Endüstriyel Toz Patlamalarına Karşı Korunma Metotları

Transkript

1 Endüstriyel Toz Patlamalarına Karşı Korunma Metotları Emre Ergun, Genel Müdür, IEP Technologies Türkiye M: Eylül 2021 Tepekule İzmir 1

2 Şirket Tarihi IEP Turiye Ofisi Kuruluşu 2

3 Bizde toz patlaması olmaz... Filtre de patlama ve devamında yangın... Ref- ABD Kağıt Fabrikası Yangın ve Patlaması 3

4 Bizde toz patlaması olmaz... 4

5 Bizde toz patlaması olmaz... Patlama bina içine emiş hattından yayılır Bina iç Kısmı / Patlama Sonrası 5

6 Tahıl İşleme Tesisi Patlaması Ref - Journal of Loss Prevention in the Process Industries 62 (2019)

7 Kovalı Elevatör Patlaması 7

8 Şeker FabrikasıPatlaması 8

9 Metal -Araç Jant Fabrikası Patlaması 9

10 Boya Sektörü Filtre Patlaması 10

11 Gıda Süt Tozu Üretimi Kurutma Sistemi Patlaması 11

12 Toz Patlaması Anatomisi Alev topu hızı :10 m/s Basınç dalgası hızı :340 m/s (ses hızı) 12

13 Toz Patlaması Simulasyonu Birincil patlama ekipman içerisinde başlar Zaman, msec. 13

14 Toz Patlaması Simulasyonu Patlamadan dolayı oluşan şok dalgaları Zaman, msec. 14

15 Toz Patlaması Simulasyonu Patlamadan dolayı oluşan şok dalgaları Zaman, msec. 15

16 Toz Patlaması Simulasyonu Şok dalgaları bina içindeki yüzeylerde birikmiş tozları havaya kaldırır ve toz bulutları oluşur Zaman, msec. 16

17 Toz Patlaması Simulasyonu Toz bulutları patlama basıncı ile içeride dağılır Zaman, msec. 17

18 Toz Patlaması Simulasyonu Patlamanın alevi parçalanan ekipmandan dışarı yayılırböylelikle alev kaynağı yaratmış olur Zaman, msec. 18

19 Toz Patlaması Simulasyonu İkincil patlama hızla yayılmaya başlar Zaman, msec. 19

20 Toz Patlaması Simulasyonu İkincil patlama toz bulutlarına doğru ilerler (zincirleme patlama) Zaman, msec. 20

21 Toz Patlaması Simulasyonu İkincil patlamalar bina yapısını zedeleyerek dışarı yayılır Zaman, msec. 21

22 Toz Patlaması Simulasyonu Çöken bina ve devamında olan yangınlar Zaman, msec. Adapted from OSHA diagrams prepared by John M. Cholin, P.E., FSFPE, J.M. Cholin Consultants, Inc. 22

23 Riskli Ekipmanlar Bölgeler ABD ( ) İngiltere ( ) Almanya ( ) Olay Sayısı % Olay Sayısı % Olay Sayısı % Toz Toplayıcılar Değirmenler Taşıma sistemleri Silo/Bunkerler Kurutma / Kazan Sistemleri Karıştırıcılar >12 > Diğerleri / Bilinmiyor Toplam REF: Guidelines for Safe Handling of Powders and Bulk Solids, CCPS, AICHE 23

24 İkincil Patlamalar İkincil patlamalar, ana patlamanın alev ve basıncının bağlantılı ekipmanlara ve ortama yayılması ile oluşur Patlama izolasyonu eksiklikleri Yetersiz fabrika temizliği Ortamda toz birikimi 3mm Ref US Chemical Safety Board, 24

25 Kanunlar ve Standartlar Çalışanların Patlayıcı Ortamların Tehlikelerinden Korunması Hakkında Yönetmelik (ISG 6331) Resmi Gazete (6331 Numaralı İSG Kanunu Madde 5) (1) İşveren, patlamaların önlenmesi ve bunlardan korunmayı sağlamak amacıyla, yapılan işlemlerin doğasına uygun olan teknik ve organizasyona yönelik önlemleri alır. Bu önlemler alınırken aşağıda belirtilen temel ilkelere ve verilen öncelik sırasına uyulur; a) Patlayıcı ortam oluşmasını önlemek, b) Yapılan işlemlerin doğası gereği patlayıcı ortam oluşmasının önlenmesi mümkün değilse patlayıcı ortamın tutuşmasını önlemek, c) Çalışanların sağlık ve güvenliklerini sağlayacak şekilde patlamanın zararlı etkilerini azaltacak önlemleri almak. (2) Birinci fıkrada belirtilen önlemler, gerektiğinde patlamanın yayılmasını önleyecek tedbirlerle birlikte alınır. Alınan bu tedbirler düzenli aralıklarla ve işyerindeki önemli değişikliklerden sonra yeniden gözden geçirilir. 25

