Kömür, Kömür Tozu ve buna bezer yanıcı malzemelerden meydana gelen

Yangınlar ve Patlamaların nedenleri, korunma yöntemleri :

Yangının başlaması için, üç elemanın birlikte bulunması gerekmektedir.

Yakıt-yanıcı malzeme

Oksijen

Sıcaklık-tetik kaynağı dır.

Oldukca tehlikeli olan öğütülmüş toz kömür veya farklı yakıtlar kullanan sektörlerin dışında, örneğin; Gıda Sanayiinde bile herzaman bir risk söz konusudur.

08-02-2008 tarihinde ABD de, Imperial Şeker Fabrikasında şeker tozunun yanması ve patlaması ile meydana gelen kazada 6 kişi hayatını kaybetmiş, 60 dan fazla işçi ise yaralanmıştır. Patlama geniş bir alanda çeşitli hasarlara neden olmuştur.

Yangın ve patlama için birlikte bulunması gereken elemanlara kesintisiz dikkat edilmesi, yangın ve  patlamaların engellenmesi açısından hayati önem taşımaktadır...

İşletmelerdeki, yakıt, kömür öğütme, stoklama ve sevk sistemlerinde, yangın ve patlamalara neden olabilecek şartlar birlikte bulunmaktadır.

Proses gereği;

yakıt-yanıcı malzeme olarak kömür,

sürtünme ve öğütmeden kaynaklanan ısı artışları,

mekanik ve elektrikli ekipmanlardan dolayı meydana gelebilecek kıvılcımlar yani tetikleme kaynakları,

malzeme kaçaklarının önlenmesi için kapalı ortam,

öğütme sevk ve stoklamadan kaynaklananan, asılı halde yanıcı malzemeden oluşan toz bulutu

gibi elemanların birlikte bulunması kaçınılmazdır.

OKSİJEN :

Bu durumda “oksijene” dikkatinizi çekmek isteriz.

Diğer yanma ve patlama riski oluşturan elemanların kontrol edilmesi ile birlikte, oksijen oranının, sürekli ve kusursuz bir şekilde ölçülmesi hayati önem taşımaktadır.

Kömür öğütme tesisleri ve ekipmanlarında, emniyet ile ilgili parametrelerin ölçülmelerinde güvenilir sonuçların alınması, yangın ve patlamaların önlenmesi açısından en önde gelen değerlerdir. Kritik seviyelere ulaşılmadan etkin, güvenilir bir uyarı sistemi ile inertizasyon, yangın ve patlama önleme sistemi devreye girebilmeli, inertizasyon sistemi ise gerekli önlemeyi yapabilecek beceri ve yeterlilikte olmalı ve ortamı, yanma ve patlama özelliklerine karşı durağan halde tutabilmelidir.

Toz yangınlarını ve patlamalarını etkileyen faktörler.

1- Yakıt :

Kömürün patlama kabiliyetini etkileyen özellikleri :

Tane çapı, uçucu oranı ve miktarıdır.

Kömür güvenle kullanılan etkili  bir yakıttır, ancak, özellikle partikül çapının küçültülmesi ile, kurutucularda, siklonlarda, filtrelerde, yakma sistemlerinde, değirmenlerde ve diğer işletme veya sevk sistemlerinde, patlama tehlikesi yaratmaktadır.

Yaşanan tecrübelere göre, 20-mesh elek altında tane çaplı maden kömür tozları patlama tehlikesi oluşturmaktadır. Bunların tane büyüklükleri 841 mikrona kadar olup, toz patlamalarını oluşturan en iri tane çaplarıdır.

Tane çaplarının daha da küçülmesi ile, daha şiddetli patlama tehlikesi oluşturulur. Öğütülmüş kömür yakan işletmelerde genel olarak,  kömürün % 85 kadarı 200-mesh  elek altında, (74 µm) bulunmaktadır. Tane çapları küçüldüğü oranda, taneciklerin tetiklenmeleri için gerek duydukları enerji miktarı ve ısı ihtiyacı daha düşük olacaktır.

