Voorkom gasexplosies

Print
Gevaarlijke stoffen
Een vloeibare brandbare stof zal afhankelijk van de dampspanning in meerdere of mindere mate verdampen en zal dus met de lucht een ontplofbaar mengsel vormen. De snelheid waarmee damp wordt gevormd en de concentratie boven het vloeistofoppervlak worden hoger naarmate de temperatuur van de vloeistof hoger is. Zodra de vloeistof een temperatuur boven zijn vlampunt heeft en de concentratie boven de LEL komt, is het mengsel ontsteekbaar.

Een vloeibare brandbare stof zal afhankelijk van de dampspanning in meerdere of mindere mate verdampen en zal dus met de lucht een ontplofbaar mengsel vormen. De snelheid waarmee damp wordt gevormd en de concentratie boven het vloeistofoppervlak worden hoger naarmate de temperatuur van de vloeistof hoger is. Zodra de vloeistof een temperatuur boven zijn vlampunt heeft en de concentratie boven de LEL komt, is het mengsel ontsteekbaar.

Wanneer brandbare gassen in de atmosfeer vrijkomen, vermengen ze zich direct met de lucht die voor circa 21 vol% uit zuurstof bestaat. Als de concentratie van de brandbare stof in het ontstane gasmengsel tussen de onderste en de bovenste explosiegrens ligt, dan kan het mengsel ontploffen als het wordt ontstoken. Van ieder brandbaar gas liggen de explosiegrenzen in lucht bij omgevingsdruk vast. Deze kunnen sterk variëren afhankelijk van het soort gas.

Nevelexplosiegevaar
Wanneer een vloeistof wordt verstoven ontstaan zeer kleine druppeltjes, oftewel een nevel. Hoe kleiner de druppeltjes zijn, hoe stabieler de nevel is en des te meer deze zich als een gas gedraagt en op vervolgens op een overeenkomstige manier kan ontploffen. Dit noemen we een nevelontploffing.

Explosiegrenzen
Voor de meest gebruikte gassen geldt dat de onderste explosiegrens (LEL) ergens ligt tussen de 2 vol% en 5 vol% De bovenste explosiegrens (UEL) kan echter relatief hoge waarden hebben tot 100%. Enkele voorbeelden: aceton 2,1 – 13%, acetyleen 2,3 – 80%, methanol 5,5 – 44% en waterstof 4 – 76%. Veelal wordt de 10% LEL grens vaak als een grens genomen waarboven een ruimte niet meer mag worden betreden. Wanneer het vlamfront zich slechts traag voortplant (snelheden tot 100 m/s) spreekt men van deflagratie. Bij detonaties is de snelheid van het vlamfront veel groter (1 – 10 km/s), hetgeen kan leiden tot schokgolven.

Indeling van gassen en dampen op basis van hun ontstekingseigenschappen
Gassen en dampen worden op basis van hun ontstekingseigenschappen ingedeeld in temperatuurklassen en gasgroepen. Materieel bestemd voor gebruik in explosiegevaarlijk gebied (gevarenzone) is eveneens ingedeeld in temperatuurklassen en gasgroepen. Een gevarenzone wordt gekenmerkt door zonesoort, temperatuurklasse en gasgroep.

Ontstekingstemperatuur van een brandbare stof
De ontstekingstemperatuur van een brandbare stof is de laagste temperatuur van een verhit oppervlak waarbij, onder gespecificeerde omstandigheden, ontsteking van een brandbare stof in de vorm van een gas- of dampmengsel met lucht zal plaatsvinden. De hoogst voorkomende oppervlaktetemperatuur behoort, om ontsteking te voorkomen, lager te zijn dan de ontstekingstemperatuur van het gasmengsel.

Eisen aan materieel
Materieel dat in een bepaalde temperatuurklasse is ingedeeld, mag worden toegepast voor gassen met een ontstekingstemperatuur die hoger is dan de bij die klasse behorende temperatuur. Anders gezegd: materieel behoort tenminste in dezelfde temperatuurklasse te zijn ingedeeld als die waarmee de zone is gekenmerkt.

Indeling van materieel in temperatuurklassen

Temperatuurklasse van het materieel Maximaal toelaatbare oppervlaktetemperatuur in graden Celcius
T1 450
T2 300
T3 200
T4 135
T5 100
T6 85

Gasgroepen
Gassen en dampen zijn ingedeeld in de volgende gasgroepen:
- Gasgroep I: mijngas (kolenwinning)
- Gasgroep II: alle ander soorten gassen en dampen

Principes
De principes voor explosiebeveiliging zijn:
- Primair - voorkomen dat er een explosieve atmosfeer kan ontstaan door het wegnemen of weghouden van alle brandbare stoffen en/of zuurstof
- Secundair - het elimineren van ontstekingsbronnen (speciale behuizingen, intrinsiek veilig maken)
- Tertiair - in het uiterste geval explosies gecontroleerd toelaten en beperken van de gevolgen door explosiebestendige constructies (bv. breekplaten, vlamdovers).
In veel bedrijven kan de aanwezigheid van brandbare stoffen niet voorkomen worden en omdat in bedrijfsomgevingen vaak mensen werken is het veelal niet praktisch om zuurstof weg te halen. De meest praktische manier om explosies te voorkomen is om de ontstekingsbron te elimineren.

