Toz patlaması nasıl olur?
Odun yanar, ama talaş tozu patlar. Fark yüzey alanındadır: madde inceldikçe havayla temas eden yüzeyi büyür ve yanma çok daha hızlı ilerler. İnce toz havada bulut oluşturduğunda alev bütün buluta saniyenin kesri içinde yayılır. Kapalı bir hacimde bu hızlı yanma basınç oluşturur.
Hangi tozlar? Un, nişasta, şeker, süt tozu, yem, kahve, ahşap, kâğıt, kömür, plastik ve reçine tozları, ilaç etken maddeleri ve alüminyum, magnezyum gibi metal tozları patlayabilir. Kum, çimento ve kireç gibi yanmayan mineral tozları patlamaz.
Standartlar yanıcı tozu, boyutu 500 mikrometre ya da daha küçük olan ince katı parçacıklar olarak tanımlar. Toz inceldikçe ve kurudukça tutuşması kolaylaşır. Aynı adı taşıyan iki toz bu yüzden çok farklı davranabilir: değirmenin çıkışındaki un ile filtrede toplanan en ince un aynı değildir.
Asıl yıkımı neden ikincil patlama yapar?
Toz patlamaları çoğu zaman iki aşamada gelişir. İlk patlama küçüktür ve genellikle bir ekipmanın içinde başlar: elevatör, filtre, değirmen ya da silo. Bu patlamanın basınç dalgası, binada kirişlerin, kablo tavalarının ve makinelerin üstünde birikmiş tozu havalandırır. Arkadan gelen alev bu yeni bulutu tutuşturur. İkincil patlama bütün binaya yayılabilir.
ABD'de 7 Şubat 2008'de Imperial Sugar şeker rafinerisinde yaşanan olay bunun en bilinen örneğidir. ABD Kimyasal Güvenlik Kurulu'nun raporuna göre ilk patlama siloların altındaki kapalı bir konveyörde başladı. Yıllar içinde binada birikmiş şeker tozu ardışık patlamaları besledi. 14 çalışan hayatını kaybetti, 36 kişi yaralandı.
Şeker, patlama şiddeti bakımından en düşük sınıftaki tozlardandır. Yıkımın ölçüsünü tozun türünden çok, binada ne kadar toz biriktiği belirledi.
Ne kadar toz tehlikelidir?
Beklenenden çok daha azı. Bakanlığın uygulama rehberine göre ortalama yükseklikteki bir odanın tabanına yayılmış 1 milimetre ya da daha ince bir toz tabakası, havalandığında odayı patlayıcı bir bulutla doldurmaya yetebilir. İngiltere'nin toz rehberi un için daha da küçük bir değer verir: zemindeki 0,3 milimetrelik tabaka, ilke olarak odayı 3 metre yüksekliğe kadar patlayıcı bulutla doldurabilir. Bu, yaklaşık üç kâğıt kalınlığıdır.
Pratik sonuç şudur: zeminde ayak izi bırakan, yüzeyin rengini örten bir toz tabakası “biraz toz” değildir. Hedef, görünür tabakanın hiç oluşmamasıdır. Kendi değerlerinizle denemek için toz tabakası hesap aracını kullanabilirsiniz.
Bölge 20, 21 ve 22 ne demek?
Yönetmelik toz için üç bölge tanımlar. Ölçüt, patlayıcı toz bulutunun ne sıklıkla ve ne kadar süre bulunduğudur.
| Bölge | Yönetmelikteki tanım (Ek-1) | Tipik yerler |
|---|---|---|
| 20 | Havada bulut hâlinde bulunan tutuşabilir tozların sürekli olarak veya uzun süreli ya da sık sık patlayıcı ortam oluşturabileceği yerler | Ekipmanın içi: değirmen, karıştırıcı, silo, filtre, pnömatik taşıma hattı |
| 21 | Normal çalışma şartlarında havada bulut hâlinde bulunan tutuşabilir tozların ara sıra patlayıcı ortam oluşturabileceği yerler | Torba doldurma ve boşaltma ağızlarının yakın çevresi, numune alma noktaları |
| 22 | Normal çalışma şartlarında havada bulut hâlinde bulunan tutuşabilir tozların patlayıcı ortam oluşturma ihtimali bulunmayan, ihtimal olsa bile yalnızca çok kısa süre geçerli olduğu yerler | Toz içeren ekipmanın çevresi; sızıntı, dökülme ve birikinti olabilecek yerler |
Üç noktaya dikkat etmek gerekir:
- Bölge 20 çoğunlukla ekipmanın içidir. Silonun, filtrenin ve taşıma hattının içi de sınıflandırılır. Dokümanda yalnız salonu sınıflandırıp ekipmanın içini atlamak sık görülen bir eksiktir.
