gestis_staub_ex

GESTIS-DUST-EX

Database Combustion and explosion characteristics of dusts

Explosion cloud, Source: IFA

Important combustion and explosion characteristics of more than 6000 dust samples from virtually all sectors of industry were determined as a basis for the safe handling of combustible dusts and for the planning of preventive and protective measures against dust explosions in dust-generating and processing plants.

The present database was realised with the financial support of the European Commission. The database was elaborated in co-operation with:

• Federal Institute for Materials Research and Testing - BAM, Berlin, Germany
• Institution for statutory accident insurance and prevention of the foodstuffs industry and the catering trade (Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gastgewerbe - BGN, Mannheim, Germany)
• Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA, Institute for Occupational Safety and Health of the German Social Accident Insurance, Sankt Augustin, Germany)
• DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH (association for research and testing), expert body for surface fire and explosion protection - mining test facility, Essen, Germany
• Henkel KGaA, Düsseldorf, Germany.

For comments, please contact us via e-mail.

Usage and Disclaimer

The database may be made use of in occupational safety and health or in order to retrieve information about potential hazards of substances during use. Commercial use of data as well as partial or complete transfer of data into other information systems is prohibited unless to written prior consent by DGUV.

Data contained in the GESTIS-DUST-EX database have been produced and are maintained applying a maximum of care. Nevertheless, DGUV cannot for whatever reason be made liable for any damage. (cf. Limits of Applicability).

GESTIS-DUST-EX database is produced and maintained by Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA, Institute for Occupational Safety and Health of the German Social Accident Insurance).

Further information

BIA-Report 13/97: Combustion and explosion characteristics of dusts

Application forms for determining of combustion and explosion properties of dusts:

Videos: Investigations of dust samples in IFA's laboratoy

Determination of the dust explosion class:

Determination of the flammability class by ignition with a glowing platinum wire or flame:

GESTIS-CARATEX POUSSIERES

The GESTIS-DUST-EX database for combustion and explosion characteristics is also available in french:

Division 3: Hazardous substances: handling, protective measures

(DE) – IFA: Gefahrstoffe – Datenbanken (GESTIS) | dguv.de

“Gefahrstoffe am Arbeitsplatz: Die GESTIS-Datenbanken bieten Informationen u. a. zu Stoffeigenschaften, Wirkungen, Schutzmaßnahmen, zu Analysnverfahren, Grenzwerten und DNELs.

Gefahrstoffe am Arbeitsplatz: Die GESTIS-Stoffdatenbank enthält Informationen für den sicheren Umgang mit chemischen Stoffen, wie z.B. zu Wirkungen der Stoffe auf den Menschen, erforderliche Schutzmaßnahmen und Maßnahmen im Gefahrenfall (inkl. Erste Hilfe).

Die GESTIS-Biostoffdatenbank enthält Informationen für sichere Tätigkeiten mit Biostoffen am Arbeitsplatz, wie z.B. die erforderlichen technischen, organisatorischen und persönlichen Schutzmaßnahmen …

Der GESTIS-Stoffmanager ist ein webgestütztes Instrument zur Gefährdungsbeurteilung bei chemischen Einwirkungen. Es basiert auf der Methode des Control Banding. Inhalative und dermale Gefährdungen lassen sich ermitteln. Nutzer können Maßnahmen auswählen, um gefährliche Belastungen zu mindern.

ISi – Informationssystem für Sicherheitsdatenblätter

Das Informationssystem für Sicherheitsdatenblätter (ISi) ermöglicht Behörden, Notrufinstitutionen und den gesetzlichen Unfallversicherungsträgern einen aktuellen Zugriff auf Sicherheitsdatenblätter zu chemischen Produkten.

GESTIS – Analysenverfahren für chemische Substanzen

Diese Datenbank enthält (in englischer Sprache) Listen mit geeigneten validierten Methoden aus verschiedenen EU-Mitgliedstaaten zur Analyse chemischer Substanzen am Arbeitsplatz.

GESTIS – Internationale Grenzwerte für chemische Substanzen

Die Datenbank enthält (in englischer Sprache) eine Zusammenstellung von Arbeitsplatzgrenzwerten für Gefahrstoffe aus verschiedenen EU-Mitgliedstaaten, Japan, Kanada (Québec), der Schweiz und den USA …

Nach der REACH-Verordnung muss der Hersteller für die Registrierung von Stoffen Beurteilungsmaßstäbe angeben, an denen sich die Schutzmaßnahmen orientieren. „Derived No Effect Levels“ (DNEL) sind abgeleitete Expositionshöhen, unterhalb deren ein Stoff die menschliche Gesundheit nicht beeinträchtigt.

GESTIS – Wissenschaftliche Begründungen

Wissenschaftliche Begründungen für die Höhe von Arbeitsplatzgrenzwerten oder die Datenbasis für die Einstufung gefährlicher Arbeitsstoffe werden in Deutschland nicht zentral gesammelt und veröffentlicht. Die entsprechenden Texte finden sich ..

Als Grundlage zum sicheren Handhaben brennbarer Stäube und zum Projektieren von Schutzmaßnahmen gegen Staubexplosionen in stauberzeugenden…

Zentrale Expositionsdatenbank (ZED)

Die Datenbank zur zentralen Erfassung gegenüber Krebsstoffen exponierter Beschäftigter – Zentrale Expositionsdatenbank (ZED) ist ein Angebot der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) an …

Die IFA-Expositionsdatenbank “Messdaten zur Exposition gegenüber Gefahrstoffen am Arbeitsplatz” – MEGA beinhaltet die bei Luftmessungen und bei Materialproben ermittelten Daten ..

International Chemical Safety Cards (ICSC)

Leider kann das IFA die deutsche Version der International Chemical Safety Cards (ICSC) nicht mehr bereitstellen, da die Zusammenarbeit mit ICSC beendet wurde. Wir bedauern dies sehr. Bis auf …”

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Combustion and Explosion Characteristics of Dusts GESTIS-DUST-EX_Edition 2-2001

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Suche nach " fluor " mit aktivierter Checkbox findet "Aluminium fluor id, Bariumhexa fluor osilikat usw..

Findet auch Fluor essigsäure, Fluor methan usw..

Hinweis: Eine trunkierte Suche generiert erheblich mehr Treffer als die Standardsuche und kann einen Augenblick mehr in Anspruch nehmen.

Brenn- und Explosions­kenngrößen von Stäuben

GESTIS-STAUB-EX

Druckentlastung am Filter

Sicherheitstechnische Kenngrößen von über 4.000 Staubproben kostenfrei verfügbar

• Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung – BAM
• Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gaststätten – BGN
• Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA)
• DMT – Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH, Fachstelle für Brand- und Explosions­schutz über Tage jetzt DEKRA EXAM GmbH
• Henkel KGaA

Kostenfreies Gefahrstoffinformationssystem der BG RCI

Mit diesem branchenspezifischen Informations­system sollen vor allem Klein- und Mittelbetriebe bei der Umsetzung des Gefahrstoffrechts unterstützt werden.

• Charakterisierung (z. B. untere und obere Explosionsgrenze, Mindestzündtemperatur der Staubwolke oder Staubschicht)
• Explosionsgefahren/Gefährliche Reaktionen
• Brand- und Explosionsschutz

sind wertvolle Hinweise für den Nutzer hinsichtlich Explosionsschutz zu finden.

