Kennis van stofeigenschappen leidt tot kostenbesparingen

16/05/19

Bij de verwerking, de opslag en het transport van poeders kunnen zich explosieve stof-luchtmengsels vormen. De werkgever dient maatregelen te nemen om de risico’s die werknemers lopen zoveel mogelijk te beperken. De vereiste maatregelen – en de kosten daarvan – hangen af van de eigenschappen van de betrokken stoffen.

De werkgever heeft de verplichting om de gevaren die werknemers lopen in verband met explosieve atmosferen, en de bijzondere risico’s die daaruit kunnen voortvloeien, te inventariseren, beheersbaar te maken en vast te leggen in een explosieveiligheidsdocument (EVD). Voor een goede risico-inventarisatie en het nemen van passende beheersmaatregelen is onder meer inzicht nodig in de eigenschappen van de betreffende stoffen. In de praktijk zijn deze stofeigenschappen echter veelal onvoldoende bekend. Dit betekent dat men zich moet baseren op worst-case scenario’s. Het zal duidelijk zijn dat kosten van de te nemen beheersmaatregelen in dat geval veel hoger zijn dan wanneer wordt uitgegaan van de gunstigere, feitelijke stofeigenschappen. Het loont daarom de moeite om de relevante stofeigenschappen betrouwbaar vast te laten stellen.

Screening-test

Om een risico-inventarisatie te doen naar aanleiding van een mogelijke explosieve stofatmosfeer zal men om te beginnen moeten weten wat de chemische samenstelling van de stof is en welke eigenschappen van die stof de risico’s van een stofexplosie in welke mate beïnvloeden. Als hierover onvoldoende bekend is, moet men uitgaan van het worst-case scenario (tabel 1).

Van veel poedervormige stoffen is bekend of die überhaupt aanleiding kunnen geven tot een stofexplosie. Zo is steengruis ongevaarlijk, maar houdt een fijn melkpoeder wel grote risico’s in. Bestaat over een bepaald poeder in dit opzicht gerede twijfel, dan kan men een ‘Screening’-test laten uitvoeren (afb. 1). Deze maakt direct duidelijk of het materiaal een stofexplosie kan veroorzaken. Pas als dat het geval is, dienen de stofeigenschappen uit tabel 1 nader te worden onderzocht.

Explosieve atmosfeer afb. 1 De 20 liter-bol (R. Siwek) voor het testen van poeders op hun explosieve eigenschappen

Tabel 1 presenteert een aantal stofeigenschappen die van invloed kunnen zijn op de kans op het ontstaan van een explosieve atmosfeer. Zij zijn daarmee ook bepalend voor de risicoanalyse, het vaststellen van de Zone-indeling volgens de Atex-richtlijnen en de toe te passen categorie explosieveilig materieel.

Een belangrijke stofeigenschap in dit verband is de deeltjesgrootte van het poeder. Als vuistregel geldt dat deeltjes <500 micron een risico kunnen vormen. Vervolgens geeft de onderste explosiegrens (ofwel Lower Explosion Limit – LEL) aan vanaf welke concentratie van die stof opgewerveld in de lucht een explosieve atmosfeer kan ontstaan. Bij poedervormige stoffen ligt die waarde in de ordegrootte van 10 gram tot enkele kilogrammen per kubieke meter. Deze concentraties kunnen al worden bereikt bij het storten van poeders en/of het opwervelen van aanwezige stoflagen. Het vochtgehalte is van invloed op het stuifgedrag van een stof en daarmee op de kans dat een explosieve atmosfeer ontstaat.

Ontsteekgevoeligheid

De ontsteekgevoeligheid van een eenmaal bestaande explosieve atmosfeer bepaalt het vereiste beschermingsniveau en de keuze van explosieveilig materieel. Als de ontsteekgevoeligheid niet bekend is, wordt gekozen voor een dermate zware beveiliging dat een explosieve atmosfeer zeker niet kan ontsteken. De voornaamste stofeigenschappen met betrekking tot de ontsteekgevoeligheid zijn de minimale ontsteektemperatuur (MOT), de zelfontsteektemperatuur (ZOT), de minimale ontstekingsenergie (MOE) en de smeultemperatuur. De MOT is de minimale temperatuur van een heet oppervlak waarmee een stofwolk kan worden ontstoken. De ZOT is de temperatuur van een stofwolk waarop deze zelf ontsteekt. De MOE is de minimale energie van een vonk waarmee een stofwolk kan worden ontstoken. De smeultemperatuur is de minimale temperatuur van een oppervlak die een stoflaag met een dikte van 5 mm kan ontsteken.