Ayrıca küçük taneler arasıdaki ısı transferi daha hızlı olduğundan, bu incelikteki kömür tozlarının patlamaları daha yüksek basınç oluşturacak ve patlama anındaki basınç artışı daha yüksek oranda gerçekleşecektir.

Uçucu oranı da kömür patlamaları ile ilgili önemli bir elemandır; uçucu maddenin, uçucu madde ile kömür karbon toplamının bölünmesi ile bulunur.

0.12 değerinin üzerinde uçucu oranına sahip olan kömürlerin patlama tehlikesi oluşturduğu tespit edilmiştir.

Tüm maden kömürleri bu sınıf içindedir. Antrasit ise, uçucu oranının 0.12 ve altında olması nedeni ile patlama tehlikesi oluşturmaz ancak yangın tehlikesi devam etmektedir

Patlama için gerekli bir eleman da, yeterli yoğunlukta bir kömür tozunun bulunmasıdır.

Asgari patlama yoğunluğu demek, yeterli bir tetik kaynağının olması halinde patlamaya neden olacak ve etrafına hasar verecek güçte bir basınç oluşturacak, asılı halde bulunan asgari toz miktarı olarak tanımlanabilir.

Yüksek uçuculu maden kömüründe, asgari patlama yoğunluğu 50- 100 g/m³ seviyesindedir. Bir başka deyişle, eğer tabanda ayak izleri belirgin oluyor veya duvarlarda kömür tozu gözlenebiliyorsa, bu bölgede patlama oluşturabilecek yeterli kömür tozunun bulunduğu söylenebilir.

Normal öğütme şartlarında, ortam, yukarıda belirtilen asgari patlama yoğunluğunun üzerinde bulunmaktadır.

 2- Oksijen :

Öğütme sistemlerinde, kömür tozu yoğunluğu yanma limitlerinin altında olsa bile,  kurutma ve sevk için kullanılan havada yeterli miktarda bulunan oksijen, kömür toz bulutunun yanması, patlaması için gerekli ortamı yaratmaktadır.

Yüksek nemli kömürlerin kurutulmaları sırasında ise meydana gelen su buharı, kurutma havasında bulunan oksijen seviyesinin azalmasına neden olacaktır.

Bu azalma ile, patlamanın gerçekleşmesi halinde, basınç artış oranı ve azami basınç değerleri daha düşük kalacak, ancak oksijen yoğunluğu % 13 seviyesinin altına düşürülmeden güvenli ortam sağlanamayacaktır.

Kömürün kömürleşme derecesi düştükçe ve uçucu miktarı arttıkça, yanma için gerek duyulan oksijen miktarı azalmaktadır.

3- Tetikleme Kaynakları :

Öğütme sistemlerinde birçok tetikleme kaynağının bulunması mümkündür.

Değirmenlerde, sürtünmeden meydana gelen kıvılcımlar, kontrol dışında sisteme girebilecek demir parçaları ve diğer yabancı maddeler nedeni ile oluşabilecek kıvılcımlar bir tetikleme kaynağı olabilir. Ayrıca kömür içinde bulunan sert parçalar, pirit veya taş parçaları da birer tetik kaynağı olabilir.

Bu malzemeler, birbirlerinin ve/veya değirmenin hareket eden bir parçasının etkisi ile, yangın ve patlama oluşturabilecek yeterlilikte sıcaklık ve kıvılcıma neden olabilirler. Kopan oluk plakaları damper, veya fan kanat parçaları da sürtünme kaynaklı kıvılcımlara neden olabilir.

Yüksek sıcaklıktaki kurutma havası bile, bazı şartlar altında kömür yığınlarını ateşleyebilecek yeterli sıcaklığı sağlayabilir. Stok sahalarında bulunan sıcak kömürlerin değirmenlere beslenmesiyle de tetiklemeye neden olunabilmektedir.

Ayrıca hasarlı elektrik tesisat ve ekipmanları da yeterli birer tetik kaynağı olmaktadır.

Sıcak yüzeyler üzerinde, tabaka halinde bulunan kömür tozlarında, tabaka kalınlığı arttıkca, minimum yanma sıcaklığı hızla düşmektedir.

