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Selbstentzündungstemperatur (SET) von Staubschichten

Physikalische Bedeutung und Verwendung der minimalen Zündtemperatur von Staubschichten (SET) in der Risikobewertung

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Zusammenfassung des Abschnitts
1. Definition der SET
2. Bestimmung der SET
3. Typischer Wertebereich
4. Verwendung in der Risikobewertung
5. SET gängiger Stäube

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1. Definition der SET

Was bedeutet die Selbstentzündungstemperatur von Staub?

Wenn sich eine Pulverschicht über einer Wärmequelle ablagert, kann dies zu Selbstentzündung der Staubschicht führen, die zu glimmen beginnt. Die minimale Temperatur, die erforderlich ist, um eine Staubschicht zur Selbstentzündung zu bringen, wird als **Selbstentzündungstemperatur (SET)** oder **Glimmtemperatur** bezeichnet. Da diese Temperatur von der Schichthöhe abhängt, muss diese präzise angegeben werden: **5 mm** ist ein weit verbreiteter Standardwert.

Abbildung 1: Physikalische Bedeutung der SET

2. Experimentelle Bestimmung der SET

Wie wird die Selbstentzündungstemperatur eines Pulvers ermittelt?

Die SET wird experimentell bestimmt. Das Experiment besteht darin, eine heiße Platte in einem Ofen mit einer Staubschicht zu bedecken und anschließend die Platte zu erhitzen, wobei beobachtet wird, ob der Staub zu glimmen beginnt (Beobachtung von Glut, Flamme oder starkem Temperaturanstieg des Pulvers) [Polka]. Es ist zu beachten, dass die SET von der Höhe der Staubschicht abhängt. Eine Erhöhung der Schichthöhe kann die SET verringern. Daher ist es sehr wichtig, immer die Bedingungen anzugeben, unter denen die Selbstentzündungstemperatur gemessen wurde. Eine Schichthöhe von **5 mm** ist üblich und repräsentiert gut, was in staubigen, nicht ausreichend gereinigten Umgebungen passieren kann, wenn sich Pulver über einen längeren Zeitraum ablagert.

Die SET ist die niedrigste Ofentemperatur, bei der die getestete Staubschicht entzündet wird..

Um repräsentativ zu sein, müssen solche Versuche nach einem klaren Protokoll durchgeführt werden, (Beispiel: ASTM E2021 in den USA, EN 50281-2-1 in Europa). Auch das in der Norm erwähnte Prüfgerät ist wichtig, da die Werte je nach Apparatur leicht variieren können.

Diese Protokolle dürfen nicht verwechselt werden mit der minimalen Zündtemperatur von **Staubwolken** , die anderen Bedingungen und physikalischen Bedeutungen entspricht.

3. Typischer Wertebereich der SET

Was sind typische SET-Werte?

SET-Werte liegen allgemein zwischen **250 und 450 Grad Celsius**, abhängig von der Art des Materials, und sind typischerweise niedriger als die minimale Zündtemperatur (MIT) von Staubwolken.

Jeder Betreiber muss eine **Staubexplosions-Risikoanalyse** durchführen, um die mit einem bestimmten Material in einem bestimmten Prozess verbundenen Risiken zu bewerten und notwendige Vorsichts- und Schutzmaßnahmen zu ergreifen.

4. Verwendung in der Risikobewertung

Bei welcher Temperatur entzündet sich eine Staubschicht?

Während einer **DHA (Dust Hazard Analysis)** in den USA oder einer **ATEX-Risikobewertung** in Europa muss die SET mit den maximalen Temperaturen verglichen werden, die in einem Prozess auftreten können – sowohl innerhalb als auch außerhalb (z. B. Motoren). Anlagenbetreiber müssen sicherstellen, dass sich keine Staubschichten über heißen Stellen bilden. Bereits in der Planungsphase kann die SET der im Prozess verwendeten Stäube zur Spezifikation von Ausrüstungen genutzt werden, um sicherzustellen, dass die Temperatur durch konstruktive Maßnahmen nicht die SET eines Prozessbestandteils erreichen kann. Dies unterstreicht auch die Notwendigkeit einer **perfekten Reinigung (Housekeeping) beim Umgang mit Pulvern** : Staubschichten in der Umgebung der Anlage sind **nicht akzeptabel** , da sie wärmeerzeugende Geräte bedecken und somit bei Überschreitung der SET einen Brand auslösen könnten.

Die maximal zulässige Temperatur, die mit einer Pulverschicht in Kontakt gebracht werden darf, wird wie folgt angegeben:

T_max = SET – 75 K [Polka]

5. SET gängiger Stäube

Wie hoch ist die Selbstentzündungstemperatur von Reis, Mehl, Holz usw.?

Nachfolgend finden Sie einige in der Literatur angegebene SET-Werte für **5-mm-Schichten**. **WARNUNG**: Dies sind allgemeine Richtwerte ohne Gewähr. Eine Risikobewertung und Auslegung **MUSS IMMER** auf dem **Sicherheitsdatenblatt (SDB)** des **tatsächlichen** Produkts basieren, wobei spezifische Tests am **tatsächlichen** Material durch ein anerkanntes Institut durchgeführt werden müssen.

Tabelle 1: Selbstentzündungstemperatur (SET) bei 5 mm Schichthöhe gängiger Materialien

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Quellen
# [Laurent] Sicherheit chemischer Verfahren (Sécurité des procédés chimiques), André Laurent, Tec & Doc, 2003, Seite 237
# [Polka] Experimentelle Analyse der minimalen Zündtemperaturen von Staubschichten und -wolken auf einer beheizten Oberfläche ausgewählter brennbarer Stäube, Polka et al., Procedia Engineering 45, 414-423, 2012,