Endüstriyel süreçler ve endüstriyel toz toplayıcılar kullanılarak patlama veya yangın risklerinin önlenmesi

Birçok endüstriyel sistem yanıcı toz ürünler kullanır veya yanıcı toz üretir. Bu üretim sistemlerinin çalışması yangın ve patlama risklerine yol açmaktadır. Bu riskler, kullanılan ürünlerin ve süreçlerin özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, işçi güvenliği ve çevrenin korunmasına ilişkin mevzuat, şirketlerin uygun önleme ve koruma araçlarını kurmasını gerektirmektedir. En yaygın önleyici tedbir, partiküllerin süspansiyonunu ve ortam havasındaki veya ekipmandaki konsantrasyonlarını kontrol etmektir. Bu, proseslerdeki tozu gidermek için tasarlanmış emme ve filtreleme sistemleri aracılığıyla gerçekleştirilir.

Toz ürünler kullanıldığında veya toz yayıldığında yangın veya patlama nasıl meydana gelir?

Bazı endüstriyel faaliyetler, özellikle de toz kullanımını içerenler, havada patlamaya veya yangına neden olabilecek tozlar yayar. Patlayıcı bir atmosfer (ATEX) oluşturan yanıcı bir toz bulutu oluştururlar. ATEX, doğru koşullar sağlandığında patlayacaktır.

Bir başka olasılık da toz bulutunun çökmesidir. Toz daha sonra ekipman ve atölye zemininde katmanlar halinde birikir. Ekipmanın ısısına veya partiküllerin kimyasal bileşimine bağlı olarak, bu toz kütlesinin kendi kendine ısınması veya piroliz oluşturarak yangına veya patlamaya yol açması muhtemeldir.

Bu fenomenlerin ortaya çıkması, aşağıda özetlediğimiz belirli koşulları gerektirir (daha fazla bilgi için ayrıntılı ATEX makalelerine bakın).

Toz kendi kendine nasıl ısınır ve sonuçları nelerdir?

Bazı toz birikintilerinin özel kimyasal bileşimi, kendiliğinden ekzotermik bir kimyasal reaksiyonu tetikleyebilir. Ve birikintinin koşulları, ortam havasındaki dağılımından daha hızlı bir ısı üretimine neden olabilir. Toz tabakasının sıcaklığı, reaksiyon sistemine herhangi bir dış ısı eklenmeden yükselir. Bu kendi kendine ısınmadır. Sıcaklıktaki artış reaksiyon hızını ve dolayısıyla ısı artışını hızlandırır. Başlangıçta yavaş olan ısınma, akkor haline gelmeye veya kendi kendine tutuşmaya kadar ilerleyebilir. Yerel ortamın koşullarına bağlı olarak (ısı akışına duyarlı malzemenin varlığı, yanıcı toz bulutunun varlığı, vb), kaçak reaksiyon bir yangına veya patlamaya yol açabilir. Kendi kendine ısınma olgusu bu nedenle yangın ve patlamanın ön hazırlığıdır.

Toz pirolizi nasıl çalışır ve sonuçları nelerdir?

Piroliz, organik bir ürünün yüksek ısı etkisi altında ve düşük oksijenli veya oksijensiz bir atmosferin varlığında kimyasal olarak ayrışması anlamına gelir.

Bir toz birikintisinin kendi kendine ısınması veya toz birikintisinin bulunduğu sıcak bir yüzeyden gelen ısı akışı, birikintinin düşük oksijenli veya oksijensiz kısmında piroliz gazları üretebilir.

Bu gazlar atmosferde birikebilir. Pirolizi tetikleyentermal enerji veya başka bir enerji kaynağı bu gazları tutuşturabilir. Konsantrasyonlarına bağlı olarak, tutuşma bir yangın veya patlamaya neden olacaktır. Kendiliğinden ısınma gibi, toz pirolizi de yangın veya patlamanın öncüsüdür.

Toz yangını için koşullar nelerdir?

Bir toz yangını, piroliz sırasında tozun ayrışmasıyla ortaya çıkan yanıcı gazların yanmasından kaynaklanır. Yangın üç unsurun yeterli miktarda bulunması halinde başlar: yakıt (gaz), oksitleyici (havadaki oksijen) ve aktivasyon enerjisi (ısı, kıvılcım, harici alev, vs.). Yanıcı gazların kademeli olarak yayılması ve ardından havayla karışması yangının alevini besler. Alev zehirli duman ve yangının yayılmasına yardımcı olan bir ısı akışı oluşturur. Isı akışından kaynaklanan radyasyon basınçlı kapların veya diğer yanıcı maddelerin patlamasına neden olabilir.

