Vochtig stof is niet altijd veiliger

In explosieveiligheid hoor je regelmatig de redenering: “Het stof is vochtig, dus de ontstekingsgevoeligheid zal wel lager zijn.”

Bij water kan die gedachte technisch verdedigbaar zijn. Water neemt warmte op, moet worden opgewarmd en verdampt voordat het stofdeeltje effectief kan deelnemen aan de verbranding. Daardoor kan de minimale ontstekingsenergie, de MIE, toenemen. Maar zelfs dan geldt dat alleen zolang het vochtgehalte in het proces werkelijk aanwezig, homogeen verdeeld en onder alle bedrijfscondities geborgd is.

Maar wat gebeurt er wanneer het “vocht” geen water is?

Neem cellulose bevochtigd met ethanol.
Dan spreken we niet meer over een eenvoudig vochtig stof, maar over een brandbaar stof in combinatie met een vluchtige brandbare vloeistof. Ethanol kan verdampen en met lucht een explosieve dampatmosfeer vormen. Cellulose kan als fijn verdeeld stof eveneens een explosieve stofwolk vormen. Samen kunnen zij een hybride explosieve atmosfeer opleveren: damp én stof in hetzelfde scenario.

En juist daar zit het risico.
Bij een hybride mengsel kan de ontstekingsgevoeligheid anders uitpakken dan bij de afzonderlijke stoffen. De ethanol damp kan de ontsteking van de cellulose-stofwolk ondersteunen. De MIE van het totale mengsel kan lager worden dan verwacht wanneer alleen naar het droge stof of naar een waterhoudend stofmonster wordt gekeken. Ook de LEL, de explosiedruk, de drukstijgsnelheid en de effectiviteit van ontstekingspreventie kunnen anders uitvallen.

Daarom is de vraag niet: “Is het stof vochtig?”

De juiste vraag is: “Waar kan ethanol verdampen, waar kan cellulose als stofwolk aanwezig zijn, en kunnen damp en stof gelijktijdig voorkomen?”

Dat verschil is essentieel voor ATEX. Bij cellulose kijken we naar stofexplosiegevaar, stofwolken, stoflagen, opwerveling en ontstekingsbronnen. Bij ethanol kijken we naar dampvorming, ventilatie, LEL, temperatuur, emissiebronnen en mogelijke gas- of dampzones. Wanneer beide gelijktijdig aanwezig kunnen zijn, mag je deze beoordelingen niet los van elkaar behandelen alsof het twee gescheiden werelden zijn.

In de praktijk kan dit optreden bij mengen, drogen, impregneren, reinigen, filtreren, afzuigen, monstername, opslag of intern transport. Een product kan bij invoer “nat” lijken, terwijl in een filter, leiding, droger of afzuigpunt juist een ontvlambare damp-stofcombinatie ontstaat. Zeker bij warme oppervlakken, onderdruk systemen, slechte ventilatie of recirculatie kan de werkelijke situatie sterk afwijken van de aanname op papier.
Voor een goede explosieveiligheidsbeoordeling moet daarom worden gekeken naar de meest ongunstige realistische procesconditie. Niet naar het gemiddelde vochtgehalte van het product, maar naar de situatie waarin ethanol voldoende kan verdampen én cellulose voldoende fijn verdeeld aanwezig kan zijn.

Dat vraagt om meer dan een standaard stofdata-blad. Het vraagt om proceskennis, beoordeling van emissiebronnen, ventilatie, ontstekingsbronnen, stoflagen, dampvorming en mogelijke interactie tussen stof en damp.

De belangrijkste les is simpel:
Water kan stof minder ontstekingsgevoelig maken.
Ethanol kan van “vochtig stof” juist een hybride explosierisico maken.

Wie bij ATEX alleen vraagt of een stof droog of vochtig is, stelt dus niet de juiste vraag. De echte vraag is welk medium aanwezig is, onder welke procescondities het vrijkomt, en of stof en damp samen een explosieve atmosfeer kunnen vormen.
Explosieveiligheid begint niet bij aannames.
Explosieveiligheid begint bij het juiste scenario.

Bron: Abbasi, T. & Abbasi, S.A. – Dust explosions: Cases, causes, consequences, and control
Journal of Hazardous Materials, 2007.
Addai, E.K., Gabel, D., Krause, U. – Minimum ignition energy of hybrid mixtures
Onderzoek naar ontstekingsenergie en explosiegedrag van hybride stof-gas/ dampmengsels.
Proust, C. – Dust explosions in the process industries
Analyse van stofexplosies, ontstekingsgevoeligheid en procescondities.

#ATEX #Explosieveiligheid #MIE #HybrideMengsels #Cellulose #Ethanol #Stofexplosie #Procesveiligheid #EVD #Zonering #Ontstekingsanalyse #NPR7910 #IEC60079 #Exquintia