Kategoriler
Patlama Kapakları Pulse Mühendislik

GAZ VE TOZ PATLAMALARI İÇİN TAHLİYE ÇAPI FORMÜLÜ

Hans K. Fauske

ÖNSÖZ

           Mevcut deneysel verilerle iyi uyum sağlayan teorik temelde genelleştirilmiş gaz ve toz patlamaları için tahliye çapı formülü bulunmuştur. Deneyime dayalı kılavuzların aksine, formülün teorik temeli mevcut veri tabanı dışında güvenilir tahminlere izin verir.

GİRİŞ

Değişen standartları yansıtan nomogramlar da dahil olmak üzere çok sayıda analitik ve oldukça deneysel korelasyonlar, gaz ve toz patlaması tahliyesi için ayrı ayrı önerilmiştir veya önerilmektedir. Şekil 1’de bir toz patlaması tahminleri ve verisi gösterilmiştir (Eckhoff, 1998’den alınmıştır).

Temelde gaz patlamaları tahliyesi için geliştirilen modellemenin toz patlaması tahliyesi için de geçerli olması gerekmektedir.

Yaklaşımdaki fark esas olarak, gaz patlamaları için modeller veya korelasyonlar, laminer veya temel yanma hızının kullanımını ve toz patlamaları için ayrı olarak belirtilmesi daha zor olan bir türbülans korelasyon faktörünü içermesi nedeniyle ortaya çıkar.

Bu makalede, hem subsonik hem de sonik basınç tahliye koşulları dâhil olmak üzere, hem gaz hem de toz patlamaları için geçerli olan, mevcut deneysel verilerle ve endüstri tecrübesi ile tutarlı genelleştirilmiş bir formül sunuyoruz. Modelin uygulaması toz patlamaları ile örneklendirilmiştir.

GENELLEŞTİRİLMİŞ TAHLİYE ÇAPI FORMÜLÜ

Hacimsel tahliye çapı, Qg (m3 s-1), bir patlama olayından aşağıdaki gibi tahmin edilebilir,

(1)

Burada,

P (bar a) = son tahliye basıncı

V (m3) = kap hacmi

Pmax (bar a) = maksimum tahliye edilmeyen basınç

Ps (bar a) = tahliye set basıncı

Pi (bar a) = başlangıç basıncı

K (bar m s-1) = Tahliye edilmemiş küresel bir kaptan ölçülen patlama indeksi (20P kap gibi). Çalışma başlangıç koşulları ve merkez tutuşma aşağıdaki formülden elde edilir,

 ( 2 )

Burada, v (m3), standart test kabı hacmi ve Pmax (bar s-1), maksimum ölçülen basınç artış hızıdır.

Eşitlik 1’in sonuçları, Epstein et al. [1]’un yakılan gaz ve ya tozun (γb=1.1) 1,0’a eşit olan [2] ısı kapasitesi oranının düzenlenmesine dayalı yüksek basınç tahliye modelinin bir yaklaşımından bulunur. Hacimsel tahliye edilen gaz üretim hızı P, Pmax’a yaklaştıkça, Qolması gerektiği gibi 0’a gider. Belirli bir açılış basıncı (Ps) için daha yüksek bir son tahliye basıncı (P) değerindeki daha düşük Qg değerinin nedeni, yanmamış gazın tahliyesi için daha fazla zamanın mevcut olmasıdır. Benzer şekilde, daha yüksek set basınçlarındaki (Ps) daha büyük Qg değerlerinin nedeni yanmamış gazın tahliyesi için daha az zamanın olmasıdır.

Gerekli tahliye alanı, A(m2) aşağıda verilmiştir,

Burada; ilk parantezdeki P’nin birimi bar g,  Mw, moleküler ağırlık, R, gaz sabiti (8314 Pa-m3/K-kg mol) ve T (K) başlangıç sıcaklığıdır.

TOZ PATLAMA TAHLİYESİ

Gereklilikten ötürü, gaz karışımlarının aksine, Pmax veya Kst (bar m s-1) = Pmax V1/3 ölçümü, başlangıçta oldukça türbülanslı koşullarla 6 sıralı çalışma koşuluyla ilişkili olarak türbülans derecesine göre yapılır [3]. Bu nedenle, benzer başlangıç koşullarını, pasif gaz karışımları için olanlara eşit göstermek için, eşitlik 3’teki K, Kst/ 6’ya eşit olarak alınır.