Bunun nedeni olarak toz tabakalarının kalınlaştıkça ısıyı daha hızlı emmeleri ve daha çok muhafaza etme yetenekleridir.

Kömür toz bulutunun asgari yanma sıcaklığı; kurutulmuş linyitlerde 425°C den başlayarak, antrasitlerde 800°C değerleri arasındadır. Maden kömürlerinin tipik tutuşma derecesi 500 ila 625°C  arasındadır.

Kömür tozu tabakasında, içten içe yanmaları oluşturacak sıcaklık değeri oldukça düşüktür. Bazı maden kömürleri 160°C düşüklükteki sıcaklıklarda tutuşabilirler.

Kömür toz bulutunu ateşleyebilecek elektrik enerjisi 30mJ den başlayarak, kömür cinsi ve türbülans hızına göre artmaktadır.

* Bakınız : EIGA

European Industrial Gases Association - Safety Newsletter

Avrupa Endüstriyel Gazlar Kurumu - Yayını

(pdf 34 KB)

4- Ortamda Asılı Halde Bulunan Malzeme - Toz Bulutu ve Kapalı Ortam  :

Yangının oluşması için havada koloidal olarak yanıcı malzemenin bulunması gerekmemektedir.

Ancak patlama pentagonu için yanıcı malzemenin hava içinde asılı olarak bulunması gereklidir.

Bu nedenle; kömür toz bulutunun görüldüğü ortamlar kesinlikle patlama tehlikesini yaratma riski olan bölgelerdir.

Bu şartlar altında, sadece bir ısı kaynağı ile patlama gerçekleşebilir.

Eğer tabanda bulunan kömür tabakası içten içe yanmakta iken bu tozlar bir şekilde havalanır ve toz bulutu haline geçerse, büyük olasılıkla, patlama kaçınılmaz olacaktır.

Bu patlama  küçük de olsa, patlamanın hızı ve süresine göre oluşan hava akımı sayesinde, tabanda, ekipmanlarda, kiriş veya duvarlarda, tabakalar halinde bulunan kömür tozları yerlerinden kalkarak toz bulutu haline geçecekler ve bu nedenle ikincil bir patlama söz konusu olacaktır.

Genel olarak, kömür tozu patlamalarında, hava 300 km/saat den daha yüksek hıza ulaşmaktadır. Yaratılan patlama basıncı 90 psig, azami basınç artış hızı ise 2000 psi/sn (barg) olarak gerçekleşmektedir.

Bu parametreler, kapalı bir ortamda toz bulutu halinde bulunan ve tetiklenen kömürün, şiddeti ve yok edici gücü hakkında bazı öngörülere sahibi olmak açısından oldukça önemlidir.

Yukarıda verilen parametrelere bakıldığında, azami basınca ulaşmak için geçen sürenin sadece 0.045 saniye olduğu görülmektedir.

Öğütülmüş kömür tesisinde bulunan, 50 psi basınç yüküne dayanıklı olarak tasarlanmış bir ekipmanda havalandırma tesisatının – patlama kapaklarının, 25 milisaniye içinde açılması gerekmekte olup, aksi taktirde, basıncın aşırı yükselmesi nedeni ile sistem içinde bulunan ekipmanlar hasar görecektir.

İşletmede kullanılan ekipmanlar her zaman meydana gelen patlamalara dayanıklı olamayacağından, fabrika içinde çevreye temizliğine gösterilen özen büyük önem taşımaktadır. Bir ekipmanda meydana gelen patlamadan çıkan alev ve basınç fabrika içinde başka bir noktada bulunan tozları bir anda bulut haline getirerek ikincil bir patlamaya neden olabilir.

Bu ikincil patlamalar fabrika ve personeline verdiği zarar açısından daha etkili olmaktadır.

Kapalı Ortam : Yangın için gerekli olmayan, ancak patlama ortamı için mutlaka ihtiyaç duyulan bir elemandır.

Kapalı ortamı; ince öğütülmüş kömür taneciklerinden oluşan toz bulutlarının bir arada kalmasını sağlayacak bir yer olarak tarif edebiliriz.