Notfallnummer

Selbstverwaltung

Zuständigkeiten

Magazin

Kampagne

Sicher. Gesund. Miteinander. Die neue Präventions-

GESTIS-STAUB-EX Datenbank Brenn- und Explosionskenngrößen von Stäuben BIA. HVBG Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften

Transkript

1 GESTIS-STAUB-EX Datenbank Brenn- und Explosionskenngrößen von Stäuben BIA HVBG Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften

2 An dem Report, der dieser Datenbank zu Grunde liegt, haben mitgewirkt: DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbh, Fachstelle für Brand- und Explosionsschutz über Tage - Bergbau- Versuchsstrecke - BVS, Dortmund; Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gaststätten - BGN/ Forschungsgesellschaft für angewandte Systemsicherheit und Arbeitsmedizin e.v. - FSA, Mannheim; CHEMSAFE - Datenbank für bewertete sicherheitstechnische Kenngrößen der Deutschen Gesellschaft für Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik und Biotechnologie e.v. - DECHEMA, Frankfurt am Main/Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung - BAM, Berlin/Physikalisch-Technische Bundesanstalt - PTB, Braunschweig; Henkel KGaA, TTA-Sicherheitstechnik, Düsseldorf. Der Report entstand mit finanzieller Unterstützung der Europäischen Kommission, Generaldirektion V - Beschäftigung, Arbeitsbeziehungen und soziale Angelegenheiten, Brüssel und Luxemburg. Verfasser: Herausgeber: H. Beck, N. Glienke, C. Möhlmann Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit BIA Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften (HVBG) Alte Heerstraße 111, D Sankt Augustin Tel.: / Fax: / Internet: 2

3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Begriffsbestimmungen/Kenngrößen Schutzmaßnahmen und zu beachtende Kenngrößen Untersuchungsschema Untersuchungsverfahren Einfluss verschiedener Parameter auf das Explosionsverhalten Grenzen der Anwendbarkeit Schrifttum

4 1 Einleitung Der sichere Umgang mit feinteiligen Feststoffen (z.b. Pulver, Mehl, Staub) setzt voraus, dass ihre die Sicherheit beeinflussenden Eigenschaften bekannt sind. Dies sind neben gesundheitlichen Aspekten auch die Brennbarkeit und die Explosionsfähigkeit. Je umfassender die Kenntnisse über das Brennund Explosionsverhalten sind, desto sinnvoller können erforderliche Schutzmaßnahmen getroffen werden. In Zusammenarbeit mit der Bergbau-Versuchsstrecke (BVS) und mit finanzieller Unterstützung des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften wurde bereits Ende der 70er-Jahre ein Forschungsvorhaben zum Bestimmen brenn- und explosionstechnischer Kenngrößen repräsentativer Stäube konzipiert und durchgeführt. Das Ergebnis wurde 1980 als Forschungsbericht Staubexplosionen, Brenn- und Explosions-Kenngrößen von Stäuben, veröffentlicht [1]. Für mehr als 800 Stäube und staubförmige Produkte wurden Brenn- und Explosionskenngrößen ermittelt. Wenn auch nicht jeweils alle sicherheitstechnischen Kenngrößen eines Stoffes aufgeführt wurden, so stellten die Daten für die Praxis der Arbeitssicherheit doch eine hilfreiche Orientierungsgrundlage dar und wurden insbesondere von Sicherheitsfachkräften und Aufsichtsbehörden dankbar angenommen. Im Rahmen der Loseblattsammlung des BIA-Handbuchs bot sich die Gelegenheit, einem häufig vorgetragenen Wunsch nach Veröffentlichung weiterer Kenngrößen Rechnung zu tragen. Neben Daten von den Prüfstellen Bergbau-Versuchsstrecke - BVS und Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit - BIA wurden auch Daten der bei der Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gaststätten - BGN eingerichteten Prüfstelle mit aufgenommen, sodass die zweite Ausgabe des Tabellenwerks explosionstechnische Kenngrößen von nahezu 1900 Stäuben beinhaltete. Neu waren zwei zusätzliche Tabellen mit Angaben über Mindestzündenergien und Sauerstoffgrenzkonzentrationen [2]. Im Rahmen eines von der Kommission der Europäischen Gemeinschaft geförderten Projekts wurden in erheblichem Umfang weitere Datensätze mit von verschiedenen Prüfstellen ermittelten Kenngrößen in das Tabellenwerk integriert. Das Tabellenwerk enthält nun Datensätze von annähernd 4300 Staubproben und liegt jetzt auch in Form einer Datenbank vor. Die an dem EU-Projekt mit Datensätzen beteiligten Prüfstellen sind: Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit - BIA, Sankt Augustin DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbh, Fachstelle für Brand- und Explosionsschutz über Tage - Bergbau-Versuchsstrecke - BVS, Dortmund Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gaststätten - BGN/Forschungsgesellschaft für angewandte Systemsicherheit und Arbeitsmedizin e.v. - FSA, Mannheim CHEMSAFE - Datenbank für bewertete sicherheitstechnische Kenngrößen, Deutsche Gesellschaft für Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik und Biotechnologie e.v. - DECHEMA, Frankfurt am Main/Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung - BAM, Berlin/Physikalisch- Technische Bundesanstalt - PTB, Braunschweig Henkel KGaA, TTA-Sicherheitstechnik, Düsseldorf. Die Untersuchungsverfahren, die den Kenngrößen zu Grunde liegen, sind in verschiedenen nationalen und internationalen Normen beschrieben [3 bis 6]. Wesentliche Grundlage ist die VDI-Richtlinie [3]. Die verwendeten Begriffe sind, soweit möglich, bereits den Definitionen der EN [7] angepasst. 4

5 2 Begriffsbestimmungen/Kenngrößen Explosion Schnell ablaufende Verbrennungsreaktion mit Anstieg der Temperatur, des Druckes oder beider gleichzeitig. K St -Wert Staub- und prüfverfahrensspezifische Kenngröße, die sich aus dem kubischen Gesetz errechnet. Sie ist zahlenmäßig gleich dem Wert für den maximalen zeitlichen Druckanstieg im 1-m 3 -Behälter bei den in den Richtlinien VDI 3673, Blatt1, und VDI 2263, Blatt 1, sowie in ISO 6184/1 festgelegten Prüfbedingungen. Kubisches Gesetz Volumenabhängigkeit des maximalen zeitlichen Druckanstiegs (dp/dt) max V 1/3 = konst = K St. Maximaler Explosions(über)druck p max Unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen ermittelter maximaler Druck, der in einem geschlossenen Behälter bei der Explosion eines Staubes im Gemisch mit Luft auftritt. Maximaler zeitlicher Druckanstieg (dp/dt) max Unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen ermittelter höchster Wert für den zeitlichen Druckanstieg, der bei der Explosion eines Staubes in einem geschlossenen Behälter auftritt (siehe auch "Kubisches Gesetz"). Medianwert MW Wert für die mittlere Korngröße (50 Gew.-% des Staubes sind gröber und 50 Gew.-% sind feiner als der Medianwert). Mindestzündenergie MZE oder E min Unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen ermittelte, kleinste in einem Kondensator gespeicherte elektrische Energie, die bei Entladung ausreicht, das zündwilligste Gemisch eines explosionsfähigen Staub/Luft-Gemisches zu entzünden. Mindestzündtemperatur einer Staubschicht von 5 mm Dicke (Glimmtemperatur) GT Unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen ermittelte niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der eine Staubschicht von 5 mm Dicke entzündet wird. Mindestzündtemperatur einer Staubwolke (Zündtemperatur) ZT Unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen ermittelte niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der sich das zündwilligste Gemisch des Staubes mit Luft entzündet. Sauerstoffgrenzkonzentration SGK oder O 2 -GK Unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen ermittelte höchste Sauerstoffkonzentration in einem Staub/Luft/Inertgas-Gemisch, in dem eine Explosion nicht auftritt. Staub Feinzerteilter Feststoff beliebiger Form, Struktur und Dichte unterhalb einer Korngröße von ca. 500 µm. 5

6 Staubexplosionsklassen Klassen, in die Stäube aufgrund ihrer K St -Werte eingeordnet werden. Staubexplosionsklasse K St -Wert in bar m s -1 St 1 > 0 bis 200 St 2 > 200 bis 300 St 3 > 300 Staub/Luft-Gemisch In Luft aufgewirbelter Staub (Staubwolke). Kennzeichnende Größe ist die Staubkonzentration. Untere Explosionsgrenze UEG Untere Grenze des Konzentrationsbereichs, in dem ein Staub im Gemisch mit Luft zur Explosion gebracht werden kann. 6