Bu yaklaşım, Eckhoff [4] tarafından ele alındığı ve Şekil 2 ve 3[1]‘de gösterildiği gibi endüstriyel toz koşulları ile tutarlı tahminler sağlar (eşitlik 3’teki tahminlerin deneysel veri ile örtüşerek tutarlı olduğu gösterilmiştir).

[1] Şekil 2’de gösterilen “türbülans jeti” olarak adlandırılan istisnai bir mısır nişastası patlamasının, silo duvarının (~ 50 m2) bir kısmını 0.6 bar g’de parçalamak için yeterince şiddetli olduğuna dikkat çekmek önemlidir. Bu durumda, Eş. 3’teki K,  aynı sıralı büyüklükteki gerekli tahliye alanı Kst/6 yerine, Kst’ye [1]eşittir.

Şekil 2. Tahıl tozu patlaması için tahliye alanı ile maksimum patlama basıncı ilişkisi için deneysel veri (2.8 mkübik kap [3])

ve Eş. 3 ile karşılaştırma

Şekil 3. Tahliyeli mısır nişastası sonuçları ve Norveç’te 500 m3 siloda buğday tahılı toz patlaması. Çeşitli ve kullanılmakta olan tahliye çapı metodları ile tahmin edilen Pred/tahliye alanı korelasyonu [3]. Pred, patlama sırasında tahliye edilen maksimum basınçtır. Eş. 3’ten tahmin edilen K = 115/6 bar m/s, deneysel veride belirtilenle uyumludur.

500 m3’lük silo deney verilerinin son derece deneyime dayalı NFPA 68 (Kuzey Amerika) ve EN 14491 (Avrupa) yönergeleriyle karşılaştırılması ilgi çekicidir.

Örnek olarak Pred = 0.1 bar g olarak düşünüldüğünde, Pmax= 9 bar g, Kst= 115 bar m/s ve Pstat=0.02 bar g için, eşitlik 3’ün sonucu teorik olarak,

A=9.42 m2                                                                                                                              (4)

Deneysel veri ile karşılaştırıldığında,

Adeneysel=9.3 m                                                                                                                   (5)

Görüntü oranı  (L/D) 2 olarak düşünüldüğünde NFPA 68 (5)’in tahmini,

A=11.5 m2’dir.                                                                                                                         (6)

EN 14491 (6)’nın tahmini,

A=34.05 m2’dir.                                                                                                                     (7)

500 m3’lük silo için görüntü oranı  (L/D) 4 olduğunda NFPA 68’in sonucu,

A=23 m2’dir.                                                                                                                            (8)

ve EN 14491’in önerisi,

A= 54,6 m2’dir.                                                                                                                         (9)

Açıkça görülüyor ki, deneyime dayalı kılavuzlar, özellikle EN 14491, yüksek görüntü oranında büyük hacimli silolar ve düşük tasarım basınçlarında pratik olmayan büyük tahliyeleri beraberinde getirmektedir.

KAYNAKLAR

  1. Epstein, M., et al., 1986, “Estimation of Peak Pressure for Sonic-Vented Hydrocarbon Explosions in Spherical Vessels,” Combustion and Flame 66, pp. 1-8, 1986.
  2. Grolmes, M. A. and Fauske, H. K., 1988, “Dust Explosion Technology Applications,” Paper presented at Flammable Dust Explosion Conference, November 2-4, 1988, St. Louis, Missouri.
  3. Nagy, John and Verakis, Harry C., 1983, Development and Control of Dust Explosions, March Dekker, Inc., New York.
  4. Eckhoff, Rolf K., 1998, Dust Explosions in the Process Industries, 2nd Edition, Butterworth- Heineman.
  5. NFPA-68, Standard on Explosion Protection by Deflagration Venting, 2007 edition.
  6. EN 14491 (2006), Dust Explosion Venting Protective Systems, CEN.
Kategoriler
Patlama Kapakları

