Toz ürünler ile çalışan tüm tesisler birbirinden farklı özelliklere sahiptir. Ana bileşenler aynı olmasına karşın, farklı yerleşim gösterirler. Bunlara torba boşaltma istasyonları, konveyörler, elevatörler, elekler, kurutucular, değirmenler, silolar ve toz toplama filtreleri dâhildir.
Bu makalede, bir tesisin tüm bileşenlerini inceleyecek ve ihtiyaç duyduğu patlama güvenlik önlemlerini tanımlayacağız. Belirli bir örnek üzerinden ilerleyerek, kapsamlı bir patlamadan korunma konseptinin her bir parçayı ayrı ayrı korumaya göre neden daha uygun maliyetli olduğunu anlatacağız. Şekil 1, mevcut bir tesisi göstermektedir.
[caption id="attachment_128289" align="aligncenter" width="373"]
Şekil 1. Bir toz ürün üretim tesisinde standart ekipman örnekleri[/caption]
1.1. Boşaltma ve Mekanik Konveyörler
Çoğu üretim süreci, örn. değirmenlerde, karma yem tesislerinde ve enerji santrallerinde “hammaddenin boşaltılması” ile başlar. Yol veya raylı taşıma sistemiyle taşındıktan sonra, malzeme genellikle bunkerlere boşaltılır.
Organizasyonel önlemler alınabilir, örn. boşaltma işlemine başlamadan önce aracı en az 15 dakika kadar soğumaya bırakmak gibi.
Bu, sıcak frenlerden, sıcak egzoz borularından veya katalitik konvertörlerden gelecek tutuşma tehlikesini önemli ölçüde düşürür. Topraklama da tutuşma kaynağına karşı koruma olarak önerilir.
Kamyonlar ve demiryolu vagonları gibi hareketli nesneler söz konusuysa, çok dikkatli bir şekilde ilerlemek hayati önem taşır. Bu sebeple personele düzenli olarak eğitim verilmelidir.
Örneğimizde, tedarik edilen malzeme vidalı bir konveyör vasıtasıyla elevatöre götürülmektedir. Konveyörler birbirinden farklı koruma yöntemleri gerektirecek şekilde farklı özelliklerde tasarımlara sahip olabilirler. Tüm bu yöntemler; hızın sınırlandırılması, malzemelerin uygun kombinasyonlarının sağlanması ve emniyetle uyumlu kurulum yapılması gibi, konveyörlerin kendisinden kaynaklanabilecek tutuşma tehlikelerini azaltmak veya önlemek içindir.
Taşınan malzeme genellikle karıştırılmadığı ve sıcak yüzeylerle doğrudan temas etmediği için açık konveyör bantlarının, zincirli ve vidalı konveyörlerin aksine daha az tehlikeli olduğu düşünülür.
Malzemenin inceliği, nem seviyesi ve tozlaşma eğilimi, taşınma prensibi ve hızı ile bağlantılı tesis bölümlerinin, tutuşma riski değerlendirmesine bağlı olarak, patlama tahliyesi ekipmanları ile korumasını sağlamak gerekebilir.
Bağlantılı tesis bölümlerindeki herhangi bir patlamanın, konveyörler yoluyla yayılmasına izin verilmemelidir ve bu nedenle izolasyon sistemleri gereklidir. Genel standart, ATEX onaylı rotary vanalar, kimyasal bariyerler, söndürme valfleri veya hızlı kapanan valfler kullanılmasıdır.
1.2. Elevatörler
Elevatörler toz ürün proseslerinde kullanılan en yaygın taşıma ekipmanlarıdır. Genellikle büyük hacimlerin yaklaşık 60 metreye kadar olan yüksekliklere dikey olarak taşınmasında kullanılırlar.
Aynı zamanda, tasarımları patlamaya elverişli olduğundan (“patlayıcı karışımlar” ve “tutuşma kaynakları”) özel bir tehlike kaynağıdır. Üstelik elevatörler korunmazsa, basınç dalgaları ve alevler hat boyunca yayılabilir.
