Toz Toplama Sistemi Nedir? Siklon, Torbalı ve Kartuşlu Sistemler

Yoğunluğu 2.000 kg/m³ olan, 10 mikrometre çapında bir mineral toz tanesi durgun havada saniyede yaklaşık 6 milimetre hızla düşer; iki metre yükseklikten yere inmesi beş buçuk dakika sürer. Aynı tanenin çapı 1 mikrometreye indiğinde bu süre sekiz-dokuz saati bulur. Zımpara makinesinden, taşlama tezgâhından ya da torba boşaltma ağzından çıkan tozun akciğerin derinine inebilen ince kısmı bu yüzden kendiliğinden çökmez, vardiya boyunca salonun havasında asılı kalır. Toz toplama sistemi, tozu çıktığı noktada havayla birlikte emen, kanalla taşıyan, havadan ayıran ve ayrılan tozu kapalı bir kaba boşaltan tesisattır.

Toz toplama sistemi nedir?

Toz toplama sistemi endüstriyel havalandırmanın tozla uğraşan koludur, ama bir noktada ondan ayrılır: amacı salonun havasını yenilemek değil, tozu havadan ayırıp tutmaktır. Başarısı atılan hava miktarıyla değil, emiş ağızlarında yakalanan ve filtrede tutulan tozla ölçülür. Bir sistem dört işi sırayla yapar:

1. Yakalamak: makine başlığı, kapalı kabin ya da emiş ağzıyla tozu kaynağında almak.
2. Taşımak: tozu kanal içinde çökmeyeceği hızda ayırıcıya götürmek.
3. Ayırmak: siklon, filtre ya da yıkayıcıyla tozu havadan ayırmak.
4. Boşaltmak: ayrılan tozu bunkerden etrafa yeniden yaymadan almak.

"Toz toplama ünitesi" ise bu zincirin ayırma ve çoğu zaman fan halkasını tek gövdede toplayan cihazdır. Ünite tek başına bir sistem değildir: yanlış başlıkla ve yanlış hızda kanalla bağlanmış en iyi ünite de tozu toplayamaz. Fabrikadaki bütün havalandırma kurgusu içinde toz toplamanın yeri endüstriyel havalandırma nedir yazısında anlatıldı.

Tozun boyutu neden her şeyi belirler?

İş sağlığında havadaki toz, solunum yolunda nereye kadar inebildiğine göre sınıflandırılır. EN 481 standardındaki tanımlara göre gırtlaktan aşağı inen toraksik kesir için yarı geçiş çapı yaklaşık 10 µm, akciğer keseciklerine ulaşan solunabilir kesir için yaklaşık 4 µm'dir. Ayırma cihazlarının başarısı da tane boyuyla değişir: iri tane kendi ağırlığıyla ya da merkezkaç kuvvetiyle kolayca ayrılır, ince tane ancak bir lif ağına, su damlacığına ya da elektrik alanına yakalanır.

Tablodaki hızlar Stokes bağıntısıyla hesaplandı ve durgun hava içindir; salondaki hava akımları ince taneyi çok daha uzun süre havada tutar. Sonuç değişmez: ince tozu salondan sonradan temizlemek mümkün değildir, çıktığı yerde yakalanması gerekir.

Tozu havadan ayırmanın beş yolu

ABD Çevre Koruma Ajansı'nın (EPA) siklonlar için yayımladığı teknik bilgi notunda tek bir geleneksel siklonun toplam partikülde yüzde 70–90 verimle çalıştığı, PM2,5 boyutundaki ince tozda ise verimin yüzde 0–40'a düştüğü belirtilir. Aynı kurumun hava kirliliği kontrolü maliyet el kitabına göre doğru tasarlanmış bir torbalı filtrenin verimi yüzde 99,9'un üzerindedir. Bu fark, siklonun sanayide çoğunlukla filtrenin önünde, iri yükü ve kıvılcımı alan bir ön ayırıcı olarak kullanılmasının sebebidir.

Islak yöntemin ayrıntıları sulu filtre sistemi sayfasında, elektrostatik ayırmanın çalışma ilkesi elektrostatik filtre nedir yazısında.

Torbalı mı, kartuşlu mu?

İkisi de aynı ilkeyle süzer ve çoğunlukla basınçlı hava darbesiyle temizlenir; fark filtre elemanının biçimindedir. Torba, iğneli keçeden dikilmiş uzun bir silindirdir; yüksek toz yükünü, lifli ve iri tozu kaldırır. Kartuş pliseli bir elemandır ve aynı gövdeye çok daha fazla filtre yüzeyi sığdırır. EPA el kitabındaki kartuş tablosu ise talaş, sunta, kâğıt, deri ve lifli malzeme tozlarını kartuş için uygun görmez, çünkü bu tozlar pliler arasında köprü kurar. Kartuş bu yüzden kaynak dumanı, toz boya ve düşük yüklü ince kuru tozlarda; torba talaş, mineral ve yüksek yüklü proses tozlarında öne çıkar. Darbeli temizlemenin nasıl işlediği jet pulse filtre nedir yazısında adım adım anlatılıyor.

Merkezi sistem, makine başı ünite, mobil ünite

Filtrelenen havanın kışın ısı kaybını azaltmak için salona geri verilmesi mümkündür, ama bir torba yırtıldığında tozun doğrudan çalışma alanına döneceği unutulmamalıdır. Zehirli ya da kanserojen tozlarda ve yanıcı tozlarda geri devir genellikle tercih edilmez; yapılacaksa filtre sonrası ikinci bir kademe ve sürekli toz izleme düşünülür.