Silolar ve toz toplama sistemleri için patlama güvenliği

Silolar ve toz toplama sistemleri için patlama güvenliği

BRILON – Kendiliğinden tutuşan aktif biyolojik katı ürünler dışında, silolar normal şartlarda kendileri tutuşma kaynağı oluşturmazlar. Bu demektir ki patlamaya sebep olacak bileşenlerin belirgin olanları mevcut değildir. (Bakınız şekil: patlama için beş gereklilik). Buna rağmen bir tutuşma kaynağının prosesin diğer taraflarından gelerek siloya girme riski vardır. Bu yüzden bina dışı silolar patlama kapakları ile korunmalıdır. Bina içi silolar ise alevsiz tahliye veya patlama sönümleme sistemlerine sahip olmalıdır. Sistemde taşınan malzemeye göre değişkenlik göstermekle birlikte, önleyici tedbirler almak da mümkündür. Önleme sistemlerine bir örnek verecek olursak, kıvılcım detektörleriyle birlikte kullanılacak kıvılcım söndürücüler veya söndürme vanaları akla gelir. Bu sayede tutuşma kaynağının siloya girmesi önlenmiş olur. Yine de gerekli tüm patlamadan korunma önlemleri her zaman bu konuda uzman kişilerle birlikte görüşülerek ve kararlaştırarak belirlenmelidir.

Five requirements of an explosion

Patlama için beş gereklilik

Havalandırma ve toz toplama sistemleri

Toz toplama sistemlerinde patlama olma olasılığı ortalamanın çok üzerindedir. Bu yüzden birçok toz toplama filtresi üreticisi ürünlerine patlamadan korunma önlemlerini eklerler. Bunun sebebi kıvılcımların ve sıcak korların tesisin diğer yerlerinden toplanan tozlarla birlikte sisteme girme ihtimalinin olmasıdır. Burada kritik olan bir diğer durum da filtre elemanlarının otomatik olarak kendilerini temizlemesidir. Bu esnada ortamda çok yüksek bir toz konsantrayonu oluşur. Bu yüzden bina içinde kullanılan toz toplama sistemleri alevsiz tahliye ekipmanları ile korunmalıdır. Bina dışı toz toplama sistemlerinin ise patlama kapaklarıyla korunması yeterlidir. Eğer patlama kapaklarının açıldığı yönde araç güzergâhı ya da yaya yolu var ise burada uygulanması gereken çözüm patlama kapaklarına akıllı modüller ekleyerek alevleri ve basınç dalgalarını tehlikeli olmayan bölgelere yönlendirmektir.

TARGO-VENT, patlama kapakları için ek modül, serbest tesis alanından tasarruf

Ekipmanları tek başlarına korumak mümkündür, fakat sadece geniş kapsamlı stratejiler uygun maliyetlidir.

Yukarıda belirtildiği gibi tesislerdeki ekipmanlar birbirlerinden bağımsız olarak korunabilirler. Fakat bu yöntem ekonomik olarak uygulanabilir değildir. Uygun maliyetli çözümler ancak tüm tesisin geniş kapsamlı olarak ve birbirleriyle etkileşimlerini dikkate alınarak ele alındığında başarılır. Profesyonel patlamadan korunmanın elbette bir maliyeti vardır. Fakat profesyonel olmayan, gereksiz yere fazladan ya da yetersiz korunmanın maliyetleri çok daha yüksektir. Buna sadece parasal olarak da bakmamalıyız. En kötü senaryoda insanlar bunu canlarıyla ödeyebilirler.

Bu yüzden bağımsız uzmanlar tesis işletmecilerine her zaman bu konuda geniş kapsamlı çalışabilecek ve tesisin tamamına uygun çözümleri uygulayabilecek şekilde tecrübeli profesyonellerle çalışmalarını önerirler. Anahtar teslimi kurulan tesisler işletmecileri tamamen temize çıkarmaz. Bu yüzden işin uzmanlarının her zaman süreçlere dâhil olması gerekir.

Five requirements of an explosion

Patlama için beş gereklilik

Kaynak

Kategoriler
Patlama Kapakları

Toz ürün endüstrilerinde alevsiz patlama tahliyesi için yeni uygulamalar

Toz ürün endüstrilerinde alevsiz patlama tahliyesi için yeni uygulamalar

Rembe orijinal alevsiz patlama tahliye çözümleri olan Q-Rohr ve Q-Box ürünlerini geliştirmeye devam ediyor. Bu geliştirmeler sayesinde metal tozları, jeneratörler, gemi motorları ve pnömatik taşıma hatları için heyecan verici yeni uygulama alanları ortaya çıkmaktadır.

Bir diğer yeni özellik ise; patlama güvenliği kontrolleri sırasında Q-Box’ın içini hızlı ve kolayca kontrol etmek için kullanılan servis kamerasıdır. Bu sayede tek tek muayene kapaklarının sökülmesine gerek kalmaz.

