Zusammenfassung
Für den Explosionsschutz sind explosionstechnische Kenngrößen bzw. Sicherheitstechnische Kennzahlen (STK) von verwendeten Stoffen von Bedeutung, um eine fundierte Gefährdungsbeurteilung durchzuführen und wirksame Maßnahmen abzuleiten.
Die STK lassen sich in 3 Teilbereiche unterteilen:
- Potenzialkennzahlen, die für die Bewertung der Bildung von explosionsfähiger Atmosphäre von Belang sind,
- Zündkennzahlen, die für die Bewertung der Gefahr einer Zündung von explosionsfähiger Atmosphäre wichtig sind und
- Wirkungskennzahlen, die herangezogen werden, um mögliche Auswirkungen einer Explosion abschätzen zu können.
Aus diesen 3 Bereichen der STK können primäre, sekundäre und tertiäre Explosionsschutzmaßnahmen abgeleitet werden.
Die meisten relevanten STK sind in TRGS 720 "Gefährliche explosionsfähige Gemische – Allgemeines" definiert. Sie werden jedoch in den TRGS 721, TRGS 722 und den TRGS 723 (ersetzt TRBS 2152 Teil 3) und TRGS 724 (ersetzt TRBS 2152 Teil 4) durchgehend angewendet und sind für eine Gefährdungsbeurteilung nach GefStoffV unerlässlich.
1 Die Sicherheitstechnischen Kennzahlen (STK) im Überblick
Abb. 1: Sicherheitstechnische Kennzahlen
Veränderung der STK möglich
Da die STK meist unter atmosphärischen Bedingungen ermittelt werden, können z. B. Druckänderungen starke Auswirkungen haben und die Kenngrößen verändern!
2 Flammpunkt
Flammpunkt ist die niedrigste Temperatur, bei der unter festgelegten Versuchsbedingungen eine Flüssigkeit, brennbares Gas oder brennbaren Dampf in solcher Menge abgibt, dass bei Kontakt mit einer wirksamen Zündquelle sofort eine Flamme auftritt.
Unterschreitung des Flammpunktes
Bei hinreichendem Unterschreiten des Flammpunktes ist eine Bildung von explosionsfähiger Atmosphäre unwahrscheinlich.
3 Explosionsgrenzen
Untere Explosionsgrenze (UEG) ist der untere Grenzwert der Konzentration (Stoffmengenanteil) eines brennbaren Stoffes in einem Gemisch von Gasen, Dämpfen, Nebeln und/oder Stäuben, in dem sich nach dem Zünden eine von der Zündquelle unabhängige Flamme gerade nicht mehr selbstständig fortpflanzen kann: Gemisch "zu mager".
Obere Explosionsgrenze (OEG) ist der obere Grenzwert der Konzentration (Stoffmengenanteil) eines brennbaren Stoffes in einem Gemisch von Gasen, Dämpfen, Nebeln und/oder Stäuben, in dem sich nach dem Zünden eine von der Zündquelle unabhängige Flamme gerade nicht mehr selbstständig fortpflanzen kann: Gemisch "zu fett".
Überschreiten der OEG
Ein Unterschreiten der OEG ist eine Maßnahme, um explosionsfähige Atmosphäre zu verhindern. Das Überschreiten der OEG wird manchmal ebenfalls als Maßnahme angegeben, ist aber lediglich innerhalb geschlossener Anlagenteile zu empfehlen, da geringe Luftzufuhr ausreichen kann, um wieder innerhalb der Explosionsgrenzen zu gelangen.
Verschiebung der Explosionsgrenzen
Eine Druck- oder Temperaturerhöhung kann eine Verschiebung der Explosionsgrenze bzw. Ausweitung des Explosionsbereiches bewirken!
4 Explosionspunkte
Unterer Explosionspunkt (UEP) bzw. Oberer Explosionspunkt (OEP) einer brennbaren Flüssigkeit ist die Temperatur, bei der die Konzentration (Stoffmengenanteil) des gesättigten Dampfes im Gemisch mit Luft die untere bzw. obere Explosionsgrenze erreicht. Bei reinen Stoffen und azeotropen Gemischen (Zusammensetzung von Flüssigkeit und Gasphase ist gleich) lassen sich mithilfe der Explosionspunkte und der Dampfdruckkurve die Explosionsgrenzen bestimmen.
Ermittlung Unterer Explosionspunkt
Temperaturunterschreitung kann explosionsfähige Atmosphäre verhindern. Kann der UEP nicht ermittelt werden, so kann dieser gemäß TRBS 2152 Teil 1/TRGS 721 mit 5 K (reine, nicht halogenierte Flüssigkeiten) bzw. 15 K (nicht halogenierte Lösemittel-Gemische) unter dem Flammpunkt angenommen werden.
5 Sauerstoffgrenzkonzentration (SGK)
Sauerstoffgrenzkonzentration (SGK) ist die max. Sauerstoffkonzentration (Stoffmengenanteil) in einem Gemisch eines brennbaren Stoffes mit Luft und inertem Gas oder Staub, in dem eine Explosion nicht auftritt. Sie wird unter festgelegten Versuchsbedingungen bestimmt.
Die SGK ist sowohl stoff- als auch temperatur- und druckabhängig!
Inertisierung
Unterschreiten der SGK durch Inertisierung verhindert explosionsfähige Atmosphäre. Dabei ist ein "Sicherheitsabstand" zur SGK einzuhalten, da die SGK sich z. B. durch Druckschwankungen ändern kann.
6 Verdunstungszahl
Die Verdunstungszahl ist laut DIN 53170 das Verhältnis aus der für die zu prüfende Flüssigkeit gemessenen Verdunstungszeit und der Verdunstungszeit für Diethylether (C2H5OC2H5) als Vergleichsflüssigkeit.
Sie ist ein guter Anhalt dafür, wie schnell bzw. in welcher Größenordnung sich durch Dämpfe brennbarer Flüssigkeiten Ex-Atmosphäre bilden kann.
7 Mindestzündenergie (MZE)
Mindestzündenergie (MZE) ist die unter festgelegten Versuchsbedingungen ermittelte, kleinste in einem Kondensator gespeicherte elektrische Energie, die bei Entladung ausreicht, das zündwilligste Gemisch einer explosionsfähigen Atmosphäre zu entzünden.
Zündschutz
Das Verhindern elektrischer Entladungen (z. B. durch Erdung oder Einsatz entsprechender Geräte nach 2014/34/EU) ≥ MZE kann die Zündung explosio...
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