Toz patlaması için gerekli koşullar nelerdir?

Patlama, patlayıcı bir atmosferin (ATEX) yoğun enerji açığa çıkararak aniden yanmasıdır. ATEX’teki gazların hacminde, sıcaklığında ve basıncında dramatik bir artış eşlik eder.

Bir toz patlamasına yol açabilecek altı koşul vardır. Bunlardan üçü yangına neden olanlarla aynıdır: hava, toz ve bir ateşleme kaynağının aynı anda bulunması. Üçü yanma reaksiyonunu hızlandırır: tozun havada homojen bir şekilde asılı kalmasını sağlayan granülometrik incelik, havada patlayıcı aralığa ulaşan bir toz konsantrasyonu ve basıncın yanmayı hızlandırıcı olarak hareket etmesi için yeterli hapsetme.

Tesislerde ve işletim ekipmanlarında toz ATEX’leri oluşur. Patlama sonucu oluşan termal ve basınç etkileri çalışma ortamını ve kişisel güvenliği tehdit eder.

Toz yangını ile toz patlaması arasındaki fark nedir?

Bir patlamanın tetiklendiği bağlam, her bir fenomen diğerine yol açabilse de, bir yangınınkinden farklıdır.

Bir patlamada, yanıcı toz ve hava karışımı önceden mevcuttur. Önceden karıştırılmış alev kendi kendine yayılarak bir yanma dalgası oluşturur.

Bir yangında, tozun pirolizi gaz şeklinde yakıt sağlar. Tutuşan piroliz gazı/hava karışımıdır. Ve difüzyon alevi, toz onu beslediği sürece korunur.

Bir patlamada reaktanlar önceden karıştırıldığından, enerji verimi bir yangından çok daha yüksektir. Bir yangında, patlamaya kıyasla çok daha yavaş olan olayın kinetiğini belirleyen, yanıcı gazların tozdan yayılma ve havaya karışma hızıdır.

Yangınlar ve toz patlamaları için geçerli mevzuat hükümlerine genel bakış.

Tozun neden olduğu patlamalar ve yangınlar, çalışanların güvenliğini etkilemekte ve işletme sahasındaki ekipmanı tahrip etmekte ve çevre için potansiyel sonuçlar doğurmaktadır. Sonuç olarak, İş Kanunu ve Çevre Kanunu bu olayların önlenmesi için bir çerçeve sağlamaktadır. Birçok durumda bu, Avrupa hukukunun iç hukuka aktarılmasıdır.İşveren, tesislerin ve önleme ve koruma sistemlerinin yönetmeliklere uygunolmasını sağlamalıdır.

Yangınla ilgili olarak, Fransız İş Kanunu tesislerin yapılandırılmasını (tahliye araçlarının uygulanması), çalışanların korunmasını (alarmların ve yangın söndürücülerin kurulması vb.) ve kazaların önlenmesini düzenlemektedir.

Patlamalarla ilgili olarak, Fransız İş Kanunu işverenlerin ATEX (Patlayıcı Ortamlar) ile ilgili riskleri değerlendirmelerini ve patlamanın önlenmesi ve bir patlama durumunda çalışanların güvenliği ve korunmasını sağlamak için özel önlemler almalarını gerektirmektedir. Kapsamı

• ATEX’in oluşabileceği bölgelerin tanımı (bkz. ATEX bölgelendirmesi)
• patlama riskine maruz kalan çalışanlar için organizasyonel düzenlemeler
• ATEX bölgelerinde çalışabilecek ekipman seçimi
• ATEX bölgesi tabelası

Toz bulutlarında olduğu gibi, yönetmelikler katmanları, birikintileri ve toz yığınlarını ATEX kaynakları olarak tanımlamaktadır.

