Toz Patlaması ve Tozdan Kaynaklanan Güvenlik Risklerinin Yönetimi

Transkript

1 Toz Patlaması ve Tozdan Kaynaklanan Güvenlik Risklerinin Yönetimi Serdar GÜLTEK Makine Müh., FPE, M.Sc. İş Güvenliği Uzmanı (A) Serkan KÜÇÜK Kimya Müh., M.Sc. İş Güvenliği Uzmanı (A)

2 Toz Patlaması Parametreleri Yanıcı Toz Oksijen Tutuşma Enerjisi Kapalı Alan Toz Bulutu

3 Tozun karakteristiği Yanıcılık Partikül boyu ve dağılımı, Toz inceldikçe maksimum patlama basıncı artar. Nem oranı, Ortamdaki nem oranı %30 un altına indikçe maksimum patlama basıncı artar. Toz bulutu minimum tutuşma sıcaklığı, Toz katmanı minimum kızarma sıcaklığı, Hibrid karışımlar Toz bulutu içine karışan yanıcı gaz veya buhar tozun patlama basıncı artış hızını (K st ) yükseltir. Elektrik direnci Elektrik iletkenliği

4 Ortama Yayılma Şekli Sürekli Sürekli olarak toz bulutunun varlığı Ana Düzenli olarak toz bulutu oluşumu (torba boşaltma) Tali Seyrek ve kısa süreli toz bulutu oluşumu

5 Ortamda Birikme Şekli Havada asılı olarak toz bulutu Proses alanında toz katmanları

6 Ortamdaki Tutuşturucu Kaynaklar Sıcak Yüzey Elektrostatik Kıvılcım Kendiliğinden Isınma

7 Ortamda Kullanılan Ekipman ve Cihazlar Cihaz Grubu Cihaz Kategorisi Koruma Tipi Patlama Grubu Yüzey Sıcaklığı Koruma Seviyesi Ex t IIIC T80 C Db Explosion Protection İşareti Tozlu ortamda çalışacağını belirten teçhizatın koruma tipi Tozlar için patlama grubu Tozlu ortamlarda çalışacak cihazlar için maksimum yüzey sıcaklığı Teçhizat Koruma Seviyesi

8 Temizlik Derecesi Toz Katmanı Kalınlığı Tozlu Ortam Süresi Yangın veya Patlama Riski İyi Yok veya ihmal edilebilir seviyede Yok Yok Tatmin Edici İhmal edilemez seviyede Bir vardiyadan daha kısa Yok Yetersiz İhmal edilemez seviyede Bir vardiyadan daha uzun Yangın riski, Toz zeminden kalkıyorsa Zone22 Kaynak: EN :2004 Yanıcı Toz ortamında kullanılan elektrikli cihazlar, yanıcı toz bulunan alanların sııflandırılması

9 Prosesteki Toz Nasıl Tutuşur? Sıcak Yüzey Elektrostatik Kıvılcım Kendiliğinden Isınma Ölçüm Katman Tutuşma Sıcaklığı Minimum Tutuşma Sıcaklığı Minimum Tutuşma Enerjisi Gözlem Önlem Yüzey sıcaklık sınırı belirlenmeli Tozun iletkenliği, topraklama, çalışanın antistatik tedbirleri beraber değerlendirilmelidir Birbiri ile reaksiyona giren, veya uygunsuz saklama koşullarında tutulan, okside olan kimyasallar belirlenmelidir. Proseste Patlayıcı Atmosfer Nasıl Önlenir? Ölçüm Önlem Toz Kontrolü Alt Patlama Sınırı Ortama toz yayılması engellenmelidir Oksijen Kontrolü Oksijen Konsantrasyonu (LOC) Azot gibi bir inertleştirici gaz kullanımı Proses Nasıl Güvenli Hale Getirilir? Ölçüm Önlem Patlama Ventilasyonu K st ve P max Vent ölçüsü işlenen toz için yeterli olmalı Patlama Söndürme (suppression) Patlama Sınırlandırma (containment) K st ve P max K st ve P max Söndürme sisteminin tasarımı işlenen toz için yeterli olmalı Sınırlandırma sisteminin tasarımı işlenen toz için yeterli olmalı

10 West Gübre Tesisi, Teksas, ABD, 17 Nisan 2013 Toz Patlamalarının Şiddeti

11 Toz Patlamalarının Şiddeti Toz patlamasına karşı mühendislik önlemi tasarlanırken; patlama basıncının: NE KADAR YÜKSEK olduğu değil, NE KADAR HIZLI yükseldiği önemlidir.

