Wanneer een brandbare vaste stof in compacte vorm in brand wordt gestoken, verbrandt ze langzaam laag per laag in functie van de oppervlakte blootgesteld aan de zuurstof in de lucht. De voortgebrachte energie wordt dan geleidelijk en langzaam vrijgegeven.
Het resultaat is anders wanneer hetzelfde materiaal als een fijn poeder met de lucht gemengd wordt in de vorm van een stofwolk.
In dit geval is de aan de lucht blootgestelde oppervlakte oneindig veel groter en zal daarom veel sneller branden (zie figuur). De energie wordt onmiddellijk vrijgegeven met een hoge productie van warmte, gelijkaardig aan een chemische reactie van gasvormige producten. Voorbeelden van zulke poeders zijn houtstof, cellulose, bloem, poedersuiker, erwtenmeel, maïsmeel, aluminium …
Demo stofexplosie - Didactische ruimte Veiligheidsinstituut
Zo’n ontploffing kan echter enkel tot stand komen als aan een aantal voorwaarden wordt voldaan:
De vuurdriehoek
Niet alle mengsels van brandbaar stof en lucht zijn ontplofbaar. Om zich een explosief mengsel te kunnen vormen moet de stofconcentratie tussen 2 grenzen liggen. Men spreekt in dit geval van een onder- en een bovengrens: enerzijds zal een tekort aan zuurstof de reactie niet laten doorgaan, anderzijds zal een tekort aan stofdeeltjes niet toelaten dat er genoeg energie onder de vorm van warmte vrijkomt om de reactie aan de gang te houden.
De hevigste ontploffingen doen zich voor wanneer de hoeveelheid aanwezige zuurstof kort bij de waarde ligt die nodig is voor een volledige verbranding.
Stofexplosies die veroorzaakt worden door ontstekingsbronnen, worden primaire explosies genoemd. Deze doet een grotere stofwolk ontstaan die dan weer aanleiding geeft tot een nog grotere explosie, de secundaire explosie. Door het zweven van stofdeeltjes worden dan weer andere wolken worden gevormd, die dan weer nieuwe (tertiaire) stofexplosies kunnen veroorzaken. Dit gaat gepaard met een drukverhoging die zich met grote snelheid kan verplaatsen waardoor een bedrijf in een paar seconden kan worden platgelegd.
De primaire explosie die aanleiding geeft tot de secundaire explosie
Zelfontbranding of smeulend stof
Vooraleer poeder of stof in de installatie komt, moeten de temperatuur, het vochtgehalte en andere belangrijke eigenschappen worden gecontroleerd.
Indien nodig moeten poeders afgekoeld worden.
Open vlam
Open vlam kan worden vermeden door aangepaste procedures in te voeren. Voorbeelden zijn een algemeen rookverbod, het gebruik van een vergunning voor het uitvoeren van werkzaamheden waarbij een open vlam of vonken kunnen vrijkomen of gebruikt worden.
Warme oppervlakken
Onderstaande figuur geeft een voorbeeld waarbij een heet oppervlak aanleiding kan geven tot een stofexplosie.
Preventieve maatregelen zijn:
Werken buiten de explosiegrenzen
In principe kan hiervoor zowel bij een hoge als bij een zeer lage stofconcentratie worden gewerkt. Praktisch moet er echter rekening gehouden worden met het uitzakken van de stofwolk, zodat slechts het handhaven van lage stofconcentraties in aanmerking komt.
Stofafzetting vermijden
Inert maken door stoftoevoegingen
Het verdunnen van lucht met inerte gassen (N2 of CO2) behoort tot de mogelijkheden. Hierdoor tracht men het zuurstofgehalte te verlagen.
Inert maken door vacuüm
Bij een begindruk lager dan 50mbar zal de maximale explosiedruk niet boven de 1 bar kunnen oplopen. En goede bewaking, met eventuele back-up maatregelen zijn echter noodzakelijk.
Inert maken met onbrandbare vaste stoffen
Alleen door hoge percentages (> 50 % gewicht) onbrandbare stoffen bij te mengen kan ontbranding worden voorkomen. Men moet hier opletten voor ontmenging.
Stofbeheersing door toevoegen van vloeistoffen
Dit wordt vooral in de graan- en voedingsnijverheid toegepast. Bv. het toevoegen van kleine hoeveelheden minerale, plantaardige olie of lecithine aan graanpoeder blijkt efficiënt om stofwolken te vermijden.
Dit kan onder meer door de volgende maatregelen:
Explosie isolatiesystemen
Om te voorkomen dat een explosie voortschrijdt kan men proberen de explosievlam onschadelijk te maken. Dit kan door de vlam af te leiden naar een veilige zone (passief), door voor een mechanische barrière voor de vlam te zorgen of door de vlam chemisch te doven.
Toepassing van drukbestendige constructies
Om een mogelijke explosie binnen een omhulling te houden, moet deze zo sterk zijn dat aan de te verwachten druk kan worden weerstaan. Het is in dit kader belangrijk om de te verwachten explosiedruk te kunnen inschatten.
Onderling scheiden van gevaarlijke procesapparatuur
Door apparatuur bij een explosie te ontkoppelen van aangesloten procesdelen, wordt voorkomen dat de explosie van het ene apparaat naar het andere overslaat. Dit kan bv. gebeuren met behulp van explosiebestendige draaisluizen of automatische snelafsluiters tussen diverse apparaten te plaatsen.
Toepassen van een explosieonderdrukking
Hierbij wordt bij een beginnende explosie met grote snelheid blusmiddel in de installatie gespoten. Hierdoor zal de explosie zich niet meer verder kunnen ontwikkelen. Men maakt hier gebruik van het principe dat de drukopbouw een zekere tijd vraagt waardoor, door tijdig in te grijpen, de maximale explosiedruk kan worden beperkt.
Toepassen van explosiedruk-ontlasting
De maximale explosiedruk in een ruimte kan beperkt worden door er voor te zorgen dat de ruimte niet volledig gesloten blijft. Ontlasten moet gebeuren via, voor dit doel ontworpen, zwakke plaatsen. Bij drukontlasting kunnen aanzienlijke vlammen uit de explosieruimte treden. De hiervoor vermelde maatregelen worden in de praktijk gewoonlijk gecombineerd.
Goede housekeeping
Om secundaire explosies te vermijden moeten opgehoopte lagen stof regelmatig worden verwijderd. Breng daarom een degelijke ventilatie aan, voer regelmatige inspecties uit op lekken van de installaties, verbied het gebruik van perslucht om stof te verwijderen en zorg ervoor dat stofzuiginstallaties aan de veiligheidsvereisten voldoen.
|
|
LEER MEER OVER BRAND VIA EEN GROEPSBEZOEK AAN HET VEILIGHEIDSINSTITUUT |
Stofexplosie - Brandweer Geel
Verschijningsdatum: november 2017
 |
MEER WETEN?
|