Q-Rohr – alevsiz patlama tahliyesinden çok daha fazlası

Duruşlar kayıp zamanlardır ve can sıkıcıdırlar. Bu nedenle de Rembe mühendisleri sürekli yeni ürün geliştirmek için çalışırlar. Müşterilerinin çözülmeyen problemleri için cevap bulmayı çok severler. Son inovasyonlar patlama güvenliği ekipmanlarına entegre ses izolasyonu çözümleridir. Örnek verecek olursak; değirmenler, kırıcılar, pnömatik hatların emiş noktaları, vb. gibi. Bir diğer uygulama alanları ise evsel bölgelere yakın fabrikalar ve gürültü azaltımının gerekli olduğu binalardır.

Bugüne kadar emiş hatları içeri yabancı partiküllerin girmesini önlemek için hava filtreleri, ağır çekvalfler ve patlama izolasyon vanaları gibi muazzam basınç kayıpları yaratan ekipmanlar ile korunuyordu. Q-Rohr üzerinde yapılan bir modifikasyon ile tüm bunlar değişti. Filtre ve izolasyon vanasının yerine sadece Q-Rohr kullanarak hem yatırım maliyeti hem de bakım maliyeti açısından avantaj yaratmış olacaksınız.

Bunun yanında Brilon’daki uzmanlar farklı uygulama alanları üzerinde de çalışmaktadırlar. Q-Rohr DIN EN 16009 standardına göre sertifikalandırılmış ilk alevsiz patlama tahliyesi ürünüdür. Aynı zamanda LNG veya çift yakıtlı gemi motorlarında da patlama esnasında kullanılabilir.

Artık özel kamerası sayesinde Q-Box’ların için sökmeye gerek kalmadan yerinde muayene edilebiliyor. Bu aksesuar sayesinde kurulu patlama kapağının durumu hakkında anlık görüntü alınabiliyor. Ayrıca patlama sonrasında Q-Boz’ın içi hızlıca muayene edilebilir.

Kaynak

Kategoriler
Patlama Kapağı Patlama Kapakları

Muhtemel Tutuşma Kaynakları

Muhtemel tehlikeli bir ortamda olası bir tutuşma kaynağı olarak neler tanımlanabilir?

EN 1127-1:2012 standardı 13 tane tutuşma kaynağını mekanik, açık ateş, elektrik, sıcaklık vb. olarak sıralamaktadır.

Asıl mesele şu ki; Bu/bunlar tesiste midir? Elektrikli donanımlar, mekanik tesisatlar, vb. – bunların çoğunu piyasadan sertifikalandırabilirsiniz –  Tamam ama başka ne var?

  • Forklift çatalı
  • Aletler
  • Emniyet kaskı
  • Pencerelerde hata vb.

Ex ortamınızı muhtemel tutuşma kaynaklarından nasıl korursunuz?

EN 1117-1:2012 standardı kimler içindir?

Her şeyden önce bu standart genellikle Exendüstri işletmecileriiçindir.Tesise gelerek denetim yapacak birilerini bulabilirsiniz, fakat bu kişi günün sonunda Ex güvenli işleyişinin kanıtlarını ortaya çıkarmaktan sorumludur.

Lütfen not alın: EN 1127-1, ISO 80079-36’ya tam olarak uyarlanmıştır.

Listedeki öğelere geri dönersek;

  • Forklift çatalı – çekmek ve kullanmak için özel bir kılıf kullanabilirsiniz – Tek göreviniz: Kullanmadan önce kontrol etmek – eğitim zorunludur.
  • Aletler – sertifika istenmiyor, ancak üreticinin el kitabı takip edilmeli ve dikkate alınmalıdır – eğitim zorunludur.
  • Emniyet kaskı – KKD, eğer ateşleme kaynağı imalatçı tarafından teyit edilmese dahi, bunu takip etmek ve belgelemek kullanıcının sorumluluğundadır – eğitim zorunludur.
  • Pencerelerde hata – bu kadar önemli mi? RobinsonCrusoe’u düşünün – bilinmeyen bir adada gözlükleriyle ateş yakabildi – muhtemel tehlikeli bir ortamda neden olmasın?

Minimum yeterlilikler IEC 6007914/17ve 19’da tam olarak tanımlanmıştır. Kurum içi yetkinlik sistemi burada vurgulanan yeterliliklere odaklanacaktır.

