Silo Yangınları

  

 

Silo Yangınlarında Özel Yöntemler ve Ekipmanlar Kullanılmalıdır.

 

Kömür

 

Fosil yakıtların yerini alan yenilebilir yakıtların kullanımları ve çeşitleri giderek artarken, yangın riskleri de aynı oranda yükselmektedir.

 

Ahşap talaşından pelet

Kurutulmuş, granül lağım çamuru

 

Katı biyoyakıtların sanayide kullanımı için bu malzemeler genelde silolarda stoklanmaktadır.

 

Bir siloda herhangi bir yangın meydana geldiğinde

bu yangının davranış şeklini anlamak ve uygun yöntemleri ve ekipmanları kullanmak hayati önem taşımaktadır.

 

Bilgi ve tecrübe eksikliği nedeni ile basit yangınlar bile, çok ciddi ve büyük yangınlarına dönüşerek, personel ve itfaiyecilerin hayatlarını riske atmakta, tüm tesisin kaybedilmesine neden olabilmektedir. (Bakınız resim 1)

 

Ayrıca silo gibi kapalı alanlarda, tozlu ortam nedeni ile, ciddi patlama riskleri söz konusudur.

 

(Resim 1)

Bu yazımızda, Industrial Fire Journal - Endüstriyel Yangınlar dergisinde yayınlanan, (SP Technical Institute of Sweden) İsveç Teknik Enstitüsünden Henry Persson'un, silo yangınları ve bu yangınlarla mücadele ile ilgili yeni bir araştırmasına ve yaşanmış gerçek silo yangınlarından edindiği tecrübelerine yer veriyoruz.

 

Son 10 yıl içinde, alternatif yakıt kullanımları  katlanarak artarken bu malzemelerin stoklanmaları için gereken silo sayıları ve kapasiteleri de artırılmaktadır.

 

Katı biyoyakıtlar gözenekli, ısı yaymaya hassas, kendiliğinden ısınma ve ani tetiklenme özelliğine sahiptir.

 

Bu özellik, ahşap talaş peletleri için de geçerli olup, oksitlenme ile kendiliğinden ısınma nedeni ile yangınlar meydana gelmektedir.

İsveç'de bu nedenle başlayan yangınlara oldukça sık olarak rastlanmaktadır.

 

Ayrıca taşıma ve kullanım esnasında diğer tetik kaynakları nedeni ile de silo içinde yangınlar meydana gelmektedir.

 

2004 yılında silo yangınlarının söndürülmesi ile ilgili olarak bir çalışma yapılmıştır.

Silo işletmecilerinin ve itfaiye teşkilatlarının, silo yangın riskleri konusunda ve bu yangınların nasıl söndürüleceği konusunda yeterli bilgilerinin olmadığı tespit edilmiştir. (Bakınız resim 2)

(Resim 2)

 

Araştırma ve deneyim:

Silo içindeki yangınların büyümesi, tespit edilmesi ve söndürme tekniklerinin geliştirilmesi amacıyla SP Enstitüsünde, 2 ayrı test dizisi yapılmıştır. Testlerde elde edilen deneyimler sonucunda, uygun yangın söndürme teknikleri belirlenmiştir. Bu teknikler son zamanlarda meydana gelen yangınlarda başarıyla kullanılmıştır.

Silo içi yangın söndürme testleri :

2006 yılında gerçekleştirilen ilk proje, silo yangınlarını söndürme tekniklerinin incelenmesi ve kılavuzlara temel olacak ana yöntemlerin belirlenmesini amaçlıyordu. 

 

Bu çalışma aynı zamanda, stoklanan yakıtın kendinden tetiklenmesi, yangının ilk ortaya çıkışı ve erken  algılama konularında değerli bilgilerin elde edilmesini sağlamıştır.

 

Testler için 1 m çapında ve 6 m yüksekliğinde bir silo kullanılmıştır. Silo tabanına yakın bir bölgede  bir kanal açılmıştır. Bu kanal yanma öncesi havalandırma (O2 girişi) ve yangın söndürme esnasında ise inert gaz (CO2, N2) girişi için kullanılmıştır.

 

Testler esnasında silo ahşap talaş peleti ile 5 m yüksekliğine kadar doldurulmuştur. Silo merkezinde peletlerin arasına bir ısıtıcı bobin yerleştirilmiştir. Silo üst kısmı ve alt havalandırma kanalı açık olarak pirolizin (bir yakma ya da ateşleme tertibatı olmadan gerçekleşen yanma işlemi) serbest bir şekilde gerçekleşmesi beklenmiştir.

 

Pirolizin gelişmesi ve daha sonra söndürme işleminin yeterliliğinin izlenmesi amacı ile silo yaklaşık 100 adet termokupl ile donatılmıştır.

 

Yapılan 4 testte, pirolizin ilerlemesi için 30 saat beklenmiş, ve inertizasyon/yangın söndürme işlemi için CO2 ve N2 enjekte edilmiştir.