26 Toz Patlaması Risk Analizi Madde parlama/patlama bilgileri Kst, Pmax, MEC, MIE, MOC, AIT Alev Kaynakları ZONE Sınıflandırılması Olan korunma önlemleri Bağlantılı prosesler Fiziksel bariyerler Proses durumu (normal, anormal) Proses Ekipmanları Dayanıklılığı Proses Akışı ve Ekipman Dizimi Önceki kazalar, ramak kala Risk sınıflandırması Risk Azaltıcı Önlemlerin Belirlenmesi Patlama Engelleyici ve Koruyucu Sistemlerin Uygulaması Risk Analizi Tekrarı 26

27 Hangi Toz Daha Patlayıcı? 500 Micron Altı Parçacık Büyüklüğü %? Rutubet Oranı? Kimyasal bileşenleri? 27

28 Patlayıcı Tozların Özellikleri MIE Test Ekipmanı Go/No Go (Patlar-Patlamaz) BZ Sınıfı (yanma hızı) Toz bulutu reaktivitesi(pmax and Kst), ASTM E1226 Toz bulutunun minimum alevlenme sıcaklığı (AITc), ASTM E1491 Toz tabakası min alevlenme sıcaklığı (AITl), ASTM E2021 Toz bulutunun minimum tutuşma enerjisi (MIE), ASTM E2019 Minimum patlayabilir toz bulutu konstantrasyonu (MEC), ASTM E1515 Minimum oksijen konstantrasyonu (MOC), ASTM E lt Kuhner (Kst, Pmax, MEC, MOC) BAM Fırını AITc Test Ekipmanı 28

29 Patlayıcı Toz Sınıflandırılması ST Sınıfı ST - 1 ST - 2 ST - 3 K st Değeri (orta) (şidetli) (çok şidetli) Madde Medyan Çap mikron Kst Bar.m/sec Pmax Bar MEC g/m3 Mısır tozu Odun Şeker Toz Boya Linyit REF NFPA 68, CRC 29

30 Bazı Tozların Patlama Özellikleri Toz Malzeme AIT [ o C] MIE [mj] MEC [g/m 3 ] P max [bar] K st [bar.m/s] Patlama Sınıfı Yonca Orta Kakao Orta Mısır Orta Mısır Koçanı Orta Mısır Nişastası Şiddetli Pamuk Linteri Orta Pamuk Tohumu Orta Tahıl, karışık Orta Pirinç Orta Şeker Orta Tütün Orta Buğday Orta Buğday Unu Orta UYARI Yukarıdaki değerler, tozun parçacık büyüklüğü ve rutubet oranına göre değişir Ref NFPA 68, IEP Technologies izinsiz kopyalanmaz 30

31 Test Sonuçları ve Risk Analizi İlişkisi Proses / Test Go/No Go MIE (mj) AIT_toz bulutu, C AIT_ toz tabakası, C Kst (bar.m/sec) MOC (%) MEC (g/m3) İçten Yanma (degc) Volume Resistivity Chargeabilit y Manuel transfer / dökme X X X X Eleme X X X X Karıştırma (tumble/double cone blending) X X X X X X X Ribbon Blending X X X X X X Öğütme (değirmenler) X X X X X X X X X Jet değirmenler X X X X X X Spray/FB/Flash/Döner Kurutucu X X X X X X X X X Bantlı Kurutucular X X X Pünematik Taşıma X X X X X Helezon/Vidalı Taşıma ve dönen ekipmanlar X X X X X Hoper / Silo /depolama ekipmanlar ve transferleri X X X X X X Toz Toplama ve Hava-Toz Ayırştırma X X X X X Elektrikli ekipman sınıflandırılması X X X 31

32 Kst/Pmax Patlama Güvenlik Sistemlerine Etkisi %55 daha Büyük 32

33 Tehlikeli Bölge / ZONE Sınıfları 33

34 ZONE Sınıfı Örnekleri Sprey Kurutucu Jet Filtre Sprey Kurutucu FBD Ref VDI

35 Tehlikeli Bölge / ZONE Sınıfları (TOZ) Üretim Alanları IEC ve EN Temizlik Seviyesi ve Zone Sınıfları Temizlik Seviyesi Toz Birikiminin Kalma Süresi Yangın veya Patlama Riski İyi yok yok Tatmin edici Bir vardiye içinde yok Kötü Bir vardiyadan uzun sürede Yangın riski var, ve tozun kalktığı anlarda Zone 22 35