Bu artan risk nedeniyle, Alman Mühendisler Birliği (VDI), tesis operatörleri ve elevatör üreticileri için özel bir VDI standardı hazırlayan patlama güvenliği uzmanlarından oluşan bir uzman komitesi oluşturdu.
VDI Standardı No. 2263, sayfa 8 (Bölüm 8.1 ve 8.2), basınç tahliye ekipmanlarının boyutları ve patlama sönümleme sistemlerinin tasarımı hakkında tavsiyelerle, elevatörler için patlamaya karşı koruma önlemlerini belirtir.
Standart basınç tahliye ekipmanları olarak kullanılan patlama kapaklarına ek olarak, VDI standardı da alevsiz tahliye ekipmanlarıyla ilgilenir. Bunun nedeni, eğer elevatör bir bina içinde yer alıyorsa, basınç sadece patlama kapakları yoluyla tahliye edilmemelidir.
VDI standardının spesifikasyonlarına dayanarak, elevatörler için kapsamlı bir koruma sisteminin geliştirilmesi için uzman bir komite kuruldu. Bu çalışma grubunun geliştirdiği ElevatorEX, her tür elevatör için uygun bir çözüm sunmaktadır.
Elevatörün ayakları ve başı gibi sistemin tehlikeye eğilimli parçaları, Q-Box veya patlama kapakları gibi bakım gerektirmeyen, basınç tahliye ekipmanlarıyla donatılmalıdır.
Elevatör ayakları kıvılcım dedektörü tarafından harekete geçen söndürme sistemleri ile izole edilmiştir. Bu sistem hem yeni kurulacak elevatör sistemleri hem de mevcut elevatör sistemleri için uygundur.
Uzman komite silindirik gövdeli elevatörlerin patlama özelliklerini tekrar tekrar tartışıp incelerken silindirik kesitlerin, dikdörtgen kesitlere oranla, daha çok patlama potansiyeline sahip olduklarını tespit etti. Bu da patlamanın ciddiyetini artırması yani patlama basıncının yaklaşık 2 kat oranında yükselmesi demektir.
Tabii toz konsantrasyonunu sınırlandırmak için toz emiş sistemleri kullanılması gibi bir dizi önlem alınması da önerilir. Bu uygulamalar, sadece elevatörler için değil, bir tesisin tüm parçaları için geçerlidir.
1.3. Silolar
Silolar normal şartlar altında kendi tutuşma kaynaklarını içermezler. Bu, patlamalara neden olabilecek önemli bileşenlerden yoksun oldukları anlamına gelir (Bkz. Şekil 2. Patlama için gereken 5 özellik). Bununla birlikte, bir tutuşma kaynağının siloya ürün getiren hatlardan siloya girebilme riski vardır.
Açık hava silolarının patlama kapakları ile korunması gerekirken, kapalı ortamlardaki siloların alevsiz tahliye veya patlama sönümleme sistemlerine sahip olması gerekir. Sistem tarafından taşınan malzemeye bağlı olarak, önleyici tedbirler alınması da mümkündür.
Örneğin bir önleme sistemi olarak, kıvılcım dedektörleri veya sönümleme vanaları ile tutuşma kaynaklarının siloya girmesini önleyebilir. Bununla birlikte, patlama önleme tedbirlerinin kullanımları daima ilgili uzmanlar tarafından tartışılmalı ve değerlendirilmelidir.
[caption id="attachment_128293" align="aligncenter" width="389"]
Şekil 2. Patlama için gereken 5 özellik[/caption]
1.4. Elekler
Silolar için verdiğimiz bilgiler elekler için de geçerlidir. Normal olarak kendi tutuşma kaynaklarına sahip olmayan ekipmanlardır, o nedenle patlama koruması genellikle nadir durumlarda gereklidir; patlayıcı özelliği yüksek karışımların elendiği durumlar gibi.