- Süre değil, eşzamanlılık belirleyicidir. Yılda yalnız birkaç saat çalışan bir makinenin içinde, çalıştığı sürenin tamamında toz bulutu varsa içi Bölge 20'dir. “Yılda birkaç saat” diye Bölge 22 demek hatadır, çünkü makine çalışırken bulut ile olası tutuşturucu kaynak aynı anda vardır.
- Tozda hazır bir mesafe grafiği yoktur. Bölgenin nereye kadar uzandığı tozun inceliğine, döküm yüksekliğine, miktara ve tozun kaynağında emilip emilmediğine göre belirlenir. Toz aşağı düştüğü için bölgeler zemine kadar iner.
Toz emiş sistemi bölgeyi küçültür mü?
Kaynağında çalışan bir emiş, çevredeki bölgeyi belirgin biçimde küçültebilir. Ancak bölgeyi küçülten emişin varlığı değil, çalışacağından emin olunmasıdır. Fan durduğunda çalışmaya devam edilebiliyorsa bölge emişsiz duruma göre çizilir.
Bu yüzden iyi bir dokümanda bölge kararının yanında koşulu da yazar: emiş ile besleme arasında kilitleme var mı, hangi sıklıkla deneniyor? Emiş kanalının ve filtrenin içi ise ayrıca sınıflandırılır; tozu topladığınız yer, en yoğun bulutun bulunduğu yerdir.
Temizlik neden bir patlama önlemidir?
Birikinti yoksa ikincil patlamanın yakıtı da yoktur. Bölge sınıflandırması da buna bağlıdır: toz tabakası oluşmuyorsa ya da hemen kaldırılıyorsa bölgeler yalnız salınım kaynaklarının çevresinde kalır. Tabakalar kalıcıysa kendileri birer kaynak sayılır ve bölgeler genişler.
Dokümanda “düzenli temizlik yapılır” cümlesi yetmez. Şunlar yazılmalıdır:
- Hangi alanlar: zemin kadar kiriş üstleri, kablo tavaları, asma tavan içi ve makine gövdeleri.
- Hangi sıklıkta ve kabul edilen en fazla birikinti ne kadar.
- Hangi yöntemle. Basınçlı havayla üfleme tozu yok etmez, havalandırır; bu yüzden kaçınılır. Uygun bir endüstriyel vakumlu süpürge tercih edilir.
- Kim yapar, kim kontrol eder.
Sürekli toz kaçıran bir kapak ya da conta varsa asıl önlem temizlik değil, kaçağın giderilmesidir. Kaçak durunca hem temizlik ihtiyacı hem bölge küçülür.
Toz bölgesinde ekipman nasıl seçilir?
Ekipmanın kategorisi bölgeye göre seçilir:
| Bölge | En düşük ekipman kategorisi | Etiketteki koruma düzeyi (EPL) |
|---|---|---|
| 20 | 1D | Da |
| 21 | 2D | Db |
| 22 | 3D | Dc |
İkinci ölçüt toz grubudur. Uçuşan lifler IIIA, un ve şeker gibi iletken olmayan tozlar IIIB, metal tozları gibi iletken tozlar IIIC grubundadır. Ekipmanın etiketindeki grup, tozun grubunu karşılamalıdır; IIIC işaretli ekipman üç grupta da kullanılabilir. İletken toz elektrik ekipmanının içine girerse kısa devre yoluyla kendisi tutuşturucu kaynak oluşturabilir. En sıkı koşulun iletken tozda olmasının nedeni budur.
Üçüncü ölçüt yüzey sıcaklığıdır. Tozun iki ayrı tutuşma sıcaklığı ölçülür: bulut hâlinde ve 5 milimetrelik tabaka hâlinde. Ekipmanın izin verilen en yüksek yüzey sıcaklığı şu iki değerden küçük olanıdır:
- bulutun tutuşma sıcaklığının üçte ikisi,
- 5 milimetrelik tabakanın tutuşma sıcaklığının 75 derece altı.
Örnek değerlerle: bulut 430 °C'de, tabaka 310 °C'de tutuşuyorsa sınırlar 287 °C ve 235 °C olur. Geçerli olan 235 °C'dir. Çoğu zaman tabaka koşulu belirleyicidir. Ekipmanın üzerinde 5 milimetreden kalın toz birikiyorsa bu sınır da yetmez, çünkü kalın tabaka ısıyı içinde tutar.
