Endüstriyel Toz Patlamalarına Karşı Korunma Metotları Emre Ergun, Genel Müdür, IEP Technologies Türkiye Emre.Ergun@Hoerbiger.com, M: 0533-457-4412 23 Eylül 2021 Tepekule İzmir 1
Şirket Tarihi IEP Turiye Ofisi Kuruluşu 2
Bizde toz patlaması olmaz... Filtre de patlama ve devamında yangın... Ref- ABD Kağıt Fabrikası Yangın ve Patlaması 3
Bizde toz patlaması olmaz... 4
Bizde toz patlaması olmaz... Patlama bina içine emiş hattından yayılır Bina iç Kısmı / Patlama Sonrası 5
Tahıl İşleme Tesisi Patlaması Ref - Journal of Loss Prevention in the Process Industries 62 (2019) 103928 6
Kovalı Elevatör Patlaması 7
Şeker FabrikasıPatlaması 8
Metal -Araç Jant Fabrikası Patlaması 9
Boya Sektörü Filtre Patlaması 10
Gıda Süt Tozu Üretimi Kurutma Sistemi Patlaması 11
Toz Patlaması Anatomisi Alev topu hızı :10 m/s Basınç dalgası hızı :340 m/s (ses hızı) 12
Toz Patlaması Simulasyonu Birincil patlama ekipman içerisinde başlar 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 300 325 Zaman, msec. 13
Toz Patlaması Simulasyonu Patlamadan dolayı oluşan şok dalgaları 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 300 325 Zaman, msec. 14
Toz Patlaması Simulasyonu Patlamadan dolayı oluşan şok dalgaları 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 300 325 Zaman, msec. 15
Toz Patlaması Simulasyonu Şok dalgaları bina içindeki yüzeylerde birikmiş tozları havaya kaldırır ve toz bulutları oluşur 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 300 325 Zaman, msec. 16
Toz Patlaması Simulasyonu Toz bulutları patlama basıncı ile içeride dağılır 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 300 325 Zaman, msec. 17
Toz Patlaması Simulasyonu Patlamanın alevi parçalanan ekipmandan dışarı yayılırböylelikle alev kaynağı yaratmış olur 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 300 325 Zaman, msec. 18
Toz Patlaması Simulasyonu İkincil patlama hızla yayılmaya başlar 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 300 325 Zaman, msec. 19
Toz Patlaması Simulasyonu İkincil patlama toz bulutlarına doğru ilerler (zincirleme patlama) 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 300 325 Zaman, msec. 20
Toz Patlaması Simulasyonu İkincil patlamalar bina yapısını zedeleyerek dışarı yayılır 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 300 325 Zaman, msec. 21
Toz Patlaması Simulasyonu Çöken bina ve devamında olan yangınlar 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 300 325 Zaman, msec. Adapted from OSHA diagrams prepared by John M. Cholin, P.E., FSFPE, J.M. Cholin Consultants, Inc. 22
Riskli Ekipmanlar Bölgeler ABD (1985 1995) İngiltere (1979 1988) Almanya (1965 1980) Olay Sayısı % Olay Sayısı % Olay Sayısı % Toz Toplayıcılar 156 42 55 18 73 17 Değirmenler 35 9 51 17 56 13 Taşıma sistemleri 32 9 33 11 43 10 Silo/Bunkerler 27 7 19 6 86 13 Kurutma / Kazan Sistemleri 22 6 43 14 34 8 Karıştırıcılar >12 >3 7 2 20 5 Diğerleri / Bilinmiyor 84 23 95 31 114 27 Toplam 372 100 303 100 426 100 REF: Guidelines for Safe Handling of Powders and Bulk Solids, CCPS, AICHE 23
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
Kanunlar ve Standartlar Çalışanların Patlayıcı Ortamların Tehlikelerinden Korunması Hakkında Yönetmelik (ISG 6331) Resmi Gazete 28633 (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
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
Hangi Toz Daha Patlayıcı? 500 Micron Altı Parçacık Büyüklüğü %? Rutubet Oranı? Kimyasal bileşenleri? 27
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 E2931 20lt Kuhner (Kst, Pmax, MEC, MOC) BAM Fırını AITc Test Ekipmanı 28
Patlayıcı Toz Sınıflandırılması ST Sınıfı ST - 1 ST - 2 ST - 3 K st Değeri 1-200 (orta) 201 300 (şidetli) 301 + (çok şidetli) Madde Medyan Çap mikron Kst Bar.m/sec Pmax Bar MEC g/m3 Mısır tozu 28 75 9 60 Odun 59 146 8 70 Şeker 41 154 8 60 Toz Boya 20 7 30 Linyit 32 151 10 60 REF NFPA 68, CRC 29