36 Tehlikeli Bölge / ZONE Sınıfları (TOZ) NFPA 654 Metodu Biriken Tozun Derinliği (mm) Birikim Sıklığı Temizlik Prosedürü Yüzey renginde değişiklik belirli değil Yok Yok Az sıklıkta. < Senede 3 <0.8 Oluştuğu vardiya sırasında defa Devamlı veya sık > Avaraj toz birikimi 0.4mm <0.8 senede 3 defa ve toz nin altında kalacak şekilde birikim 24 saat içinde düzenli temizlik 0.8-3mm 0.8-3mm >3 mm >3 mm Az sıklıkta. < Senede 3 defa Devamlı veya sık > senede 3 defa ve toz birikim 24 saat içinde Az sıklıkta. < Senede 3 defa Devamlı veya sık > senede 3 defa ve toz birikim 24 saat içinde Oluştuğu vardiya sırasında Avaraj toz birikimi 1.5 mm nin altında kalacak şekilde düzenli temizlik Oluştuğu anda sistemi durdurup temizlik yapılması Düzenli temizlikle toz birikimini minimize et Tehlikeli Alan Sınıfı (Zone) Sınıflandırma dışı (genel amaçlı alan) Sınıflandırma dışı (genel amaçlı alan) Sınıflandırma dışı ancak dust-tight(ip 6x, NEMA 4) Sınıflandırma dışı ancak toz-korunaklı kutu (IP 6x, NEMA 4) Class II Div 2, ZONE 22 Class II Div 2, ZONE 21 veya 22 Class II Div 1, ZONE 20 36

37 ZONE Sınıfı Örnekleri Çalışma Alanları ZONE 22 Alan Toz birikimi kalınlığı 3mm üzerinde mi? Toplam yüzeye göre birikim alanı %5 üzerinde mi? Birikim olan yüzlere makina ve boruların üzerleri dahil mi? Düzenli ve kontrollü temizlik var mı (her vardiyada)? Ref VDI

38 Alev Kaynakları Analizi EN Alev Kaynakları Örnekleri Elektrostatik alevlenme Mekanik Kıvılcımlar Sürtünme Döner ekipmanda aşırı ısınma Yabancı malzeme Çarpma Ekipmanda kırılma/bozulma Sıcak iş izinleri Toprak eksikliği Ortama uygun olmayan elektrikli ekipman Egzotermik reaksiyon İçten yanma Vs... 38

39 Alev Kaynakları 39

40 Alev Kaynakları!!! Şeker Tozu Siklonu Proses Dışı Kaynaklar mümkün mü? 40

41 Kor Malzeme 41 41

42 Elektrosatik Kontroller 42

43 Patlamalardan Nasıl Korunuruz? Patlama Basıncına Dayanıklı Ekipman Inert Sistemleri (oksijen azaltılması) Parlayıcı tozların azaltılması Havada Dağılım Alev Kaynakları Kontrolü Kıvılcım Algılama ve Sönümleme Elektrostatik kontroller Sıcak iş izinleri, vs... Patlama tahliye ventleri ve... Patlama söndürme ve... Patlama izolasyonu Yanıcı toz / gaz Alev Kaynağı Patlama Yangın Oksijen Kaynağı (hava) Kapalı Ortam 43

44 Patlama Basıncına Dayanıklı Ekipman Tüm ekipman ve bağlantılar patlama basıncına dayanıklı (P max ) NFPA 69 SME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII, Division 1 EN 14460: Explosion Resistant Equipment 44

45 Örnek: Patlama Basıncına Dayanımlı Ekipman 45

46 Oksijen Azaltıcı Sistemler (Inert) Air Limited O 2 concentration Nitrogen Patlayıcı ortamı yok eder O2 miktarı yanmaya sebep vermeyecek şekilde azaltılır (MOC) Inert gazlar azot, CO 2 Kapalı ve batch üretim yapan ekipmanlar VDI 2263, NFPA69 46

47 Elektrosatik Kontroller Ref- Newsongale 47

48 Kıvılcım Algılama ve Sönümleme Atomize su kıvılcım söndürme Kıvılcım algılama Kontrol paneli Rulman, blower, Dönen ekipman aşırı ısınma algılama Hassas Algılama 300oC Altı Isıda sıcak parçacık algılama 48