Bununla birlikte kurutucu çıkışlarında, örneğin süt endüstrisinde sprey kurutucular, ağaç sanayinde tamburlu kurutucular ve nişasta endüstrisinde flaş kurutucular kullanıldıklarında çok tehlikeli olabildikleri için kapsamlı bir incelemeye tabi tutulmaları önemlidir. Bir eleğin titremesini ve dönmesini sağlayan hareketler, mekanik konveyörden gelen sıcak küllerin kıvılcımlanmasına neden olabilir.
En son aşama ise elekteki bu sıcak küllerin parçalanıp ardından bir patlamaya neden olmasıdır. Bu durum 2012 yılında Güney Amerika’da yaşanmış ve bir yonga fabrikasında olabilecek en büyük patlamayı yaratarak, 6 kişinin ölümüne sebep olmuştur.
Bu gibi durumlarda, elekler için patlama koruması sağlamak, özellikle iş güvenliği mühendisleri için özel zorluklar oluşturmasına rağmen çok önemlidir.
Titreşim hareketi yapan ekipmanlar özel çözümleri gerektirir. Dahası bu tür çözümlerin alevsiz tahliye ekipmanlarına ihtiyaçları vardır (Bkz. Şekil 3).
Sönümleme gibi koruma yöntemleri bazı eleklerde, elek yapısından dolayı homojen bir şekilde dağıtılamadığından uygun değildir. Bunun kontrol edilmesi gerekir.
[caption id="attachment_128295" align="aligncenter" width="497"]
Şekil 3 ve 4. Q-Box ile bir eleğin korunması[/caption]
1.5. Değirmenler
Tutuşma kaynağı yaratmak, yüksek hızlarda birbirleriyle çarpışan metalik parçaları barındıran bir öğütücünün doğasında vardır. Aynı zamanda bu sistem oksijen ve yüksek yoğunluklu toz içerdiği için, patlamayı son derece muhtemel hale getirir. Bu nedenle birçok değirmen üreticisi makinelerini patlama basıncına (10 bar’a kadar) dayanıklı bir tasarımla üretir.
Bu da değirmenin ebatına bağlı olarak, alıcı için çok pahalı olabilir. Alternatif çözüm olarak alevsiz tahliye kullanılabilir. Her iki durumda da izolasyon vanası değirmenin hem üstüne hem de altında eklenmelidir.
Değirmen hava girişine, Q-Rohr LF takmak akıllı bir çözüm olacaktır. Q-Rohr LF, herkesçe bilinen Q-Rohr’un değiştirilmiş bir versiyonudur. Aralarındaki fark Q-Rohr LF patlama kapağı içermemektedir.
Sonuç olarak, normal çalışma koşullarında havayı aspire etmek mümkündür ve hava daha sonra da paslanmaz çelik hasır filtreden herhangi bir sorun yaşamadan beslenebilir. Bir patlama meydana gelirse, bu filtre ortamdaki ısıyı ortadan kaldırarak ortamı alevlerden ve patlama basıncından korur.
1.6. Toz Emiş Sistemleri ve Filtreler
Bir toz toplayıcı filtrede patlama ihtimali normalden yüksektir. Bu nedenle birçok filtre ürünlerinde patlama önleme sistemleri kullanır. Bunun nedeni kıvılcımların ve sıcak küllerin, tesisin diğer bölümlerinden gelen toz ile birlikte sisteme girebilmesidir.
Özellikle filtre torbalarının kendi kendini temizlemesi kritik durumlar yaratabilir. Bu durum, fazla miktarda tozun oluşmasına yol açar.
Bu nedenle kapalı ortamda kullanılan filtreler alevsiz tahliye ekipmanları ile, dış ortamda kullanılan filtreler ise patlama kapaklarıyla korunmaktadır. Patlama kapaklarının çevresinde araç yolları varsa, çözüm; alevleri ve basınç dalgalarını tehlike arz etmeyecek alanlara yönlendirmek için patlama kapaklarına özel akıllı eklenti modülleri kullanmaktır.
