Patlamadan korunma stratejisi: ortamı önle, tutuşmayı önle, etkileri sınırla

Patlamadan korunma sabit bir öncelik sırasını izler. Önce patlayıcı ortamın oluşmasını önleyin (birincil korunma). Bunun mümkün olmadığı yerlerde, etkili tutuşturucu kaynakları dışlayarak ortamın tutuşmasını önleyin (ikincil korunma). Tutuşma yine de yeterli güvenle dışlanamıyorsa, insanların zarar görmemesi için bir patlamanın etkilerini sınırlayın (yapısal veya etki azaltıcı korunma). Bu sıra AB işyeri direktifi 1999/92/AT'de, ekipman direktifi 2014/34/AB'de ve temel standart EN 1127-1'de yazılıdır.

Bu yazı her seviyeyi pratik örneklerle açıklar, seviyelerin gerçek ekipman üzerinde nasıl birleştirildiğini gösterir ve hangi önlemlerin gerektiğine risk değerlendirmesinin nasıl karar verdiğini anlatır.

Temel noktalar

• 1999/92/AT direktifi, işverenlerin patlamadan korunmayı şu sırayla uygulamasını şart koşar: patlayıcı ortam oluşumunu önlemek, tutuşmasını engellemek ve bir patlamanın zararlı etkilerini azaltmak.
• Birincil önlemler yakıtı veya oksijeni ortadan kaldırır ya da azaltır: ikame, konsantrasyonları patlama aralığının dışında tutmak, inertleme, sızdırmaz kapalı sistemler, havalandırma ve toz temizliği.
• İkincil önlemler, EN 1127-1'deki 13 tutuşturucu kaynağı bölgenin belirlediği derinlikte kontrol eder: Bölge 2 veya 22'de normal işletme, Bölge 1 veya 21'de buna ek olarak beklenen arızalar, Bölge 0 veya 20'de buna ek olarak nadir arızalar.
• Yapısal önlemler bir patlamanın olabileceğini kabul eder ve onu zararsız hale getirir: patlamaya dayanıklı tasarım, tahliye, bastırma ve yalıtım.
• Gerçek tesislerin çoğu üç seviyeyi de birleştirir. Bir toz filtresinin içinde toz bulutu önlenemez, bu nedenle tutuşma kontrolü tahliye ve yalıtımla birleştirilir.
• Önlemlerin seçimi patlama risk değerlendirmesinden çıkar; bu değerlendirme ortamın ne kadar olası ve ne kadar kalıcı olduğunu, hangi tutuşturucu kaynakların etkili hale gelebileceğini ve etkilerin ne kadar ağır olacağını dikkate almalıdır.

Bir bakışta üç seviye

Üç seviyenin yaygın adlarını Alman uygulaması vermiştir: birincil, ikincil ve yapısal (bazen üçüncül olarak da adlandırılır) patlamadan korunma. Bu terimler direktiflerde kullanılmaz, ancak doğrudan direktiflerle örtüşür.

Sıra nereden geliyor

İşyeri direktifi 1999/92/AT'nin 3. maddesi, işvereni belirli bir öncelik sırasına göre teknik ve organizasyonel önlemler almakla yükümlü kılar: patlayıcı ortamları önlemek, tutuşmalarını engellemek ve bir patlamanın zararlı etkilerini azaltmak. Gerektiğinde bu önlemler patlamaların yayılmasına karşı önlemlerle birleştirilmeli, düzenli olarak ve önemli değişiklikler olduğunda gözden geçirilmelidir.

Üreticiler için ekipman direktifi 2014/34/AB'nin Ek II'si "entegre patlama güvenliği" ilkesini ortaya koyar: ekipman ve koruyucu sistemler her şeyden önce, mümkün olduğunda, patlayıcı ortamların oluşumunu önlemeli, ardından tutuşmalarını önlemeli ve buna rağmen bir patlama meydana gelirse onu derhal durdurmalı veya alev ve basıncın etki alanını sınırlamalıdır. Tahliye düzenekleri, bastırma sistemleri ve yalıtım düzenekleri bu direktif anlamında "koruyucu sistemler"dir ve kendi uygunluk değerlendirmelerine tabidir.