 

Yandaki şekilde (Şekil 1) göründüğü gibi, piroliz kuşağı genel olarak aşağıya doğru, 100 °C altındaki  ısı/nem dalgası ise hafifçe yukarı doğru hareketlenmiştir. Pelet yüzeyi tutuşma noktasından sadece 2.5 m yukarıda olmasına rağmen, silo üst kısmında bulunan gaz analiz cihazlarının yanmayı tespit etmesi 20 saati almıştır.

 

Testlerden sonra silonun sökümü esnasında, peletlerin birbirine yapışarak termit tipi bir yapı oluşturdukları gözlenmiş ve bu nedenle piroliz kuşağından yukarı doğru bir nem taşınmasının oluştuğu belirlenmiştir. (Bakınız resim 3) Ancak, bu oldukça narin yapıda olup kolayca kırılmaktadır.

 

Ayrıca pirolizin, tutuşma noktasından sadece aşağıya doğru hareket ettiği, oldukça belirgin ve yatay genişlemesini sınırlı olduğu tespit edilmiştir. (Bakınız resim 4) 

 

Bu testlerde gözlenenlerin gerçek silo yangınları ile uyumlu olduğu tespit edilmiştir.

Yangın testlerinde silo içi sıcaklıkları

(Şekil 1)

 

(Resim 3)

 

(Resim 4)

 

(Resim 5)

 

(Şekil 2)

 

Siloda N2 simülasyonu.

Silo merkez kısmında

daha düşük taneli malzeme stoklandığı varsayılmış ve enjeksiyon değeri

4.5kg/m2h olarak uygulanmıştır.

 

Kırmızı renk : %100 N2

Mavi renk : %21 O2

İnert gaz yükleme testleri ve simulasyonları :

2008 yılında gerçekleştirilen ikinci proje, inert gazların (CO2 ve N2) silo içine nasıl enjekte edileceğinin, en ideal gaz dağılımının sağlanması ve silo tamamında etkin bir inertizasyon (patlama ve yangın önleme) için gereken yöntemlerinin tespiti için yapılmıştır.

 

Testler 300 m3 kapasiteli çelik bir siloda yapılmıştır.

(Bakınız resim 5)

Silo 6 m çapında, 10.5 m yüksekliğindedir ve yaklaşık 260 m3 lük kısmı pelet ile dolu olarak test edilmiştir.

 

5 gaz yükleme testinde, enjeksiyonlar silo altından, silo merkezinden veya alternatif olarak silo duvarı boyunca bir noktadan yapılmıştır.

 

Asıl amacın gazın silo içinde bulunan dökme/toz malzeme içinde dağılımının incelenmesi olduğundan, Tüm testler soğuk (yangın olmadan) silo şartlarında uygulanmıştır.

 

Testler sonucunda gaz dağılımının önemli ölçüde gaz akış hızına, giriş konumuna ve dökme malzemenin özelliklerine bağlı olduğu tespit edilmiştir.

 

Düşük akış hızında (yaklaşık 1.0 kg/m2h) radyal gaz dağılımı sınırlı kalarak inertizasyon silo kesitinin sadece belirli bir kısmında etkili olmuştur.

 

Daha yüksek (yaklaşık 4.5 kg/m2h) gaz akışında radyal gaz dağılımnda iyileşme sağlanmıştır.

 

Ayrıca, silo içinde stoklanan dökme malzemenin silo merkezinde daha az geçirgenlik gösterdiği, daha ince taneli malzemelerin gaz dağılımını önemli ölçüde  etkilediği tespit edilmiştir.

 

Siloya gaz yükleme testlerini tamamlayıcı olarak, silo içinde gaz dağılımlarının matematiksel simülasyonları yapılmıştır.

(Bakınız şekil 2)

Bazı simülasyonlar tahmin edilen gaz dağılımları hakkında bilgi sahibi olmak, bazıları ise çok büyük silolarda farklı koşullarda gaz dağılımlarını incelemek amacı ile yapılmıştır.

 

Bu çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre, 6-8 m den daha büyük çaplı silolarda birden fazla enjeksiyon noktalarının kullanılması tavsiye edilmiştir.

Gerçek yangınlardan kazanılan deneyim.

İlk silo projesinden elde edilen sonuçlar, 2007 yılında İsveç'de gerçek bir silo yangınında uygulanmıştır.

Kendiliğinden tetiklenerek ateşlenen 47 m yüksekliğindeki ve 8 m çapındaki, ahşap pelet silosunda (Bakınız resim 6) artan sıcaklık değerleri bir süredir gözlenmekteydi. Bu nedenle silonun tamamen boşaltılmasına karar verilmiştir.

 

Ancak bu önlem alınmadan silo üst kısmında duman görünmeye başlamış ve hemen itfaiye çağırılmıştır.

 

İtfaiye ilk olarak yangını söndürme amacı ile, silonun üstünden 18 saat boyunca aralıklı olarak yaklaşık 35 ton sıvı CO2 kullanmıştır.

 

Bu uygulama yangını kontrol altına almış ancak, silo içine bulunan dökme malzeme içine ne kadar gazın sızdığı hiçbir zaman tespit edilmemiştir. Bu nedenle, söndürme işleminin ne kadar etkili olduğu bilinemediğinden, silo boşaltma işleminin güvenli bir şekilde ne zaman başlatılacağı konusunda bir değerlendirme yapılamamıştır.

