Zur Bestimmung der Mindestzündtemperatur wird ein Staub/Gas/Luft-Gemisch in eine erhitzte Zündapparatur eingeblasen. Eine Flammenausbildung zeigt die erfolgte Zündung
Quelle: BAM
Explosionen und Schadensfeuer, verursacht durch die Entzündung brennbarer Stäube, stellen weiterhin ein nicht zu vernachlässigendes Gefahrenpotential in allen industriellen Bereichen dar, in denen solche Materialien produziert oder verwendet werden. Die Festlegung geeigneter Schutzmaßnahmen zur Vermeidung von Bränden und Explosionen basiert in der Regel auf so genannten sicherheitstechnischen Kenngrößen der eingesetzten Materialien, die mit Hilfe international genormter Verfahren bestimmt werden.
Hybride Gemische, d.h. Gemische aus brennbarem Staub und Gas, treten in einer Vielzahl von Industriezweigen auf wie z. B. bei kohle- und erdölverarbeitenden Prozessen, der chemischen Industrie, sowie der Metallurgie und Textilindustrie. Dies wird sich unter vermehrtem Einsatz von Wasserstoff noch verstärken. Genormte Bestimmungsverfahren für sicherheitstechnische Kenngrößen existieren allerdings bislang nur zum einen für Gase, Dämpfe und Nebel oder für Stäube. Die Verfahren unterscheiden sich zum Teil in wesentlichen Parametern und sind daher nicht ohne weiteres miteinander vergleichbar.
Im Rahmen eines gastwissenschaftlichen Austausches mit der Sichuan Universität Chengdu, China sowie mit weiteren Partnern erfolgte die experimentelle Untersuchung der Zündtemperaturen unterschiedlicher Stäube unter Zumischung brennbarer Gase inklusive Wasserstoff. In Abhängigkeit vom Gehalt des Staubes an flüchtigen, d.h. als Gase entweichenden, Bestandteilen wurden zum Teil gegenläufige Effekte beobachtet. So führte für gering flüchtige Anthrazitkohle eine Zumischung von brennbaren Gasen bis 3 vol. % generell zu einer Absenkung der Mindestzündtemperatur. Die Reaktionen hochflüchtiger bituminöser Kohle waren wesentlich komplexer; hier trat zum Teil bei Zumischung größerer Mengen an Brenngasen sogar eine Erhöhung der Mindestzündtemperatur auf, mit Ausnahme von Wasserstoff. Dieser Effekt wurde erstmalig beobachtet.
Die Untersuchungen machen deutlich, dass die Zumischung von brennbaren Gasen zu Stäuben unterschiedliche Wirkungen hervorrufen kann. Geeignete Untersuchungsverfahren sind somit notwendig, um für die Festlegung von Maßnahmen zur Brand- und Explosionsvermeidung notwendige Parameter bestimmen zu können.
Minimum ignition temperature of carbonaceous dust clouds in air with CH4/H-2/CO below the gas lower explosion limit
Dejian Wu, Martin Schmidt, X. Tan, P. Zhao, W. Huang, X. Qian
erschienen in Fuel, Vol. 264, Seite 116811 ff., 2020
BAM Fachbereich Explosionsschutz Gase, Stäube