Standardisierte Messung sicherheitstechnischer Kenngrößen des Explosionsschutzes von hybriden Gemischen

Für die meisten brennbaren Reinstoffe oder deren homogene Gemische sind die Kenngrößen des Explosionsschutzes bekannt und stehen öffentlich in der Datenbank CHEMSAFE [1] zur Verfügung. Jedoch gibt es nur eine unzureichende Datenbasis für hybride Gemische. Diese bestehen aus mindestens zwei Komponenten, welche unterschiedliche Aggregatzustände aufweisen, beispielsweise Lösungsmitteldämpfe oder Gase in Kombination mit Stäuben und Luft. Ihr Explosionsverhalten unterscheidet sich vom Verhalten der entsprechenden Reinstoffe. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass Explosionen von hybriden Gemischen nicht nur hefiger sind, sondern auch schon bei wesentlich geringeren Brennstoffkonzentrationen im Vergleich zu reinen Gas-, Dampf- bzw. Staubexplosionen auftreten. Auch der Versuch das Explosionsverhalten von hybriden Gemischen aus den jeweiligen sicherheitstechnischen Kenngrößen der Reinstoffe zu berechnen, führt nicht uneingeschränkt zum Erfolg. Zur Charakterisierung hybrider Stoffsysteme müssen daher experimentelle Werte für die jeweiligen Kenngrößen bestimmt werden, um ein mögliches Sicherheitsrisiko im hinreichenden Maße zu identifizieren.

Die Bestimmung von Explosionsdruck, zeitlichem Druckanstieg und unterer Explosionsgrenze von hybriden Gemischen in der 20 l-Kugel wurden kürzlich im Rahmen eines Vorhabens erforscht. Die Verfahren werden nun in Normen gebracht. Mit der Standardisierung beschäftigt sich derzeit der Arbeitskreis NA 095-02-09-01 „Hybride Gemische“ des DIN. Speziell bei der Prüfung von hybriden Gemischen mit Dämpfen werden noch weitere Untersuchungen durchgeführt. So ist die Qualität und Reproduzierbarkeit der Prüfungen von Faktoren wie Strömungszustand, Vollständigkeit der Verdampfung sowie Feuchte und Partikelgrößenverteilung des Staubes abhängig. Messungen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera sollen Aufschluss über den Zündzeitpunkt bringen.

[1] Zakel, Sabine; Brandes, Elisabeth; Schröder, Volkmar: Reliable safety characteristics of flammable gases and liquids - The database CHEMSAFE. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 62 (2019), 1-7, https://doi.org/10.1016/j.jlp.2019.07.002

            Abb 1: 20l-Kugel zur Prüfung von hybriden Gemischen