7 3 Schutzmaßnahmen und zu beachtende Kenngrößen Sowohl nach den Explosionsschutz-Regeln und der VDI 2263 [8, 3] als auch nach den neuen Europäischen Regelwerken [7, 9, 10] werden zwei Kategorien von Schutzmaßnahmen unterschieden: Vorbeugender Explosionsschutz (Vermeiden von Explosionen) Konstruktiver Explosionsschutz (Vermeiden gefährlicher Auswirkungen von Explosionen) Die Maßnahmen des vorbeugenden Explosionsschutzes dienen dem Ziel, durch Vermeiden von Explosionsvoraussetzungen das Eintreten einer Explosion zu verhindern. Ist dieses Schutzziel nicht oder nur mit sehr großem Aufwand erreichbar, so kann vergleichbare Sicherheit dadurch erreicht werden, dass die Auswirkungen einer nicht vermeidbaren Explosion auf ein unbedenkliches Maß begrenzt werden. Für ein sachgerechtes Auswählen und Dimensionieren von Schutzmaßnahmen ist die Kenntnis der brenn- und explosionstechnischen Kenngrößen der zu handhabenden Stäube erforderlich (s. Tabelle 1). Schutzmaßnahmen Vermeiden brennbarer Stäube Konzentrationsbegrenzung Inertisierung Vermeiden von Zündquellen Explosionsfeste Bauweise Explosionsdruckentlastung Explosionsunterdrückung Zu beachtende Kenngrößen Brennbarkeit, Explosionsfähigkeit Explosionsgrenzen Sauerstoffgrenzkonzentration Mindestzündenergie, Zündtemperatur, Glimmtemperatur, Selbstentzündungsverhalten, exotherme Zersetzung, elektrostatisches Verhalten, Schlagempfindlichkeit, Schwelpunkt Maximaler Explosionsüberdruck K St -Wert und maximaler Explosionsüberdruck K St -Wert und maximaler Explosionsüberdruck Tabelle 1: Zuordnung von Schutzmaßnahmen zu Kenngrößen Hinweise für das Durchführen der Schutzmaßnahmen sind den im Schrifttum aufgeführten Richtlinien und Veröffentlichungen zu entnehmen. Besonders hervorzuheben sind hier die VDI 2263 [3] und die EN [7]. 7

8 4 Untersuchungsschema Für ein sicherheitstechnisches Beurteilen von Anlagen und Verfahren ist die umfassende Kenntnis des Brenn- und Explosionsverhaltens der beteiligten Stoffe erforderlich. Hierfür muss zunächst die chemische Zusammensetzung der Stoffe bekannt sein. Lässt sich die Oxidierbarkeit eines Stoffes ausschließen, kann auf ein Untersuchen dieses Stoffes verzichtet werden. Er ist dann als nicht brennbar und nicht explosionsfähig zu bezeichnen. Ist eine Oxidierbarkeit anzunehmen oder kann sie nicht ausgeschlossen werden, müssen die Kenngrößen experimentell bestimmt werden. Bislang ist es nicht möglich, aus Grunddaten, wie z.b. der Verbrennungswärme, diese Kenngrößen in hinreichendem Umfang zu berechnen. Ein in der Praxis bewährtes Schema zum umfassenden Untersuchen des Brenn- und Explosionsverhaltens ist in Bild 1 wiedergegeben [3, 7, 8, 11, 12, 14, 18, 24]. Materialprobe Feinheit Feuchte Aschegehalt Schlagempfindlichkeit elektrostat. Verhalten Grundprüfung Aufbereitung Testprobe brennbar Brennprüfung (abgelagerter Staub) nicht brennbar Glimmtemperatur Selbstentzündungsverhalten exotherme Zersetzung Schwelpunkt Schwelgas brennbar Brennprüfung nicht brennbar explosionsfähig Explosionsprüfung (aufgewirbelter Staub) nicht ex-fähig Explosionsgrenzen max. Explosionsdruck max. zeitlicher Druckanstieg Mindestzündenergie Sauerstoffgrenzkonzentration Zündtemperatur Bild 1: Untersuchungsschema zum Brenn- und Explosionsverhalten von Stäuben Die Kenngrößen sollten zunächst an Feinstäuben ermittelt werden, um auch die kritischsten in der Praxis zu erwartenden Zustände zu erfassen. Dies gilt in besonderem Maße, wenn es im Prozess zu einer Änderung des Feinheitsgrades oder zum Anreichern von Feinanteilen kommt (z.b. durch Mahlen, Abrieb, Absaugen oder Ablagern). Abgelagerter Staub wird hierzu im Allgemeinen in der Fraktion < 250 µm und aufgewirbelter Staub in der Fraktion < 63 µm untersucht. Gegebenenfalls kann es erforderlich sein, die Testprobe durch entsprechendes Aufbereiten herzustellen. Je nach Fragestellung kann es darüber hinaus jedoch sinnvoll bzw. notwendig sein, den Staub auch ohne ihn besonders aufzubereiten, also im betriebsmäßigen Zustand, zu untersuchen. 8

9 5 Untersuchungsverfahren Die Kenngrößen sind entsprechend den nachfolgend kurz beschriebenen Verfahren bestimmt worden. Korngrößenverteilung, Medianwert Die Korngrößenverteilung eines Staubes wird grundsätzlich durch eine Siebanalyse ermittelt. Dazu wird der zu untersuchende Staub auf genormten Prüfsieben abgesiebt und der Siebrückhalt gewogen. Wird der Rückhalt in Gewichtsprozent im RRSB-Netz gegen den Korndurchmesser aufgetragen, so erhält man eine Verteilungskurve, aus der der Medianwert des untersuchten Staubes abzulesen ist. Der Medianwert kann zur groben Feinheitscharakterisierung der Staubprobe herangezogen werden. Ist eine Siebanalyse nicht durchführbar, werden zum Bestimmen der Korngrößenverteilung Nass- bzw. Sichtverfahren angewandt. Feuchte Die Feuchte des zu untersuchenden Materials wird durch Rückwiegen einer bis zur Gewichtskonstanz schonend getrockneten Probe ermittelt. Untere Explosionsgrenze Die untere Explosionsgrenze ergibt sich aus den nachfolgend beschriebenen Explosionsversuchen zum Bestimmen von p max und K St. Näherungsweise lässt sie sich auch aus den Untersuchungen in der modifizierten Hartmann-Apparatur abschätzen. Maximaler Explosionsdruck, maximaler zeitlicher Druckanstieg, K St -Wert Zuverlässige Werte für diese Explosionskenngrößen von Stäuben werden erhalten, wenn zu ihrer Ermittlung ein der Kugelform angenähertes Gefäß mit einem Volumen 20 l verwendet wird. Den Daten liegen Untersuchungen im 1-m 3 -Behälter und/oder in der 20-l-Kugel zu Grunde. Im 1-m 3 -Behälter (Bild 2) wird der zu untersuchende Staub in einen außerhalb des Explosionsgefäßes befindlichen 5-l-Staubvorratsbehälter gefüllt. Das Einblasen des Staubes in das Explosionsgefäß erfolgt in der Regel über ein an der Gefäßinnenwand entlanggeführtes halbkreisförmiges 3/4"- Rohr. Der Durchmesser der 20 bzw. 13 Bohrungen in der Rohrwandung beträgt 5 mm bzw. 6 mm. Druckluft unter einem Überdruck von 20 bar im Staubvorratsbehälter sorgt nach Öffnen eines sprengkapsel- oder elektropneumatisch-betätigten Ventils für ein genügend rasches Ausbringen des Staubes und ein gutes Verwirbeln innerhalb des Explosionsgefäßes, sodass zum Zeitpunkt der Zündung ein hinreichend homogenes Staub/Luft-Gemisch definierter Konzentration im Explosionsgefäß vorliegt. Die Zündverzögerungszeit, d.h. die Zeit zwischen Einleiten des Staubeinblasens und Auslösen der Zündquelle, ist ein willkürliches Maß für den im Augenblick der Zündung vorhandenen Turbulenzgrad. Turbulenz ist einerseits notwendig, um den Staub in Schwebe zu halten, andererseits beeinflusst sie den Explosionsablauf. Mit abnehmender Zündverzögerungszeit nimmt die Turbulenz zu, und die Werte für den maximalen zeitlichen Druckanstieg und den maximalen Explosionsdruck erhöhen sich. Dabei strebt letzterer einem Höchstwert zu, der etwa dann erreicht wird, wenn der zu untersuchende Staub aus dem Vorratsbehälter gerade vollständig ausgetragen worden ist. Die entsprechende Zündverzögerungszeit beträgt 0,6 s (Bild 3). Ein Verkürzen der Zündverzögerungszeit auf Werte unter 0,6 s hat ein Ansteigen des zeitlichen Druckanstieges zur Folge. 9

