Explosies zijn plotselinge, plaatselijke gebeurtenissen met overdruk. Ze zijn het gevolg van een snelle toename in volume en energie bij de ontsteking van een brandstof met beschikbare zuurstof en de daaruit voortvloeiende afgifte van warmte, kinetische energie en gassen onder hoge druk.
Normale explosies barsten uit met een snelheid tot 340 meter per seconde, de geluidssnelheid in droge lucht. Dit is wat zich voordoet bij gewone industriële of commerciële atmosferische explosies en waar de ATEX-wetgeving zich op richt.
Explosies die sneller plaatsvinden dan de geluidssnelheid worden detonaties genoemd en vereisen gefabriceerde of geconstrueerde gereedschappen, chemicaliën en materialen. De energie van deze gebeurtenissen verplaatst zich als schokgolven door het medium, met minder verplaatsing van het medium zelf.
Deze komen vaker voor in de mijnbouw vanwege het gebruik van specifieke materialen. Deze bespreking beperkt zich tot gewone explosies zoals de ontsteking van stof, gas of damp in de atmosfeer.
Risico’s per bedrijfstak
Sommige risico’s zijn duidelijk, zelfs voor een toevallige waarnemer, terwijl andere onzichtbaar zijn zonder enige bekendheid met het bedrijf of de processen in kwestie. Bepaalde industrieën vereisen apparatuur die geschikt is voor ATEX-zones. Bijvoorbeeld onze ATEX-camera, die geschikt is voor omgevingen met een risico op gasexplosies. Laten we enkele voorbeelden bekijken.
Voor de hand liggend
- Chemische industrie
- Poeders, eenmaal in de lucht, vormen ook een gevaar
- Veel chemische combinaties zijn inherent explosief
- Energieopwekking
- Aardgas is een brandstof
- Steenkoolstof is brandstof
- Houtverwerkende industrie
- Fijn zaagsel is een uitstekende brandstof in de lucht
- Biomassa fabrieken
- Houtstof tijdens het pelletiseren
- Methaangas
- Metaalwinkels
- Veel metalen (bijv. aluminium of aluminiummengsels) zullen snel en explosief oxideren
Verborgen
- Voedingsindustrie
- Gemalen granen verbranden gemakkelijk en energetisch
- Poedersuiker is een pure koolwaterstof
- Afvalverwerkingsinstallaties
- Chloorgas combineert met ammoniak om zeer explosief te zijn
- Gefermenteerde gassen (bijv. methaan) branden gemakkelijk
- Farmaceutische producten
- Verschillende alcoholen worden gebruikt voor mengen en formuleringen
- Cellulose en lactose worden gebruikt als pilvulling en zijn explosief als stofdeeltjes in de lucht
- Stortplaatsen
- Geëvolueerde gassen (bijv. methaan, zwavelwaterstof)
- Verfwinkels
- Verven (metaal of organisch) kunnen brandstof zijn
- Oplosmiddelen kunnen als nevel explosieve atmosferen vormen
Gevaren van gas
Gasexplosies kunnen enorme schade aanrichten omdat dampen of gassen zich in kieren en spleten kunnen nestelen, zich tussen ruimten kunnen verplaatsen en vaak onzichtbaar zijn. Totdat ze een ontstekingsbron tegenkomen, zijn mensen zich misschien niet eens bewust van hun aanwezigheid.
Daarom voegen we gassen als waterstofsulfide of methylmercaptaan (ook bekend als methanethiol) toe om mensen te waarschuwen voor lekkages van aardgas, of eerder van steenkoolgas. Deze brandbare additieven zijn gemakkelijk te detecteren door de menselijke neus, zelfs in minuscule hoeveelheden.
Gassen ontbranden heel gemakkelijk, bijvoorbeeld door een statische elektrische vonk. Iets heel gewoons als de verbindingsboog van een lichtschakelaar kan een gasexplosie veroorzaken. Iemand die een lucifer aansteekt of een gasfornuis aanzet met een automatische ontsteker voor het gas, kan de oorzaak zijn. Een huisexplosie als gevolg van een aardgaslek kan worden veroorzaakt door het rinkelen van een ouderwetse huistelefoon – hun solenoïden vonken wanneer ze snel de elektrische verbindingen maken en verbreken om de fysieke bellen binnenin te laten rinkelen.
Gevaren van stof
Over het algemeen zijn stofexplosies moeilijker te ontsteken dan gasexplosies. De brandstof moet eerst in de lucht zijn en dan moet er iets zijn dat heet genoeg is om een deeltje te doen ontbranden. Nadat het in gang is gezet, breidt het zich uit door een cascade-effect waarbij één brandend deeltje voldoende energie levert om zijn buurman te doen ontbranden.