Toz ekipmanında yüzey sıcaklığı etikette doğrudan derece olarak yazar (örneğin T135 °C). Bir etiketi okumak için Ex işareti çözücüyü kullanabilirsiniz.
Hangi veriler gerekir?
Gazlarda madde verisi tablolardan alınabilir. Tozda bu çoğu zaman mümkün değildir, çünkü sonuç tane boyutuna ve neme bağlıdır. Sağlıklı bir değerlendirme için tesisten alınan numunenin test edilmesi gerekir. Bir test raporunda şunlar bulunur:
- Tozun patlayıp patlamadığı,
- patlama şiddeti (en yüksek patlama basıncı ve KSt değeri),
- tutuşma için gereken en düşük enerji,
- bulutun ve tabakanın tutuşma sıcaklıkları,
- tozun iletken olup olmadığı.
| Sınıf | KSt (bar·m/s) |
|---|---|
| St 1 | 0 – 200 |
| St 2 | 200 – 300 |
| St 3 | 300'ün üstü |
St 1 “zayıf” demek değildir. Un, şeker ve tahıl tozları bu sınıftadır ve en ağır toz patlamalarının birçoğu bu tozlarla yaşanmıştır. Sınıf, patlama tahliyesi gibi koruma sistemlerinin boyutlandırılmasında kullanılır; tehlikenin var olup olmadığını göstermez.
İşyerinizde nereden başlamalı?
- Tozunuzun patlayıcı olup olmadığını öğrenin: güvenlik bilgi formu, tedarikçi verisi ya da test.
- Tozun oluştuğu ve kaçtığı yerleri listeleyin: dolum, boşaltma, eleme, öğütme, taşıma ve filtre.
- Birikintilere bakın. Zeminle yetinmeyin, yukarıya da bakın.
- Bölgeleri belirleyin, girişlerini işaretleyin ve bu bölgelerdeki ekipmanın etiketlerini kontrol edin.
- Hepsini patlamadan korunma dokümanında gerekçeleriyle yazın.
Sektöre özel ayrıntılar için yanıcı toz bulunan tesisler ve un ve yem tesisleri sayfalarına, dokümanın bütünü için PKD nasıl hazırlanır? yazısına, tutuşturucu kaynaklar için 13 tutuşturucu kaynak yazısına bakabilirsiniz.
Sık sorulanlar
Her toz patlar mı?
Hayır. Kum, çimento ve kireç gibi yanmayan mineral tozları patlamaz. Organik tozların çoğu ve birçok metal tozu ise patlayabilir. Emin olmak için tozun patlayabilirliği test ettirilir.
Un gerçekten patlar mı?
Evet. Un havada bulut oluşturduğunda patlayabilir. Değirmenlerde, yem fabrikalarında ve fırınların un silolarında toz patlamasına karşı önlem alınmasının nedeni budur.
Bölge 22'de hangi ekipman kullanılır?
En az kategori 3D ekipman kullanılır; etiketinde koruma düzeyi Dc olarak görünür. Toz iletkense IIIC grubuna uygun ekipman gerekir. Ayrıca ekipmanın yüzey sıcaklığı tozun tutuşma sıcaklıklarına göre belirlenen sınırın altında olmalıdır.
Basınçlı havayla temizlik neden sakıncalı?
Çünkü yerdeki tozu ortadan kaldırmaz, havalandırır ve tam da kaçınılmak istenen toz bulutunu oluşturur. Toz, ulaşılması zor yüksek yüzeylere taşınır. Tercih edilen yöntem uygun bir endüstriyel vakumlu süpürgedir.
Kaynaklar
- Çalışanların Patlayıcı Ortamların Tehlikelerinden Korunması Hakkında Yönetmelik (RG 30.04.2013, sayı 28633), Ek-1 (bölgeler) ve Ek-3 (ekipman kategorileri)
- Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı, Patlayıcı Ortamlar Uygulama Rehberi
- Avrupa Komisyonu, 1999/92/AT sayılı Direktif için bağlayıcı olmayan iyi uygulama kılavuzu
- IEC 60079-10-2 (toz bölgelerinin sınıflandırılması), ISO/IEC 80079-20-2 (toz özelliklerinin belirlenmesi), IEC 60079-14 (ekipman seçimi) ve IEC 60079-0 (toz grupları)
- HSE, HSG103: Safe handling of combustible dusts
- ABD Kimyasal Güvenlik Kurulu (CSB), Imperial Sugar Company Dust Explosion and Fire, rapor no. 2008-05-I-GA (2009)