Büyük bir ateş topu oluşarak tetiklemenin gerçekleşmesi hali dışında, tanecikler arasında yakınlaşma olmazsa, ısı transferi meydana gelemez. Kapalı ortam, yani kapanlama olmaz ise patlamayı yayıcı özellik de bulunamaz.

Eğer bir patlama kapağı vasıtası ile yeterli havalandırma yapılabiliyor ise, kapanlama ortamı durağan hale gelir ve sadece havalandırmadan atılmaya zorlanan kömür tozu yanarak, ekipman içinde bulunan yanmamış kömür tanecikleri zemine düşerler.

Kapanlanma özelliğinin yok edilmesi ile, hava hızı düşer, diğer kömür tozlarının bulutlanması önlenir, ve patlama sona ermiş olur.

5- Tozların Kendi Kendine Isınması :

Öğütülmüş kömürlerde, yanma ve patlamaya neden olabilecek, diğer önemli bir doğal özellik de, içten yanma ve kendi kendine ısınma özelliğidir. İçten içe yanma; kömür yığınının o halde belli bir süre beklemesi ile gerçekleşir. Kendiliğinden okside olur ve ekzotermik bir reaksiyona neden olarak, sıcaklık ve/veya aleve neden olabilir.

İçten içe yanmalara neden olan ana faktörler :

5-I – Metaformizma/kömürleşme derecesi : Düşük olan kömürlerde, kendi kendine ısınma eğilimi artmaktadır.

Düşük dereceli kömürler, linyit ve alt-maden kömürleri olup, tipik olarak daha yumuşak, kolay ufalanabilir, yüksek nem, düşük karbon yüzdeli ve daha düşük kalorilidirler.  
Yüksek dereceli kömürler tipik olarak daha sert, sağlam, daha yüksek karbon oranları, dolayısı ile yüksek kalori değerlerine sahiptir.Nem oranları daha düşük olan bu tür kömürlerin en üst noktası.Antrasit dir.

5-II – Hava akış oranı : Kömürün yüzeyinde yeterli oksijen yoğunlaşmasını sağlayan ancak soğutmak için yeterli olmayan hava akımları ile, kendiliğinden ısınma eğilimi artmaktadır.

5-III – Tane Boyu : İncelik arttıkça, yüzey alanı artmakta olup, kendiliğinden ısınma eğilimi de artmaktadır.

5-IV – Kömür ve Havadaki Nem Miktarı : 100°C altındaki sıcaklıklarda, nem emişinden dolayı meydana gelen sıcaklık üretim oranı, oksidasyondan dolayı meydana gelen sıcaklık artış oranını geçer.

Düşük dereceli kömürler, eğer kurutulmuş ve nemli havaya maruz bırakılmışlarsa, kendiliğinden ısınmaya karşı daha hassas duruma gelmektedirler.

5-V – Sıcaklık : Oksidasyon oranı sıcaklığın direk bir işlevidir. Sıcaklık arttıkca, kömürün oksijen ile olan reaksiyon oranı artmaktadır.

5-VI – Saflık : Kömürde bulunan pirit gibi kükürt mineralleri, kendi kendine yanma özelliğini artırmaktadır. Bunun etkili olabilmesi için bu oranın genel olarak %2 den fazla olması gerekmektedir.

5-VII – Yığın Şekli : Kömür stoklarının derinlik ve şekilleri de kendi kendine yanma özelliklerini etkilemektedir.

Burada kömürün derecesi, parça büyüklüğü, nem miktarı, hava geçirgenliği, yığının geometrik şekli ve hava en önemli faktörlerdendir.

6- Ögütülmüş Kömür Siloları :  

Güvenlik amacı ile, kısa süreli tüketimleri karşılayabilecek kapasitelerde yapılan öğütülmüş kömür siloları, kömür öğütme sistemlerinde meydana gelen arıza ve bakımlar nedeni ile, fırın duruşlarına sebep olabilmektedir.

Yüksek kapasiteli öğütülmüş kömür silolarının emniyetli bir şekilde işletilebilmesi ise oldukça ileri teknoloji ve bilgi birikimi gerektiren ekipmanlarla sağlanmaktadır.

