını korumak için bir gereklilik olduğunu kesin bir şekilde hatırlatıyor.

Toz Patlaması için Beş Bileşen

Bir toz patlamasının meydana gelmesi için, Şekil 1’de gösterildiği gibi beş unsurun aynı anda mevcut olması gerekir. Buna genellikle “Patlama Pentagonu” denir:

Bu öğelerden yalnızca birinin kaldırılması bir felaketi önleyebilir. Tesisler için önemli bir ilk adım, yüksek riskli prosesleri belirlemek ve en iyi güvenlik stratejisini oluşturmak için profesyonel bir inceleme olan Toz Tehlikesi Analizi (DHA) yapılmasıdır. Bu strateji, önleme (bir patlamanın başlamasının durdurulması) ve korumanın (meydana gelirse hasarı azaltma) bir kombinasyonunu içerecektir. DHA’yı gerçekleştirdikten sonra, yüksek riskli proses ekipmanı için patlamadan korunma ve önleme sistemi seçimi ve spesifikasyonu yapılabilir.

Şekil 1 — Bir ekipman içinde patlama gelişimi

Tipik Tahıl İşleme Ekipmanları ve Riskleri

İstatistikler, belirli ekipman parçalarının bir toz patlamasının kaynağı olma olasılığının daha yüksek olduğunu göstermektedir. Tahıl endüstrisi için endüstri istatistiklerine göre, kovalı elevatörler, öğütme sistemleri, toz toplayıcılar ve depolama siloları birincil patlamaların en yaygın olduğu yerlerdir. Bir makinede meydana gelen bir patlama, bağlantı boruları ve kanallarından kolayca geçerek tesisin diğer bölümlerinde çok daha büyük ikincil patlamalara neden olabilir.

Tablo 1, tahıl endüstrisinde kullanılan temel ekipmanlarla ilişkili özel tutuşma tehlikelerini detaylandırmakta ve patlamayı önleme ve koruma için ortak çözümleri özetlemektedir.

Tablo 1: Potansiyel Tutuşturma Kaynakları ve tahıl prosesleri için önerilen patlama koruma ve önleme yön temleri

Güvenlik Sistem Seçimi

Doğru patlama güvenliği çözümünün seçilmesi, belirli makineye, proses ara bağlantılarına, konumuna ve işlenen malzemenin türüne göre farklılık gösterir. Aşağıda patlama korunma ve engelleyici önlemleri özetlenmiştir:

1. Önleme: Kıvılcım Algılama ve Söndürme

Bu sistemler, borulardan geçen kıvılcımları veya sıcak parçacıkları tespit etmek için yüksek hızlı kızılötesi sensörler kullanır. Algılamadan sonraki milisaniyeler içinde, ateşleme kaynağını toz toplayıcı veya silo gibi bir makineye ulaşmadan önce kıvılcımı söndürmek için ince bir su sisi püskürtülür. Çoğu zaman, bu o kadar hızlı gerçekleşir ki, üretimin durmasına bile gerek kalmaz. Dedektör tipi, genel sistem seçiminde anahtardır. IEP’nin ATEXON SD300Ex dedektörleri gibi geniş görüş açısı ve geniş IR spektrum aralığında algılama yapan dedektörleri, tahıl taşıma operasyonlarında kritik olan yüksek akış uygulamaları için uygun olan ve malzeme katmanlarının arasından alev kaynaklarını algılayabilir. 

Şekil 2 — Kovalı elevatörler ve transfer şutları için yüksek malzeme akışlı proseslerde kıvılcım algılama uygulamaları örnekleri. Yukarıda ATEXON SD300-Ex geniş spektrumlu ve 180o görüş açılı kıvılcım dedektörleri ile birlikte şut döküşünde stratejik olarak yerleştirilmiş kıvılcım söndürücüler gösterilmiştir.

2. Koruma: Patlama Tahliyesi

Bir patlama başlarsa, patlama kapakları, patlama alevini ve yıkıcı patlama basıncını ekipman dayanım basıncı altındaki bir seviyeye tahliye etmek için tasarlanmıştır.

Patlama Tahliye Kapakları: Ekipman içinde başlayan toz patlamasının alev ve basınç dalgasını dışarıdaki güvenli bir alana yönlendiren belirli bir basınçta kendiliğinden açılan panellerdir. Dış mekan ekipmanları için uygun maliyetli bir çözümdür. Darbe direnci, vakum derecesi, patlama kapakları seçerken göz önünde bulundurulması gereken önemli hususlardan bazılarıdır.

Alevsiz Patlama Kapakları: Ekipman iç mekandayken, çalışma alanına patlama alevini yönlendiremezsiniz. Alevsiz Patlama Kapakları bu sorunu çözer. Olası patlama alevini söndüren metal bir alev emici sünger ile birleştirir ve yalnızca basıncı güvenli bir şekilde serbest bırakırlar. Geminin boyutu, işlenen malzemenin türü, toz patlayabilirlik değerleri, alevsiz menfezler seçerken göz önünde bulundurulması gereken hususlardan bazılarıdır.

Şekil 3 — Dış mekan kovalı elevatör patlama koruması: Elevatör kafa ve bacaklarında patlama tahliye kapakları ve kovalı elevatörlerin giriş ve çıkış şutlarında eSuppressor tipi patlama izolasyon bastırıcıları. IR-13 alev dedektörleri ile birlikte SmartDS dinamik patlama dedektörleri ile çift patlama algılama.

