Kömür konveyörlerinde yangın söndürme sistemi

Günümüz teknolojisinde maden ocaklarında, demir ve çelik fabrikalarında, termik santrallerde, cevher, kömür, sinter gibi malzemelerin harekete geçirilip bir yerden diğer yere taşınmasında konveyörler kullanılmaktadır. En yaygın kullanılan konveyör tipleri ise bant tipi konveyörler ve boru tipi konveyörlerdir.

Yangın ihtimali, kömür konveyörlerinde oluşabilecek tehlikeli durumların en büyüğünü temsil eder. Olası bir yangın sonucunda, konveyörde ve konveyör üzerinde oluşabilecek mal kaybının yanı sıra, konveyörün işleyişinin aksaması sonucunda tesis genelinde üretim kaybına sebep olacaktır. Doğru şekilde tasarlanmış yangın söndürme ve algılama sistemi, yangını doğru şekilde ve doğru noktada algılayarak yangın söndürme sistemini aktive edecek ve olası tehlikelerin büyümesini engelleyecektir.

Konveyör üzerinde yangınlar genelde iki koşuldan ötürü meydana gelir. Bu koşullardan ilki, konveyör bandının, taşıma esnasında devamlı olarak sürtünmeye maruz kalması ve bu sürtünme ile oluşan yüksek ısı sonucunda yanmaya başlamasıdır. Sürtünmenin oluştuğu nokta genelde konveyör hattı boyunca bulunan ve bandın ilerlemesini sağlayan silindir kasnaklardır. Konveyör bandı genellikle yangına dayanıklı bir malzeme olmadığından, normal çalışma esnasındaki sürtünme değerinin çeşitli sebepler sonucu artması durumunda bant çok hızlı bir şekilde ısınarak tutuşmaya başlayabilir.

İkinci koşul ise, konveyör bandı üzerinde bulunan kömür kaynaklı yangınlardır. Kömür, kendi kendine ısınma özelliği olan bir maddedir ve ortamda bulunan oksijen, nem, ısı, basınç gibi unsurlar kömürün sıcaklığının artmasını tetikleyebilir ve kömür bu durumda içten içe yanma durumuna başlayacak kadar ısınabilir. Ayrıca, kömürün konveyör hattına aktarıldığı transfer noktalarında, normalde soğutulmuş olması gereken fakat konveyöre kızgın kor halinde giren kömür parçaları olabilir. Bu tür kömür parçaları bant üzerinde ilerlerken ya soğumaya devam eder ya da bant üzerinde bulunan diğer kömür parçalarıyla veya bandın kendisiyle etkileşime girerek yangının başlamasına sebebiyet verir.

Kömür konveyörleri üzerinde çıkabilecek yangını söndürmek için tasarlanacak sisteme uluslararası standartlara göre karar verilmesi gerekmektedir. NFPA 850’ye göre kömür taşıyan konveyörler için otomatik sprinkler sistemi veya su sprey sistemi ile yangın söndürme sistemi tasarlanmalıdır. Şayet su sprey sistemi tasarlanacaksa, sistem tasarımı NFPA 15’e göre yapılması gerekmektedir. Genel olarak bahsi geçen kurallar aşağıdaki şekilde bir söndürme sürecine atıfta bulunurlar.

• NFPA 15’e göre sprey nozulların atım eğrileri, konveyör bantının alt ve üst yüzey alanlarını, yanıcı malzemelerin bulunduğu konveyör yüzeylerini, konveyör bantının desteklendiği çelik yüzeyleri kapsamalı ve uygulama oranı en az 0.25 gpm/ft² (10,2 lpm/m²) olmalıdır.

• FM Global 7-11 para.2.3.3.3’e göre yangın riski yüksek olan veya şiddetli kayıplar oluşturacak konveyörlerde hızlı tepki veya daha geniş alanda soğutma gerekiyorsa baskın su sprey sistemi kurulmalıdır. Baskın su sprey sisteminin tasarımında konveyörün tüm alanı için 0.25 gpm/ft² (10,2 lpm/m²) debi miktarı uygulanmalıdır.

FM Global 7-11 Tablo 4.2.1’e göre eğimi 10º‘nin altında olan konveyörler için açılacak sprinkler adedi 10 adet, eğimi 10º ve üzerinde olan konveyörler için açılacak olan sprinkler adedi 15 adet olacak şekilde hidrolik hesap yapılmalıdır. FM Global’e göre her bir sprinklerden minimum 25 gpm (95 lpm) debi alınması gerekmektedir.

