Wat is een explosie?

Note: Er zijn verschillende soorten explosies, maar we beperken ons hier tot “chemische explosies” o.a. gasexplosies en stofexplosies.

Er zijn drie verschillende vormen van explosies te onderscheiden:
1. chemische explosie (gasexplosie, nevelexplosie en stofexplosie);
2. fysische explosie (spuitbus, gasfles, ballon etc.);
3. nucleaire explosie.

Ontstaan van een explosie

Explosiegevaar is aanwezig zodra een mengsel van lucht en een brandbare stof (in de vorm van gassen, dampen, nevels of stof) onder atmosferische omstandigheden wordt ontstoken en na ontsteking uitbreidt totdat alle brandbare stof verbrand is.

Het explosiegevaar kan zich uiten in drie vormen:

Wanneer brandbare gassen in de atmosfeer vrijkomen, vermengen ze zich direct met de lucht die voor circa 21% uit zuurstof bestaat. Als de concentratie van de brandbare stof in het ontstane gasmengsel tussen de onderste en de bovenste explosiegrens ligt, dan kan het mengsel ontploffen als het wordt ontstoken. 

Een vloeibare brandbare stof zal afhankelijk van de dampspanning in meerdere of mindere mate verdampen en zal dus met de lucht een ontplofbaar mengsel vormen. De snelheid waarmee damp wordt gevormd en de concentratie boven het vloeistofoppervlak worden hoger naarmate de temperatuur van de vloeistof hoger is. Zodra de vloeistof een temperatuur boven zijn vlampunt heeft, ligt die concentratie boven de LEL en is het mengsel ontsteekbaar. Wanneer een vloeistof wordt verstoven, ontstaan zeer kleine druppeltjes, oftewel nevel. Hoe kleiner de druppeltjes zijn, hoe stabieler de nevel is, en des te meer deze zich als een gas gedraagt en vervolgens op een overeenkomstige manier kan ontploffen: nevelontploffing. 

Voor het optreden van een stofontploffing is het nodig dat een brandbare vaste stof in fijn verdeelde vorm (denk hierbij aan poeder) wordt opgewerveld en intensief met lucht (of een ander zuurstofhoudend gas) wordt gemengd alvorens te worden ontstoken.

De onstekingsbronnen

Volgens de EN 1127-1 de volgende ontstekingsbronnen gedefinieerd.

Hete, gloeiende oppervlakten en open vuur kunnen ontstaan door het lassen en snijden, gloeilampen, wrijving (lagers, elevatorbanden, slippende v-snaren), broei, roken, enz. Een heet oppervlakte is in staat om een explosieve stofwolk te ontsteken. Het is van belang dat de temperatuur niet boven M.O.T. of glimtemperatuur liggen. Als veiligheidsgrens wordt 2/3 van M.O.T. of de glimtemperatuur minus 75,00 Celsius.

Mechanische vonken zijn kleine metaaldeeltjes, die door mechanische krachten zijn losgescheurd en daardoor zijn gaan gloeien. Enkele voorbeelden van mechanische vonken zijn: slijpen, aanlopers, losgeraakte delen (bouten of moeren, kunnen door wrijving tot een ontsteking leiden), enz.

Elektrische vonken kunnen veroorzaakt worden door bijvoorbeeld vonkende motoren, schakelaars, slechte contacten of verbindingen, statische elektriciteit enz. De risico’s van elektrische apparatuur kunnen worden beperkt door stofdichte uitvoeringen in te zetten en te letten op de maximale temperatuur van het oppervlak van het apparaat (de T-klasse). Mogelijke vonkvorming door defect schakelmateriaal en inschakeling van elektrische apparatuur. (schoonmaken, stof vrijmaken van bv. Motoren)

Apparatuur die aanleiding kan geven tot statische elektriciteit dient te worden geaard. Bovendien dient men de oplading van stof te vermijden. Je hebt verschillende vormen van statische elektriciteit, bijvoorbeeld: corona-, borstel-, kegel-, vonk ontladingen. Niet alle ontladingssoorten zijn in staat een ontsteking te veroorzaken. De ontsteking hangt af van de ontstekingsgevoeligheid (M.O.E.), temperatuur de vochtigheid van een stof, concentratie en korrelverdeling.