10 Bild 2: 1-m³-Behälter, schematisch Allen Untersuchungen wird vereinbarungsgemäß eine Zündverzögerungszeit von 0,6 s zu Grunde gelegt. Entzündet wird das Staub/Luft-Gemisch im Zentrum des Explosionsgefäßes. Als Zündquelle werden grundsätzlich zwei chemische Zünder mit einer Gesamtenergie von J verwendet. Der Explosionsablauf wird über in die Gefäßwand eingesetzte Druckaufnehmer in Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet. Im Verlauf einer Versuchsreihe werden die Staubkonzentration über einen weiten Bereich verändert und die jeweiligen Werte für den Explosionsdruck und den zeitlichen Druckanstieg der Reaktionen bestimmt. Ausgehend von einer Staubkonzentration von 500 g m -3 wird in Schritten von 250 g m -3 die Konzentration so lange erhöht bzw. durch jeweiliges Halbieren so lange verringert, Bild 3: Versuchsablauf zum Bestimmen des Explosionsverhaltens von Stäuben im 1-m³- Behälter (schematisch) 10

11 bis die Höchstwerte für den Druck und den zeitlichen Druckanstieg eindeutig erfasst sind. Durch weiteres Verringern der Staubkonzentration nach gleichem Modus wird die Konzentration ermittelt, bei der dreimal hintereinander kein Entzünden des Staub/Luft-Gemisches mehr eintritt. Die entsprechende Staubkonzentration wird definitionsgemäß als untere Explosionsgrenze des untersuchten Staubes bezeichnet. Bei der 20-l-Kugel entsprechen sowohl das Untersuchungsverfahren als auch der Aufbau der Apparatur im Prinzip dem 1-m 3 -Behälter. Die Randbedingungen sind so festgelegt, dass im Rahmen der Messgenauigkeit vergleichbare Werte wie im 1-m 3 -Behälter erhalten werden. Neben der Behältergröße sind die wichtigsten Unterschiede darin zu sehen, dass das Explosionsgefäß vor dem eigentlichen Versuchsablauf teilweise evakuiert werden muss (damit nach dem Einblasen des Staubes im Explosionsgefäß Atmosphärendruck vorliegt) und dass die Zündverzögerungszeit nur 0,06 s beträgt. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Untersuchungen über den weiten Konzentrationsbereich in drei Versuchsreihen erfolgen. Der maximale Explosionsdruck sowie der maximale zeitliche Druckanstieg werden durch Mittelwertbildung aus den in jeder Versuchsreihe gemessenen Maximalwerten errechnet. Mit Hilfe des kubischen Gesetzes (dp/dt) max V 1/3 = konst = K St wird der maximale zeitliche Druckanstieg auf den volumenunabhängigen K St -Wert umgerechnet. Als Zündquelle werden, wie im 1-m 3 -Behälter, jeweils zwei chemische Zünder mit einer Gesamtenergie von J eingesetzt [3, 4, 5, 16]. Staubexplosionsfähigkeit/Staubexplosionsklasse Staubexplosionsfähigkeit ist dann gegeben, wenn sich in einem Staub/Luft-Gemisch nach dem Entzünden eine Flamme ausbreitet, die im geschlossenen Behälter mit einer Drucksteigerung verbunden ist. Die Staubexplosionsfähigkeit wird vorzugsweise in den geschlossenen Apparaturen nach den beschriebenen Verfahren ermittelt. Während im 1-m 3 -Behälter die gleiche Zündquelle eingesetzt wird wie zum Bestimmen der Kenngrößen p max und K St (E Z = 10 kj), beträgt die Zündenergie für das Bestimmen der Staubexplosionsfähigkeit in der 20-l-Apparatur nur 1 kj bis 2 kj [3]. Kommt es bei dem beschriebenen Verfahren zu keinem Druckaufbau ( p < 0,5 bar über dem verfahrensbedingten Ausgangsdruck), so gilt der Staub in der untersuchten Form (Zusammensetzung, Korngröße, Feuchte) als nicht staubexplosionsfähig. Tritt bei dem beschriebenen Verfahren ein Druckwert von > 0,5 bar über dem verfahrensbedingten Ausgangsdruck auf, so gilt der Staub als im Gemisch mit Luft explosionsfähig (staubexplosionsfähig). Die modifizierte Hartmann-Apparatur lässt in gewissem Umfang eine Aussage zur Explosionsfähigkeit und zur Staubexplosionsklasse zu. Die Apparatur (Bild 4) besteht aus einem vertikal angeordneten Glasrohr mit einem Volumen von ca. 1,2 l. Das Rohr ist am oberen Ende mit einem Klappdeckel verschlossen. Der zu prüfende Staub wird auf den Boden der Apparatur aufgebracht und mittels eines über einen Zerstäuberpilz gelenkten, definierten Luftstoßes aus einem Druckluftvorrat (V = 50 ml, p = 8 bar) verteilt. Die eingebrachte Staubmenge wird in jeder der drei Versuchsreihen über einen weiten Bereich verändert. Als Zündquelle dient eine Dauerfunkenstrecke, die im Falle des Nichtentzündens für drei weitere Versuchsreihen durch eine stärkere Zündquelle (Glühwendel) ersetzt wird [17]. Je nach Reaktion des Staub/Luft-Gemisches wird der Deckel unterschiedlich weit aufgeklappt und der Öffnungswinkel über induktive Geber in drei Stufen digital angezeigt. Die Bewertung der maximal auftretenden Reaktionen wird nach folgendem Schema vorgenommen: 11

12 Bild 4: Modifizierte Hartmann-Apparatur, schematisch (links: Anwendung mit Glühwendel, rechts: Anwendung mit Dauerfunkenstrecke) Anzeige 0 (ohne selbständige Flammenausbreitung) bedeutet lediglich, dass unter diesen Versuchsbedingungen kein Entzünden erfolgt. Ein Einstufen des Staubes als nicht staubexplosionsfähig ist hiermit jedoch nicht gerechtfertigt. Weitergehende Untersuchungen in geschlossenen Apparaturen sind erforderlich. Anzeige 1 sagt aus, dass der Staub im Gemisch mit Luft explosionsfähig ist und gestattet ein Einstufen in die Staubexplosionsklasse St 1. Eine selbständige Flammenausbreitung - auch ohne Auslenken des Klappdeckels - ist hier der Anzeige 1 gleichgestellt. Anzeige 2 sagt ebenfalls aus, dass Staubexplosionsfähigkeit vorliegt, lässt aber ein Einstufen in eine Staubexplosionsklasse nicht zu. Weitergehende Untersuchungen in geschlossenen Apparaturen sind erforderlich. Sauerstoffgrenzkonzentration Die Sauerstoffgrenzkonzentration wird in den Apparaturen und mit den Verfahren bestimmt, die auch hinsichtlich der Staubexplosionsfähigkeit eingesetzt werden. Ausgehend von der optimalen Staubkonzentration in Luft wird die Sauerstoffkonzentration in Schritten von 1 Vol-% so lange durch Zugeben von Inertgas verringert, bis das jeweilige Gemisch nicht mehr entzündet werden kann. Der Verschiebung der optimalen Staubkonzentration zu niedrigeren Werten bei abnehmender Sauerstoffkonzentration ist dabei Rechnung zu tragen. Die Werte für die genannten Sauerstoffgrenzkonzentrationen beruhen auf Stickstoff als Inertgas. Für andere Inertgase ergeben sich in der Regel höhere Werte für die Sauerstoffgrenzkonzentration [3]. Mindestzündenergie Als Mindestzündenergie eines brennbaren Staubes im Gemisch mit Luft gilt der niedrigste Wert der kapazitiv gespeicherten elektrischen Energie, der bei der durch eine Induktivität im Entladekreis zeitlich gedehnten Entladung über eine Funkenstrecke gerade ausreicht, das zündwilligste Gemisch aus Staub und Luft bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur zu entzünden. 12

