Toz patlamaları, endüstriyel kazarlar içinde daha az tanınanlardandır. Bazı durumlarda tahıl ve yem işletmelerinde çalışanların tesiste kullanılan veya oluşan tozların alevlenme hassasiyeti ve şiddeti hakkında yeterli bilgiye sahip olmadıkları anlaşılmaktadır. Bu tesislerde, proseslerde yüksek miktarda yanıcı tozlar oluşabilmektedir. Genel bir tabir ile eğer bir katı malzeme yanıcı ise, toz halinde bulunduğu durumlarda (parçacık büyüklüğü  500 mikron altında) bu malzeme, bazı belirli şartlar altında, toz patlaması riskleri yaratabilir. Tahıl ve yem sektöründe kullanılan malzemelerin bir çoğu yanıcı organik malzemelerdir. Dolayısıyla potansiyel risklere karşı bu tesislerde toz patlamalarına karşı engelleyici ve önleyici risk azaltıcı önlemler uygulanması gerekecektir.

Toz patlaması nedir?

Toz patlaması oluşabilmesi için 5 şartın bir arada oluşması gereklidir: 1) Yeteri miktarda toz halinde malzeme, 2) Bu yanıcı toz malzemenin havada dağılmış ve asılı olduğu bir durum, 3) Kapalı bir ekipman veya ortam (tozun içinde havada asılı kaldığı ortam), 4) Tozu alevlendirecek nitelikte bir alev kaynağı, 5) Oksijen kaynağı (hava). 

Bu şartların bir arada oluşması ile toz patlaması son derece hızlı bir şekilde oluşarak ekipmana ve etrafa zarar verecektir. Tipik olarak toz patlaması öncelikle bir ekipman içerisinde başlar ve bağlantılı boru hatlarından veya açıklıklardan hızlıca ilerleyerek, başlantılı ekipman veya ortamda da ikincil toz patlamaları yaratması beklenir. İkincil patlamaların zarar etkisi, birincil patlamaların kat kat üzerinde olması beklenir. İşletme sahiplerinin tesislerinin korunmasını sağlarken bu durumları dikkatli değerlendirmesi gereklidir. 

Hangi prosesler toz patlama riskleri taşır? 

Endüstriyel patlama istatistiklerine1göre, toz toplama sistemleri, değirmen/öğütme hatları ve konveyör sistemleri toz patlamaları sıklığı açısından ilk üç proses tipini oluşturmaktadır. Kuzey Amerika tahıl tozu patlamaları istatistiklerine bakıldığında ise toplam toz patlamaların %64’ü kovalı elevatörlerde, %48’i değirmen hatlarında, ve %17’si silolar içinde oluştuğu görülmektedir.

Hangi malzemeler toz patlaması risklerin oluşturur?

Tahıl ve yem tesislerinde kullanılan bir çok malzeme yanıcıdır. Üretim esnasında proseslerde oluşacak bu tozların bulutları (havada asılı/uçuşur  halde olduğu durum) toz patlaması riskleri yaratacaktır.  Tozun parçacık büyüklüğü ve rutubet oranı alevlenebilirliğini önemli ölçüde etkileyecektir. Tozun rutubet oranı ve parçacık büyüklüğü azaldıkça, toz patlama hassasiyeti artacaktır ve daha kolay toz patamaları oluşturacaktır. Tozların alevlenme hassasiyeti ve patlama şiddeti bilgilerinin işletmeler tarafından bilinmesi gereklidir. Bu özellikler standart test3 metotları ile belirlenebilmektedir. Yem ve tahıl sektöründe tipik olarak kullanılan toz malzemelerin bu değerleri aşağıda referans amaçlı paylaşılmıştır.

Emre Ergun

İşletmede oluşacak bir toz patlaması durumunda, ekipman içerisinde ani olarak 8 bar basınç oluşacaktır. Bu değer, tipik proses ekipmanlarının mekanik dayanımlarının 10-12 kat üzerinde bir basınç değeridir. Dolayısıyla toz patlamalarının zarar etkisi çok büyüktür.

Hangi alev kaynakları toz patlamalarına sebep olmaktadır?  

EN1127-1 standardına göre, endüstride 14 farklı alev kaynağının oluşması mümkündür. Dolayısıyla işletmelerin periyodik olarak işletmelerde alev kaynakları risk değerlendirmesi yaparak hangilerinin operasyonlarında oluşabileceğini belirlemesi gereklidir. Aşağıdaki tabloda bu alev kaynaklarından sık oluşanlar gösterilmiştir. 

Yem ve tahıl tesislerinde mekanik olarak hareket eden bir çok ekipman vardır (valsli değirmenler, elevatörler, konveyörler vb). Dolayısıyla sürtünme, kıvılcım aşırı ısınma tarzı kaynakların oluşması beklenmelidir. 

Toz patlamalarına karşı alınabilecek koruyucu ve engelleyici önlemler nelerdir ?