 

2006 yılında yaptığımız çalışmalarda tavsiye edildiği gibi, silo taban kısmından inert gaz olarak N2 nin enjekte edilmesi için çalışmalar başlatılmıştır.

Sıvı nitrojen için bir gaz tankı ve bir evaporatör temin edilmiş, silo alt kısmına yakın bir yerde silo duvarında bir delik açılmış ve buraya bir enjektör nozulu yerleştirilmiştir.

Gazın uygulama etkisinin kontrol edilmesi amacı ile, silo üst kısmında sıcaklık, CO, CO2 ve O2 konsantrasyon ölçümleri yapılmıştır.

 

Ölçümler nitrojen enjeksiyonundan hemen önce başlatılmış, yüksek oranda CO (>10%) tespit edilmesi ile, pirolizin hala devam ettiği belirlenmiştir.

Gaz enjeksiyonundan yaklaşık 3.5 saat sonra, CO konsantrasyonunda azalma görülmüş, 18 saat sonra CO konsantrasyonu %2 seviyesine O2 konsantrasyonu ise %0 seviyesine düşürülmüştür. 

Bu aşamada silonun boşaltılmasının güvenli olacağına karar verilmiştir.

Boşaltma işlemi 48 saat sürmüş, bu arada silo üst kısmında yapılan sıcaklık ve oksijen  ölçümlerinde gözlenen artışlar nedeni ile zaman zaman boşaltma işlemi durdurulmuştur.

 

Toplam olarak, nitrojen enjeksiyonu 65 saat devam ettirilmiş, ortalama 4 kg/m2h oranıyla, yaklaşık 14 ton tüketilmiştir.

 

Brüt hacmi 2,500 m3 olan siloya 5.6 kg/m3 gaz tüketimi olduğu ve bunun proje çalışması sonucunda tavsiye edilenlerle uyumlu olduğu gözlenmiştir.

(Resim 6)

Sağ taraftan 2. sıradaki,

47 m yükseklik ve 8 m çaplı,

  siloda dolu malzeme 40 m

seviyesinde bulunmaktaydı.

Meydana gelen yangınla

mücadele etmek için,

gaz fazda

inert gaz enjekte edilmesi amacı

ile evaporatör kullanılmıştır.

SİLO YANGINLARI İLE İLGİLİ

DİKKAT EDİLMESİ GEREKENLER KONULAR

 

İlk olarak risk değerlendirmesi yapılmalıdır.

 

Silo alanında, iç kısımlarda CO seviyeleri yüksek olabilir.

Ayrıca silo içinde ve buna bağlı olan sevk sistemlerinde toz ve gaz patlamaları da dikkate alınmalıdır.

 

Tüm açıklıklar ve havalandırma sistemleri kapatılmalı, silo içine hava girişi engellenmelidir. Ancak silo üstünde, içeriye hava sızdırmayacak, gaz ve basınç düşürücü valfler bulunmalıdır.

 

Silo alt kısmına yakın bir noktadan inert gaz enjekte edilmelidir ve enjeksiyon mutlaka gaz fazda olmalıdır. 

Bunun için gaz faz üretimini sağlayacak bir donanımın olması gerekmektedir.

 

Enjeksiyon oranı 5 kg/m2 saat  (kesit alanı)

Toplam gaz tüketimi 5-15 kg/m3 (brüt hacim için)

olarak hesaplanmalıdır.

 

Yangınla mücadele ve boşaltma süresince, silo üst kısmında, mümkün olduğunca CO ve O2 ölçümleri yapılmalıdır.

 

Yangının kontrol altında olduğu kesinleşmeden (düşük CO ve O2 seviyeleri) silo boşaltma işlemi yapılmamalı, silo çalıştırılmamalıdır.

 

Boşaltma kapasitesi normalden çok daha düşük tutulmalıdır.

 

Boşaltılan malzeme içinde yanar veya kor halde malzeme bulunması halinde  ayrıca söndürülmelidir.

 

Boşaltma işlemi süresince inert gaz enjeksiyonu devam ettirilmelidir.

UNUTULMAMASI GEREKEN

ÖNEMLİ KONULAR

 

Yangınla mücadele ederken veya işletme esnasında kesinlikle siloyu/kapağını açmayınız. Aksi halde hava girişi söz konusu olacağından yangın şiddeti artacak, toz veya gaz patlamasına neden oluşturacaktır.

 

Silo içinde su emerek hacimsel artış meydana getiren malzemeler (ör. ahşap pelet) bulunduğunda, kesinlikle silo içinde su kullanmayınız.

Su ile şişen malzeme siloya zarar vermektedir.

Su ayrıca silo içinde malzeme tıkanmasına neden olmaktadır.

Büyük can ve mal kayıpları karşılığında kazanılan çeşitli tecrübeler sonucunda hazırlanan mevzuatlara uymak güvenlik için hayati önem taşımaktadır.

.