Kenmerken van stofexplosies
Beschrijving en sleutelparameters van een explosie van een poederwolk
Volg ons op Twitter 
Vraag, opmerking? Neem contact met ons op via admin@powderprocess.net
| Sectie-samenvatting |
|---|
| 1. Drukprofiel van een stofexplosie |
| 2. Maximale explosiedruk |
| 3. Maximale drukstijgsnelheid |
| 4. Risico’s van secundaire explosies |
| 5. Pmax- en Kst-waarden van gangbare stoffen |
| 6. Belang van kennis over stofexplosie-eigenschappen voor risicoanalyse |
1. Drukprofiel van een stofexplosie
Wat gebeurt er tijdens een explosie van een poederwolk?
Een stofexplosie, wanneer een poederwolk in een afgesloten ruimte ontbrandt, genereert een snelle drukstijging die uitgroeit tot een maximale druk, waarna de druk geleidelijk afneemt.
Het drukprofiel is afhankelijk van het materiaal dat de explosie veroorzaakt.
Het is noodzakelijk de explosiekenmerken van een specifiek materiaal te kennen om het proces te beschermen, met name via drukontlastingssystemen of onderdrukkingssystemen.
2. Maximale explosiedruk Pmax
Wat is de Pmax -waarde van een stof?
De maximale druk die tijdens een poederexplosie wordt gemeten, wordt aangeduid als Pmax.
3. Maximale drukstijgsnelheid, constante Kst
Wat is de Kst-waarde van een stof?
Het meten van de snelheid waarmee de druk toeneemt tijdens een stofexplosie is cruciaal voor het correct ontwerpen van beschermingsmaatregelen, zoals explosiepanelen of onderdrukkingssystemen, die moeten activeren voordat de druk onaanvaardbare niveaus bereikt.
De drukstijgsnelheid wordt meestal weergegeven door de constante Kst, die voor elk materiaal verschillend is en experimenteel kan worden bepaald door poeder te laten exploderen in geïnstrumenteerde drukbestendige vaten. De maximale drukstijgsnelheid kan worden afgelezen uit de druk-tijd-grafiek (zie hierboven) en vervolgens kan Kst worden berekend met kennis van het volume V van het testvat:
(dP/dt)max = Kst.V^(-0,33) [Laurent]
Kst wordt uitgedrukt in bar·m/s
Afhankelijk van de Kst-waarde kunnen poeders in klassen worden ingedeeld:
St1: 0 < Kst < 200
St2: 200 < Kst < 300
St3: Kst > 300
Top 5 Meest Populair
1. Ontwerpgids voor pneumatische transport
2. Lintmengers
3. Poedermenging
4. Ontwerpgids voor trechters
5. Mate van mengen meten
--------------
--------------
Top 5 Nieuw
1. Continue droge menging
2. Mengsnelheid
3. Optimalisatie van mengcyclusduur
4. Batch-/continue menging: vergelijking
5. Energiebesparing
4. Risico’s van secundaire explosies
Het is belangrijk te bedenken dat een eerste explosie ertoe kan leiden dat andere explosies worden geïnitieerd. De drukgolf en verbrande deeltjes kunnen zich immers via leidingen verplaatsen naar andere procesapparatuur, zoals een silo, en daar een explosie veroorzaken. Via dit mechanism zijn complete graansilo’s verwoest.
Daarnaast kan de drukgolf stofafzettingen op de vloer of apparatuur in een productiegebied, dat niet goed is schoongehouden, doen opwervelen, en vervolgens een nieuwe explosie veroorzaken die het gebouw kan beschadigen.
5. Pmax en Kst van gangbare stoffen
Hieronder vindt u enkele Pmax - en Kst-gegevens uit de literatuur. WAARSCHUWING : dit zijn algemene waarden zonder garantie. Een risicoanalyse en ontwerp MOETEN ALTIJD gebaseerd zijn op het Veiligheidsinformatieblad (MSDS) van het DAADWERKELIJKE product, met tests die specifiek zijn uitgevoerd op het DAADWERKELIJKE materiaal door een gerenommeerd instituut.
Het bepalen van deze waarde is moeilijk, daarom wordt soms een bereik gegeven wanneer verschillende onderzoeksresultaten zijn gerapporteerd. Omdat de gerapporteerde resultaten mogelijk volgens verschillende protocollen zijn verkregen – niet altijd gespecificeerd –vergt dit extra voorzichtigheid bij het gebruik van deze waarden. Raadpleeg altijd de referenties tussen haakjes voor meer precisie.
Tabel 1: Pmax - en Kst-waarden van gangbare materialen
| Materiaal | Pmax (bar) | Kst (bar·m/s) |
|---|---|---|
| Adipinezuur |
8 [Rhodes] | 97 [Rhodes] |
| Aluminium |
6,2 [Mills] 12,4 [Rhodes] |
1360 [Mills] 415 [Rhodes] |
| Steenkool |
5,9 [Mills] 9,2 [Rhodes] |
150 [Mills] 129 [Rhodes] |
| |
||
| Koffie |
3,4 [Mills] | 17 [Mills] |
| Kurk |
9,6 [Rhodes] | 202 [Rhodes] |
| Maïszetmeel |
10,3 [Rhodes] | 202 [Rhodes] |
| Dextrine |
8,8 [Rhodes] | 106 [Rhodes] |
| Graanstof |
6,6 [Mills] | 190 [Mills] |
| Magnesium |
6,6 [Mills] 17,5 [Rhodes] |
1020 [Mills] 508 [Rhodes] |
| Nylon |
6,5 [Mills] | 270 [Mills] |
| Polyetheen |
5,4 [Mills] | 510 [Mills] |
| Polystyreen |
6,2 [Mills] | 480 [Mills] |
| Suiker |
6,1 [Mills] | 340 [Mills] |
| Zwavel |
6,8 [Rhodes] | 151 [Rhodes] |
| Tarwebloem |
6,4 [Mills] | 250 [Mills] |
| Houtmeel |
7,6 [Mills] 10,5 [Rhodes] |
380 [Mills] 205 [Rhodes] |
| Zink |
3,4 [Mills] | 120 [Mills] |
6. Belang van kennis over stofexplosie-eigenschappen voor risicoanalyse
In veel landen, met name in de VS en Europa, moet de operator van de fabriek een risicoanalyse uitvoeren om de risico's van stofexplosies en de potentiële gevolgen daarvan te beoordelen. In de VS wordt een dergelijke *Dust Hazard Analysis* geregeld door NFPA 652, terwijl in Europa de ATEX-richtlijn bepaalt hoe een dergelijke risicoanalyse moet worden uitgevoerd.
De bepaling van de stofexplosie-eigenschappen van alle materialen die aanwezig zijn in de installatie is een essentiële invoergegeven voor een dergelijke risicobeoordeling. Deze gegevens zijn ook cruciaal om bestaande beschermingsmaatregelen (zoals explosieontlasting, onderdrukking, ...) te verifiëren en om nieuwe te ontwerpen.
Bronnen
# [Laurent] *Veiligheid van chemische processen*, André Laurent, Tec et Doc, 2003, pagina 233
# [Mills] *Ontwerpgids voor pneumatische transport*, David Mills, Butterworth Heinemann, 2004, pagina 577
# [Rhodes] *Principles of Powder Technology*, Martin Rhodes et al., John Wiley and Sons, 1990, pagina 307