Staubexplosionsfähigkeit
Staubexplosionsfähigkeit
Definition
Ein Stoff ist staubexplosionsfähig, wenn er im Gemisch mit Luft durch Einwirken einer Zündquelle definierter Energie zu einer sich selbst erhaltenden Flammenausbreitung initiiert werden kann, die im geschlossenen Behälter mit einer Drucksteigerung verbunden ist.
Prüfverfahren:
Eine Vorprüfung auf Staubexplosionsfähigkeit kann entsprechend VDI 2263-1 in der modifizierten Hartmann-Apparatur erfolgen. Diese besteht aus einem zylindrischen Glasgefäß, das am oberen Ende mit einem Klappdeckel verschlossen ist. Die zu untersuchende Staubprobe (entsprechend einer Konzentration von 30 g m–3 bis 1000 g m–3 in der Apparatur) wird auf dem Boden des Rohres vorgelegt und durch einen definierten Luftstoß aufgewirbelt. Als Zündquelle wird eine Hochspannungs-Funkenstrecke oder eine Glühwendel eingesetzt. Je nach Reaktion des Staub/Luft-Gemisches wird der Deckel unterschiedlich weit aufgeklappt. Die eventuelle Ausbreitung einer Flammenfront von der Zündquelle wird visuell beobachtet und so festgestellt, ob der Staub unter den Bedingungen der modifizierten Hartmann-Apparatur staubexplosionsfähig ist.
An dieser Stelle ist anzumerken, dass brennbare Stäube, die in der modifizierten Hartmann-Apparatur nicht zur Explosion angeregt werden können, weitestgehend unempfindlich gegen betriebsübliche Zündquellen reagieren. Sie werden als nicht „nicht staubexplosionsfähig unter den Bedingungen im modifizierten Hartmannrohr“ eingestuft.
Eine zuverlässige Aussage, ob ein Stoff als „nicht staubexplosionsfähig“ zu bezeichnen ist, kann nur mit einer Prüfung nach prEN 14034 in einer geschlossenen Apparatur (20-L-Kugel, 1 m³-Behälter) getroffen werden, wie in der nachfolgenden Abbildung gezeigt.
Der standardisierte Explosionsbehälter hat ein Volumen von 1 m³. Vergleichbare Ergebnisse können auch durch Versuche in der 20-L-Kugel ermittelt werden.
Die abgewogene Staubprobe wird unter Druck in einem Staubvorratsbehälter bereitgehalten. Zur Gemischerzeugung wird der Staub über eine Vorkammer und ein Düsensystem in die Apparatur eingeblasen und gleichmäßig verteilt. Nach einer definierten Zündverzögerungszeit wird das Staub/Luft-Gemisch im Zentrum des Explosionsgefäßes durch pyrotechnische Zünder mit einer definierten Gesamtenergie (2000 J in der 20-L-Kugel, 10000 J im 1 m³-Behälter) gezündet. Der Explosionsablauf wird über Druckaufnehmer in Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet. Im Verlauf einer Versuchsreihe werden die Staubkonzentrationen über einen weiten Bereich verändert bis die Höchstwerte für den maximalen Explosionsdruck und den zeitlichen Druckanstieg eindeutig erfasst sind.
Bewertung
Als Entzündung wird im 1-m3-Behälter ein Druckaufbau von ≥ 0,3 bar über dem prüfverfahrensspezifischen Ausgangsdruck gewertet, in der 20-l-Kugel ein Druckaufbau von ≥ 0,5 bar.
Ein Staub ist in der jeweils untersuchten Form (z. B. Feinheit, Feuchte) nicht explosionsfähig, wenn über einen weiten Konzentrationsbereich (mindestens von 30 g m–3 bis 2000 g m–3 ) keine Entzündung eintritt. Zusätzlich zu den Untersuchungen in geschlossenen Apparaturen kann ein Stoff nur dann „nicht staubexplosionsfähig“ wenn weiterhin eine exotherme Oxidationsreaktion ausgehend von seiner chemischen Beschaffenheit bzw. bei den Untersuchungen zur Explosionsfähigkeit ebenso der Feinanteil (< 63 µm) nicht gezündet werden konnte.
Die meisten organischen Stäube, viele Staubgemische und einige anorganische Stäube (z. B. Metallstäube) sind staubexplosionsfähig.