最先端技術（Stand der Technik）とは、常に同じ対策から成る固定的なパッケージではありません。それは、実際の物質データ、装置、配管、設置条件、運転状態を考慮したリスクベースの総合コンセプトから成り立っています。防護戦略は明確な順序に従います。すなわち、爆発性雰囲気を回避または制限すること、有効な着火源を回避すること、そしてそれが十分な安全性をもって実現できない場合には、起こりうる爆発の影響を構造的に制限することです。

最も重要な特性データには、とりわけKSt値、最大爆発圧力 pmax、最小着火エネルギー、粉じん雲と粉じん層の最小着火温度、粒度、水分、電気伝導率、そして該当する場合には蒸気・粉じんハイブリッド混合物のデータが含まれます。これらのデータなしには、不活性化、圧力開放、抑制、デカップリングの確かな選定は行えません。

予防的対策

不活性化は、反応機、ミキサー、乾燥機、粉砕機、搬送設備といった密閉装置にとって重要な予防的対策です。窒素、二酸化炭素、あるいはその他の適切なガスが、酸素濃度を、その粉じん・不活性ガス系について定められた酸素限界濃度未満まで低減します。これには、十分に気密な装置、適切な不活性ガス供給、代表性のある酸素測定、安全マージン、警報限界値、インターロックが含まれます。ガスは、製品、温度、化学的性質、労働安全に適合していなければなりません。反応性の金属粉末や酸化性の製品では、適合性を特に慎重に確認する必要があります。

爆発下限濃度未満への濃度制限は、粉体においては単独の対策としては限定的にしか適していません。TRGS 722は、設備内の平均粉じん濃度がほとんど有効な指標とならない場合があると指摘しています。粉じん分布が不均一であるため、局所的にはそれでも爆発性のある区域が生じうるからです。したがって、粉じん濃度の制限を防護対策として用いることができるのは、それが確実に監視され、関連するすべての運転状態のもとで維持される場合に限られます。

粉じん堆積を防ぐための対策には、密閉された受け渡し、気密な装置、有効な吸引、フィルタ技術、平滑で洗浄しやすい表面、そして文書化された洗浄・点検計画が含まれます。粉じん堆積は、巻き上げが起きると二次爆発を助長することがあります。ただし、許容される層厚に関する一律の限界値だけでは不十分です。評価には、粉じんの特性、面積、起こりうる巻き上げ、着火源を考慮しなければなりません。

着火源の制御

爆発性雰囲気を確実に排除できない場合には、起こりうる着火源を体系的に回避しなければなりません。これには、高温表面、摩擦、機械的に発生する火花、詰まった駆動部、異物、軸受・シールの過熱、電気機器、静電放電、そしてくすぶり火源が含まれます。

最先端技術としては、ゾーンに適合した電気・非電気機器、許容表面温度の制限、重要な軸受・シール箇所の温度監視、適切な材料の組み合わせ、異物除去装置、接地、電位均等化、予防保全が挙げられます。搬送・吸引経路では、高温粒子や火花が重要な着火源として確認された場合に、火花検知・消火システムが有効、あるいは必要になることがあります。ただし、これはすべての粉じんを扱う設備に一律に義務付けられるものではありません。

構造上の防護

爆発を十分な安全性をもって防止できない場合には、構造上の防護対策がその影響を制限します。TRGS 724は、中心的な対策として、耐爆発構造、爆発圧力開放、爆発抑制、爆発技術的デカップリングを挙げています。

圧力開放には、たとえば破裂板や爆発弁が用いられます。これらは定められた作動圧力で開き、内圧を容器にとって許容される低減爆発圧力に制限します。設計では、KSt値、pmax、容器容積、形状、開放圧力、開放面積、起こりうる開放ダクト、そして装置外部での圧力・火炎の影響を考慮します。EN 14491は粉じん爆発に対する爆発圧力開放システムの選定と設計を扱い、EN 14797は開放装置自体への要求事項を扱います。

圧力開放は、安全な区域へ導かなければなりません。屋内設置の場合、プロセスに適していれば、無炎排出システムが選択肢となり得ます。これらは火炎を抑えますが、それでも圧力波、熱、騒音の発生、起こりうる製品の放出、そして安全な周辺環境の評価が必要です。したがって、無炎排出はあらゆる屋内設置に一律に適した標準的な解決策ではありません。

爆発抑制は能動的な防護システムです。高速の圧力検知器または火炎検知器が爆発の発生を検知し、圧力上昇が許容値に抑えられるように消火剤が注入されます。必要な反応時間、消火剤の量と種類、そして制御系統の設計は、物質、容器、プロセスに合わせて調整する必要があります。この方式は、屋外への排出ができない場合や、火炎と製品の放出が許容できない場合に特に有効です。

耐爆発圧力構造および耐爆発圧力衝撃構造の装置は、内部爆発に対して危険な破損を生じることなく耐えるように設計します。最大爆発圧力を基準とする設計が必要か、低減爆発圧力を基準とする設計が必要かは、防護コンセプトによって決まります。圧力開放と抑制は負荷を制限できますが、保護される容器に必要な強度に代わるものではありません。

爆発技術的デカップリングは、火炎、圧力、燃焼中の粒子が配管や搬送経路を通じて伝播することを防ぎます。適した手段としては、逆止弁、急速遮断弁、消火剤バリア、防爆バルブ、あるいはそのために認証されたロータリーバルブなどがあります。デカップリングは、ミキサー、フィルタ、サイロ、乾燥機、コンベヤ、充填設備の境界部分を考慮しなければなりません。その適合性は、とりわけ配管形状、粉じんクラス、処理量、流れ方向、圧力、取付状況によって決まります。

組織的対応と証明

最先端技術には、最新の防爆文書、ゾーン図、物質データ、作業手順書、洗浄・保守計画、保護システムの定期検査、教育訓練、そして火気使用作業の規定された許可手続きが含まれます。防爆文書は、技術的・組織的な全体戦略を追跡可能な形で示さなければなりません。

防爆安全性は、初回立ち上げ前、および検査義務のある変更後に検査しなければなりません。その際には、個々の部品だけでなく、装置、保護システム、制御、不活性化、デカップリング、組織的対策の相互作用も評価されます。