13 Die Mindestzündenergie kann sowohl in der modifizierten Hartmann-Apparatur als auch in der 20-l-Kugel oder im 1-m 3 -Behälter bestimmt werden [15, 19]. Die Ergebnisse werden in der Regel als Wertepaar in logarithmischer Abstufung angegeben. Dabei bezeichnet der kleinere Wert die Energie, bei der nach dem festgelegten Verfahren keine Reaktionen mehr beobachtet wurden. Der höhere Wert nennt die niedrigste eingesetzte Energie, bei der es noch zu einem Entzünden gekommen ist. Abweichend vom Standard-Verfahren kann die Mindestzündenergie auch ohne Induktivität im Entladekreis und bei sehr hohen Energiewerten auch unter Einsatz chemischer Zünder bestimmt werden. Mindestzündtemperatur einer Staubwolke (Zündtemperatur) Zum Bestimmen der Zündtemperatur nach Godbert-Greenwald (Bild 5) wird eine kleine Staubmenge (0,1 g bis 3,5 g) mittels eines veränderbaren Luftstoßes (V = 50 cm 3 bis 300 cm 3, p = 1,1 bar bis 1,6 bar) von oben in ein elektrisch beheiztes, senkrecht angeordnetes Rohr von 36 mm Durchmesser und 400 mm Länge eingeblasen. Bild 5: Godbert-Greenwald-Apparatur (schematisch) Im sogenannten BAM-Ofen wird der zu untersuchende Staub gegen eine senkrechte Prallfläche, die heißeste Stelle im Innern des waagerecht angeordneten Ofens, geblasen. Auch hier wird die Konzentration des Staub/Luft-Gemisches durch die Eingabe verschiedener Staubmengen verändert und die niedrigste Temperatur ermittelt, bei der ein Entzünden eintritt. Es handelt sich bei diesen Versuchen also um das Ermitteln des Entzündungsverhaltens einer Staubwolke beim kurzzeitigen Kontakt mit einer heißen Oberfläche im geschlossenen Temperaturfeld. Als Zündtemperatur wird die niedrigste Temperatur bezeichnet, bei der das in den beschriebenen Apparaturen geprüfte Staub/Luft-Gemisch mit geschlossener Flamme verbrennt. Durch die waagerechte Anordnung des BAM-Ofens können sich Staub ablagern und Schwelgase bilden. Dies kann zu niedrigeren Werten als bei der Godbert-Greenwald-Apparatur führen [3, 13, 18, 20]. Mindestzündtemperatur einer Staubschicht von 5 mm Dicke (Glimmtemperatur) Das Bestimmen der Glimmtemperatur erfolgt auf einer elektrisch beheizten Platte von 185 mm Durchmesser, deren Temperatur thermostatisch auf + 2 C genau geregelt wird. Die Probe wird dabei kreisförmig (100 mm Durchmesser) in 5 mm dicker Schicht in der Mitte der vorgeheizten Platte ausgebreitet und das Reaktionsverhalten - teilweise unter Zuhilfenahme eines empfindlichen Thermoele- 13

14 mentes - beobachtet. Sich andeutendes Glimmen wird gegebenenfalls durch vorsichtiges Anblasen deutlicher sichtbar gemacht. Als Glimmtemperatur wird die niedrigste Plattentemperatur bezeichnet, bei der innerhalb von zwei Stunden nach dem Aufbringen Teile der Probe glimmen [3, 6, 13, 18]. Brennprüfung Beim Untersuchen der Brennbarkeit eines Staubes wird geprüft, ob und in welchem Maß sich im abgelagerten Staub ein durch äußeres Entzünden eingeleiteter Brand ausbreiten kann. Mit einem glühenden Platindraht, dessen Temperatur ca C beträgt, wird versucht, die zu einem ca. 2 cm breiten und 4 cm langen Produktsteg aufgeschüttete Staubprobe an einem Ende zu entzünden. Dazu wird der Draht nur kurz in die Staubprobe eingetaucht, damit diese nicht besonders erwärmt wird. Als Unterlage dient eine 5 bis 20 mm dicke keramische Platte. Bei schmelzenden Stoffen wird zusätzlich eine modifizierte Brennprüfung mit einer Probe, der zuvor 20 Gew.-% Kieselgur zugemischt wurden, durchgeführt. Das Ergebnis ist häufig ein deutlicheres Brennverhalten. Die Brennbarkeit wird jeweils durch die Brennzahlen BZ 1 bis BZ 6 entsprechend der Einteilung in Tabelle 2 bewertet. Brennverhalten Brennzahl BZ kein Anbrennen BZ 1 kurzes Anbrennen und rasches Auslöschen BZ 2 örtliches Brennen oder Glimmen ohne Ausbreiten BZ 3 Ausbreiten eines Glimmbrandes BZ 4 Ausbreiten eines offenen Brandes BZ 5 verpuffungsartiges Abbrennen BZ 6 Tabelle 2: Brennverhalten und Brennzahlen 14

15 6 Einfluss verschiedener Parameter auf das Explosionsverhalten Wie bereits erwähnt, können verschiedene Parameter das Explosionsverhalten von Stäuben beeinflussen. Hierzu zählen vor allem die Feinheit und der Wassergehalt des Feststoffes, das Vorhandensein von Lösemitteldämpfen, von Brenn- oder Schwelgasen und der Sauerstoffgehalt im explosionsfähigen Gemisch. Feinheit Das Explosionsverhalten von Stäuben ist in starkem Maß abhängig von der Feinheit. Mit den Explosionskenngrößen sollte daher gleichzeitig die dazugehörige Korngrößenverteilung oder zumindest in erster Näherung hierfür der Medianwert angegeben werden. In Bild 6 ist für unterschiedliche Stäube die Abhängigkeit des maximalen Explosionsüberdrucks und des maximalen zeitlichen Druckanstiegs vom Medianwert aufgetragen. Es zeigt sich, dass mit abnehmender Korngröße die Neigung der Stäube zu Explosionen zunimmt. Feinere Stäube sind leichter entzündbar und reagieren heftiger als gröbere. Ein Erhöhen des Grobkornanteils in der Staubprobe, z.b. durch Beimischen von für sich allein nicht explosionsfähigem Granulat zu explosionsfähigem Feinstaub, führt nur zu einer Dämpfung des Explosionsablaufes und damit zu verringerten Werten von p max und K St bzw. zu höheren Werten für die Mindestzündenergie und die Sauerstoffgrenzkonzentration. Solange der Feinstaubanteil im Gemisch mit Luft oberhalb seiner unteren Explosionsgrenze liegt, ist im Allgemeinen eine Staubexplosion möglich. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass in der Praxis aus den verschiedensten Gründen aus grobem Material durch Abrieb Feinstaub entstehen kann. 10 Max. Explosionsüberdruck/ bar Medianwert/ µm Max. zeitlicher Druckanstieg/ bar s Methylcellulose Polyethylen Mehl PVC Medianwert/ µm Bild 6: Einfluss des Medianwertes auf das Explosionsverhalten (V=1m³, EZ=10000 J) 15

16 Wassergehalt Grundsätzlich nehmen mit steigendem Wassergehalt die Zündempfindlichkeit und die Reaktionsfreudigkeit der Stäube ab. Dieser Einfluss spielt bis zu einem Wassergehalt von etwa 10 Gew.-% nahezu keine Rolle. Lediglich die Aufwirbelbarkeit der Stoffe kann gemindert werden. Deutlich reduzieren sich p max und K St erst oberhalb von 20 Gew.-% bis 30 Gew.-% Wassergehalt (Bild 7). Max. Explosionsüberdruck/ bar Wassergehalt/ Gew.-% Max. zeitlicher Druckanstieg/ bar s Torf (MW ca.48µm) Polyacrylnitril (MW ca.80µm) Wassergehalt/ Gew.-% Bild 7: Einfluss des Wassergehaltes auf das Explosionsverhalten (V=1m³, EZ=10000 J) Brennbare Gase und Dämpfe Das Explosionsverhalten von Stäuben kann durch Zusätze brennbarer Gase, Schwelgase oder Lösemitteldämpfe beeinflusst und gesteigert werden. Vorgenannte Brennstoffkombinationen nennt man hybride Gemische. Bei hybriden Gemischen wird insbesondere der maximale zeitliche Druckanstieg höher (Bild 8) und die Mindestzündenergie niedriger als bei reinen Staub/Luft-Gemischen. Hybride Gemische können schon dann explosionsfähig sein, wenn die Konzentrationen der Gase, Dämpfe oder Stäube für sich allein unterhalb ihrer unteren Explosionsgrenzen liegen. 16