Dat betekent dat als er een explosieve atmosfeer kan ontstaan (in het zogenaamde Gevaarlijke Gebied) dat een bepaalde ‘zonering’ wordt aangebracht waarbinnen slechts bepaalde typen beveiligde ontstekingsbronnen gebruikt mogen worden. De zonering richt zich dus alleen op de ontstekingsbronnen. Het doel van deze gevarenzone-indeling is om de toelaatbaarheid te beoordelen van ontstekingsbronnen in een gebied waarin brandbare stoffen aanwezig zijn. De indeling binnen zo´n Gevaarlijk Gebied in zoneklassen is afhankelijk van de waarschijnlijkheid van het aanwezig zijn van een ontplofbare atmosfeer. Deze wordt bepaald door de frequentie en duur van het optreden van een explosieve atmosfeer binnen die gevarenzone. Hieronder worden deze begrippen uitgelegd. Aan het eind van dit artikel wordt een globaal stappenplan gepresenteerd.

Soorten gebieden
Als vastgesteld is dat er gevarenbronnen aanwezig zijn en bepaalde minimumhoeveelheden worden overschreden, wordt bekeken of er sprake is van een gevaarlijk gebied waarbinnen een nadere verdeling in zones nodig kan zijn.

Gevaarlijk gebied
Dit is een gebied waarbinnen een explosieve gasatmosfeer in zulke hoeveelheden aanwezig is of aanwezig kan zijn dat speciale voorzieningen zijn vereist voor de constructie, de installatie en het gebruik van materieel. Deze wordt nader verdeeld in drie zones. In een Gevaarlijk Gebied moeten maatregelen ter voorkoming van actieve ontstekingsbronnen (materieel en/of werkzaamheden) worden genomen.

Niet Gevaarlijk Gebied (NGG)
Dit is een gebied waarbinnen een explosieve gasatmosfeer niet wordt verwacht aanwezig te zijn, in zulke hoeveelheden dat speciale voorzieningen zijn vereist voor de constructie, de installatie en het gebruik van materieel.

Afwijkend Gebied (AG)
Dit is een gebied waarbinnen ten gevolge van hete oppervlakken, open vuur en/of vlammen en/of open branders een constante ontstekingsbron aanwezig is, waardoor het door de noodzakelijke en onvermijdelijke aanwezigheid van een of meer secundaire gevarenbronnen niet zinvol is om een zone-indeling te maken.

Gevarenzone-indeling
Een gevarenzone-indeling is de indeling van ‘Gevaarlijke Gebieden’ in zones, afhankelijk van de waarschijnlijkheid van het aanwezig zijn van een explosieve atmosfeer. Zones zijn gevaarlijke (deel)gebieden die op basis van de frequentie waarin een explosieve gasatmosfeer voorkomt en de duur daarvan, zijn ingedeeld. Voor zonering zijn drie zones gedefinieerd.

Zone 0
Een gebied waarbinnen een explosieve gasatmosfeer voortdurend of gedurende lange perioden of regelmatig aanwezig is. Daarbij is te denken aan meer dan 10% van de bedrijfsduur van een installatie of van de duur van een activiteit. In eerdere versies van de NPR 7910-1 werd uitgegaan van langer dan 1000 uur per jaar. Een voorbeeld van zone 0 is het binnenste van een tank met brandbare vloeistoffen.

Zone 1
Een gebied waarbinnen de aanwezigheid van een explosieve gasatmosfeer bij normaal bedrijf af en toe te verwachten is. Daarbij is te denken aan tussen 0,1% en 10% van de bedrijfsduur van een installatie of van de duur van een activiteit. In eerdere versies van de NPR 7910-1 werd uitgegaan van 10-1000 uur per jaar. Een voorbeeld van zone 1 is het gebied rondom een opening van een tank met brandbare vloeistoffen.

Zone 2
Een gebied waarbinnen de aanwezigheid van een explosieve gasatmosfeer bij normaal bedrijf onwaarschijnlijk is en waarbinnen een dergelijke atmosfeer, indien aanwezig, slechts zelden en gedurende een korte periode zal bestaan. Daarbij is te denken aan minder dan 0,1% van de bedrijfsduur van een installatie of van de duur van een activiteit. In eerdere versies van de NPR 7910-1 werd uitgegaan van in totaal minder dan 10 uur per jaar. Een voorbeeld van zone 2 is de omgeving om een tank met brandbare vloeistoffen.