Ultrasoon geluid zijn golven met een frequentie boven 16 a 20 KHz De uitgezonden energie wordt geabsorbeerd in vaste stoffen en vloeistoffen. Door de inwendige wrijving kan de temperatuur stijgen. Zelfs tot boven M.O.T.

Door adiabatische compressie of schokgolven kunnen hoge temperaturen worden bereikt dat een explosieve atmosfeer of afgezette stof kan worden ontstoken. Als gas plotseling onder hoge druk vrijkomt kan er een schokgolf ontstaan die vooral bij reflectie in bochten van leidingwerk of kanalen hoge temperaturen kan veroorzaken.

Exotherme chemische reacties vormen een potentiële ontstekingbron. Enkele preventieve maatregelen zijn een efficiënte koeling en een bewaking met behulp van temperatuur- en CO-metingen. (broei)

Hierbij moet men denken verkeerd uitvoeren van taken. In het algemeen brandgevaarlijke werkzaamheden zoals lassen, snijden, branden roken, verkeerd gebruik van loop-lampen of ongeschikte looplampen, etc. Menselijke fouten worden daarbij vaak veroorzaakt door stress, onderschatten van de risico’s en de complexiteit van het explosiegevaar, gebrek aan kennis, ervaring en/of training.

Het basis principe van explosiebeveiliging

Onder explosieve atmosfeer wordt verstaan: een mengsel van lucht en brandbare stoffen in de vorm van gassen, dampen, nevels of stof, onder atmosferische omstandigheden, waarin de verbranding zich na ontsteking uitbreidt tot het gehele niet verbrande mengsel.

  • Brandbare substanties (gas, vloeistof of stof) in gevaarlijke hoeveelheden.
  • Zuurstof
  • Ontstekingsbron

Wanneer er toch apparatuur aanwezig moet zijn in een explosieve atmosfeer gebruik dan alleen apparatuur met correcte explosieveilige beschermingswijzen.

Is er ondanks alle preventieve maatregelen nog steeds een onaanvaardbaar risico op een stofexplosie, dan is het nodig om de gevolgen van een explosie te beperken. Om de veiligheid van personen en apparatuur te garanderen is het van groot belang om de installatie te compartimenteren en te voorzien van constructieve maatregelen. Hierdoor wordt de doorslag van een explosie voorkomen. Bij constructieve maatregelen kunt u denken aan:

Explosie vaste bouwwijze:
De bouwwerken dienen zo sterk te zijn dat ze de maximaal te verwachten explosiedruk kunnen weerstaan, zonder open te scheuren, dan wel vuur/vlammen naar buiten afgeven.

Explosie ontkoppeling:
Door draaisluizen, snel sluitende kleppen, explosiesloten, blusmiddelbarrières e.d. te installeren. Hiermee wordt voorkomen dat een explosie overslaat van een proceseenheid naar andere aangekoppelde eenheden.

Explosie onderdrukking:
Een explosie wordt in het beginstadium gedetecteerd door detectoren die een of meer blusmiddeleenheden activeren. Deze blusmiddeleenheden of suppressors bevatten een blusmiddel, wat een poeder of een vloeistof kan zijn, dat bij activatie zeer snel geïnjecteerd wordt in de verspreidende vuurbal en deze dooft voordat de explosie een kritisch niveau bereikt. a. hrd-isolatie. (high rate discharge)

Explosie ontlasting:
met behulp van breekplaten, explosiepanelen of deuren kan de explosie ontlast worden naar een ruimte buiten het beschermde apparaat. Wanneer er inpandig ontlast moet worden dan kan dit door vlamdovers. Vlamdovers zijn ideaal voor de beveiliging van filters, bunkers, zeven mengers etc. Hierdoor ontstaan er geen gevaarlijke situaties meer voor mens en machine.