Comment se produisent les explosions ? Que faut-il pour cela ? Comment évaluer le danger et, en fin de compte, l’éviter ? Ces questions se posent partout où des mélanges explosifs peuvent se former en raison de la présence de poussières, par exemple.
Une explosion peut se produire lorsqu’une substance inflammable en concentration suffisante entre en contact avec un agent oxydant (par exemple l’air) en présence d’une source d’inflammation. Le risque d’explosion de poussières ne doit pas être sous-estimé, en particulier dans les secteurs industriels qui produisent des poussières fines telles que les poussières de bois, de métal ou organiques.
L’évaluation et la prévention des risques d’explosion reposent essentiellement sur la connaissance des indices d’explosion, qui décrivent les propriétés d’une substance en termes d’explosivité. Ces indices comprennent, entre autres, la limite inférieure d’explosivité (LIE), la limite supérieure d’explosivité (LSE), la température d’inflammation, l’énergie minimale d’inflammation et la pression maximale d’explosion.
Comment se produisent les explosions ?
Si l’on s’intéresse au thème ATEX, les mêmes termes reviennent sans cesse. Pour avoir une vue d’ensemble sur ce sujet, il convient de clarifier ces termes.
Un bref aperçu des termes et de leur signification :
- ATEX: ATmosphères EXplosibles = atmosphères explosives
- Matières explosibles: matières ou mélanges solides, liquides, pâteux, gélatineux, qui peuvent être explosifs en l’absence d’oxygène dans l’air.
- Mélange explosif/atmosphère explosive: mélange de gaz, de vapeurs, de brouillards ou de poussières en suspension inflammables avec de l’air ou un autre agent oxydant.
- Explosion: augmentation brutale de la pression et/ou de la température
Chiffres clés de l’explosion sur le thème ATEX
Les caractéristiques de sécurité décrivent les propriétés d’une substance en matière d’incendie et d’explosion. Elles dépendent des conditions environnementales, de la méthode de détermination ainsi que de la substance elle-même.
Les indices d’explosion permettent de calculer les mesures de protection appropriées et les dispositifs de protection nécessaires et de les choisir en fonction de l’utilisation prévue. En outre, ces chiffres clés servent de base à l’élaboration d’évaluations des risques (document relatif à la protection contre les explosions) ou à la sélection des zones Ex.
Vous trouverez ci-dessous un aperçu pratique des principaux chiffres clés pour la poussière :
Explosionskennzahl | Bedeutung |
|---|---|
| Brennzahl BZ | Kenngröße für das Brandverhalten von Feststoffen. Erfahrungsgemäß nimmt die Brandausbreitung bei Stoffen, die bei Raumtemperatur nur ein schwaches Abbrandverhalten zeigen, mit steigender Temperatur zu, d. h. die Brennzahl wird höher. 1 -> kein Anbrennen, z. B. Salz 2 -> kurzes Anbrennen, z. B. Malz 3 -> längeres örtliches Glimmen/Brennen, z.B. Lactose 4 -> Ausbreitung eines Glimmbrands, z. B. Tabak 5 -> Ausbreitung eines offenen Brands, z. B. Schwefel 6 -> verpuffungsartiges Abbrennen, z. B Schwarzpulver |
| Glimmtemperatur [°C] | Kenngröße für die Zündtemperatur einer Staubschicht: Unter Versuchsbedingungen ermittelte niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der sich eine Staubschicht von 5 mm Dicke entzündet. Mit Zunahme der Schichtdicke des Staubs sinkt die Glimmtemperatur. |
| Explosionsdruck Pmax [bar] | Höchster Druckwert eines Staub-/Luftgemisches in einem geschlossenen Behälter bei einer Explosion. |
| Explosionsgruppe III | Einteilung von Stäuben anhand ihrer spezifischen Zündfähigkeit, Unterscheidung nach Eigenschaften: IIIA (brennbare Flusen), z.B. Flock IIIB (nicht leitfähiger Staub), z.B. Pulverlack IIIC (leitfähiger Staub), z.B. Metallstaub |
| Mindestzündenergie MZE [mJ] | Unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen (atmosphärischer Druck, 20°C) ermittelte, kleinste Energie, die ausreicht, die zündwilligste explosionsfähige Atmosphäre zu entzünden. (EN 13237) MZE > 10.000 mJ nicht entzündlich MZE 10 - 10.000 mJ normal entzündlich MZE 3 - 10 mJ besonders entzündlich MZE < 3 mJ extrem entzündlich |
