die unter atmosphärischen Bedingungen einen Explosionsbereich, d. h. eine untere und obere Explosionsgrenze besitzen, gelten i. S. d. Gefahrstoffverordnung als hochentzündlich. Auch die entsprechende Klassifizierung brennbarer Gase nach Gefahrgutrecht stützt sich auf die Explosionsbereiche.
Die Explosionsgrenzen werden zusammen mit der Sauerstoffgrenzkonzentration benötigt, um die Schutzmaßnahme „Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre“ auszulegen. Die Temperatur-, Druck- und Inertgasabhängigkeiten sind zu berücksichtigen. Zu beachten ist weiterhin, dass die obere Explosionsgrenze eine Funktion des Sauerstoffgehalts ist.
Gemische {Explosionsfähige Atmosphäre, Explosionsfähige Gemische} mit Gasen, Dämpfen oder Stäuben
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| § 2 Abs. 10 GefStoffV: „Ein explosionsfähiges Gemisch ist ein Gemisch aus brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder aufgewirbelten Stäuben und Luft oder einem anderen Oxidationsmittel, das nach Wirksamwerden einer Zündquelle in einer sich selbsttätig fortpflanzenden Flammenausbreitung reagiert, sodass im Allgemeinen ein sprunghafter Temperatur- und Druckanstieg hervorgerufen wird.“ | |
Um ein explosionsfähiges Gemisch zu erreichen, ist die sehr feine Verteilung des brennbaren Stoffs mit dem Oxidationsmittel erforderlich.
| • | Bei Gasen kann das durch Konvektion oder durch Diffusion mit der umgebenden Luft erfolgen. |
| • | Flüssigkeiten werden verdampft. Ihr Verdampfen kann durch Spritzen oder Vernebeln, durch erhöhte Temperaturen oder durch Dochteffekte noch begünstigt werden. |
| • | Stäube werden aufgewirbelt. |
Eine Entzündung des Gemisches ist möglich, wenn die Konzentration des Brennstoffs im Oxidationsmittel innerhalb der Explosionsgrenzen, also oberhalb der unteren Explosionsgrenze (UEG) und unterhalb der oberen Explosionsgrenze (OEG), liegt. Unterhalb der UEG ist zu wenig Brennstoff vorhanden, d. h. das Gemisch ist zu mager, oberhalb der OEG ist zu viel Brennstoff vorhanden, d. h. das Gemisch ist zu fett.
Bild 1: Bestimmung der Explosionsgrenzen (Quelle: Inburex Consulting GmbH)
Beispielhaft sind hier verschiedene Reinstoffe mit ihren UEGs angegeben:
| Stoff | UEG(Luft, Vol.-%) | UEG(Luft, g/m3) | OEG(Luft, Vol.-%) |
| Wasserstoff | 4,0 | 3,4 | 77 |
| Kohlenmonoxid (rF >< 80 %) | 10,9 | 129 | 76 |
| Methan | 4,4 | 29 | 17 |
| Acetylen | 2,3 | 24 | 100 |
| Propan | 1,7 | 31 | 10,8 |
| Octan | 0,8 | 38 | 6,5 |
| Toluol | 1,0 | 39 | 7,8 |
| Ethanol | 3,1 | 59 | 27,7 |
| Isopropanol | 2,0 | 50 | 13,4 |
| Aceton | 2,5 | 60 | 14,3 |
Explosionsgrenzen verschiedener Reinstoffe in der Luft; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Einen Sonderfall im Explosionsschutz bilden hybride Gemische. Hybride Gemische sind Gemische aus Staub, Brenngas und Luft. Diese Gemische verfügen über andere sicherheitstechnische Eigenschaften als ihre Einzelkomponenten. Ebenso lassen sich die sicherheitstechnischen Kennzahlen nicht mit den normierten Testverfahren ermitteln.
Es besteht aus verschiedenen Forschungsvorhaben der begründete Verdacht, dass hybride Gemische zündwilliger als deren Einzelkomponenten sind und die Explosionen derartiger Gemische in ihren Auswirkungen deutlich stärker sind als deren Einzelkomponenten.
Ebenso gibt es keine Basis zu einer Art Umrechnung der Größen oder Korrekturfaktoren.
Explosivstoffe (Sprengstoffe) und chemisch instabile Gase (§ 2 Abs. 11 GefStoffV) sind nicht Gegenstand dieser Veröffentlichung.
Beiden Stoffgruppen ist gemein, dass sie sich auch ohne die Anwesenheit von Luft oder eines anderen Oxidationsmittels explosionsartig zersetzen können. Nach Wirksamwerden einer Zündquelle reagieren sie in einer sich selbsttätig fortpflanzenden Flammenausbreitung. In der Folge wird im Allgemeinen ein sprunghafter Temperatur- und Druckanstieg hervorgerufen.
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