爆発性

「爆発性」とは、特定の条件下で突然エネルギーを放出する物質または混合物の特性を指します。このエネルギー変換は非常に高速で進行し、強い圧力上昇、発熱、そして多くの場合、炎の発生を伴います。典型的な誘因としては、火花、炎、高温の表面、衝撃、摩擦、静電放電による発火などが挙げられます。

プロセス技術では、可燃性ガス、蒸気、粉塵が空気と混合して引火性混合物を形成する場合、爆発性雰囲気と呼びます。多くの有機粉塵（例えば、小麦粉、砂糖、澱粉、プラスチック、医薬品有効成分など）は、ごくわずかな層状または浮遊状の粉塵でも、発火源と結合することで粉塵爆発を引き起こす可能性があります。この場合、最小発火エネルギー、爆発限界下限および上限、最大爆発圧力、圧力上昇速度などの特性値が重要になります。

ミキサー、搬送装置、充填装置の内部および周辺では、爆発リスクの評価が特に重要です。ここでは、粉塵状の製品、空気、および点火源（機械的火花、高温のベアリング、電気部品、静電放電）が近接して存在する場合があります。ただし、爆発性雰囲気は、濃度、酸素含有量、温度が臨界範囲にある場合にのみ発生します。

爆発の危険性を技術的に制御するには、例えば、可燃性雰囲気の回避（不活性化など）、 粉塵の放出の制限、静電火花を防ぐための効果的な接地および電位差の調整、適切な電気機器の使用、構造的な爆発防止（例えば、圧力解放および爆発抑制）、ならびに組織的な対策などが挙げられます。したがって、混合プロセスの計画および設計においては、当該製品または製品と空気の混合気が爆発性であると分類されるかどうか、またどのような保護対策が必要かを検討する必要があります。

爆発性ガス、蒸気、または粉塵と空気の混合物を記述するには、濃度限界がしばしば使用されます。簡単な表記法は次のとおりです。

c_untere_EG ≤ c_Stoff ≤ c_obere_EG

• c_物質：空気中の可燃性物質の濃度
• c_untere_EG：下限爆発限界（UEG）
• c_obere_EG：上限爆発限界（OEG）

安全性の検討では、安全技術上の指標である、いわゆる K_ST（粉塵の場合）または K_G（ガスの場合）がしばしば使用されます。粉塵の場合、よく引用される関係式は次のとおりです。

K_ST = (dp/dt)_max · V^(1/3)

• K_ST：粉塵爆発定数 [bar・m/s]
• (dp/dt)_max：容器内の最大時間圧力上昇 [bar/s]
• V：試験容器の容積 [m³]