Prüfhandbuch Explosionsschutz. Forum Verlag Herkert GmbH
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target="_blank" rel="nofollow" href="#fb3_img_img_de62c4b3-0596-5df2-a7ac-b219fa1f1c45.jpg" alt="link"/>1.10.2 Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube} {Sicherheitstechnische Kennzahlen von Gefahrstoffen, Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube}
Sicherheitstechnische Kennzahlen, die zur Charakterisierung von Feststoffen und Stäuben für die sicherheitstechnische Auslegung von Anlagen zu ermitteln sind, sind u. a.
| • | das Brennverhalten (z. B. Brennzahl, Abbrandgeschwindigkeit, Schwelpunkt), |
| • | die Selbstentzündung (z. B. Warmlager, Glimmtemperatur), |
| • | die Explosionsgrenzen (Explosionsfähigkeit, UEG und OEG), |
| • | die elektrostatischen Kennzahlen (Widerstand, Leitfähigkeit), |
| • | die Mindestzündenergie (MZE), |
| • | die Mindestzündtemperatur, |
| • | der maximale Explosionsdruck (Pmax), |
| • | die maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit (KSt) und |
| • | die Sauerstoffgrenzkonzentration. |
Neben einer Definitionsbeschreibung werden entsprechenden Prüfverfahren im Einzelnen beschrieben sowie eine Einordnung der sicherheitstechnisch relevanten Bedeutung der Kennzahlen gegeben.
Schwelpunkt {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Schwelpunkt}
Der Schwelpunkt ist die niedrigste Temperatur, bei der eine feste Substanz Schwelgase abgibt, sodass die entstehenden Schwelgas-/Luft-Gemische durch Fremdzündung entflammt werden können.
Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß VDI 2263-1 angewendet.
Brennbare Schwelgas-/Luft-Gemische entstehen bei unvollständiger Verbrennung, bei endothermer (Wärme benötigend) oder exothermer (Wärme freisetzend) Zersetzung und auch beim Ausgasen flüchtiger Komponenten.
In geschlossenen Behältern können sich bei einigen Produkten über einen längeren Zeitraum auch bei Temperaturen unterhalb des Schwelpunkts explosionsfähige Gemische ausbilden.
Bei der Beurteilung des Schwelpunkts gilt, dass die betrieblich relevanten Temperaturen, Verweilzeiten und örtlichen Gegebenheiten bewertend mit einbezogen werden müssen.
Maximaler Explosionsdruck {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Maximaler Explosionsdruck} und maximaler zeitlicher Druckanstieg
Im Zusammenhang mit Staubexplosionen wird der, bei einer Explosion eines Staub-/Luft Gemisches in geschlossenen Behältern bei optimaler Konzentration, maximal auftretende Druck pmax und der maximal zeitliche Druckanstieg (dp/dt) bestimmt.
Ein Staub ist in der jeweils untersuchten Form (z. B. Feinheit, Feuchte) nicht explosionsfähig, wenn über einen weiten Konzentrationsbereich (mindestens von 30-2.000 g/m³) keine Entzündung auftritt.
Als „nicht staubexplosionsfähig“ kann ein Stoff nur dann eingestuft werden, wenn von seiner chemischen Beschaffenheit her exotherme Oxidationsreaktionen ausgeschlossen sind oder wenn die Untersuchungen zur Explosionsfähigkeit auch für Feinstaub (< 63 µm) zu keiner Explosion geführt haben.
Der maximale zeitliche Druckanstieg ist volumenabhängig. Das Produkt aus dem maximalen zeitlichen Druckanstieg und der dritten Wurzel des betreffenden Volumens ist nach dem kubischen Gesetz konstant und wird als KSt-Wert bezeichnet.
Nach ihm lassen sich verschiedene Explosionsklassen für brennbare Stäube definieren:
| KSt-Wert | Staubexplosionsklasse | Typ-Beispiele |
| K St -Wert < 200 bar m/s | St 1 | nicht modifizierte Naturstoffe |
| 200 bar m/s < K St -Wert < 300 bar m/s | St 2 | Kunst-/Pharmawirkstoffe |
| K St -Wert > 300 bar m/s | St 3 | Leichtmetallstäube |
Definition der Staubexplosionsklassen; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Die Staubexplosionsklasse liefert nur einen Hinweis, welches Schutzkonzept im Zusammenhang mit Staubexplosionen bzw. wie Maßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes auszulegen sind.
| Staub | Median[µm] | UEG[g/m3] | Pmax,Ü [bar] | KSt [bar m/s] | Klasse |
| Aluminium | 29 | 30 | 12,4 | 415 | St 3 |
| Cellulose | 33 | 60 | 9,7 | 229 | St 2 |
| Braunkohle | 24 | 60 | 9,2 | 129 | St 1 |
| Lactose | 23 | 60 | 7,7 | 81 | St 1 |
Beispielkennzahlen für verschiedene Stäube; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß EN 14034-1 und -2 in einer 20-L-Staubexplosionskugel oder in einem 1 m³-Behälter angewendet.
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Diese Daten werden für die apparative Auslegung und für den konstruktiven Explosionsschutz benötigt.
| Schutzmaßnahmen | zu beachtende Kenngröße |
| explosionsfeste Bauweise | maximaler Explosionsüberdruck |
| Explosionsdruckentlastung | maximaler Explosionsüberdruck, KSt-Wert |
| Explosionsunterdrückung |
Schutzmaßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Untere und obere Staubexplosionsgrenze {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Staubexplosionsgrenze}
Die Staubexplosionsgrenzen beschreiben den Konzentrationsbereich der Stäube mit Luft, innerhalb dessen Explosionen möglich sind.
Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß EN 14034-3 verwendet.
Aufbauend auf der unteren Staubexplosionsgrenze UEG kann eine Gefährdungsbeurteilung für ein Explosionsschutzkonzept erarbeitet werden.
Die obere Staubexplosionsgrenze ist bei sicherheitstechnischen Betrachtungen im Zusammenhang mit