Yanıcı katıların tozlarının (kömür, şeker, talaş, un, plastik, metal, kimyasal vb) hava ile belirli konsantrasyondan karışımları patlayıcı ortam yaratabilmekte ve çalışanlar ve işyeri güvenliği açısından önemli tehlike kaynağı oluşturmaktadır. Toz patlamaları sonucunda can ve mal kayıpları meydana gelmekte, çalışanlar ve işverenler zarar görebilmektedir. Toz patlamalarının en sık görüldüğü sektörler;

 

   - Ahşap işleme ve depolama işletmeleri

   - Tahıl siloları

   - Un ve tahıl değirmenleri

   - Alüminyum ve magnezyum üretimi ve depolaması yapan işletmeler

   - Kimyasal üretimi yapan işletmeler

   - Plastik üretimi yapan işletmeler

   - Nişasta veya şeker üretimi yapan işletmeler

   - Kömür ile çalışılan işletmeler

   - Gıda üretimi yapan işletmeler

   - İlaç üretimi yapan işletmeler

 

Toz patlamaları, yanıcı özellikteki tozların atmosferik şartlar altında hava ile oluşturduğu ve herhangi bir tutuşturucu kaynak ile temasında aniden ve hızlı bir şekilde yanması ile oluşan patlamalardır. Toz patlamaları, tozların hava ile karışım halinde olduğu toz bulutu nedeniyle olabildiği gibi, tesisin belirli alanlarında birikmiş olan ince toz tabakaları da titreşim, hava hareketleri, darbe, patlama (basınç) dalgalaı ile havaya karışarak patlamalara neden olabilmektedir. Birincil patlama sonrasında oluşan basınç dalgaları nedeniyle, havalanan bu toz partikülleri yeni toz bulutlarının oluşmasına neden olur ve tesisin farklı alanlarında ikincil patlamalara neden olabilir. Bu nedenle toz patlamaları, gaz patlamalarına göre daha yıkıcı ve tahrip edici olmaktadır.

 

TS EN 60079-10-2 standardında yanıcı toz, normal büyüklüğü 500 µm veya daha az olan, atmosferik basınçta ve normal sıcaklıklarda havayla patlayıcı karışım oluşturabilen çok ince bölünmüş katı parçacıklar olarak ifade edilmektedir. 500 µm'den daha büyük toz partikülleri patlama tehlikesi yaratmamaktadır. Bununla birlikte, boyutu 500 µm'den büyük olabilen yanıcı uçucu cisimler (elyaf, lifler gibi) patlama tehlikesi yaratabilmektedir. Patlamanın şiddeti, partikül boyutu ile doğrudan ilişkilidir. Partikül boyutu ne kadar azalırsa, patlamanın şiddeti o derece artmaktadır.

 

Tozların Patlayıcılık Parametreleri Nelerdir?

 

Tozların boyutundan başka aşağıdaki parametreler de patlayıcılık özelliklerinin belirlenmesi açısından önemlidir:

 

   - Minimum Patlayıcı Toz Konsantrasyonu (MEC): Aynı gaz ve buharlarda olduğu gibi tozlar da hava ile belirli konsantrasyonlarda patlama davranışı gösterirler. MEC, yanıcı tozun hava ile karışımında patlama oluşturabileceği en düşük konsantrasyon değeridir.MEC değeri, tozun gaz ve buharlardaki homojen bir dağılım göstermemesinden dolayı etkin olarak kullanılmamaktadır.

 

   - Sınırlandırılmış Oksijen Konsantrasyonu (LOC): Bir ortamda patlama oluşturmayan en yüksek oksijen konsantrasyonu değeridir. Toz cinsine göre LOC değeri %2 - %15 arasında değişmektedir. %8 oksijen seviyesi, organik tozlarda, karbondioksit ve azot verilerek yapılan durgunlaştırma (inertleme) operasyonu esnasında hedeflenen LOC değeridir.