Deeltjes van verschillende grootte kunnen verschillende niveaus van dreiging vertegenwoordigen, net zoals de dichtheid per kubieke volume de kenmerken van een explosie kan veranderen. Grof zaagsel is minder gevaarlijk dan heel fijn zaagsel in dezelfde dichtheid/volume. Zeer fijn zaagsel heeft een enorm oppervlak in verhouding tot de beschikbare energie. Het kan vrij snel worden verbruikt, waarbij alle energie in één keer vrijkomt. Grote deeltjes hebben meer oppervlakte en minder brandstof, branden dus langzamer en hebben meer energie nodig om een kritisch punt te bereiken.
Propagatie
Een stoffige werkomgeving met ventilatie van buitenaf kan veilig zijn, maar als verschillende afzonderlijke eenheden een gemeenschappelijke ventilatie delen, kan brand zich via dat systeem van de ene eenheid naar de andere verspreiden. Daarom hebben dergelijke ventilatieverbindingen luiken nodig die dichtslaan bij een extreme drukverandering aan de ene kant, zodat de vlammen niet naar een andere ruimte kunnen overslaan. De explosie kan alleen buiten het gebouw ventileren, niet binnen verschillende eenheden.
Andere stoffige gevaren
Stof hoopt zich op rond apparatuur zoals kolentransportbanden of glijgoten en transportsystemen voor meel, suiker en andere stoffige producten. Deze moeten regelmatig onderhouden en schoongemaakt worden zodat poeders en stof geen gevaarlijke niveaus bereiken. Het kan er goedaardig bij liggen, maar een windvlaag kan het in een directe bedreiging veranderen.
Explosie-elementen
Zuurstof maakt 20% uit van onze atmosfeer en is dus moeilijk te elimineren, dus over het algemeen proberen we de beschikbaarheid van brandstof en de ontstekingsbron te beperken. Ontstekingsoorzaken kunnen een vonk, open vlam of een hittebron zijn, zoals een elektrische straalkachel. Brandstof kan stof, gas of damp zijn. Als een van de elementen van een explosie afwezig is, zal de explosie niet plaatsvinden.
Explosieve eigenschappen van brandstoffen
Brandstoffen reageren alleen in bepaalde verhoudingen. Waterstof bijvoorbeeld reageert (met atmosfeer) bij concentraties van meer dan 5%, maar minder dan 95%. Sommige brandstoffen hebben veel beperktere grenzen. We noemen deze grenzen de UEL en LEL, of Bovenste en Onderste Explosiegrenzen, en ze worden uitgedrukt in percentages.
Als je de UEL overschrijdt of de LEL onderschrijdt, kunnen er geen explosies plaatsvinden. Als je brandstoffen buiten de grenzen houdt, ben je veilig. Op dezelfde manier is het ook veilig om de temperatuur buiten het verbrandingsbereik van de brandstoffen te houden.
Letsel door explosies
Verwondingen zijn niet altijd zichtbaar. Bloedingen en lichamelijk letsel zoals granaatscherven zijn duidelijk. Symptomen zoals doofheid, ademhalingsmoeilijkheden, shock, hersenschudding of diepe weefselletsels vertonen misschien geen fysieke tekenen. Alle slachtoffers van explosies worden als ernstig gewond beschouwd totdat het tegendeel bewezen is.
Ook de extreme straling van een explosie kan ernstige brandwonden veroorzaken. Uiterlijke tekenen kunnen zich pas vele minuten na blootstelling openbaren, maar de pijn is echt.
De Takeaway
Het is moeilijk om de aanwezigheid van zuurstof onder controle te houden. Je moet ofwel de temperatuur onder controle houden, zodat deze onder het verbrandingspunt blijft van de materialen waarmee je werkt, of je moet de ontstekingsbronnen onder controle houden.
Als zich brandstof van welke aard dan ook ophoopt, moet deze worden verwijderd, fysiek in het geval van stof en poeder, of geventileerd in het geval van gas of dampen. Zorg dat het geen historisch feit wordt!
Wees bewust, wees veilig, houd het schoon en, het allerbelangrijkste, pleeg regelmatig onderhoud!
De stofexplosie in de Imperial Sugar Refinery was de grootste in de Amerikaanse geschiedenis. Ze resulteerde in 14 doden, tientallen gewonden en de volledige vernietiging van de meer dan honderd jaar oude fabriek.