17 10 Max. Explosionsüberdruck/ bar g m g m g m Lösemitteldampfkonzentration/ Vol.-% Max. zeitlicher Druckanstieg/ bar s Lösemitteldampfkonzentration/ Vol.-% Bild 8: Einfluss der Lösemitteldampfkonzentration auf das Explosionsverhalten einer Pharmasubstanz bei unterschiedlichen Staubkonzentrationen (V=1m³, E Z =10000 J) Sauerstoffkonzentration Das Reduzieren des Sauerstoffanteils einer Verbrennungsatmosphäre, z.b. durch Zugabe von Inertgas, führt zu einem Verringern der Explosionsheftigkeit. Wird die Sauerstoffgrenzkonzentration unterschritten, ist es schließlich nicht mehr möglich, eine Explosion einzuleiten [21 bis 25]. Anteile unbrennbarer Feststoffe Das Zumischen unbrennbarer (inerter) Feststoffe zu einem Staub/Luft-Gemisch verringert ebenfalls die Explosionsheftigkeit und stellt ebenfalls eine Art des Inertisierens dar. In Tabelle 3 sind anhand einiger Beispiele die Anteile an Inertstoffen am Gesamtgemisch angegeben, bei denen es unter den üblichen Versuchsbedingungen nicht mehr möglich ist, eine Explosion einzuleiten. 17

18 Brennstoff Inertstoff Medianwert Medianwert Anteil am Gesamtgewicht in µm in µm in Gew.-% Methylcellulose 70 Calciumsulfat (CaSO 4 ) Organisches Pigment <10 Ammoniumdihydrogenphosphat (NH 4 H 2 PO 4 ) Steinkohle, Fett- 20 Calciumcarbonat (CaCO 3 ) Steinkohle, Fett- 20 Natriumhydrogencarbonat (NaHCO 3 ) Zucker 30 Natriumhydrogencarbonat (NaHCO 3 ) < Tabelle 3: Inertisieren brennbarer Stäube durch Beimischen inerter Feststoffe (V=1m³, E Z =10000 J) 18

19 7 Grenzen der Anwendbarkeit Der Anwendbarkeit der in dieser Datenbank angegebenen brenn- und explosionstechnischen Kenngrößen sind Grenzen gesetzt. Sie beruhen einerseits auf den großen Unterschieden in der Beschaffenheit von Stäuben (z.b. Zusammensetzung, Korngrößenverteilung, Oberflächenstruktur, Feuchte) und andererseits auf der Abhängigkeit der Zahlenwerte der Kenngrößen von den Untersuchungsverfahren. Dem Anwender muss daher stets bewusst sein, dass die hier angegebenen Kenngrößen beim Auslegen von Schutzmaßnahmen grundsätzlich nur als grober Anhaltspunkt dienen können. In erster Linie sollen die Daten aufzeigen, für welche Stoffe bereits Untersuchungsergebnisse vorliegen, ob die Stoffe staubexplosionsfähig sind und in welcher Größenordnung Werte erwartet werden können. Dabei wird sehr häufig das mit brennbaren Stäuben verbundene Problem deutlich, dass sich nämlich für scheinbar gleiche Stäube sehr unterschiedliche Werte ergeben können. Dies hebt die Notwendigkeit hervor, den tatsächlich zu handhabenden Staub immer dann zu untersuchen, wenn nicht zweifelsfrei Werte von einem untersuchten Staub vorliegen, bei dem alle bedeutsamen Einflussgrößen, wie Zusammensetzung, Feinheit und Feuchte, mit den im zu beurteilenden Fall vorliegenden Verhältnissen übereinstimmen. Dies gilt auch im Hinblick darauf, dass bei dem Umfang des Datenmaterials trotz sorgfältigster Zusammenstellung Fehler nicht ganz ausgeschlossen werden können. In einigen Fällen kann es aber durchaus gerechtfertigt sein, sich anhand einer Vielzahl von Daten eines Stoffes insofern auf die sichere Seite zu begeben, als dass die jeweils schärfsten Werte für eine Beurteilung zu Grunde gelegt werden. Die hier aufgeführten Kenngrößen sind sowohl untereinander als auch mit anderen, nach den gleichen Verfahren ermittelten Kenngrößen vergleichbar. Nicht vergleichbar sind sie hingegen mit solchen Werten, die nach anderen Verfahren bestimmt wurden. Im Einzelnen ist zu beachten, dass sich mit abnehmender Korngröße und abnehmender Feuchte höhere Werte für den maximalen Explosionsdruck und den maximalen zeitlichen Druckanstieg bzw. den K St -Wert sowie niedrigere Werte für die untere Explosionsgrenze, die Zündtemperatur und die Mindestzündenergie ergeben können; die Zahlenwerte der Explosionskenngrößen verändern sich in diesen Fällen also zur gefährlicheren Seite (vgl. Kap. 6, Einfluss verschiedener Parameter auf das Explosionsverhalten). Die Kenngrößen gelten für folgende Zustandsbedingungen: Druck Sauerstoff Temperatur von 0,9 bar bis 1,1 bar ca. 21 Vol.-% von 0 C bis 30 C. Liegen in der Praxis andere als diese so genannten "atmosphärischen Bedingungen vor, sind besondere Überlegungen anzustellen und ggf. die Kenngrößen unter den im Betrieb vorliegenden Randbedingungen zu bestimmen. Bei erhöhtem Druck, erhöhtem Sauerstoffgehalt und erhöhter Temperatur ist mit einem kritischeren Brenn- und Explosionsverhalten zu rechnen! Die angegebenen Werte können ebenfalls nicht für ein Beurteilen zu Grunde gelegt werden, wenn mit hybriden Gemischen, also dem gleichzeitigen Vorhandensein von brennbarem Staub und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln zu rechnen ist (vgl. in Kap. 6, Brennbare Gase und Dämpfe). 19

20 8 Schrifttum [1] Forschungsbericht Staubexplosionen, Brenn- und Explosions-Kenngrößen von Stäuben. Schriftenreihe des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften, Bonn 1980 [2] Brenn- und Explosions-Kenngrößen von Stäuben. Sicherheitstechnische Informations- und Arbeitsblätter In: BIA-Handbuch Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz. Hrsg.: Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit BIA, Sankt Augustin. Erich Schmidt, Bielefeld 1985 Losebl.-Ausg. [3] VDI 2263: Staubbrände und Staubexplosionen, Gefahren - Beurteilung - Schutzmaßnahmen (05.92). VDI 2263 Blatt 1: Untersuchungsmethoden zur Ermittlung von sicherheitstechnischen Kenngrößen von Stäuben (05.92). Beuth, Berlin 1992 [4] VDI 3673 Blatt 1: Druckentlastung von Staubexplosionen (07.95). Beuth, Berlin 1995 [5] ISO 6184/1: Explosion protection systems - Part 1: Determination of explosion indices of combustible dusts in air (11.85). Beuth, Berlin 1985 [6] DIN IEC 31 H (CO) 3, gleichzeitig VDE 0170/0171 Teil 102: Methoden zur Bestimmung der minimalen Entzündungstemperatur von Stäuben. Teil 1: Staubschicht auf einer heißen Oberfläche. Beuth, Berlin [7] DIN EN : Explosionsfähige Atmosphären Explosionsschutz. Teil 1: Grundlagen und Methodik (10.97). Beuth, Berlin 1997 [8] Regeln für Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Arbeit - Explosionsschutz-Regeln - (EX-RL) (06.98). Berufsgenossenschaft der chemischen Industrie, Heidelberg Auch: BGR 104 (früher ZH 1/10) [9] 94/9/EG: Richtlinie zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen (früher auch ATEX 100a). Abl. Nr. L 100 (1994) S. 1 [10] 1999/92/EG: Richtlinie über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden können (früher auch ATEX 118a). Abl. Nr. L 023 (2000) S. 57 [11] Sichere Handhabung brennbarer Stäube. VDI-Berichte 304. VDI, Düsseldorf 1978 [12] Ritter, K.; Berthold, W.: Bedeutung sicherheitstechnischer Kenndaten gegen Gas-, Staub- und Wärme-Explosionen. Chem.-Ing. Techn. (1979) Nr. 51, S [13] DIN VDE 0165: Errichten elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen. Beuth, Berlin Nachfolgenormen: DIN EN /VDE 0165 Teil 1 (08.98) und DIN EN /VDE 0165 Teil 2 (11.99). Beuth, Berlin [14] Palmer, K.N.: Dust explosions and fires. Chapman and Hall, London 1973 [15] Berthold, W.: Mindestzündenergie-Prüfverfahren. VDI-Berichte Nr VDI, Düsseldorf 1984, S [16] Siweck, R.: 20-l-Laborapparatur für die Bestimmung der Explosionskennzahlen brennbarer Stäube. HTL Winterthur, Diplomarbeit 1977 [17] Lütolf, J.: Kurzmethoden zur Prüfung brennbarer Stäube. VDI-Berichte Nr VDI, Düsseldorf 1978, S [18] Leuschke, G.; Oßwald, R.: Bedeutung und Ermittlung von sicherheitstechnischen Kenngrößen brennbarer Stäube. VDI-Berichte Nr VDI, Düsseldorf 1978, S [19] Berthold, W. (Hrsg.): Bestimmung der Mindestzündenergie von Staub/Luft-Gemischen. Fortschrittberichte VDI Reihe 3, Nr VDI, Düsseldorf 1987 [20] Dorsett, H.G.; Jacobsen, M.; Nagy, J.; Williams, R.P.: Laboratory equipment and test procedures for evaluating explosibility of dusts. Bureau of mines report of investigation [21] Leuschke, G.: Über die Klassifizierung brennbarer Stäube. Staub-Reinhalt. Luft 39 (1979) Nr. 9, S