Sistem boyunca bahsi geçen su miktarının integrasyonu ile bulunacak olan su miktarı, sistemin genel su ihtiyacını belirlemektedir. Bu hesaplama yöntemini sprinkler yada nozul tabanlı hesaplama yöntemi olarak adlandıracak olursak; bu hesaplama yöntemi ile bulunan su miktarı, alan tabanlı hesaplama yöntemi ile bulunan su miktarından fazla olması gerekmektedir. Burada hesaplanan her iki su miktarının eşitlenmesi esas mühendislik problemini oluşturmaktadır. Yukarıda tabloda verilen değerlerin uzun yıllar yapılan test ve deneylerin sonucu olduğu gerçeği göz önünde bulundurulacak olursa, hesaplanan su miktarı bu değerlere yaklaştırılabildiği müddetçe sistem optimize şekilde çalışacaktır. Çünkü ideal söndürme miktarları olan tablo değerlerinden daha fazla debide su tüketilmesi sistemin doğru tasarlanamadığını gösterecektir.

Bahsi geçen tüm hesaplama yöntemleri kuramsal olup pratik hesaplama çözümleri uluslararası bağımsız denetim kurumları tarafınca onaylanmış hidrolik hesap programları ile yukarıdaki hesaplar yinelenerek uygunluğu kontrol edilmelidir. Konveyörlerin kullanım amaçları gereği alt ve üst noktaları arasında önemli yükselti farkları olabilir.

Bu da sistem sonlarındaki sprinkler ya da nozulların gerekenden yada hesaplanandan daha fazla su boşaltmalarına sebep olabilir. Bunun da nedeni sprinkler ya da nozuldan boşaltılacak su miktarının basıncın karekökü ile doğru orantılı olmasıdır. Bu basınçtan kaynaklanan debi farklılıkları sistemleri kararsız hale getirmektedir. Bundan kaçınmak için baskın sistem tasarımında, konveyör belirli mesafelerle bölümlere ayrılmalı ve basınç dengesi sağlayabilmek için basınç düzenlemeli baskın vanalar kullanılmalıdır. Öte yandan ıslak alarm vanalarının sadece bir alarm vanası olduğu göz önünde bulundurularak yapılan hidrolik hesaplar ile birlikte uygun sprinkler sistemi bölümlendirmesi yapılmalıdır.

Konveyörler üzerine kurulan yangın söndürme sistemleri, ancak doğru tasarlanmış yangın algılama sistemleri ile birlikte düzgün çalışabilmektedir. NFPA ve FM standartlarına göre, yangın algılama sistemi ile konveyör mekanizması arasında bir bağlantı sağlanmalı, yangın algılama sistemi tarafından yangın algılandıktan sonra konveyör mekanizmasının durdurulması gerekmektedir. Şayet baskın vanalı su sprey sistemi tasarımı yapıldı ise, baskın vananın aktivasyonu yangın algılama sistemi tarafından yapılması gerekmektedir. Standartlara ve yönetmeliklere göre tasarlanan bir yangın söndürme ve algılama sistemi ile konveyör üzerinde çıkan bir yangının büyümeden engellenmesi sağlanabilmektedir. Yangın algılama sistemleri olarak konuyu ele alırsak; Yangın, konveyör hattı üzerinde herhangi bir noktada başlayabilir ve konveyör bandı hareket etmeye devam ettikçe, hat üzerinde başlayan yangın da bantla beraber taşınır. Hareketten oluşan ve/veya dış ortamdan gelen rüzgarın etkisi de yangının yayılarak kısa sürede büyümesine sebebiyet verebilir.

Bu tür durumlar da dikkate alınarak kurulacak algılama sisteminin, olabilecek en kötü durum senaryosunda bile görevini eksiksiz bir şekilde yerine getirmesi hedeflenmelidir. Algılama sistemi yangını sorunsuz bir şekilde ve hızlıca algılamalı, yangın kaynağı konveyör üzerinde hangi noktada olursa olsun derhal konveyör hareketinin durdurulması ve söndürme işleminin başlatılması için gereken tetiklemeleri yapmalı, işitsel ve görsel uyarı cihazlarını aktifleştirerek gerekli uyarıları vermelidir.

Kömür konveyör hattı üzerinde yapılacak olarak algılamanın tipi ve cihazların seçimi, kurulacak sistemin tasarımı ile ilgili yapılacak ilk adımdır. Algılayıcı dedektörlerin seçimi yapılırken dikkat edilecek dört temel unsur vardır:

• Algılamanın türü

• Algılamanın doğruluğu

• Algılamanın hızı

• Dedektörün, ortam koşullarında sağlıklı çalışabilmesi

Konveyör bantlarının fiziksel özellikleri ve uzunluklarından dolayı algılama, çoğunlukla lineer ısı dedektörleriyle yapılmaktadır. Bu tür dedektörler, belirli bir güzergah (konveyör bandı) boyunca devam eden kablo tipi sensörlerdir ve çelik telli ve fiber optik kablolu olarak iki temel kategoriye ayrılırlar. Çelik telli lineer ısı dedektörleri, dış çevresinde yalıtkan madde ile yalıtılmış iki iletken tel bulunan ve belirli bir sıcaklık değerinde yalıtkan maddenin erimesi sonucu iletkenlerin birbirine değerek kısa devre durumu oluşturan sensör kablolarıdır. Bu tür dedektörler, maliyet ve kurulum kolaylığı açısından oldukça avantajlıdır fakat algılamanın yavaş olması ve uzun mesafeli konveyörlerde algılamanın noktasal olarak yapılamaması sebebiyle öncelikli olarak tercih edilmez.