Fransız Çevre Kanunu genel olarak yangın ve patlamaları, özel olarak da bunların ICPE’lere (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement) bitişik alanlar üzerindeki etkilerini kapsamaktadır. ICPE isimlendirmesi, bu tesisleri kullanılan veya üretilen maddelere ve faaliyetlerin tehlikeli doğasına göre sınıflandırır. Bu isimlendirme, Çevre Kanunu ve Avrupa yönetmelikleri (özellikle Seveso 3) tarafından öngörülen tedbirlere atıfta bulunmaktadır. Başlıklar, yangın veya patlamaya neden olabilecek yanıcı maddeleri (özellikle yanıcı katılar, yanıcı ürünler) ve patlayıcı ürünleri tanımlar. Ürünler veya faaliyetler tarafından üretilen toz bu isimlendirme altında değerlendirilmelidir.

Endüstriyel süreçler ve yangın veya patlama riski

Yanıcı toz ürünlerin kullanıldığı endüstriyel prosesler kaçınılmaz olarak toz bulutları ve birikintileri üretir. Bu nedenle yangın veya patlama riski vardır. Birtoz emme sisteminin kurulması tercih edilen bir önleyici tedbirdir.

Ürün transfer süreçleri ve patlama ve yangın riskleri

Sektör, hareket eksenlerine (yatay, dikey, eğim) uyarlanmış çeşitli toz aktarım süreçleri kullanmaktadır: konveyör bantlar, zincirli konveyörler, Arşimet vidaları, kepçe asansörleri, pnömatik taşıma.

Ürün partiküllerinin havada asılı kalmasına dayanan pnömatik taşımada, boru içinde bir ATEX oluşabilir. Diğer taşıma modlarında, ürünün ekipmanın bir ucundan dökülmesi ve diğer ucundan boşaltılması veya taşımanın titreşimleri toz bulutlarına neden olur. Ekipman kapalı ise, yükleme ve boşaltma noktalarının içinde ve yakınında ATEX oluşabilir. Kapalı değilse, tüm oda ATEX riski altındadır.

Havadaki tozun çökelmesi tortu oluşturur. Bir muhafaza olsa bile, cihazın altında ve çevresinde toz birikecektir; sızdırmazlık hiçbir zaman tam değildir. Yönetmelikler toz birikintilerini potansiyel ATEX olarak değerlendirmektedir.

Ekipman arızalarına bağlı mekanik parçalar arasındaki tutukluklar ve sürtünme gibi olaylar, ATEX ateşleme kaynağı olabilecek ısı üretecektir. Pnömatik taşımada, partiküller ve boru duvarları arasındaki yüksek hızlı sürtünme, partiküllerin ve ekipmanın elektrostatik olarak yüklenmesine neden olur. Elektrostatik deşarj genellikle bu tür ekipmanlarda ATEX patlamasına neden olur. Son olarak, prosese yabancı metalik veya mineral elementlerin neden olduğu şoklar bir ATEX’i ateşleyebilir.

Taşıma süreçlerinin kaza bilimi özellikle şunları rapor etmektedir: konveyör bantlarındaki yangınlar, kaldırma kovalarındaki ve pnömatik borulardaki patlamalar.

Yangın ve patlama önleme tedbirleri şunları içerir:

• Düşme noktalarındaki ve/veya ekipmanın gövdesindeki toz bulutlarının bir toz emme sistemi aracılığıyla emilmesi,
• Cihazın dışındaki toz birikintilerinin emilmesi (ATEX süpürgesi),
• elektrostatik deşarjları önlemek için topraklanmıştır,
• anormal sürtünme ve ısınmayı tespit etmek için kontrol araçları.
• Harici ateşleme kaynaklarının ortadan kaldırılması (sıcak noktalar, çalışma vb.)

Yangın ve patlamaya karşı koruma şunları içerir:

• Yangının yayılmasını önlemek için ekipmanın ayrılması ,
• Patlama riskini azaltmak için ekipmanın havalandırma delikleri veya basınç artırıcılarla donatılması.

Depolama süreçleri ve patlama veya yangın riskleri

Hacimler, kapların şekli (silo, big bag, vb.), depolama süresi ve koşulları (sıcaklık, nem, vb.) faaliyete göre değişmektedir.

Bir kabın toz halindeki bir ürünle doldurulması, kabın havasındaki partikülleri askıya alarak bir ATEX oluşturabilir. Doldurma veya taşıma aynı zamanda kabın hava boşluğuna salınan elektrostatik yükler oluşturabilir. Elektrostatik bir deşarj daha sonra ATEX’i ateşleyebilir.