21 [22] Wiemann, W.: Einfluss der Temperatur auf Explosionskenngrößen und Sauerstoffgrenzkonzentration. VDI-Berichte Nr VDI, Düsseldorf 1984, S [23] Hanel, H.: Über die Brand- und Explosionsgefahren in der Braunkohlenindustrie - Erkenntnisse und Probleme. Freiberger Forschungshefte A 382, 1966 [24] Bartknecht, W.: Explosionen - Ablauf und Schutzmaßnahmen. Springer, Berlin 1980 [25] VDI : Staubbrände und Staubexplosionen, Gefahren - Beurteilung - Schutzmaßnahmen. Blatt 2: Inertisierung (05.92). Beuth, Berlin

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Stand der Technik im Explosionsschutz

Inhaltsverzeichnis

Der Stand der Technik im Explosionsschutz wird durch Erlässe, Normen und technische Regeln festgehalten.

Hier finden Sie Erlässe zum Thema Explosionsschutz, aber auch grundlegende Informationen und Hilfestellungen für bestimmte Branchen, als auch Berechnungstools.

Erlässe zum Explosionsschutz

Sonderfälle Stäube die explosionsfähige Atmosphären bilden können

In der VEXAT ist die ganz klare Rangordnung primärer Explosionsschutz (Vermeiden des Bildens von explosionsfähigen Atmosphären) vor sekundärem Explosionsschutz (Nicht-Wirksam-Werden von Zündquellen) vor konstruktivem Explosionsschutz festgelegt.

Für Silos oder Bunker, die Schüttgüter enthalten, die staubexplosionsfähige Atmosphären bilden können, sind aber jedenfalls konstruktive Maßnahmen vorgeschrieben (§ 20 (2) VEXAT.

In Ausnahmefällen ist ein Abgehen von der Notwendigkeit eines konstruktiven Explosionsschutzes auch in diesen Fällen möglich. Wesentlich hierbei ist das vollständige Betrachten aller Zündquellen - sowie das Sicherstellen zugehöriger Maßnahmen - um das Wirksamwerden von Zündquellen sicher ausschließen zu können.

In folgenden Erlässen sind zu bestimmten Themen diese Maßnahmen, welche in diesen Fällen auch die Voraussetzung für eine Ausnahme vom § 20 (2) VEXAT beschreiben, zu finden:

Gutachten die den mit * gekennzeichneten Erlässen zu Grunde liegen können unter vii2@sozialministerium.at angefordert werden.

Datenbank Gestis-Staub-Ex

Brennbare Stäube sind auf Grund ihrer Heterogenität im Explosionsschutz eine besondere Herausforderung.

Als Grundlage zum sicheren Handhaben brennbarer Stäube und zum Projektieren von Schutzmaßnahmen gegen Staubexplosionen in stauberzeugenden und -verarbeitenden Anlagen sind in der GESTIS-STAUB-EX Datenbank wichtige Brenn- und Explosionskenngrößen von über 4000 Staubproben aus nahezu allen Branchen zusammengestellt.

Externer Link zur Gestis-Staubdatenbank: http://staubex.ifa.dguv.de/

Informationen und Merkblätter

Nachfolgende Informationen bieten konkrete Hilfestellungen für verschiedene Anwendungsfälle

Tischlereien & Holzstaub

Holzstaub bildet immer wieder explosionsfähige Atmosphären und kann daher zu Explosionen und Folgebränden führen

Antriebsbatterien

Akkumulatoren ("Batterien") bilden beim Laden häufig Wasserstoff, der explosionsfähige Atmosphären bilden kann.

KfZ-Lackierereien

Lacke sind brennbare Arbeitsstoffe. Durch die enthaltenen Lösemittel, aber auch durch die Verarbeitung der Lacke (zB Spritzlackieren) treten explosionsfähige Atmosphären auf.

Mehl ist ein brennbarer Arbeitsstoff. Daher können Mehlstäube zur Bildung von explosionsfähigen Atmosphären führen.

In Apotheken verwendete Lösemittel (zB Alkohole) oder pulverförmige Arbeitsstoffe können zu explosionsfähigen Atmosphären führen

Anlagen für Agrarhandel, Mischfutter- und Mühlenwirtschaft

Arbeitsgruben und Unterfluranlagen

In Arbeitsgruben und Unterfluranlagen kann eine Explosionsgefahr durch durch natürliche Lüftung und Anforderungen an elektrische Betriebsmittel vermeiden werden.

Eine natürliche Lüftung ist gemäß BGR 157 und BGI 550 zur Vermeidung von Ex-Zonen ausreichend

• bei nicht abgedeckten Arbeitsgruben im Freien,
• bei nicht abgedeckten Arbeitsgruben in Bauwerken, wenn das Verhältnis der Länge ihrer Arbeitsöffnungen zu ihrer Tiefe min. 3:1 und ihre Tiefe max. 1,6 m beträgt (bei der Bemessung der Tiefe bleiben Bodenroste unberücksichtigt),
• bei dicht abgedeckten Arbeitsgruben (z. B. mit Holzbohlen) nach Anstrich 2, wenn an den Enden jeweils eine Gitterrostabdeckung von min. 1 m Länge eingelegt ist, und die Länge der dichten Abdeckung 4 m nicht übersteigt,
• bei dicht abgedeckten Arbeitsgruben nach Anstrich 2, wenn min. 25 % der abgedeckten Fläche mit Öffnungen versehen ist; die Öffnungen sind gleichmäßig über die gesamte Fläche zu verteilen (z. B. Arbeitsgrube mit Jalousie).

Anforderungen an elektrische Betriebsmittel

Dazu enthält die ÖVE-EN 1, Teil 4 (§ 90) "Elektroinstallationen in Arbeitsgruben und Unterfluranlagen für KFZ, u. a. folgende Bestimmungen:

Arbeitsgruben und Unterfluranlagen gelten als feuchte und nasse Räume,

Leuchten müssen gegen mechanische Beschädigung geschützt sein.

In Arbeitsgruben dürfen keine Schalter angebracht werden. Steckdosen sind nicht tiefer als 0,5 m unter der Oberkante der Grube zu montieren und müssen zumindest IPx4 entsprechen. Es dürfen nur Leuchten angebracht werden, die zumindest in Schutzart IP54 ausgeführt sind.

In Unterfluranlagen müssen sich Schalter und Steckdosen mindestens 1 m über dem Boden befinden und mindestens der Schutzart IPx4 entsprechen. Leuchten müssen die Anforderungen nach IP54 erfüllen.

