Stofexplosieveiligheid: Benodigde kennis?

Stofexplosieveiligheid: Benodigde kennis?

Stofexplosies in een industriële omgeving hebben direct effect op het gedrag van constructies. Responsanalyses als gevolg van typische industriële explosies bevinden zich nog in een beginstadium. Wat moet je weten en hoe ga je om met de gevolgen?

Ken je product

Voor een goede stofexplosierisico-analyse is in de eerste plaats een goede productkennis van belang, bijvoorbeeld:

  • Zijn er producten die gevoelig zijn voor zelfontbranding, bijvoorbeeld broei?
  • Wat is de geleidbaarheid van producten, kunnen deze gemakkelijk opgeladen worden of zal een eventuele oplading snel afgevoerd kunnen worden?
  • In hoeverre kan een stofwolk ontstoken worden door mechanische vonken? In tegenstelling tot gaswolken zijn veel stofwolken namelijk moeilijk of niet te ontsteken door dergelijke vonken, doordat de ontstekingsenergie van stof meestal te hoog is.
  • Wat doet een vonk als deze in een laag product terecht komt: dooft de vonk of gaat het product smeulen, of wellicht zelfs branden? Ook wanneer product in contact komt met een heet oppervlak kan het soms gaan smeulen of branden.

Ken je installatie

Vaak bevatten installaties bewegende delen. Deze kunnen, zeker bij storing, heetlopen of vonken en daardoor mogelijk een brand of explosie veroorzaken.

Bij langere verblijftijd (denk aan silo’s) kan zelfontbranding optreden, bij verhoogde temperatuur of hoge vochtigheid wordt de kans hierop nog veel groter.

Indien er sprake is van hoge snelheden en niet alle installatiedelen of producten geleidend zijn, kunnen elektrostatische opladingen ontstaan die weer kunnen leiden tot diverse vormen van ontladingen. Sommige soorten ontladingen zijn niet in staat stofwolken te ontsteken. Maar er zijn er ook die vooral bij het transport van droge stoffen optreden en stofwolken wel kunnen ontsteken.

Risico-analyse

Op basis van de kennis van de producten, processen en installaties moet voor elk deel van het proces bepaald worden wat de kans op een explosie is en het uiteindelijke risico wordt mede bepaald door de mogelijke gevolgen hiervan die vrijwel altijd zeer ernstig zijn (kans op meerdere ernstig gewonden of zelfs dodelijk slachtoffers). Uitgaande van zeer ernstige gevolgen geeft ATEX een definitie van een aanvaardbaar risico, als functie van de kans op een explosief mengsel en de kans op gevaarlijke ontstekingsbronnen. Als voorbeeld: als er zelden explosieve mengsels aanwezig zijn (een zone 22) is er een aanvaardbaar risico indien er, tijdens normaal bedrijf, geen gevaarlijke ontstekingsbronnen aanwezig zijn. Is er echter min of meer voortdurend een explosief mengsel (zone 20) dan is er alleen een aanvaardbaar risico indien zelfs bij een onwaarschijnlijke foutsituatie geen gevaarlijke ontstekingsbronnen kunnen optreden.

Beveiligen

Indien de kans op een explosie te hoog is, moet in de eerste plaats getracht worden, door extra preventieve maatregelen, deze kans te verlagen. Blijft het risico toch te hoog, dan zijn maatregelen nodig om de gevolgen te beperken, zoals explosie-drukontlasting (breekplaten) in combinatie met maatregelen om propagatie van een explosie te voorkomen. Er zijn allerlei beveiligingssystemen op de markt, voorzien van de nodige ATEX-certificaten. Een belangrijk punt blijft wel: de juiste toepassing van deze systemen.

Gevolgen

Als een installatie wordt beveiligd met dergelijke maatregelen, zoals drukontlasting of onderdrukking, zal er nog een bepaalde restdruk in de betreffende installatie overblijven. Deze druk is te berekenen met de daarvoor bedoelde normen, maar vervolgens dient te worden onderzocht of de installatie wel bestand is tegen deze gereduceerde druk. Moet je voor de beoordeling uitgaan van de ontwerpdruk van de installatie, mag je uitgaan van een veel hogere sterkte (omdat de belasting maar heel kort duurt) of juist van een lagere sterkte doordat er, als gevolg van de dynamische belasting, resonantie optreedt.

Bijkomend is het van groot belang dat in een veilige richting wordt ontlast. Dus zeker niet in een gebouw, waar de steekvlam eventueel stof kan opwervelen en kan zorgen voor vervolg-explosies. Maar ook niet naar buiten in een richting waar mensen aanwezig kunnen zijn.

Bij drukontlasting moet, naast de steekvlam, ook altijd rekening gehouden worden met de uittredende drukgolf die voor schade in de omgeving kan zorgen. Als illustratie: de gereduceerde druk, bij een ontlaste explosie, ligt meestal ergens tussen 0,1 en 1 bar overdruk. De ondergrens van de overdruk waarbij ruiten kunnen breken, ligt bij ongeveer 0,01 bar! Dus bij ruiten (of daken of lichte gevels) in de buurt van een ontlastopening, is het zeker nodig te onderzoeken of deze bij een explosie niet kunnen bezwijken. En ook hiervoor is de vraag: hoe bepaal je deze sterkte?

Opleidingen

PAOTM (PAO Techniek en Management) organiseert al jaren de driedaagse ATEX cursus gas- en stofexplosies: Explosieveiligheid. Hierin wordt uitgebreid ingegaan op het fenomeen gas- en stofexplosie en wordt de informatie aangereikt die nodig is voor een gedegen explosie risicoanalyse. In aanvulling hierop is er nu ook de nieuwe cursus Het gedrag van constructies bij explosiebelasting, die volgens de huidige planning in december 2021 van start zal gaan.

Dit artikel is gepubliceerd door

PAO Techniek en Management fungeert als een onafhankelijk platform dat nieuw ontwikkelde kennis op het gebied van techniek en management bundelt, samenvat en beschikbaar stelt aan professionals. Duurzaamheid, de energieproblematiek, verkeersinfarcten, aardbevingen door gaswinning, waterveiligheid en -overlast zijn voorbeelden van maatschappelijke problemen ...

PAO-BulkTech-Techniek-Management