Ürünlerin depolanması ve taşınması için ekipmanlar birleştirildiğinde, cihazlar arasındaki geçiş hiçbir zaman tamamen su geçirmez değildir. Zaman içinde tortular oluşacaktır. Bu birikintilerin yeniden süspansiyonu bir ATEX oluşturabilir.

Bir tozun toplu olarak depolanması, maddenin kendi kendine ısınmasını başlatabilir. Bu da yangın veya için için yanan ateş şeklinde yanmaya yol açabilir ve bu da yakındaki bir ATEX’i tutuşturabilir. Depolama süreçlerinin kaza bilimi, kendi kendine ısınmanın yangınların %80’inden fazlasını ve patlamaların %10’undan azını oluşturduğunu ortaya koymaktadır.

Önleme eylemleri şunlardır:

• Doldurma sırasında, boşaltma noktasına mümkün olduğunca yakın bir yerde, bir toz emme sistemi kullanarak tozu vakumlayın
• Depolama sıcaklığını kritik sıcaklığın altında tutun veya depolama hacmini yerel sıcaklık koşullarına uyarlayın;
• yanmayı sınırlandırmak için deponun alt kısmına hava girişlerini yasaklayın,
• CO (az oksijenli yanma göstergesi) ve sıcaklık artışlarını (termal prob, kızılötesi kamera) tespit etmek için ekipman kullanın.

Koruma önlemleri şunları içerir:

• yanmayı durdurmak içinkabın içini boşaltmak,
• Basınç artışını durdurmak ve depolama yapısını korumak için havalandırma deliklerininkurulması.

Parçalama işlemleri ve patlama veya yangın riskleri.

Üç ana öğütme işlemi vardır:

• Ezerek öğütme, kaba partikül boyutuna sahip ürünleri sıkıştırır.
• Hava jetli öğütme ve yıpratmalı öğütme, ürün tanelerini çarpışma yoluyla birkaç parçacığa ayırır. Ürünün granülometrisi, bir hava akımı tarafından taşınmasına izin verir.

Son iki işlem toz halindeki ürünü ATEX riski oluşturmayacak şekilde havada seyreltir. Öte yandan, kırma işlemi havaya karışan ince tozlar üretir. Dolayısıyla parçalayıcının içinde sürekli bir ATEX riski vardır.

Ezme işlemi ürünü ısıtır. Bazen kendi kendine tutuşmayı önlemek için, özellikle de kolayca oksitlenebiliyorsa, soğutulması gerekir. Ezilmeye karşı daha dirençli olan yabancı cisimler, sürtünmeyi ve dolayısıyla komşu parçacıkların sıcaklığını artırarak ürünün ısınmasına ve alev almasına neden olabilir. Ayrıca ATEX’i tutuşturmak ve bir patlamaya neden olmak için yeterli enerjiye sahip kıvılcımlara neden olabilirler.

Önleme araçları :

• ince tozları yakalamak için bir toz emme sistemi kurun;
• Düşük sıcaklıkta veya düşük aktivasyon enerjisiyle (10 ila 100 mJ) tutuşan ürünlerin inert bir atmosferde öğütülmesi;
• Isınmayı sınırlandırır ve proses girişine yabancı maddelerin girmesini önler (eleme, metal algılama, vb.);
• sıcaklığı ölçmek ve değirmen çıkışında parlayan partikülleri tespit etmek

Koruma önlemleri :

• ATEX patlamaya dayanıklı bir parçalayıcı kullanın;
• toz giderme sistemini parçalanmış malzemeyi alan hazneden ayırın;

Karıştırma işlemi: patlama ve yangın riskleri

Karıştırma katı maddeler arasında (kuru karıştırma) veya katılar ve sıvılar arasında (sıvı fazda karıştırma) gerçekleşebilir. Ürünlerden biri yanıcı ise karıştırma yangın veya patlama riski oluşturur.

Kuru harmanlama: tüm toz halindeki maddeler işleme başlamadan önce eklenir. Karıştırıcının doldurulması ve ardından ürünlerin karıştırılması bir ince toz bulutu oluşturur. Her iki işlemde de, bir madde yanıcı ise ATEX olasılığı vardır. Dolum hunisinde ve karıştırma kafasında durum böyledir.

Karıştırıcıdan geçen ürün akışı katı partikülleri elektriksel olarak yükleyebilir. Toz bulutunun tutuşmasını tetikleyen bir elektrostatik boşalma meydana gelebilir. Bu olay karıştırıcı kafasında veya besleme hunisinde meydana gelebilir.