Silo çatı kısmının, gövdesinin, konisinin geometrik yapısı, patlama kapakları, CO2  inertizasyon sistemi, boşaltma sisteminden, izolasyonlarına kadar bir bütün olarak, yangın ve patlamalara karşı önlemleri alınmış silolar ile 1000 ton öğütülmüş kömür stoklanabilmektedir.

Paçal oranlarının değişiminin fırına en kısa sürede yansıtılması amacı ile, genelde  çift silo kullanılmaktadır. öğütülmüş kömür siloları, fırın duruşların azaltılması dışında paçal kömürde homojenizasyon da sağlamaktadır.

Bu konuda detaylı bilgiyi web sitemizin http://santa.com.tr/korumali-silolar.htm sayfalarında bulabilirsiniz.

7-  İşletme Esnasında Kömür Tozunun Birikmesi :

Kömür öğütme, stoklama, filtreleme sisteminde bazı ölü noktalarda biriken tozlar yangın ve patlama tehlikesi oluşturmaktadırlar.

8- Plansız Duruşlar :

Çeşitli nedenlerle kömür ile ilgili ekipmanlarda meydana gelen duruşlar sonrasında, eğer duruş engellenemez, örneğin değirmenden kömür alınamazsa, kritik değerlere ulaşılabilir ve devreye alma esnasında yangın ve patlamalara neden olunabilir

.

Değirmenlerde, filtrelerde ve bunkerlerde meydana gelen yangınların birçoğu plansız duruşlar sonrasında meydana gelmekte olup, değirmen ve siklonlarda meydana gelen patlamalar ise genellikle devreye alma esnasında yaşanmaktadır.

Bunlara neden olan en etkin faktör; oksijendir.

9- Torbalı Filtreler :

Çimento sanayinde yangın ve patlamaların yaşandığı ekipmanların başında torbalı filtreler gelmektedir..

Yeni öğütülmüş, yüksek sıcaklıktaki, kömür, siklondan çıkarak kurutma hava sisteminden ayrılmak üzere torbalı filtreye gelirken oksidasyona karşı oldukca hassas durumdadır.

Kendiliğinden yanma özelliğinin duruşlar esnasında artması ile yanma olasılığı yükselirken, kömürün uçucu unsurlarından ayrılması da yanma ve patlamalara katkıda bulunabilir.

Patlama ve Yangınların Önlenmesi :

İnertizasyon, yangın söndürme sistemlerinden tamamen farklı bir konsepttir.

Yangın başlaması ile patlamanın kaçınılmaz olacağı ortamlarda amaç, yangını söndürmek değil, yanma ve patlama risklerinin ortadan kaldırılması, bir başka deyişle kritik seviyelerin altında bir işletme şartının sürekli sağlanmasıdır.  

Yangın üçgeninin veya patlama pentagonunun bir ayağının ortadan kaldırılması-engellenmesi. (Koruyucu bakım ve eleman eğitimleri dışında alınması gereken önlemler aşağıda belirtilmektedir.)

Ortamların kritik seviyelerde olup olmadığının gözlenmesi :

Gerçek anlamda patlama risklerinin, uzman mühendislik bilgisi ve yeterli ekipmanlarla ölçülebilmesidir.

CO ve O2 gaz analizleri ile, sıcaklık ve basınç değerlerinin tam güvenilir bir şekilde sürekli olarak gözlenebilmesi ile, önlemler alınabilir.  

Detaylı bilgi için; http://santa.com.tr/ROBECCO.htm web sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.

İnertizasyon :

Bir başka deyişle ortamın; yanma ve patlama riskleri oluşmadan, durağan halde tutulması,  bunu yaparken, mevcut en ileri teknoloji ve bilgi birikiminin kullanılması güvenlik açısından hayati önem taşımaktadır.

Detaylı bilgi için; http://santa.com.tr/yara.htm web sayfalarımızı ziyaret edebilirsiniz.

Tetik kaynaklarının engellenmesi :

Sisteme demir parçalarının girmesini önleleyici metal dedektörlerin yerleştirilmesi.

Kopma ve parçalanma riskinin asgari seviyede tutulması amacı ile kaynak işlerinde standartların göz ardı edilmemesi.