EN 1127-1:2019 bunu bir yönteme dönüştürür: önce risk değerlendirmesi, ardından patlayıcı ortamı önleyerek veya azaltarak, etkili tutuşturucu kaynakları önleyerek ve patlama etkilerini azaltarak risk azaltma; bunlar ölçme ve kontrol sistemleri, acil durum önlemleri ve kullanım bilgileriyle desteklenir. Ulusal kurallar da aynı mantığı izler. Örneğin Birleşik Krallık'ın tehlikeli maddeler ve patlayıcı ortamlar yönetmeliği (DSEAR), ortadan kaldırmayı ve ikameyi en başa, ardından kontrol önlemlerini, en son da etki azaltmayı koyar.

Birincil korunma: patlayıcı ortamı önlemek

Birincil önlemler yangın üçgeninin iki kenarına, yakıta ve oksijene etki eder. En etkili önlemler bunlardır, çünkü patlayıcı ortamın bulunmadığı bir yer Ex ekipman, bölge veya patlama tahliyesi gerektirmez.

İkame

İlk soru, yanıcı maddeye gerçekten gerek olup olmadığıdır. Su bazlı kaplamalar ve temizleyiciler, parlama noktası çalışma sıcaklığının oldukça üzerinde olan solventler ve ince toz yerine granül veya macun halinde tedarik edilen tozlar tehlikeyi kaynağında azaltır.

Alman kılavuzu (TRGS 721), bir sıvının alt patlama noktasını, yani buharının alt patlama sınırına (APS, İng. LEL) ulaşabildiği sıcaklığı, saf halojen içermeyen sıvılar için parlama noktasının yaklaşık 5 K, halojenli bileşen içermeyen solvent karışımları için 15 K altı olarak tahmin eder; bu tahmin yalnızca atmosfer basıncındaki hava için geçerlidir. En yüksek proses sıcaklığı bunun altında kalıyorsa patlayıcı buhar ortamı beklenmez. Bu yalnızca buhar için geçerlidir: püskürtülen veya atomize edilen bir sıvı, parlama noktasının çok altında patlayıcı sis oluşturabilir.

Konsantrasyonu patlama aralığının dışında tutmak

Havalandırma ve emiş, konsantrasyonu alt patlama sınırının (APS) oldukça altında tutabilir. Kurutucular, fırınlar ve duman emiş sistemleri, solvent konsantrasyonu APS'nin bir kesrinde kalacak şekilde tasarlanır; çoğu zaman havalandırmayı artıran veya solvent beslemesini kesen gaz algılama ile birlikte. Üst patlama sınırının (ÜPS, İng. UEL) üzerinde çalışmak bazen kapalı tankların içinde kullanılır, ancak kırılgan bir yöntemdir: her dolum, boşaltma, sızıntı veya devreye alma patlama aralığından geçer.

İnertleme

Oksijenin bir kısmını azot, karbondioksit, buhar veya başka bir inert gazla değiştirmek, oksijen konsantrasyonunu yanmanın artık ilerleyemediği sınırlayıcı oksijen konsantrasyonunun (LOC) altında tutar. İnertleme santrifüjlerde, değirmenlerde, kurutucularda, reaktörlerde ve silolarda yaygındır. LOC'nin altında bir güvenlik payı, sürekli veya güvenilir oksijen izleme ve bakım amaçlı giriş için bir plan gerektirir, çünkü inertlenmiş bir kap boğulma tehlikesi taşır. CEN/TR 15281 rehberlik sağlar; bkz. oksijen konsantrasyonu, zenginleştirme ve inertleme.

Kapalı ve sızdırmaz sistemler

Kaynaklı boru tesisatı, daha az flanş, salmastrasız pompalar, kapalı numune alma ve buhar geri dönüş hatları, yanıcı malzemenin ne sıklıkta ve ne kadar dışarı çıktığını azaltır. EN 1127-1:2019, ekipmanın "normal sızdırmazlığını" "artırılmış sızdırmazlığından" ayırır. Bölge sınıflandırmasında daha az ve daha küçük salım kaynakları, daha küçük bölgeler veya tehlikesiz bir alan anlamına gelir.

Toz: içeride tutun

Toz için başlıca birincil önlemler, ürünü kapalı ekipmanda tutmak, aktarma noktalarında lokal emiş ve temizlik düzenidir. Çökelmiş toz gizli bir patlayıcı ortamdır: birincil bir patlama onu havalandırabilir ve çok daha büyük ikincil patlamaları besleyebilir. ABD Kimyasal Güvenlik Kurulu, Georgia, Port Wentworth'teki 2008 şeker rafinerisi patlamasında ilk patlamanın kapalı bir çelik bantlı konveyörde başladığını, ardından birikmiş şeker tozunu havalandırdığını ve bu tozun patlamaları binalar boyunca ilerleterek 14 işçinin ölümüne yol açtığını tespit etmiştir.