Sıvı fazda homojenleştirme yoluyla karıştırmada, katı ürünler sıvılardan önce veya tam tersi şekilde eklenir. Her iki durumda da tozun eklenmesi yukarıda açıklanan riskleri doğurur. Eklenen sıvı, ortam sıcaklığının altındaki bir sıcaklıkta tutuşma özelliğine sahip olabilir (örn. solvent). Karıştırıcıda bir ATEX buharı oluşacaktır.

Yanıcı buharlar üreten sıvı bir karışım söz konusu olduğunda, ilk önleyici tedbir toz ürün eklenmeden önce karıştırıcının inert hale getirilmesidir.

İnertleme ile bile, kapak açıkken, yanıcı toz döküldüğünde besleme hunisi bir ATEX oluşturacaktır. Toz bulutunun kaynağında yakalanması (Pouyes halka tipi) her iki karıştırma prosesinde de ortak olan önleme cihazıdır.

Hazne, dolumdan önce ve daha sonra ürün tanka verilmeden önce inert bir hava kilidi ile değiştirilebilir. Son olarak, doldurma ve inertleme işlemi otomatik valflerle donatılmış bir hava kilidi ile otomatikleştirilebilir.

Mekanik yüzey işleme süreçleri: patlama ve endüstriyel riskler.

Asitleme, kumlama, parlatma, kumlama… hepsi farklı bir yüzey kalitesi üretir, ancak hepsi aşındırıcı tanelerin genellikle sıkıştırılmış bir jet kullanılarak yansıtılmasından kaynaklanır. Bu taneler darbe altında parçalanırken işlenecek yüzeyden ince parçacıklar koparır. En ince parçacıklar havada asılı kalır.

İşlem bir muhafaza içinde gerçekleşir. Yüzey veya işlem malzemesi yanıcı ise, ince toz bulutu muhafaza içinde ATEX oluşturabilir. Bu nedenle patlama riski vardır. Bir hazne en ağır taneleri toplar. Yüzey üzerindeki darbenin ürettiği ısı tanelerde tutulursa, haznede birikmeleri yangın riski ile birlikte kendi kendine ısınmaya yol açacaktır.

Önleme, muhafazayı düşük basınçta tutan ve ince toz bulutunu yakalayan endüstriyel bir toz toplayıcıya bağlı bir emme sisteminin kurulmasından; yakalama sistemine bir kıvılcım dedektörünün takılmasından oluşur.

Yüzey kaplama işlemleri ve patlama ve yangın riskleri.

Bazı kaplama işlemleri katı toz ürünlerin kullanımını içerir. Bu, ürünün bir basınçlı hava jeti içinde süspanse edilmesini ve işlenecek yüzeye püskürtülmesini içerir. Bu işlem özel bir kabinde gerçekleştirilir. İşlemi genellikle kaplama filminin kürlenmesi takip eder.

Püskürtülen ürüne bağlı olarak, işlem boyama (eriyebilen veya polimerize olabilen organik toz), floklama (lifli organik toz) veya sıcak püskürtme veya shooplama (alüminyum, çinko veya bakır tozu) yoluyla metalizasyonu içerir.

Spreyin bir kısmı yüzeye inmez ve havaya dağılır. ATEX esas olarak püskürtme konisinde oluşur. Verimliliği artırmak için, püskürtme tabancası toz taneciklerine işlenecek yüzeyin tersi bir elektrik yükü verir. Elektrostatik kuvvet onları kaplanacak yüzeye çeker. Bir arızanın ardından, püskürtme tabancası elektrotları ile ekipman veya işlem yapılacak yüzey arasında bir elektrostatik boşalma meydana gelebilir. Patlama riski granülometri ne kadar ince olursa o kadar büyüktür. Patlama yangınla sonuçlanabilir. Ayrıca, işlem yapılacak yüzeyin önceden ısıtılması ve kürleme fırınının yakınlığı ürünün tutuşmasını tetikleyebilir.

Toz boya için yangın ve patlama önleme tedbirleri aşağıdaki gibidir:

• toz toplayıcı ile kaynak yakalama,
• barutun minimum ateşleme enerjisine göre uyarlanmışsilahların kullanılması,
• kabinde alev tespit edildi.