49 Kıvılcım Algılama ve Sönümleme 49

50 Kıvılcım Algılama ve Sönümleme - Filtreler 50

51 Uygulamalar Filtre / Silo Besleme Boruları 51

52 Uygulamalar Gıda, Tahıl ve Yem Tesisleri Tozsuzlaştırma Silo Değirmen Elevatör Pelet Pres Soğutucu 52

53 Patlama Korunma Sistemi Seçimi 53

54 Patlama Tahliye Standart patlama kapağı ve patlama izolasyonu Alevsiz patlama kapağı ve patlama izolasyonu 54

55 Patlama Tahliye / Vent TS EN Patlama Tahliye Tertibatları (Explosion Venting Devices) Fonkisyon ve mekanik bütünlük testleri Verimlilik testleri Statik açılma basıncı testleri Sıcaklık etkisi testleri Spesifik ağırık etkisi testleri Etiketleme standartları (Bölüm ) Üretici ad ve adresi CE İşareti (İlgili standardına uygun ebatlarda) EX işareti (İlgili standardına uygun ebatlarda) Gerekli uyarılar (basmayınız vs.) Uygulanan Standart Model ve statik açılma basıncı bilgileri Tahliye Alanı Hesapları EN

56 Patlama Tahliye / Patlama Kapakları Basit ve hesaplı uygulama Ekipman üzerin yerleştirilen zayıf membran ~ 0.1bar açılma Sadece basıncı tahliye eder Alevi yok etmez Patlama sonrası yangın oluşabilir Etrafında güvenli alan olmalı- alevsizler dahil Tahliye kapağı açıklığından alev topu çıkışı ~ 8 x V Basınç Basınç-Zaman Grafiği P max Patlama kapağı yok Ekipman dayanımı P red İndirgenmiş basınç P stat Kapak açılış basıncı Patlama kapağı var Zaman 56

57 Patlama Tahliye Kapakları Patlama Kapakları Standart Alevsiz GE Domed, vakuma uygun IndoorVent IV Yuvarlak Panel GE Domed, vakuma uygun IndoorVent EXL Dikdörtgen Panel KE Düz, flanş gerekli KER Düz, flanş dahil EVN 2.0 Uygulama Kolaylığı 57

58 Filtrelerde Patlama Kapak Kullanımı 2018 IEP Technologies izinsiz kopyalanmaz 58

59 Elevatörlerde Patlama Kapağı Kullanımı 59

60 Patlama Tahliye Kapakları - Elevatörler NFPA 61 Toz Şeker Taşıyan Elevatörler de Bu Kapsam İçine Girer!! VDI

61 Silolarda Patlama Kapağı Kullanımı 61

62 Alevsiz Patlama Kapağı Alevsiz Patlama Kapağı (farklı şekil ve ebatlarda olabilir) 62

63 IV8 Alevsiz Patlama Kapağı 63

64 Alevsiz Patlama Kapakları -VDI

65 100% Pasif Korunma Çözümü Toz Emiş Hattı üzerinde IFV Flap Temiz hava çıkış hattı üzeri Ventex EVN Alevsiz Patlama Kapağı 65

66 Patlama Söndürme TS EN (patlama baskılama sistemleri standardı) Aktif sistem Kapalı alanlar Veya tahliye kapakları kullanılmamadığı zamanlar 66

67 explosion pressure p [bar] p Dinamik Patlama Basıncı Algılama Pagw static alarm pressure p dynamic alarm pressure P t0=papressure at the time of activation Pt0-dt pressure at the time before activation t dynamic alarm time t0 time of activation t time before activation t0-dt p agw p = p t0 a p t0 - t t t0 - t t t 0 time t [ms] 67

68 Patlama Söndürme Ref GMP proses, filtre patlama korunması 68

69 Örnek: Kurutucular 69

70 Örnek: Değirmenler/Karıştırıcılar 70

71 Patlama İzolasyonu İhtiva, patlama kapakları veya söndürme uygulamalarının tamamı izolasyon sistemleri ile tamamlanır Bağlantılı ekipmanlar arası alev geçişi patlama etkisini arttırır Flame Jet Ignition DOLAYISIYLA ENGELLENMESİ GEREKİR REF: NFPA Bölüm ve VDI 2263 Bölüm 4, NFPA Bölüm

72 Patlama İzolasyonu 72

73 Patlama İzolasyonu Pasif ve Aktif Sistemler Pasif İzolasyon (ör. Detektör veya kontrol sistemi ihtiyacı yok) Aktif İzolasyon (ör. HRD söndürme tüpleri, hızlı slide vanalar) 73