Fiber optik lineer ısı dedektörlerinin çalışma yapısı çelik telli dedektöre göre çok farklıdır. Özel bir fiber optik kablo ve kontrol ünitesinden oluşan bu dedektörün çalışma prensibi, fiber optik kablo üzerinden geçen ışığın, sıcaklık değişimlerine göre karakteristiğinin değişmesidir. Sensör kablolarının bağlı olduğu kontrol ünitesi üzerinden yapılan konfigürasyon ile tek bir sensör kablo yüzlerce farklı bölgeye ayrılabilir.

Böylece algılama noktası çok hassas bir şekilde belirlenerek gerekli aktivasyonların bütün konveyör boyunca değil, bölgesel olarak yapılması sağlanır. Fiber optik lineer ısı dedektörlerin en büyük avantajlarından biri de, algılama parametrelerinin kullanıcı isteğine göre ayarlanabilmesi ve çelik telli lineer ısı dedektörlerine oranla algılamanın çok daha hızlı olmasıdır. Algılama sisteminin detaylı olarak izlenmesi gerektiği durumlarda, bilgisayar ekranı üzerinden grafik arayüzü ile sensör kablo üzerindeki sıcaklık değişimleri anlık olarak takip edilebilir.

Kömür konveyörlerinde sıklıkla birincil algılama elemanı olarak kullanılan lineer ısı dedektörleri ile beraber, gerekli görülen durumlarda alev dedektörleri de kullanılmaktadır. Özellikle transfer noktaları gibi, kömürün konveyöre giriş/çıkışının yapıldığı ve ekipman çeşitliliği/yoğunluğu bulunan noktalarda alev dedektörlerinin kullanımı, hızlı ve etkili olarak ilave koruma sağlayabilir. Isı enerjisini kızılötesi ve/veya morötesi ışık spektrumunda inceleyerek algılama yapan alev dedektörlerinin seçimi ve yerleşimi, konumlandırılacağı bölgenin fiziksel ortam koşullarına ve üreticinin belirttiği teknik özelliklere göre yapılmalıdır. Son yıllarda CCTV teknolojisinde atılan büyük adımlar, yangın algılama sistemlerinde dedektör olarak kameraların kullanılmasına olanak tanımıştır. Her geçen gün gelişen teknoloji sayesinde kameraların bir yangın algılama elemanı olarak kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Kömür konveyörleri gibi güvenliğin en üst seviyede olması gereken bölgelerde bu teknoloji, doğru kullanıldığı takdirde çok etkili bir çözüm olabilir.

Gözetleme sistemi olarak kullanım halinde olan CCTV sistemine bağlı kameralar, ufak yazılımsal ve donanımsal ilavelerle, birincil işlevini yitirmeden yangın algılama sistemi dedektörlerine dönüşebilir. Termal görüntüleme ile ısı ve duman algılaması yapabilen bu kameralar aynı anda hem gözetleme, hem de algılama sisteminin bir parçası olabilir ve sisteme gelen bir yangın alarmı durumunda kameranın verdiği görüntü incelenerek, olay yerine gitmeden yangının gerçek olup olmadığı tespit edilebilir. Kömür konveyörlerinde kurulacak olan yangın algılama sistemi ekipmanlarının, konveyörün çevresel şartlara ve tehlikeli bölgelerde kullanımla ilgili koruma sınıflarına uygun seçilmesi ve tesisatın da bu sınıflara uygun olacak şekilde yapılması, sistem cihazlarının sağlıklı olarak çalışmaya devam edebilmesi açısından son derece önemlidir.

Yangın algılama sistemi anlık olarak ihtiyaç duyulan bir sistem olduğundan, sistemin işleyişini kontrol etme amaçlı, işletme yetkilileri tarafından yapılacak olan haftalık ve aylık kontroller, tesisin korunmasındaki sürekliliği belirleyecek, yıllık periyodik bakımların eksiksiz ve gecikmesiz olarak yaptırılması sonucunda sistem seneler boyunca ilk günkü performansından ödün vermeden çalışmaya devam edecektir.