Wybuchowy

Właściwość substancji lub mieszaniny substancji, polegająca na gwałtownym uwalnianiu energii w określonych warunkach, określa się jako „wybuchową”. Ta przemiana energii przebiega bardzo szybko i towarzyszy jej silny wzrost ciśnienia, wydzielanie ciepła, a często także powstawanie płomieni. Typowymi czynnikami wyzwalającymi są zapłon spowodowany iskrą, płomieniem, gorącą powierzchnią, uderzeniem, tarciem lub wyładowaniami elektrostatycznymi.

W kontekście technologii procesowej mówi się o atmosferach wybuchowych, gdy palne gazy, opary lub pyły tworzą z powietrzem mieszankę łatwopalną. W przypadku wielu pyłów organicznych (np. mąki, cukru, skrobi, tworzyw sztucznych lub substancji czynnych farmaceutycznych) nawet niewielkie ilości osadzone lub zawieszone w powietrzu w połączeniu ze źródłem zapłonu mogą prowadzić do wybuchów pyłu. Decydujące znaczenie mają tu takie parametry, jak minimalna energia zapłonu, dolna i górna granica wybuchowości, maksymalne ciśnienie wybuchu i prędkość wzrostu ciśnienia.

W mieszalnikach oraz instalacjach transportowych i rozlewniczych ocena ryzyka wybuchu ma szczególne znaczenie. W miejscach tych mogą się spotykać produkty w postaci pyłu, powietrze i potencjalne źródła zapłonu (iskry mechaniczne, gorące łożyska, elementy elektryczne, wyładowania elektrostatyczne). Jednak atmosfera wybuchowa występuje tylko wtedy, gdy stężenie, zawartość tlenu i temperatura znajdują się w zakresie krytycznym.

Do technicznych środków zapobiegania zagrożeniom wybuchowym należą na przykład unikanie atmosfer wybuchowych (na przykład poprzez inertyzację), ograniczenie uwalniania pyłu, skuteczne uziemienie i wyrównanie potencjałów w celu uniknięcia iskier elektrostatycznych, stosowanie odpowiednich urządzeń elektrycznych, konstrukcyjna ochrona przeciwwybuchowa (np. odciążanie ciśnienia i tłumienie wybuchów) oraz środki organizacyjne. Podczas planowania i projektowania procesów mieszania należy zatem sprawdzić, czy dany produkt lub mieszanina produktu z powietrzem można zaklasyfikować jako wybuchowe i jakie środki ochronne są konieczne.

Do opisania wybuchowej mieszanki gazu, oparów lub pyłu z powietrzem często stosuje się graniczne stężenia. Prosty zapis to:

c_untere_EG ≤ c_Stoff ≤ c_obere_EG

• c_Stoff: stężenie substancji palnej w powietrzu
• c_untere_EG: dolna granica wybuchowości (UEG)
• c_obere_EG: górna granica wybuchowości (OEG)

W rozważaniach dotyczących bezpieczeństwa często stosuje się parametr bezpieczeństwa, tzw. K_ST (w przypadku pyłów) lub K_G (w przypadku gazów). W przypadku pyłów często podaje się następującą zależność:

K_ST = (dp/dt)_max · V^(1/3)

• K_ST: stała wybuchowości pyłu [bar·m/s]
• (dp/dt)_max: maksymalny wzrost ciśnienia w zbiorniku w czasie [bar/s]
• V: objętość naczynia badawczego [m³]