İkincil korunma: etkili tutuşturucu kaynakları önlemek

Patlayıcı ortamın kaldığı yerlerde bir sonraki adım, hiçbir şeyin onu tutuşturmamasını sağlamaktır. Alan, ortamın ne sıklıkta ve ne kadar süreyle bulunduğuna göre bölgelere ayrılır ve 13 tutuşturucu kaynağın her biri bölgenin gerektirdiği derinlikte değerlendirilir:

Tipik ikincil önlemler şunlardır:

• Ekipman: doğru kategori veya EPL, gaz grubu veya toz grubu ve sıcaklık sınıfına sahip elektrikli ve elektrikli olmayan ekipman. Bkz. bir bakışta Ex koruma yöntemleri.
• Statik elektrik: topraklama ve kuşaklama, statik yük dağıtıcı malzemeler, akış hızı sınırları, antistatik ayakkabılar; bkz. tutuşturucu kaynak olarak statik elektrik.
• Sıcak yüzeyler ve mekanik kaynaklar: pompalarda, fanlarda ve konveyörlerde sıcaklık ve titreşim izleme, kovalı elevatörlerde kayış kayması ve kayık çalışma algılama, değirmenlerden önce mıknatıslar ve taş tutucular.
• Organizasyonel kontroller: gaz ölçümlü sıcak çalışma izinleri, el aletleri ve taşınabilir elektronik cihazlara ilişkin kurallar, Ex tesisatların bakımı ve muayenesi.

İkincil korunma her zaman kalıntı bir arıza olasılığı taşır. Ekipman hasar görebilir veya yanlış monte edilebilir, izinler göz ardı edilebilir ve bazı proseslerde bazı kaynaklar hiç dışlanamaz: değirmen öğütür, filtre tozu yükler, kurutucu sıcaktır. Yapısal korunmanın var olma nedeni budur.

Yapısal korunma: etkileri sınırlamak

Yapısal önlemler bir patlamanın olabileceğini kabul eder ve ekipmanı ve tesisi, insanlar zarar görmeyecek ve patlama yayılmayacak şekilde tasarlar.

Tahliye ve bastırma uygulandığında kap, kapalı kaptaki tam basınca değil, çok daha düşük olan azaltılmış patlama basıncına dayanmak zorundadır. Yalıtım vazgeçilmezdir, çünkü bir kanal boyunca bir sonraki kaba ilerleyen patlama oraya türbülans ve basınç birikmesiyle (pressure piling) ulaşır ve bu da ikinci patlamayı ilkinden daha şiddetli yapar. Yapısal tasarım tesis yerleşimini de kapsar: tahliyeyi yürüme yollarından ve binalardan uzağa yönlendirmek, işletme sırasında insanları tehlike alanının dışında tutmak ve hasarı sınırlayan bina tasarımı. Bu basınçların arkasındaki fizik deflagrasyon, detonasyon ve aşırı basınç yazısında açıklanır; toza özgü yöntemler toz patlamasından korunma yazısında ele alınır.

Risk değerlendirmesi önlemleri nasıl seçer

1999/92/AT direktifinin 4. maddesi, işverenin patlama risklerini bütün olarak değerlendirmesini ve en azından şunları dikkate almasını şart koşar:

1. patlayıcı ortamların oluşma olasılığı ve kalıcılığı;
2. elektrostatik boşalmalar dahil tutuşturucu kaynakların bulunma, etkin ve etkili hale gelme olasılığı;
3. tesisatlar, kullanılan maddeler, prosesler ve bunların olası etkileşimleri;
4. beklenen etkilerin büyüklüğü.

Sonuç Patlamadan Korunma Dokümanına (PKD) kaydedilir. Uygulamada değerlendirme bir döngü halinde yürütülür:

1. Maddeleri tanımlayın: parlama noktası, APS, kendiliğinden tutuşma sıcaklığı (İng. AIT), MIE, gaz grubu ve tozlar için maksimum basınç, basınç artış hızı, minimum tutuşma enerjisi ve tutuşma sıcaklıkları gibi patlama karakteristikleri.
2. Önce birincil önlemleri deneyin: madde, konsantrasyon, oksijen veya salım, patlayıcı ortam oluşmayacak şekilde değiştirilebilir mi? Değiştirilemiyorsa nedenini kaydedin.
3. Kalan alanları bölgelere ayırın ve normal işletmede ve arızalarda etkili hale gelebilecek her tutuşturucu kaynağı belirleyin.
4. İkincil önlemleri bölgenin gerektirdiği derinlikte uygulayın.
5. Kalıntı riski değerlendirin: tutuşma yine de yeterli güvenle dışlanamıyorsa (örneğin bir değirmen veya filtrenin içinde) ya da sonuçlar ağır olacaksa (yakında insanlar, büyük hacimler, birbirine bağlı ekipman), yapısal önlemler ekleyin.
6. Organizasyonel önlemleri ekleyin: eğitim, izinler, tehlikeli bölgelerin işaretlenmesi, muayene ve bakım.
7. Değişikliklerden ve olaylardan sonra ve düzenli aralıklarla gözden geçirin.