Deze waarden geven geen informatie over de kans op het ontstaan van explosieve atmosfeer, maar laten zien hoe moeilijk of gemakkelijk een stofwolk of stoflaag ontsteekt als die eenmaal aanwezig is. Ook in verband met de ontsteekgevoeligheid zijn deeltjesgrootte en vochtgehalte belangrijke eigenschappen. Over het algemeen geldt: hoe kleiner de deeltjesgrootte en hoe lager het vochtgehalte, hoe minder energie voor een ontsteking nodig is.

Explosie-effect

Als onverhoopt toch een stofexplosie plaatsvindt, dan is het effect ervan bepalend voor de inzet van gevolg beperkende beheersmaatregelen. Hierbij is te denken aan explosiedrukbestendige behuizingen, explosiedruk-ontlastingspanelen en systemen voor explosieonderdrukking zoals blusmiddelinjectie bij de detectie van een beginnende explosie.
Het effect van een stofexplosie hangt af van stofeigenschappen zoals de maximale explosieoverdruk (Pmax) en de maximale drukstijgsnelheid (KSt-waarde) bij een explosie in een gesloten systeem. De waarden hiervan zijn nodig bij de keuze of het ontwerp van gevolg beperkende beheersmaatregelen.

Overige stofeigenschappen

Naast stofeigenschappen die iets zeggen over de kans op het ontstaan van een explosieve atmosfeer, de ontstekingsgevoeligheid daarvan en het effect van een onverhoopte explosie, zijn er nog andere stofeigenschappen die meer van belang zijn in specifieke situaties. Enkele daarvan zijn de Limiting Oxygen Concentration (LOC), de brandklasse (BZ) en de soortelijke elektrische weerstand.

De LOC is de zuurstofconcentratie van een stof-gasmengsel waaronder een ontsteking niet meer mogelijk is. De LOC is mede afhankelijk van de deeltjesgrootte en het specifieke inerte gas. Voor het inertiseren van een proces verdient het aanbeveling deze waarde te laten bepalen.

De BZ geeft informatie over de brandbaarheid en het branduitbreidingsgedrag van stoflagen. Dit is van belang in omgevingen waar een smeulende stoflaag een explosieve atmosfeer kan ontsteken.

De soortelijke elektrische weerstand van een poeder bepaalt of er sprake kan zijn van elektrostatische oplading. Hierdoor is een vonkontlading mogelijk die een explosieve atmosfeer kan ontsteken. Deze eigenschap is bepalend voor de brandstofgroep (IIIB of IIIC) waarin de betreffende stof valt, en daarmee voor de keuze van het explosieveilig materieel.

Analyse

Het is van groot belang om voor een risicoanalyse het productieproces en de relevante stofeigenschappen goed te kennen. Die eigenschappen zijn immers bepalend voor de aard en kosten van de te nemen beheersmaatregelen. Voor een goede analyse van een specifieke situatie kan een explosieveiligheidsdeskundige helpen met het bepalen van de relevante stofeigenschappen, het opstellen van de risico-inventarisatie en het voorstellen van passende én betaalbare beheersmaatregelen.

 

Tabel 1

Afb.: Tabel 1  

                                                                                                                                                                                                             

Dit artikel is geschreven door Maarten Beije. Maarten is Process Safety consultant bij D&F Consulting B.V., gespecialiseerd in ATEX / Explosieveiligheid.

Dit artikel is tevens gepubliceerd in de speciale editie Stofbestrijding/ATEX van Bulk Magazine. Klik hier voor de publicatie.

 

Update uw EVD!

Heeft u vragen naar aanleiding van dit artikel of wilt u meer informatie over stofeigenschappen, beheersmaatregelen en/of een explosieveiligheidsdocument, neem dan gerust vrijblijvend contact met ons op:

Neem contact met mij op

versturen

Of bel ons direct op

076 5040 340