 

   - Minimum Tutuşma Enerjisi (MIE): Minimum tutuşma enerjisi, bir toz bulutunun ne kadar kolay tutuşabileceğini gösteren deneysel bir değerdir. Toz karışımının elektrik ve elektrostatik deşarjlara karşı hassasiyeti ölçmeye yönelik bir karakteristiktir. Genek olarak, 25 mJ'dan az MIE'ye sahip tozların patlama riski olduğu kabul edilir. Yüksek ortam sıcaklığı, düşük partikül büyüklüğü ve düşük nemlilik MIE değerinin azalmasına ve patlama riskinin artmasına neden olur. Su kullanılarak ortamın nemli tutulmaya çalışılması, MIE değerini yükseltmekte ve patlama riskini düşürmektedir.

 

   - Minimum Tutuşma Sıcaklığı (MIT): Tozun tutuşması için gerekli olan en düşük sıcaklığı ifade etmektedir. MIT değeri, tesis içerisinde kullanılan motor, fırın vb elemanların oluşturabileceği riskleri öngörmeye yarar. MIT değeri, ince toz katmanları için kullanılan dumansız (içten içe) yanma sıcaklığını da ifade etmektedir. Bir toz katmanının kalınlığı azaldıkça içten içe yanma sıcaklığı da azalır. Genel olarak, toz partikül büyüklüğü ve konsantrasyonu arttıkça MIT değerinin azalacağı söylenebilir.

 

   - Toz Patlama Sabiti (Kst): Patlama şiddetinin bir göstergesi olup, hava toz karışımının kapalı bir kapta ürettiği azami basınç değişimidir. Diğer bir tabir ile basıncın zamana göre azami yükselme değeridir. Tozlar için en önemli tehlike ve tahribat belirleyici değer Kst değeridir. Tozların Kst değerine göre patlayıcılık özellikleri, aşağıdaki tabloda verilmiştir:

 

 

   - Maksimum Patlama Basıncı (Pmax): Test tankının içinde patlama esnasında ölçülen maksimum basınç değeridir. Patlama kapağı, patlamaya dayanıklı düzenek vb ekipmanların tasarımında önemli bir parametredir.

 

Toz Patlamalarının Bölge Sınıflandırması

 

Toz patlamalarının bölge sınıflandırması için TS EN 60079-10-2 standardı kullanılmaktadır. Standart uyarınca, öncelikle tesiste kullanılan tozun yukarıda belirtilen yanıcılıl özellikleri tayin edilmelidir. İkinci adımda toz salım kaynakları belirlenmelidir. Toz salım kaynakları, silolar, flanşlı bağlantılar, motorlar, pompalar vb olabileceği gibi, toz katmanları da toz salım kaynağı olarak değerlendirilmelidir. Üçüncü adımda ise, tozun bu salım kaynaklarından salınma ihtimali ve dolayısıyla tesisin çeşitli bölümlerindeki patlayıcı tozlu ortamların olma ihtimalini (salım kategorileri) belirlemektedir. Standartta, aynı gaz/buharlarda olduğu gibi üç salım kategorisinden bahsedilmektedir: Sürekli, birincil (ana) ve ikincil (tali).

 

Sürekli salım kategorisi, bir toz bulutunun devamlı olarak bulunduğu veya uzun periyotlar boyunca veya sıklıkla olan kısa periyotlar boyunca devam etmesi beklenen yerler olarak ifade edilmektedir. Örneğin, sıkça doldurulan ve boşaltılan depolama siloları veya karışım tanklarının içerisi gibi..

 

Birincil salım kategorisi, normal çalışma sırasında periyodik olarak veya nadiren olması beklenebilen salım olarak ifade edilmektedir. Örneğin, açık çuvala doldurma veya boşaltma noktasının etrafındaki yakın çevre gibi..

 

İkincil salım kategorisi, normal çalışmada olması beklenmeyen ve olursa yalnızca kısa periyotlar boyunca ve seyrek olarak meydana gelmesi muhtemel olan salım olarak ifade edilmektedir. Örneğin, toz katmanları gibi..

 

Tehlikeli bölge sınıflandırması yapılırken, sürekli salım kategorisindeki alanlar ZONE 20, birincil salım kategorisindeki alanlar ZONE 21 ve ikincil salım kategorisindeki alanlar ise ZONE 22 olarak değerlendirilir.

 

Patlayıcı tozlu ortamlar için bir bölgenin genişliği bir toz salım kaynağının kenarından itibaren herhangi bir yönde o bölgeyle ilişkili tehlikeninartık hiç bulunmadığının kabul edildiği noktaya kadar ölçülen mesafe olarak tanımlanıdır.