Şiddet de olasılık kadar önemlidir. İyi havalandırılan küçük bir laboratuvar çeker ocağının ve 500 m³'lük bir un silosunun içinde de toz veya buhar ortamı bulunabilir, ancak tutuşmanın sonuçları kat kat farklıdır ve gereken korunma da öyle. Bkz. Patlamadan Korunma Dokümanı.

Uygulamadan bir örnek: şeker öğütme hattındaki toz toplayıcı

Bir torbalı filtre, bir öğütme değirmeninden ve bir paketleme hattından gelen ince şeker tozunu toplamaktadır. Değerlendirme üç seviyeyi sırayla ele alır.

Birincil. Filtrenin içinde, torbalar her darbelendiğinde normal işletmede toz bulutu bulunur; bu nedenle iç kısım çoğu zaman Bölge 20 olarak sınıflandırılır ve ortam önlenemez. Birincil önlemler dışarıda etki eder: kapalı kanallar, aktarma noktalarında emiş ve temizlik düzeni, çevredeki odayı toz bulutlarından ve tabakalarından arındırır.

İkincil. İçerideki tutuşturucu kaynaklar kontrol altına alınır: topraklanmış kafeslerle iletken veya statik yük dağıtıcı filtre torbaları, topraklanmış metal parçalar, filtrenin dışında veya akış aşağısında doğru kategoride bir fan ve değirmenden gelen kanalda kıvılcım algılama ve söndürme, çünkü bir değirmen kor halinde parçacıklar üretebilir. Bunlar tutuşma olasılığını azaltır, ancak kalıcı bir toz bulutu için gereken seviyede dışlayamaz.

Yapısal. Gövdedeki bir patlama tahliye paneli, binanın dışında kimsenin durmadığı güvenli bir alana boşaltır; filtre içeride olsaydı alevsiz tahliye bir seçenek olurdu. Giriş kanalındaki geri dönüşsüz bir klape patlamanın değirmene ve paketleme odasına geri ilerlemesini durdurur, alev bariyeri olarak test edilmiş bir döner vana da hazne çıkışını yalıtır. Gövde, azaltılmış patlama basıncına dayanacak şekilde imal edilir.

Organizasyonel. Tahliye panellerinin ve yalıtım düzeneklerinin muayenesi, temizlik programları ve sıcak çalışma izinleri paketi tamamlar.

Aynı mantık bir solvent karıştırma kabına uygulandığında sonuç çoğu zaman farklı olur: kapalı şarj, kabın üst boşluğunun azotla inertlenmesi ve oksijen izleme (birincil), kabın içindeki patlayıcı ortamı tamamen ortadan kaldırabilir; geriye yalnızca açıklıkların çevresinde küçük bölgeler ve oda için ikincil önlemler kalır.

Sık yapılan hatalar

• Ex ekipmanla başlamak. Patlayıcı ortamın önlenip önlenemeyeceğini sormadan sertifikalı ekipman satın almak çoğu zaman gerekenden daha büyük bölgelere ve daha fazla maliyete yol açar.
• Tutuşmanın dışlanamadığı yerlerde ikincil önlemlere güvenmek. Değirmenler, filtreler ve kurutucular prosesin kendisinden tutuşturucu kaynak üretebilir; normalde yapısal korunma da gerektirirler.
• Yalıtımsız tahliye. Tahliyeli bir filtre, patlamayı giriş kanalı üzerinden yine binaya gönderebilir.
• Bir çalışma alanına tahliye. Bir tahliye açıklığından çıkan alev ve yanan toz panelin çok ötesine ulaşabilir; tahliye boşaltma alanları boş tutulmalı veya alevsiz düzenekler kullanılmalıdır.
• İnertlemeyi kalıcı saymak. İnertleme bakım sırasında, gaz beslemesi kesildiğinde veya içeri hava sızdığında başarısız olur; izleme, alarmlar ve prosedürler gerektirir.
• Gözden geçirmeyi unutmak. Yeni ürünler, daha yüksek kapasite veya değişen yerleşim ilk değerlendirmeyi geçersiz kılabilir.

