Was ist eine Explosion?
Überall, wo explosive Gas-Luft-Gemische oder Stäube auftreten, kann es zu Explosionen kommen. Aber was ist eine Explosion? Wie kommt es zu Explosionen?
1. Definiton
- Abb. 1
Unter einer Explosion versteht man die schlagartig verlaufende chemische Reaktion eines brennbaren Stoffes mit Sauerstoff unter Freisetzung hoher Energie. Brennbare Stoffe können in Form von Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben vorliegen. Eine Explosion kann nur ablaufen, wenn drei Faktoren zusammenkommen (Abb. 1):
- Brennbarer Stoff (in entsprechender Verteilung und Konzentration)
- Sauerstoff (aus der Luft)
- Zündquelle
2. Flammpunkt und Explosionsgrenzen
Für sicherheitstechnische Betrachtungen sind bestimmte Kenngrößen dieser Stoffe zu beachten. Der Flammpunkt gibt für brennbare Flüssigkeiten die niedrigste Temperatur an, bei der sich über dem Flüssigkeitsspiegel ein durch Fremdentzündung entflammbares Dampf-Luft-Gemisch bildet (bei normalem Luftdruck). Liegt der Flammpunkt einer brennbaren Flüssigkeit deutlich über den maximal auftretenden Temperaturen, kann sich keine explosionsfähige Atmosphäre bilden. Der Flammpunkt einer Mischung verschiedener Flüssigkeiten kann tiefer liegen als der der einzelnen Komponenten. In der Gefahrstoffverordnung bzw. Betriebssicherheitsverordnung dient der Flammpunkt einer Flüssigkeit neben ihrem Siedepunkt der Klassifikation von Flüssigkeiten in hochentzündliche, leicht entzündliche und entzündliche Flüssigkeiten. Um eine explosionsfähige Atmosphäre zu bilden, muss der brennbare Stoff in einem bestimmten Konzentrationsbereich vorliegen (Abb. 2). Bei zu hoher Konzentration (fettes Gemisch) und bei zu geringer Konzentration (mageres Gemisch) findet keine Explosion, sondern nur eine stationäre oder keine Verbrennungsreaktion statt. Nur im Bereich zwischen der oberen und der unteren Explosionsgrenze reagiert das Gemisch bei Zündung explosionsartig. Die Explosionsgrenzen hängen vom Umgebungsdruck und vom Sauerstoffanteil der Luft ab.
- Abb. 2
3. Zündquelle
Eine Zündung explosionsfähiger Atmosphäre kann durch unterschiedliche Zündquellen erfolgen:
Heiße Oberflächen
Flammen und heiße Gase
Mechanisch erzeugte Funken
Elektrische Anlagen
Elektrische Ausgleichsströme, kathodischer Korrosionsschutz
Statische Elektrizität
Blitzschlag
Elektromagnetische Wellen (Hochfrequenz)
Optische Strahlung
Ionisierende Strahlung
Ultraschall
Adiabatische Kompression und Stoßwellen
Exotherme Reaktionen