12 Toz Patlamalarının Şiddeti Tehlike Sınıfı K st (bar.m/s) Pmax (bar) St St St-3 > K st Patlama basıncı yükselme hızı K = dp dt max V 1/3 TS EN :2006+A1:2011 Toz bulutlarının patlama karakteristiklerinin tayini - Bölüm 2: Azami patlama basıncı yükselme hızının tayini Patlama basıncının ne kadar hızlı yükseldiğini belirtir. Patlama Kapağı ve Patlama Söndürme sistemlerinin tasarımı yapılırken çok önemli bir kriterdir. P max Azami patlama basıncı TS EN A1:2011 Toz bulutlarının patlama karakteristiklerinin tayini - Bölüm 1: Toz bulutlarının azami patlama basıncının (pmax) tayini

13 Tehlike Bölgelerinin Sınırları Örnek: Toz Çuvalı Boşaltma Ünitesi Bölge Mesafe 20 Ünitenin içi 21 Boşaltma ağzının çevresi (yarıçap: 1m) 22 Toz katmanı birikmesinden dolayı Bölge21 dışında kalan hacim

14 Teçhizat Seçimi Prosesin gerçekleştirildiği koşullar Tozun iletken olup olmaması Toz katmanı oluşumu Teçhizat maksimum yüzey sıcaklığı Toz katmanı tutuşma sıcaklığı TS EN Yanıcı toz ortamlarında kullanılan - Deney metotları - tozun en düşük tutuşma sıcaklıklarının belirlenmesi metotları

15 Teçhizat Seçimi 1. Tozun ortama bulut olarak yayıldığı bir alanda kullanılacak teçhizatın maksimum yüzey sıcaklığı, tozun tutuşma sıcaklığının 2/3 ünden fazla olmamalıdır. T max =2/3T i 2. Tozun katman olarak biriktiği bir alanda kullanılacak teçhizatın maksimum yüzey sıcaklığı, tozun kızarma sıcaklığının 75 o C eksiği olacaktır (5mm kalınlığında katman için) T max =T s -75 o C

16 Teçhizat Seçimi Örnek: Un Tozu T i > 380 o C ve T s > 300 o C T max(1) = 2/3 x 380 = 253 o C T max(2) = = 225 o C Bu ortamdan kullanılacak teçhizatın maksimum yüzey sıcaklığı 225 o C ye erişmemelidir. Bu durum teçhizat üreticisi tarafından belgelenmelidir.

17 Mühendislik Önlemleri Vent Oluşturma NFPA 68 Standard on Explosion Protection By Deflagration Venting EN Dust Explosion Venting Protective Systems Patlama Önleme Sistemleri NFPA 69 Standard on Explosion Prevention Systems Oksijen ve yanıcı madde konsantrasyonu kontrolü, ön-deflagrasyon algılama, hızlı söndürücü madde tatbiki, izolasyon klapeleri

18 Sonuçlar Toz patlamasının gerçekleşmesi için; Toz yanıcı olmalıdır. Tozun partikül dağılımı alevin ilerlemesini sağlamalıdır. Yanmayı devam ettirecek şekilde yeterli oksijenle karışım oluşturmuş halde havada asılı olmalıdır. Toz konsantrasyonu patlama sınırlarının içinde olmalıdır. Patlamayı başlatmaya yeterli seviyede enerjiye sahip bir tutuşma kaynağı olmalıdır. Toz patlamasının etkilerine karşı kurulacak mühendislik önlemleri tasarlanırken toza özel patlama basıncının artış hızı mutlaka belli olmalıdır. Toz patlaması tehlikesi olan ortamda kullanılacak teçhizat seçilirken elektriksel özellikler yanında teçhizat yüzey sıcaklığı önemlidir ve toza uygun olarak belirlenmelidir. Toz patlaması tehlikesi olan alanlarda TEMİZLİK hepsinden daha önemlidir.