Sık sorulan sorular

Birincil, ikincil ve yapısal patlamadan korunma nedir?

Birincil korunma patlayıcı ortamları önler veya azaltır. İkincil korunma, tutuşturucu kaynakları kontrol ederek bu ortamların tutuşmasını önler. Yapısal korunma ise dayanıklı tasarım, tahliye, bastırma ve yalıtım yoluyla bir patlamanın etkilerini insanlar zarar görmeyecek şekilde sınırlar.

Patlama tahliyesi birincil mi yoksa ikincil bir önlem midir?

İkisi de değildir. Tahliye yapısal (etki azaltıcı) bir önlemdir: patlamanın oluşmasını durdurmaz, ancak kaptaki basıncı sınırlar ve alev ile basıncı güvenli bir yere yönlendirir.

Patlama tahliyesi kurarsam ikincil önlemleri atlayabilir miyim?

Hayır. Direktif öncelik sırasına uyulmasını şart koşar: tutuşturucu kaynaklar yine de mümkün olduğunca kontrol edilmelidir. Yapısal önlemler kalıntı riski karşılar; tutuşma kontrolünün yerini tutmaz.

Yapısal önlemler ne zaman gereklidir?

Risk değerlendirmesi, patlayıcı ortamın ve etkili bir tutuşturucu kaynağın ikisinin birden yeterli güvenle dışlanamadığını ve sonuçların insanlara zarar vereceğini gösterdiğinde. Tipik örnekler yanabilir toz elleçleyen değirmenler, toz toplayıcılar, kurutucular, silolar ve kovalı elevatörlerdir.

Gaz algılama patlamadan korunma sayılır mı?

Havalandırmayı otomatik olarak başlatan, bir salımı kesen veya enerjiyi ayıran gaz algılama, amaca uygun yeterli güvenilirlikteyse birincil veya ikincil korunmanın bir parçası olabilir. Yalnızca alarm veren algılama organizasyonel önlemleri destekler. Bkz. sabit gaz algılama sistemleri.

excodex'te ilgili yazılar

• Tehlikeli bölgelerde tutuşturucu kaynaklar: 13 tutuşturucu kaynak ve kontrolleri
• Toz patlamasından korunma: tahliye, bastırma, yalıtım ve dayanıklı muhafaza
• Oksijen konsantrasyonu, zenginleştirme ve inertleme
• Patlamadan Korunma Dokümanı (PKD) ve bölge sınıflandırma çizimleri
• Patlayıcı ortam nedir? Yangın üçgeni ve patlama beşgeni
• Standart sayfaları: EN 1127-1, ATEX 1999/92/AT, ATEX 2014/34/AB; forum

Standartlar ve ek kaynaklar

• EN 1127-1:2019, patlamanın önlenmesi ve patlamadan korunma: temel kavramlar ve metodoloji
• EN 14460, patlamaya dayanıklı ekipman; EN 14491, toz patlaması tahliye koruyucu sistemleri; EN 14994, gaz patlaması tahliye koruyucu sistemleri
• EN 14373, patlama bastırma sistemleri; EN 15089, patlama yalıtım sistemleri; ISO 16852, alev tutucular
• CEN/TR 15281, patlamaların önlenmesi için inertleme kılavuzu
• IEC 60079-10-1 ve IEC 60079-10-2, gaz ve toz ortamları için alanların sınıflandırılması
• 1999/92/AT direktifi, 3., 4. ve 8. maddeler: legislation.gov.uk
• 2014/34/AB direktifi, Ek II, entegre patlama güvenliği: legislation.gov.uk
• Birleşik Krallık DSEAR 2002, 6. kural, risklerin ortadan kaldırılması ve azaltılması: legislation.gov.uk
• Alman teknik kuralı TRGS 721, patlama tehlikelerinin değerlendirilmesi (parlama noktası payları): bgn-branchenwissen.de
• ABD Kimyasal Güvenlik Kurulu, 2008 şeker tozu patlaması, Port Wentworth: csb.gov

Bu yazı excodex editör ekibinin hazırladığı genel teknik bilgidir. Geçerli standartların, ekipman sertifikalarının ve talimatlarının, ulusal mevzuatın veya yetkin bir kişinin değerlendirmesinin yerini tutmaz.