Kanalda tozun yolda kalmaması

Toz toplama hattında kanal hızı havalandırma kanalından farklı bir ölçüte göre seçilir: tozun kanal tabanına çökmemesi. EPA el kitabında aktarılan değerlere göre ince ve kuru tozlarda yaklaşık 15 m/s, ortalama sanayi tozlarında yaklaşık 18 m/s, iri tozlarda 20–23 m/s'lik asgari taşıma hızları kullanılır. Hız bu değerin altına düşerse toz önce dirsek ve yatay hatlarda birikir, kesit daralır, emiş ağızlarında çekiş zayıflar. Dirsekler geniş yarıçaplı yapılır, yatay hatlara temizleme kapakları konur; kanal çapı ve basınç kaybının ön hesabı için hava kanalı hesabı. Hat çoğunlukla spiral kanal ile kurulur (hava kanalı imalatı).

Toplanan toz ne olur?

Ayırıcının altındaki bunkerde biriken toz, hava kaçırmadan dışarı alınmalıdır. Bunker altına döner valf (hücre çarkı) konarak toz sürekli bir helezona, büyük torbaya (big-bag) ya da kapaklı varile aktarılır; küçük ünitelerde çekmeceli hazne kullanılır. Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği, filtrelerin boşaltılmasında tozun kapalı sistemle alınmasını ya da nemlendirilmesini ister. Tozun ürüne geri mi döneceği yoksa atık olarak mı ayrılacağı da tasarımın başında bilinmelidir; metal ve kimyasal içerikli tozlar içeriklerine göre tehlikeli atık sınıfına girebilir ve buna göre bertaraf edilir.

Bacadan ne kadar toz çıkabilir?

Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği'nin 2009 tarihli asıl metninde, kapalı alanda çapı 5 mm'nin altındaki malzemenin işlendiği tesislerde bacadan atılan toz için sınır 75 mg/Nm³'tür; sunta ve benzeri ağaç ürünlerinde zımparalama ve talaş taşıma için de aynı değer geçerlidir. Saatte 10 kg ve üzerinde toz yayan tesislerin toz derişimini sürekli ölçmesi gerekir. Sınırlar normal şartlarda (0 °C, 1 atm) ve kuru gaz üzerinden tanımlanır; yönetmelik sonradan değiştiği için proje aşamasında güncel metin kontrol edilir. İyi tasarlanmış bir torbalı filtre bu sınırların altında kalır; tek başına bir siklonla aynı sonuca ulaşmak çoğu tozda mümkün olmaz.

Yanıcı toz

Ahşap, un, şeker, nişasta, plastik, kömür ve metal tozları havada belirli bir derişimde asılıyken tutuşursa toz patlaması oluşur. Patlama için beş koşulun bir araya gelmesi gerekir: yanıcı toz, oksijen, tutuşturucu bir kaynak, tozun havada dağılmış olması ve kapalı bir hacim. Filtre gövdesi bu beşinin en kolay buluştuğu yerdir. Çalışanların Patlayıcı Ortamların Tehlikelerinden Korunması Hakkında Yönetmelik (RG 30.04.2013, sayı 28633) bu yüzden patlayıcı ortam bölgelerinin sınıflandırılmasını ve işverenin patlamadan korunma dokümanı hazırlamasını ister. Toz toplama tarafındaki karşılıkları (ATEX uyumlu ekipman, patlama kapağı, geri tepme klapesi, topraklama, kıvılcım tutucu) toz toplama sistemleri sayfasında sıralandı.

Sistem seçilmeden önce cevaplanacak sorular

• Toz nedir, tane boyu ne aralıkta, kuru mu, nemli mi, yağlı ya da yapışkan mı?
• Toz yanıcı mı; patlama özellikleri bilinen bir malzeme mi?
• Kaç emiş noktası var, aynı anda kaçı çalışıyor, her birinin debisi ne?
• Gaz sıcaklığı ne; içinde kıvılcım ya da yoğuşabilecek buhar var mı?
• Toplanan toz ürün olarak geri mi kazanılacak, atık olarak mı ayrılacak?
• Filtre içeride mi, dışarıda mı duracak; basınçlı hava hattı var mı?

Bu cevaplarla filtre alanı, torba sayısı, fan ve basınçlı hava ihtiyacı ön boyutlandırılabilir: jet pulse filtre hesabı; fanın çalışma noktası için fan seçim hesabı ve salyangoz fan nedir. Kaynak istasyonlarında duman tarafı kaynak dumanı emiş sistemi, el aleti ve taşlama noktalarındaki hareketli emiş ağızları akrobat kol havalandırma sayfasında. Toz toplamanın da içinde yer aldığı fabrika havalandırması endüstriyel havalandırma sistemleri sayfasında, maliyet kalemleri endüstriyel havalandırma fiyatları sayfasında.

Keşif

Kocaeli'de İzmit, Gebze ve Dilovası, İstanbul'da İkitelli ve Hadımköy sanayi alanlarındaki tesislere toz toplama keşfine gidiyoruz. Kurulu sistemlerde filtre, fan ve boşaltma elemanlarının periyodik kontrolü havalandırma bakım onarım kapsamında yapılır. Keşif talebi: iletişim sayfası.