Elektrikli elemanların ve montajlarının yeterli standart ve kalitede yapılmasının sağlanması

Kömür sistemine beslenen kömürün, sıcaklığının kontrol edilerek, risk oluşturabilecek seviyede olan kömürlerin engellenmesi.

Duruşlar ve devreye alımlarda özel dikkat sarfedilmesi

Statik elektrik riskleri için, topraklamanın uygun şekilde yapılması

İşletmenin kömür ekipmanlarına sigara ve açık ateşle yaklaşılmasının önlenmesi.

Çevreye dikkat edilmesi :

Toz toplanmalarına, kaçaklarına, dökülmelerine dikkat edilmesi.

Çalışma alanında bulunan kömür tozu ve yanıcı malzemelerin temizlenmesi.

Toz tutma ekipman ve malzemelerin tasarımları, uygulamaları ve bakımlarına dikkat gösterilmesi gerekmektedir.

Ekipman Tasarımları ve Dikkat Edilmesi Gerekenler :

Ekipmanlarda riskleri  asgari seviyelere indirecek tasarım ve ekipmanların seçilmesi, bu seçim yapılırken gerekli standartların, kapasitelerin aranması önemlidir.

Detaylı bilgi için http://santa.com.tr/korumali-silolar.htm web sayfalarımızı ziyaret edebilirsiniz.

Öğütülmüş kömür ile ilgili ekipmanların özelliklerine göre birçok yanma ve patlama  tehlikeleri bulunmaktadır.

Yukarıda belirttiğimiz gibi, yanma ve patlama olaylarına has özelliklerinin, önlemlerin bilinmesi ve etkin önleyici sistemlerin kullanılması ile bu tür olaylar kolaylıkla ve güvenle önlenebilmektedir.

Yanma ve patlama riski olan malzemelerinizi güvenle Stoklayın   Patlama ve yanmalara karşı, gerekli risk ortamını oluşturacak elemanları Gözleyin   Yangın ve Patlama Önleme, İnertizasyon Sisteminizi kurun, Önleyin   Yangın söndürme sistemleri, inertizasyon sistemlerinden farklı prensiplerle çalışır ve riskli ortamını durağan hale getiremez, yangın riski meydana geldikten, belki de patlamadan sonra devreye girerler.

	Güvenlikli, patlama ve yanma önlemeli silo dizaynları, patlama basıncına dayanıklı filtreleri, patlama kapakları ile potansiyel yanıcı ve patlayıcı malzeme siloları konusunda Dünya çapında birçok başarılı referansa sahiptir. Ülkemizde de çimento sektöründe 400 Ton kapasiteye kadar öğütülmüş kömür silolarımız bulunmaktadır. Bu "AltmayerBTD Dizayn" silolar sayesinde fırın duruşları azalmakta, "yatırımın geri dönüş hızı" yüksek olmaktadır.
	Stoklarda, silolarda, sevk hatları ve ekipmanlarında, değirmenler gibi malzeme işleme tesislerinde, potansiyel yanma ve patlamaların, problem oluşturmadan, üretim esnasında, önleme sistemleridir. Stok ve üretim kapasiteniz ne denli büyük olursa olsun, kesin güvenlik sağlanmalıdır. Potansiyel yangın ve patlama risklerinin durağan halde tutulması; "Yara" inertizasyon sistemleri ile, Yurdumuzda ve Dünya çapında tereddütsüz sağlanmaktadır.
	Çimento, Kireç ve Magnezyum Oksit Endüstrisi için IPPC Direktifi kapsamında Avrupa Komisyonu tarafından hazırlanan Mevcut En İyi Teknolojiler Kılavuz Dokümanının yeni versiyonu Mayıs 2010 yayımlandı.

[ Ana Sayfa ] [ AB Dokumanı ]

© 2010 Santa Sanayi Mamulleri Tic. San. Ltd. Şti.

İlk www yayın tarihimiz : 1997 - Son değişiklik : 19.01.2010                   

Kazım Karabekir Cad. No : 27/26, Ankara, Türkiye.

Tel : 90-312-342 5250 pbx - Faks : 90-312-295 9726