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 460 320 100 4.55 25 Orta Kakao 420 100 45 4.5 28 Orta Mısır 400 40 45 6.55 137 Orta Mısır Koçanı 400 40 30 7.6 115 Orta Mısır Nişastası 380 20 40 7.9 206 Şiddetli Pamuk Linteri 520 192 500 3.3 3.5 Orta Pamuk Tohumu 470 60 50 7.2 69 Orta Tahıl, karışık 430 30 55 7.9 126 Orta Pirinç 440 40 45 6.4 82 Orta Şeker 350 30 35 6.3 115 Orta Tütün 420 - - 0.5 4.5 Orta Buğday 480 60 55 7.1 82 Orta Buğday Unu 380 50 50 6.55 85 Orta UYARI Yukarıdaki değerler, tozun parçacık büyüklüğü ve rutubet oranına göre değişir Ref NFPA 68, 61 2018 IEP Technologies izinsiz kopyalanmaz 30
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
Kst/Pmax Patlama Güvenlik Sistemlerine Etkisi %55 daha Büyük 32
Tehlikeli Bölge / ZONE Sınıfları 33
ZONE Sınıfı Örnekleri Sprey Kurutucu Jet Filtre Sprey Kurutucu FBD Ref VDI 2263 7.1 34
Tehlikeli Bölge / ZONE Sınıfları (TOZ) Üretim Alanları IEC61241-10 ve EN 50281-3 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
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
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 2263 7.1 37
Alev Kaynakları Analizi EN1127-1 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
Alev Kaynakları 39
Alev Kaynakları!!! Şeker Tozu Siklonu Proses Dışı Kaynaklar mümkün mü? 40
Kor Malzeme 41 41
Elektrosatik Kontroller 42
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
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
Örnek: Patlama Basıncına Dayanımlı Ekipman 45
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
Elektrosatik Kontroller Ref- Newsongale 47
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
Kıvılcım Algılama ve Sönümleme 49
Kıvılcım Algılama ve Sönümleme - Filtreler 50
Uygulamalar Filtre / Silo Besleme Boruları 51
Uygulamalar Gıda, Tahıl ve Yem Tesisleri Tozsuzlaştırma Silo Değirmen Elevatör Pelet Pres Soğutucu 52
Patlama Korunma Sistemi Seçimi 53
Patlama Tahliye Standart patlama kapağı ve patlama izolasyonu Alevsiz patlama kapağı ve patlama izolasyonu 54
Patlama Tahliye / Vent TS EN 14797 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 10.3.2) 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 14491 55
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
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
Filtrelerde Patlama Kapak Kullanımı 2018 IEP Technologies izinsiz kopyalanmaz 58
Elevatörlerde Patlama Kapağı Kullanımı 59
Patlama Tahliye Kapakları - Elevatörler NFPA 61 Toz Şeker Taşıyan Elevatörler de Bu Kapsam İçine Girer!! VDI 2263 60
Silolarda Patlama Kapağı Kullanımı 61
Alevsiz Patlama Kapağı Alevsiz Patlama Kapağı (farklı şekil ve ebatlarda olabilir) 62
IV8 Alevsiz Patlama Kapağı 63
Alevsiz Patlama Kapakları -VDI 2263 8.1 64
100% Pasif Korunma Çözümü Toz Emiş Hattı üzerinde IFV Flap Temiz hava çıkış hattı üzeri Ventex EVN Alevsiz Patlama Kapağı 65
Patlama Söndürme TS EN 14373 (patlama baskılama sistemleri standardı) Aktif sistem Kapalı alanlar Veya tahliye kapakları kullanılmamadığı zamanlar 66
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
Patlama Söndürme Ref GMP proses, filtre patlama korunması 68
Örnek: Kurutucular 69
Örnek: Değirmenler/Karıştırıcılar 70
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 68-98 Bölüm 3-6.7 ve VDI 2263 Bölüm 4, NFPA 654-97 Bölüm 3-1.2 71
Patlama İzolasyonu 72
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
Patlama İzolasyonu Mekanik İzolasyon - Flap Vana Aktif Kimyasal İzolasyon Aktif Mekanik İzolasyon Slide Vana 74
Sprey Kurutma Sistemi 75
Patlama Korunma Olmadığı Zaman 76
Teşekkürler, Emre Ergun Emre.Ergun@Hoerbiger.com 0533-457-4412 77