Endüstride kabul görmüş yedi farklı koruma/engelleme metodu mevcuttur. Bir çok durumda engelleyici önlemler ve koruyucu önlemler bir arada alınmaktadır. Bu metotlar: 1) Alev kaynakları kontrolü (engelleme), 2) Yanıcı tozun azaltılması (temizlik, vakum, toz emiş, toz oluşumu engellenmesi), 3) Düşük oksijen altında üretim (inert), 4) Patlama basıncına dayanımlı proses tasarımı, 5) Patlama tahliye kapakları, 6) Patlama sönümleme sistemleri ve 7) Patlama yayılmasını engelleyecek izolasyon sistemleri. 4,5 ve 6 da gösterilen önlemler muhakkak 7 ile birlikte kullanılmalıdır.

Kıvılcım algılama ve sönümleme (engelleme) – Buradaki hedef kıvılcım veya sıcak parçacık gibi, tozu alevlendirecek alev kaynaklarının oluştukları yerde veya taşıma sırasında erken ve hızlı algılanarak bu, yanıcı /patlayıcı ortama geçmeden bunu söndürülmesini kapsar. Taşıma hatları, transfer şutları gibi yerlerde uygulanır. Tahıl ve yem fabrikalarından sıklıkla değirmenlerin taşıma hatlarında, toz toplayıcıların giriş boruları üzerinde, kovalı elevator besleme ve döküş şutlarında uygulanırlar.  

Örnek 1 – Toz Toplama sistemi emiş borusu üzerinde uygulama. Ana parçalar: 1) IR detektörleri, 2) Atomize su sönümleme sistemi, 3) Sinyal yönlendirici/lokal kontrol 4) Kontrol paneli, 5) Sesli uyarı ve flaşör, 6) Programlanabilir role sistemi, 7) Aşırı ısı algılama, 8) Hidrofor kontrol sistemi, 9) Hidrofor pompası.

Örnek 2 – Pelet yem üretim prosesi. Hedef, değirmen, elevator ve pelet pres operasyonlarında oluşacak kıvılcım ve sıcak parçaların algılanıp, yanıcı patlayıcı ortama geçmeden sönümlenmesidir. 

Patlama tahliye ve izolasyon sistemi (korunma)- Bu uygulamadaki amaç, toz patlama riski taşıyan ekipman üzerinde olası toz patlamasının basınç ve alevini güvenli bir ortama tahliye ederek, oluşan laev ve indirgenmiş basıncın bağlantılı hatlardan yayılmasını engellemektir. Yem fabrikalarında bir çok durumda ekipmanlar bina içinde bulunduğundan tahliye kapakları kullanımı uygun değildir. Çünkü ortama alevin atılması mümkün değildir. Bu durumlarda üzerinde alev tutucu mekanizma bulunan alevsiz patlama tahliye kapakları kullanılabilmektedir. Alevsiz patlama kapaklarının bir çok tipi mevcuttur. Aşağıda gösterilen EVN tipi açılır/kapanır yaylı mekanizmaya sahip çok kullanımlı versiyondur.

Örnek 3 – Yem tesisi değirmen işletmesi patlama korunması. Değirmen ve altındaki bunker EVN alevsiz patlama kapakları ile korunur. Patlama basıncı SmartDS tipi basınç artış hızı detektörleri ve IR alev agılayıcılar ile algılanır. Algılama sonrası, oluşan patlamanın alevi, bağlantılı borulardan yayılımı EHRD tipi sönümleyiciler ile sönümlenir.

Örnek 4 – Kovalı elevatör patlama korunması (bina dışı elevatör). Burada amaç, elevatör kafa veya ayakları içinde oluşacak toz patlamasının etkileri, patlama tahliye kapakları kullanımı ile, elevatör zarar görmeden, bina dışı güvenli alana atılır. Elevatör besleme ve döküş şutlarından, oluşan patlama alevinin geçişi ise, EHRD tipi aktif patlama izolasyon sistemi ile engellenir. Burada patlama basıncı farklı bölgelerde SmartDS basınç artış hızı detektörleri ile ve IR-13 alev algılama detektörleri ile sağlanarak izolasyon tüpleri devreye alınır.  

Yem ve tahıl tesislerinde kullanılacak tüm patlama korunma ve engelleyici sistemlerin ATEX onaylı olması kritik öneme sahiptir. Bunlar hayatî önem taşıyan kritik sistemler olduğundan yüksek güvenilirlikte ve uygun onaylara sahip ekipmanlar olmaldır. Aynı zamanda tüm patlama korunma ve engelleyici sistemler, bu sistemleri yakından tanıyan üreticinin kendi ekibinin parçası olan tasarım mühendisleri tarafından tasarlanması ve sistemlerin bakımlarının sistem üreticisinin saha bakım mühendisleri tarafından yapılması gereklidir.

Doğru tasarlanmış patlama korunma ve engelleme sistemi ile korunan bir yem veya tahıl işletmesi, hem çalışanlarına daha güvenli bir ortam sağlayacaktır hem de tesisin plansız uzun süreli duruşlara veya malzeme kayıplarına maruz kalma risklerini önemli ölçüde azaltarak işletmenin sürdürülebilirliğini sağlayacaktır.