3. Koruma: Patlama Sönümleme

Bu, bir patlamayı göz açıp kapayıncaya kadar geçen sürede durduran aktif bir sistemdir. Dedektörler, bir ateş topunun oluşmaya başladığı anı algılar ve gıdaya uygun kuru kimyasal baskılayıcıyı hızla boşaltır. Bu kimyasal, yıkıcı basınçlara ulaşmadan önce patlamayı “bastırır”, bu da onu iç mekan ekipmanları için veya havalandırmanın pratik olmadığı durumlarda harika bir çözüm haline getirir.

Şekil 4 — Kovalı  elevatörlerde IVE tipi alevsiz menfezler. IVE’ler, yüksek verimlilik ve kurulum kolaylığı sağlayan kovalı elevatörler için özel olarak tasarlanmıştır.

4. İzolasyon: Patlamaların Yayılma Riskini En Aza İndirin

İzolasyon, tartışmasız eksiksiz bir patlama korunma planının en kritik parçalarından biridir. Bir ekipmanda başlayacak bir patlamanın, bağlantılı ekipmanlar arasında yayılarak yıkıcı bir zincirleme reaksiyona dönüşmesini önler.

Pasif İzolasyon: Bunlar, bir patlamanın basınç dalgası tarafından kapanmaya zorlanan ve otomatik olarak bir bariyer oluşturan, ağırlıklı bir kanatlı valf gibi mekanik cihazlardır.

Aktif İzolasyon: Bu sistemler, yüksek hızlı bir kimyasal bariyeri tetiklemek için dedektörler kullanır. Bir cihaz, bir patlama bastırıcıyı bağlantı kanalına hızla boşaltarak alevin diğer ekipmanlara yayılmasını durduran kimyasal bir duvar oluşturur.

Şekil 5 — Ek patlama izolasyon seçenekleri ile birlikte eSuppressor kullanan bir kapta patlama sönümleme 1) Üstte aktif izolasyon, 2) Ortada daha düşük toz yükü uygulamaları için Ventex tipi pasif izolasyon vanası, 3) Giriş borusunda IsoFlap pasif izolasyon vanası.

Katmanlı Bir Strateji En İyi Savunmadır

Patlamaya karşı optimum koruma sistemini seçmek, “herkese uyan tek bir çözüm” değildir. Proses özelliklerinin, malzeme patlayabilirliğinin, ekipman geometrisinin ve tesis yerleşiminin kapsamlı bir değerlendirmesini gerektirir.

Üçüncü Taraf veya Tesis Sahibi Tarafından Uzman Değerlendirmesi: Süreç, risk azaltma stratejilerine geçmeden önce, işletme sahibi veya onların atayacağı uzamanlar tarafından gerçekleştiriliecek kapsamlı bir Toz Tehlikesi Analizi (DHA) ile başlar. Devamında risk azaltcıcı önlem seçimine geçilebilir.

Sistem Tasarımı: Sistem tasarımı, doğru ekipman seçimini ve optimum boyutlandırmayı sağlamak için güvenlik sistemi üreticisinin mühendisleri tarafından yapılmalıdır. Bu tür tasarımlar, tasarımda kullanılan donanıma özgü geliştirilmiş ve üçüncü parti onlaylı modelleme araçları kullanımı gerektirir.

Sertifikalı Çözümler: Tüm patlamaya karşı koruma sistemleri ve kullanılan modelleme yazılımları, ATEX gerekliliklerine göre bağımsız bir üçüncü tarafça sertifikalandırılmalıdır.

Sistem Devreye Alınması: Patlamadan korunma ve önleme sistemleri, sistemlerin üreticinin talimatlarına göre kurulduğundan ve sistemlerin tasarlandığı gibi çalıştığından emin olmak için üreticinin saha mühendisleri tarafından ayrıntılı devreye alma sürecinden geçmelidir. 

Düzenli Bakım: Güvenlik ekipmanı yalnızca çalışıyorsa etkilidir. Sistem tedarikçisinin teknisyenleri tarafından yapılan düzenli denetimler ve bakımlar, sistemlerin ihtiyaç halinde devreye girmesine hazır olmasını sağlamak için çok önemlidir.

Şekil 6  — IV8 tipi alevsiz patlama kapağı ile korunan ekipman ve giriş borusu üzerinde eSuppressor tipi kimyasal izolasyon sistemi.

Tahıl işleme tesisleri, kıvılcım algılama gibi önleyici tedbirleri; patlama tahliyesi, patlama sönümleme ve patlama yayılımını engelleyecek izolasyon sistemlerinden oluşan katmanlı bir koruma stratejisiyle birleştirerek patlama risklerini azaltabilir. Bu entegre yaklaşım, personeli korumanın, maliyetli hasarları önlemenin ve bu hayati sektör için daha güvenli bir gelecek sağlamanın anahtarıdır.

Referanslar:

• Guidelines for Safe Handling of Powders and Bulk Solids, CCPS, AICHE
• Ref. Instructors Manual, Kirkwood Community College Community Training and Response Center, Susan Harwood Grant Number SH-17797-08-60-F-19, 2010
• ASTM Subcommittee E27.05 on Explosibility and Ignitability of Dust Clouds
• Guidelines for Combustible Dust Hazard Analysis, CCPS
• Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 62, 103928
• Guidelines for Choosing an Explosion Protection System, Part-1 and Part-2, Powder & Bulk Engineering, October, November 2011, Emre Ergun
• https://www.ieptechnologies.com/wheres-the-hazard/process-equipment-at-risk/grain-bucket-elevators