Stofexplosies deel 2
VEILIGHEID Arnold de Rouw
Eigenschappen
Dit is het tweede artikel in een reeks over stofexplosies. In het eerste deel zijn de basisvoorwaarden belicht die noodzakelijk zijn voor het ontstaan van stofexplosies. Dit deel gaat over kengetallen van stoffen die van belang zijn voor het beoordelen van explosie- gevaar. Ook de eigenschappen van ontstekingsbronnen komen in dit deel kort aan bod.
Om te bepalen of er gevaar voor stof- explosies is, zijn een aantal kengetallen belangrijk. Deze kengetallen zijn voor veel stoffen vastgelegd in tabellen. De navol- gende kengetallen worden experimenteel bepaald: de grootte van de stofdeel- tjes, de smeultemperatuur, de minimale ontstekingstemperatuur, de minimale ontstekingsenergie, de explosiegrenzen,
KST-waarde, maximale explosiedruk en de vochtigheid. Deeltjesgrootte
De meest kritische eigenschap van een stortgoed om een stofexplosie te kúnnen veroorzaken, is de grootte van de deeltjes. Alleen deeltjes kleiner dan 0,5 mm zorgen voor stofexplosies. De vaste stof moet dus voldoende fijn zijn om stofexplosies te kunnen veroorzaken. Die stof hoeft niet altijd zo te zijn, maar de fijne deeltjes kun- nen een gevolg zijn van een bewerking. Zoals een stuk hout dat niet geschikt is om stofexplosies te veroorzaken, dat door schuren deels verandert in fijn stof waar- mee wel een stofexplosie kan ontstaan. Uitgebreide tabellen tonen verschillende karakteristieke eigenschappen bij verschil- lende deeltjesgroottes. Een waarde die vaak voorkomt, is de gemiddelde door- snede. Dit betekent dat 50 procent van de stofdeeltjes grover is dan de gemid- delde waarde en 50 procent fijner is.
Temperaturen en energie 54
Solids Processing Nr. 3 - juni 2011
De smeultemperatuur van stof is de laag- ste temperatuur van een horizontaal op- pervlak waarbij het daarop aanwezige stof gaat smeulen. De dikte van de laag stof is hierbij gesteld op 5mm. Door het op- waaien van smeulend stof kunnen stofex- plosies ontstaan. Voor elke stofsoort wordt de smeultemperatuur in O
C vastgelegd. De minimale ontstekingstemperatuur is
de laagste temperatuur om een stof- lucht-mengsel te kunnen ontsteken. De ontstekingstemperatuur wordt bepaald door een verticaal oppervlak te verhitten. Het stof-lucht-mengsel wordt in contact gebracht met deze plaat en de tempera- tuur waarbij dit mengsel ontsteekt, is de minimale ontstekingstemperatuur, uitge- drukt in O
C.
De minimale ontstekingsenergie is de kleinste hoeveelheid energie die nodig is om een stof-lucht-mengsel te kunnen ontsteken. Deze waarde wordt de MIE ge- noemd. Dit is een afkorting van Minimum Ignition Energy. De minimale ontstekings- energie wordt bepaald met een elektri- sche ontlading tussen twee elektroden. Deze waarde wordt uitgedrukt in mJ.
Stofconcentratie
Een belangrijke voorwaarde voor het ontstaan van stofexplosies is de juiste verhouding tussen stof en lucht. Is de concentratie stof in het mengsel zeer laag, dan is een explosie niet mogelijk. Neemt de concentratie stof toe,dan zal op een zeker moment de onderste explo- siegrens worden bereikt. Er ontstaat dan een explosiegevaarlijk gebied. Voor elke soort stof is deze waarde experimenteel bepaald. Dit punt is de onderste explosie- grens en wordt aangeduid met LEL, Lower Explosion Limit. Neemt de mengverhouding toe, dan wordt de bovenste explosiegrens bereikt. De stofconcentratie ligt dan heel hoog. Het betekent dat er boven deze grens heel weinig zuurstof tussen de stofdeeltjes aanwezig is, onvoldoende voor een stofexplosie. Dit punt wordt aangeduid met UEL en is een afkorting van Upper Explosion Limit.
Zowel de LEL- als de UEL-waarden worden uitgedrukt in kg/m3. De UEL waarde komt
zelden voor in de beschikbare tabellen. Voor een goed begrip zijn de LEL- en UEL- waarde in bijgaande figuur weergegeven.
Het rode gebied is het explosiegevaarlijke gebied. Als vuistregel kunnen we ervan uitgaan dat de onderste explosie grens ligt bij 0,02 tot 0,06 kg/m3
lucht. Voor de
bovenste explosiegrens ligt deze waarde tussen 2 tot 6 kg/m3
lucht. De golvende
grenswaarden laten zien dat stofwolken niet homogeen zijn.
Het gebied met een hoge stofconcentra- tie dient altijd te worden vermeden. Om vanuit die situatie een veilig gebied te verkrijgen, dus onder de onderste explosie- grens, moet altijd een explosiegevaarlijk gebied worden doorlopen. Dit is een situatie die niet de voorkeur geniet.
Explosiekracht en explosiedruk
De KST waarde is populair gezegd een aanduiding van de explosiekracht van een lucht-stof-mengsel, waarbij de afkor- ting ST staat voor stof. Er bestaat een in- deling in vier klassen. Elke klasse heeft zijn specifieke drukopbouw bij een explosie en geeft in principe weer hoe heftig een ex- plosie van die stof zal zijn. Concreter uitge-
drukt: de KST waarde geeft de maximale stijgsnelheid per tijdseenheid van de druk weer in een gesloten bol met een volume van 1m3 uitgedrukt in bar m/sec.
In formule vorm: dP/dT(max) . V1/3 = KST (bar . m . sec-1). Tijdens een stofexplosie in een gesloten omgeving zoals een silo ontstaat een
hoge druk. Ook deze maximale druk PMAX is voor elke stof bepaald. Een silo moet deze druk wel kunnen weerstaan om
Page 1 |
Page 2 |
Page 3 |
Page 4 |
Page 5 |
Page 6 |
Page 7 |
Page 8 |
Page 9 |
Page 10 |
Page 11 |
Page 12 |
Page 13 |
Page 14 |
Page 15 |
Page 16 |
Page 17 |
Page 18 |
Page 19 |
Page 20 |
Page 21 |
Page 22 |
Page 23 |
Page 24 |
Page 25 |
Page 26 |
Page 27 |
Page 28 |
Page 29 |
Page 30 |
Page 31 |
Page 32 |
Page 33 |
Page 34 |
Page 35 |
Page 36 |
Page 37 |
Page 38 |
Page 39 |
Page 40 |
Page 41 |
Page 42 |
Page 43 |
Page 44 |
Page 45 |
Page 46 |
Page 47 |
Page 48 |
Page 49 |
Page 50 |
Page 51 |
Page 52 |
Page 53 |
Page 54 |
Page 55 |
Page 56 |
Page 57 |
Page 58 |
Page 59 |
Page 60 |
Page 61 |
Page 62 |
Page 63 |
Page 64 |
Page 65 |
Page 66 |
Page 67 |
Page 68