Ayrı ayrı korunma yalnızca kapsamlı bir strateji-maliyet hesaplaması ile mümkündür. Yukarıdaki bilgilere dayanarak bir tesisin tüm bölümleri ayrı ayrı korunabilir. Bununla birlikte, bu yöntem genellikle ekonomik açıdan pek uygun değildir.
Maliyet açısından etkili çözümler, tüm tesisin kapsamlı bir şekilde incelenmesi ile mümkün olabilir; bu süreç, parçalar arasındaki tüm etkileşimi ve üretim operasyonlarındaki spesifik düzenlemeleri kapsar.
Elbette patlamaya karşı profesyonel korumanın bir fiyatı vardır, ancak profesyonel olmayan yetersiz korumanın maliyeti sadece parasal değildir. En kötü ihtimalde, insanlar bu ücreti hayatları ile öderler.
Bu nedenle bağımsız uzmanlar, tesis işletmecilerinin, daima kapsamlı bir yaklaşım sergileyen ve tam paket patlama güvenlik çözümleri uygulayan deneyimli profesyonellerle çalışmasını tavsiye etmektedir.
Verimli bir patlama önleyici anahtar teslim çözüm, bir fabrika işletmecisini hiçbir zaman zarara sokmaz. Bu nedenle mantıksal olarak, uzmanların sürece dahil olmaları gerekir.
1.7. Etkili Örnekler
Yukarıda bahsettiğimiz gibi, bir tesisin tüm bölümlerini uygun bir patlamadan korunma ekipmanı ile gelişi güzel korumak doğru bir yöntem değildir. Gerçek profesyoneller her zaman, patlamaya karşı korunmanın asıl ihtiyacının ne olduğunu değerlendirilmekle başlarlar.
Yukarıda gördüğümüz gibi, her sistemde patlayıcı karışım kullanılmadığından, patlamaya karşı korumaya ihtiyaç duyulmaz. Yine de patlama uzmanlarının buğdayı samandan ayırmaları iyi olur.
Örneğin taşıyıcı konveyörlerin uzunluğu değişir ancak prensipleri hep aynıdır ve bir sunta fabrikasında çeşitli yerlerde kullanılıyorsa, patlayıcı karışımların ve potansiyel tutuşma kaynaklarının ortaya çıkma ihtimalini sorgulamak önemlidir.
Ezilmiş ve kurutulmadan önce sadece kaba, nemli ahşap yongaları taşınırsa, patlamaya karşı korumaya ihtiyaç duyulmaz. Kurutucudan geçtikten sonra patlama tehlikesi artar, böylece önlemlerin uygulanması gereklidir.
Böyle ayrıntılı bir proses mühendisliği analizi; değirmenlerde ve karma yem fabrikalarında elevatörlerin patlamaya karşı korunmasını değerlendirirken de aynı derecede değerlidir. Özellikle giriş elevatörlerinde, yüksek toz içeriğinden dolayı patlayıcı bir atmosfer oluşması muhtemel ise ve patlama tehlikesi yüksekse; ürün ıslatılarak, istenmeyen yerlerde kirliliklerin varlığı nedeniyle elevatörde meydana gelebilecek tehlike genelde önemli ölçüde azaltılır.
Böyle durumlarda tamamen önleyici veya organizasyonel önlemler ile gerekli patlama güvenliği sağlanabilir. Patlamaya karşı koruma önlemlerinin kaçınılmaz olduğu açıkça görülse bile, ayrıntılara bakmak mutlaka gereklidir.
Örneğin; kurutucular, değirmenler ya da siklonlar arasındaki mesafelerdeki küçük değişikliklerle, boru hatlarındaki akıllıca yapılmış mühendislik ile, decoupling sistemlerinin test edilen kurulum mesafeleri gibi özellikleri hesaba katarak maliyetten belli oranda kazanç sağlanabilir.