In onderstaande tabel worden de minimale hoeveelheden aangegeven voor de gevarenzone-indeling.

Eigenschappen van de brandbare stof

Minimale hoeveelheden in kg

GHS-klasse

Buitenlucht of
‘open’ gebouw

Gesloten gebouw

Brandbare gassen

50

5

Klasse 2
cat. 1 en 2

Tot vloeistof verdichte brandbare gassen (aerosolen)

50

5

Klasse 3
cat. 1 en 2

Brandbare vloeistoffen met vp < 23 0C en een beginkookpunt ≤ 35 0C

50

5

Klasse 6

cat. 1

Brandbare vloeistoffen met vp < 23 0C en een beginkookpunt > 35 0C

500

50

Klasse 6

cat. 2

Brandbare vloeistoffen met vp ≥ 23 0C en ≤ 60 0C als zij kunnen vrijkomen met een temperatuur > vlampunt minus 3 0C.

 

Hieronder valt ook gasolie, diesel en lichte stookolie met vlampunten tussen 55 en 75 0C.

5000

500

Klasse 6

cat. 3

Overige brandbare vloeistoffen als zij kunnen vrijkomen met een temperatuur ≥ vlampunt minus 3 0C.

5000

500

N.v.t.

vp = vlampunt
GHS: Globally Harmonised System (indeling gevaarlijke stoffen)

Bij deze indeling moet bedacht worden dat het hier om arbitraire getallen gaat en dat per situatie toch bekeken moet worden of er kans op explosies aanwezig is. Het kan bijvoorbeeld best zijn dat in een ruimte minder dan 5 kg aan brandbare vloeistoffen met een vlampunt < 23 0C en een beginkookpunt ≤ 35 0C aanwezig is, maar dat deze in een zeer open toestand zich in een bepaalde hoek van de ruimte bevinden, waardoor plaatselijk de concentratie aan brandbare dampen toch in het explosiegebied kan zitten.

Globaal stappenplan ter voorkoming van gasexplosies
1.Bepaal of er brandbare stoffen aanwezig zijn.
2.Worden daarbij de minimumgrenzen worden overschreden?
3.Bepaal in hoeverre door de aanwezigheid van brandbare stoffen een explosieve omgeving kan ontstaan (aard van de stoffen, frequentie en duur van vrijkomen, ventilatie-omstandigheden). Dus bepaal of er sprake is van een gevaarlijk gebied.
4.Zo ja, bepaal of binnen zo´n gevaarlijk gebied een nadere indeling nodig is, de gevarenzone-indeling.
- Bepaal de aard van de gevarenzones: de klasse
- Bepaal de afmeting van de zones
5. Wanneer er een explosieve omgeving aanwezig is, neem maatregelen.
- Voorkomen van ontstaan van gevaarlijke explosieve atmosfeer
- Voorkomen van ontstekingsbronnen (zie bovenstaande eisen aan materieel)
- Beperken van gevolgen van een explosie
- Toepassen meet- en regeltechniek
6. Neem organisatorische maatregelen.
- Keuringen, inspecties en onderhoud
- Procedures, instructies, kwalificatie, voorlichting, opleiding
- Toezicht, werkvergunningen
- Markering explosiegevaarlijke gebieden
7. Stel een explosieveiligheidsdocument op.

Lees meer
Lees hier het inleidende artikel over explosies
Lees hier het vervolgartikel over stofexplosies

Bronnen
NPR 7910-1 + C1 (nl) van maart 2012: Gevarenzone-indeling met betrekking tot explosiegevaar; deel 1: Gasexplosiegevaar gebaseerd op NEN-EN-IEC 60079-10-1: 2009 De NPR 7910-1 en de NPR 7910-2 zijn de Nederlandse nationale praktijkrichtlijnen voor respectievelijk gasexplosiegevaar en stofexplosiegevaar. Deze praktijkrichtlijnen geven voor de gevarenzone-indeling een gemakkelijk uitvoerbare aanpak gebaseerd op aannamen die een sterke vereenvoudiging Inhouden van de in werkelijkheid veelal zeer gecompliceerde situaties.

De ATEX 95 en de ATEX 137 richtlijn. ATEX is de afkorting van Atmosphères Explosibles. Het doel van deze richtlijnen is werknemers te beschermen tegen explosiegevaar.

Zakboek Gevaarlijke Stoffen

Het zakboek Gevaarlijke stoffen is vooral praktisch van aard. Het behandelt de soorten stoffen die op de werkvloer voorkomen, hoe je ze herkent en welke gevaren kunnen optreden. Er is ook aandacht voor stoffen die door het werk kunnen vrijkomen, zoals lasrook, kwartsstof, asbest en uitlaatgassen.