Stofexplosie

Wat is een stofexplosie?
 
Wanneer een compacte brandbare vaste stof tot ontsteking wordt gebracht, zal deze langzaam verbranden. We spreken dan van een brand. Het resultaat is anders wanneer dezelfde hoeveelheid stof met lucht vermengd wordt tot een stofwolk. Het aan lucht blootgestelde oppervlak van het stof is dan vele malen groter en zal zeer snel verbranden. Deze zeer snelle verbranding gaat gepaard met een explosie. Stofexplosies kunnen in vele industrieën voorkomen. De houtverwerkende industrie is er slechts een van. Stofexplosies kunnen ook voorkomen in veevoederbedrijven, melkpoederindustrie, bakkerijen, brouwerijen, kunststofindustrie enz.
 
Indien een stofexplosierisico aanwezig is, dient aan de volgende voorwaarden voldaan te zijn:

• het poeder moet brandbaar zijn;
• het stof moet zweven in de lucht die voldoende zuurstof moet bevatten om de verbranding toe te laten;
• de concentratie zwevend stof moet binnen de explosiegrenzen liggen;
• het zwevend stof moet in aanraking komen met een ontstekingsbron die een voldoende energie ontwikkelt.

Een stofexplosie veroorzaakt een snelle verhoging van de druk. De voortgebrachte drukgolf wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door de hitte die bij de verbranding vrijkomt. De voortplantingssnelheid van de vlammen variëren van 1 meter per seconde tot 100 meter per seconde. Indien de voortplantingssnelheid van de vlammen kleiner is dan de geluidssnelheid spreken we van deflagratie. Indien de voortplantingssnelheid van de vlammen gelijk is aan de geluidssnelheid spreken we van detonatie. Dit laatste gaat gepaard met een schokgolf.
 
Een detonatie zal dikwijls door een deflagratie voorafgegaan worden. Indien een relatief kleine stofwolk ontstaat en tot ontbranding komt kan dit een kleine explosie veroorzaken. Deze kleine explosie zorgt ervoor dat er een grotere stofwolk ontstaat door opdwarrelend stof. Het komt niet zelden voor dat een kleine explosie een grote explosie tot gevolg heeft.

voorbeeld van een stofexplosie.

resultaat van een stofexplosie.

Hoe het stofexplosierisico verminderen worden
 
Diverse maatregelen kunnen genomen worden om een stofexplosie te verminderen.

• voorkom de vorming van stof. Dit begint bij een goede huishouding. Stof moet regelmatig verwijderd worden met een stofzuiger. Het afspuiten van stof met gecomprimeerde lucht moet vermeden worden omdat dat stofwolken kan doen ontstaan. Voorkom zoveel mogelijk dat poedervormige producten van een grote hoogte vallen. Een vuistregel is: als de kleur van de vloer door het stof niet meer gezien kan worden is er een potentieel stofexplosie risico;
• probeer zoveel mogelijk de explosierisico’s van elkaar te scheiden. Zorg ervoor dat de drukopbouw zich niet verder door het leidingstelsel kan voortplanten door middel van explosie kleppen en luiken;
• voorzie de diverse explosiegevoelige installaties van voldoende drukontlasting. De berekeningen aan en installatie van explosieontlastingen is specialistisch werk;
• zorg voor een inert milieu in het systeem. Indien de zuurstofconcentratie verlaagd wordt door bijvoorbeeld de injectie van stokstof, bevindt de stof zich snel buiten de explosiegrenzen;
• er kan gekozen worden risicovolle processen onder te brengen in een explosievaste behuizing. Hierbij hoeft geen explosieontlasting aangebracht te worden. Het toepassen van een dergelijke beveiliging is alleen mogelijk voor kleine installaties. Het is niet mogelijk een gebouw of proces met grote volumes op deze wijze te beveiligen;
• voorzie de explosiegevoelige installaties van een automatisch onderdrukkingssysteem. In de tijdspanne dat een explosie zich opbouwt, kan dit systeem handelingen verrichten om te voorkomen dat de explosie zich uitbreidt. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan het automatisch ventileren of automatisch inhibiteren met stikstof;
• bedrijven die met een stofexplosie potentieel te maken hebben dienen te voldoen aan de ATEX richtlijnen.

Meer informatie
Theorie:
School of Chemical Engineering, Edinburgh
 

Bepalen of materiaal gevoelig is voor stofexplosie:
TNO (Prins Maurits Laboratorium)

werking van een drukontlastingsluik.

in dit leidingstuk zal bij een normale procesgang de stoffen onder een scherpe hoek hun weg vervolgen. Bij een explosie in de leiding zal de drukopbouw via het bovenliggende luik uit het leidingstelsel afgevoerd worden.

snelsluitende klep ter bescherming van upstream appendages en leidingen.

snelsluitende klep ter bescherming van upstream appendages en leidingen.

zeer snelsluitende klep (50ms) ter bescherming van upstream appendages en leidingen.

een stofexplosie kan desastreuze gevolgen hebben.

resultaat van een stofexplosie in een graansilo.

resultaat van een stofexplosie.

desastreuze gevolgen van een stofexplosie.