| Explosionskonstante K/KST-Wert [bar *m/s] | Klassifizierungswert, der die Brisanz einer Verbrennung ausdrückt. Er entspricht zahlenmäßig dem Wert für die maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit bei einer Explosion eines Staub/Luft-Gemisches in einem 1 m³-Behälter. |
| Staubexplosionsklasse | Ausdruck der Explosionsfähigkeit St 1 KST - Wert: < 200 St 2 KST - Wert: 200 - 300 St 3 KST - Wert: > 300 |
| Sauerstoffgrenzkonzentration SGK [Vol%] | Wert für die höchste Sauerstoffkonzentration in einem Gemisch aus Luft, Inertgas und Gas, bei der keine Explosion möglich ist. Wird die SGK unterschritten, ist es nicht mehr möglich, eine Explosion einzuleiten (zu wenig Sauerstoff vorhanden). |
| Selbstentzündung | Entzündung einer Staubschüttung bei allseitiger Wärmeeinwirkung und Anwesenheit von Luft nach vorangegangener Selbsterhitzung. |
| Selbstentzündungstemperatur [°C] | Temperatur, bei der bei Staub Selbstentzündung auftritt. Diese ist abhängig von Staubart, Form und Größe der Schüttung sowie Dauer der Wärmeeinwirkung. |
| Partikelgröße/Korngröße [μm] | Größe der Partikel, Angabe über den Median (50% sind größer und 50% sind kleiner als dieser Wert). Kennzahl für die Zündfähigkeit des Staubes. Mit abnehmender Korngröße steigt die Neigung der Stäube zu Explosionen, d.h. je feiner der Staub, umso leichter ist er zu entzünden, und umso heftiger verläuft die Reaktion. |
| Zündtemperatur [°C] | Unter Versuchsbedingungen ermittelte, niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der die Entzündungen eines brennbaren Stoffes als Staub-/Luft- oder Dampf-/Luft-Gemisch eintritt. Die Zündtemperatur einer Staubschicht (Glimmtemperatur) weicht von der Zündtemperatur einer Staubwolke ab. Der niedrigere Wert bestimmt die max. zulässige Oberflächentemperatur. |
Conditions préalables à une explosion
Les explosions peuvent être évitées. Pour cela, il est indispensable de connaître le « pentagone des dangers » : ce pentagone représente les causes des explosions dans un contexte. Dans ce cas, il suffit d’éliminer l’une de ces conditions préalables à une explosion pour qu’elle ne se produise plus.
| N° | Voraussetzung | Erklärung |
|---|---|---|
| 1 | Brennbarer Stoff/ Combustible substance | z.B. in der Produktion anfallender Staub |
| 2 | Ausreichende Feinheit/ sufficient degree of finess | Je feiner der Staub, umso leichter ist dieser zu entzünden. Ist die Korngröße < 1mm besteht keine Explosionsgefahr. Je kleiner die Korngröße wird, umso wahrscheinlicher wird eine Explosion (je nach Staubart) |
| 3 | Vermischung/ mixture | Je größer die Staubdichte in der Luft, umso explosionsfähiger ist das Gemisch. Hier ist die Konzentration entscheidend: es gibt eine minimale und eine maximale Konzentrationsgrenze, die den Bereich der Explosionsfähigkeit eingrenzen (ist zu wenig oder zu viel Staub vorhanden, kann keine Explosion stattfinden). |
| 4 | Wirksame Zündquelle/ effective source of ignition | Die DIN EN 1127 beschreibt verschiedene Zündquellen. Für die Konstruktion und Anwendung von Entstaubungsanlagen bzw. Filteranlagen sind beispielsweise heiße Oberflächen, statische Elektrizität oder mechanisch erzeugte Funken zu nennen. |
| 5 | Oxidationsmittel/ Oxidizing agents | Oxidationsmittel ist z.B. der Sauerstoff in der Luft. Der Anteil kann durch Inertisierung gesenkt werden, was die Explosionsgefahr eindämmt. |
Conclusion
Selon le type de poussière, il existe un risque plus ou moins important d’explosion dans une installation de production. Cette occurrence doit être évitée pour protéger le personnel ainsi que l’installation et, le cas échéant, les installations suivantes. Pour cela, il est essentiel de connaître le type de poussière ainsi que les conditions générales de formation d’une explosion. Si l’on sait ce qui se passe dans le processus, le risque d’explosion peut être éliminé efficacement en amont.