Filiz Aydın

Business Development Manager

Kaynak

Kategoriler
Patlama Kapağı Patlama Kapakları

Toz toplama filtremiz var, ne yapmalıyım?

Toz Toplama Filtremiz var: Ne yapmalıyız?

Bu adımlarla başlayın:

  1. Toz toplama filtresinin topladığı tozları belirleyin.
  2. Tozların yanıp yanmayacağını veya patlayıcı olup olmadığını belirlemek için; Go/No-GoPatlayabilirlik Testi ve VDI 2263 Yanma Davranışı Testiyapın.
  3. Eğer Numune ‘’Go (git)’’ ise – Patlama Şiddeti Testi ile maddenin KSt ve Pmax değerlerini belirleyin.
  4. Eğer KSt değeri düşük çıkarsa (< 50 bar-m/s), maddenin gerçekten yanıcı olduğunu doğrulamak için 1 m3 tarama testi yapın.

Bu testler size ne anlatır?

Pulse Mühendislik Toz Patlama Testi

Go/No-Go testi, numunenin toz bulutu formunda yanıcı olup olmadığını size söyler.VDI 2263 yanma davranışı testi, numunenin yanıp yanmayacağını size söyler. Patlama Şiddeti Testi (KSt ve Pmax) patlamanın ne kadar güçlü olabileceğini ölçer. Artık KSt ve Pmax değerlerinizi bildiğinize göre patlamadan korunma ekipmanları sağlayıcınız, toz toplama filtreniz  içinpatlama koruma ekipmanlarını tasarıma dâhil edebilir.

Diğer adımlar nedir?

Yanıcı bir tozunuz olduğunu öğrendiğinizde, maddeyi proses boyunca güvenli bir şekilde kullandığınızdan emin olmanız gerekir – ekipmanınızın korunması, yanıcı toz yönetim programınızın yalnızca bir yönüdür.

Bir proses teh like analizi (PHA), tesisinizdeki yanıcı tozlarla ilgili riskleri doğru bir şekilde tanımladığınızdan emin olmak ve meydana gelme olasılığını sınırlamak için kullanabilecek mükemmel bir araçtır.Soldaki akış şemasında olasılık sorusunu ele alan testlerin bir örneği listelenmiştir.

Kaynak

Kategoriler
Patlama Kapağı Patlama Kapakları Toz patlaması

Toz Toplama Filtreleri İçin Patlama Güvenliği

Toz patlama flitlerinde toz patlaması riski yüksektir. Bu yüzden filtre üreticileri ürünlerini patlama kapakları ile birlikte sunar. Toz patlaması tehlikesi sadece toplanan tozun kendisinden kaynaklanmaz. Diğer ekipmanlardan gelen kıvılcım veya diğer tutuşma kaynaklarından gerçekleşebilir. Filtre elemanlarının temizlenmesi de sorun yaratabilir. Filtre içerisindeki çok ince tozlar yayılabilir ve tutuşma kaynağı ile birlikte patlamaya sebep olur. Bu nedenle kapalı alanlardaki filtreler Q-Box veya Q-Rohr® gibi alevsiz tahliye ekipmanları ile korunur. Kritik malzemelerin toplandığı fitrelerde ise Q-Bic ™  ile patlama sönümlemesi yapılabilir.

Bina dışındaki toz toplama filtreleri ise, ortamın izin verdiği durumlarda patlama kapakları ile korunarak patlama dış ortama tahliye edilebilir. Hangi patlama kapağının kullanılacağı filtrenin türüne göre değişir. Eğer filtrenin yakınında trafik yada yaya güzergâhı varsa  TARGO-VENT patlama kapağı kullanılır. TARGO-VENT alevlerin ve basınç dalgasının yönünü değiştirerek güvenli bölgeye tahliye eder.

Büyük resmi görün;

Tesisteki ekipmanların korunması, ancak tüm sistemin korunması ile mümkündür. Yeterli patlama izolasyonu sağlandığına ve aşırı önlem alınmadığına dikkat edilmesi gerekir. Ancak tüm tesis ele alındığında ve tesis ekipmanları birbiri ile uyum içinde korunduğunda patlama güvenliği konseptiniz emniyetli ve ekonomik olacaktır

Bu nedenle, daha güvenli bir tesise sahip olmanız için ne tür organizasyonel önemleri almanız gerektiğini belirliyor ve saha desteği sağlayarak geniş kapsamlı patlamadan korunma konseptleri hazırlıyoruz.