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Tag: naked flame

HEALTH & SAFETY NEWS UPDATE – 25TH AUGUST 2016

We hope you find our news updates useful. If you know of anyone who may benefit from reading them, please encourage them to register at the bottom-left of our news page (http://www.eljay.co.uk/news/) and we’ll email them a link each time an update is published. If in the unlikely event any difficulties are experienced whilst registering we’ll be more than happy to help and can be contacted on 07896 016380 or at Fiona@eljay.co.uk

Fire and explosion – worker suffers serious burns after clothing catches fire

A foundry has been fined £15,000 plus £9,000 costs after a worker suffered serious burns when his clothing caught fire.

Bradford Crown Court heard how an employee of the foundry was undertaking work involving the use of isopropanol and a paint-like solution. The bucket containing the solution caught fire which then set light to his clothes, causing serious burns.

An investigation by the Health and Safety Executive (HSE) into the incident which occurred in August 2014 found that the company failed to provide adequate training, work equipment and personal protective equipment (PPE).

Speaking after the hearing, HSE Inspector John Boyle said:

“A worker was left with serious injuries as a result of this incident. Had the company taken a number of simple measures prior to the work activity taking place – such as the provision of suitable work equipment, training and personal protective equipment – then it may well have been avoided.”

About dangerous substances

Explosive atmospheres can be caused by flammable gases, mists or vapours or by combustible dusts. If there is enough of a substance, mixed with air, then all it needs is a source of ignition to cause an explosion.

Each year people are injured at work by flammable substances accidentally catching fire or exploding. Work which involves using or creating chemicals, vapours, liquids, gases, solids or dusts that can readily burn or explode is hazardous.

The effects of an explosion or a fire in the workplace can be devastating in terms of lives lost, injuries, significant damage to property and the environment, and to the business community.

Most fires are preventable, dealing with workplace process fire safety is important and those responsible for workplaces and other non domestic premises to which the public have access can avoid them by taking responsibility for and adopting fire safe behaviours and procedures.

Liquids (such as petrol and other fuels) and solvents in industrial products (such as paint, ink, adhesives and cleaning fluids) give off flammable vapour which, when mixed with air, can ignite or explode. The ease by which liquids give off flammable vapours is linked to a simple physical test called Flashpoint (ie. the minimum temperature at which a liquid, under specific test conditions, gives off sufficient flammable vapour to ignite momentarily on the application of an ignition source) which allows them to be classed according to the fire hazard they present in normal use.

Flammable liquids are classed as:

Liquids which have a flashpoint lower than 0°C and a boiling point (or, in the case of a boiling range, the initial boiling point) lower than or equal to 35°C.

Liquids which have a flashpoint below 21°C but which are not extremely flammable.

Liquids which have a flashpoint equal to or greater than 21°C and less than or equal to 55°C and which support combustion when tested in the prescribed manner at 55°C.

Dusts which can form explosive atmospheres are also classed as dangerous substances. Dusts can be produced from many everyday materials such as coal, wood, flour, grain, sugar, certain metals and synthetic organic chemicals. They are found in many industries such as food/animal feed, chemicals, woodworking, rubber and plastic processing and metal powders. They may be raw materials, intermediates, finished or waste products. A cloud of combustible dust in the air can explode violently if there is a source of ignition (eg naked flame, sparks).

Gases, such as liquefied petroleum gas (LPG) or methane, which are usually stored under pressure in cylinders and bulk containers. Uncontrolled releases can readily ignite or cause the cylinder to become a missile.

Solids include materials such as plastic foam, packaging, and textiles which can burn fiercely and give off dense black smoke, sometimes poisonous.

Other fire and explosion hazards

Many chemical substances can give rise to harmful heat and pressure effects because they are unstable or because they can react violently with other materials. Chemicals need to be stored correctly and when reacted together sufficient information obtained to ensure that correct process controls can be used to prevent dangerous exothermic runaway reactions.

Further information can be found at:

The flammable gases and oxygen used as a fuel for hot work and flame cutting can give rise to fire and explosion risks on their own without any involvement of any other dangerous or combustible substances. A risk assessment carried out according to DSEAR will help to identify the correct controls and equipment before the work is carried out.

Further information can be found at:

The Dangerous Substances and Explosive Atmospheres Regulations 2002, DSEAR and ATEX, require employers to assess the risk of fires and explosions arising from work activities involving dangerous substances, and to eliminate or reduce these risks.

HSE and local authorities are responsible for enforcing those workplaces covered by the legislation on working in potentially explosive atmospheres. These are covered in the following pages:

For more information, visit the HSE ‘Fire and explosion’ web pages: http://www.hse.gov.uk/fireandexplosion/ or contact us on 07896 016380 or at fiona@eljay.co.uk and we’ll be happy to help

Contains public sector information published by the Health and Safety Executive and licensed under the Open Government Licence

Staubexplosion

Brennbare Stäube können in aufgewirbeltem Zustand im Gemisch mit Luft explosionsfähige Gemische bilden. Durch eine Zündquelle mit ausreichender Zündenergie kann es zu einer Staubexplosion kommen.

Brennbare Stäube sind organische Materialien wie Holz, Mehl, Cellulose und Metallpulver wie Aluminium-, Magnesiumpulver. Eine zündfähige Partikelgröße ist eine Korngröße unter 500 µm (0,5 mm). Aber auch bei Korngrößen zwischen 0,5 und 1 mm können im Einzelfall abhängig vom Staub Staubexplosionen auftreten.

Die Staubexplosionsgrenzen werden in einem geschlossenen Druckbehälter untersucht, in dem der Staub in unterschiedlichen Konzentrationen gleichmäßig durch einen Luftstoß verwirbelt wird und mit einer elektrischen Zündquelle gezündet wird.

Die untere Staubexplosionsgrenze ist die niedrigste Staubkonzentration, bei der keine Staubexplosion bei Zündung auftritt. Die obere Staubexplosionsgrenze wird in der Regel nicht bestimmt.

Es gibt verschiedene Prüfmethoden wie z.B. VDI 2263.

Angabe im Sicherheitsdatenblatt:

Unter Explosionsgefahr werden Hinweise auf Gefahren einer Explosion und deren mögliche Auslöser gegeben.

Es ist auf die Möglichkeit der Bildung explosionsfähiger Staub-/Luftgemische hinzuweisen.

In dem Einfachen Maßnahmenkonzept Gefahrstoff (EMKG) für Tätigkeiten mit gekennzeichneten Gefahrstoffen ohne Arbeitsplatzgrenzwert werden Feststoffe in Freisetzungsgruppen unterteilt: Granulate, Pellets, Wachse haben eine niedrige, grob körnige, kristalline, wenig staubende Feststoffe eine mittlere und fein verteilte, leichte, staubende Feststoffe eine hohe Freisetzung.

In der Datenbank GESTIS-Staub-Ex sind Staubexplosionsbereiche veröffentlicht.

Eine gute Übersicht über die Grundlagen der sicherheitstechnischen Kenngrößen für brennbare Stäube bietet das Merkblatt R003 der BG RCI.

Dort sind weitere sicherheitstechnische Kenngrößen, die für die Ermittlung der Staubexplosionsfähigkeit wichtig sind, beschrieben:

• Sauerstoffgrenzkonzentration
• Maximaler Explosionsdruck
• Mindestzündenergie
• Mindestzündtemperatur einer Staubwolke
• Elektrische/elektrostatische Kenngrößen
• Glimmtemperatur abgelagerter Stäube.

Weitere ausführliche Erläuterungen sind auf den Internetseiten der Datenbank GESTIS-Staub-Ex zu finden.

GESTIS-STAUB-EX

Datenbank des Gefahrstoffinformationssystems der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) zum Brand- und Explosionsverhalten von Stäuben; siehe auch GESTIS.

In der GESTIS-STAUB-EX-Datenbank sind wichtige Brenn- und Explosionskenngrößen von über ca. 6000 Staubproben aus nahezu allen Branchen zusammengestellt. Sie dienen als Grundlage zum sicheren Handhaben brennbarer Stäube und zum Projektieren von Schutzmaßnahmen gegen…

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Letzte Aktualisierung: Oktober 2014

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