Støveksplosion

Der er fem nødvendige betingelser for en støveksplosion:

• Et brændbart støv
• Støvet er spredt i luften i en tilstrækkelig høj koncentration
• Der er et oxidationsmiddel (typisk atmosfærisk ilt)
• Der er en antændelseskilde
• Området er indesluttet-en bygning kan være en indhegning

StøvkilderRediger

Mange almindelige materialer, som er kendt for at brænde, kan forårsage en støveksplosion, f.eks. kul og savsmuld. Desuden kan mange ellers banale organiske materialer også spredes i en farlig støvsky, f.eks. korn, mel, stivelse, sukker, flormelis, kakao, kaffe og pollen. Pulveriserede metaller (f.eks. aluminium, magnesium og titanium) kan danne eksplosive suspensioner i luften, hvis de er fint fordelt.

Eksplosivt støv kan opstå ved aktiviteter som f.eks. transport af korn, og kornsiloer er ofte blevet sprængt voldsomt ned. Udvinding af kul fører til kulstøv, og melmøller har ligeledes store mængder melstøv som følge af formaling. En gigantisk eksplosion af melstøv ødelagde en mølle i Minnesota den 2. maj 1878, hvor 18 arbejdere på Washburn A Mill og yderligere fire i de tilstødende bygninger blev dræbt. Et lignende problem opstår i savværker og andre steder, der er dedikeret til træbearbejdning.

Siden fremkomsten af additiv fremstilling (AM) baseret på metalpulver i industriel produktionsskala i 2010’erne er der et stigende behov for mere information og erfaring med at forebygge støveksplosioner og brande fra de spor af overskydende metalpulver, der sommetider er tilbage efter lasersintring eller andre fusionsmetoder. F.eks. kan overskydende pulver, der frigøres fra porøsiteter i støttestrukturerne, under bearbejdningsoperationer nedstrøms efter AM-bygningen blive udsat for gnister fra skærefladen. Der gøres en indsats ikke kun for at opbygge denne vidensbase inden for industrien, men også for at dele den med de lokale brandvæsener, som foretager regelmæssige brandsikkerhedsinspektioner af virksomheder i deres distrikter, og som kan forvente at besvare alarmer i butikker eller fabrikker, hvor AM nu er en del af produktionsmixet.

Selv om det ikke strengt taget er støv, er det også kendt, at papirpartikler, der udsendes under forarbejdning – især rulning, udrulning, kalandrering/skæring og skæring af ark – udgør en eksplosionsfare. I lukkede papirfabrikker, der er udsat for sådanne farer, opretholdes der almindeligvis en meget høj luftfugtighed for at mindske risikoen for luftbårne papirstøveksplosioner.

I pyroteknik til specielle effekter er lycopodiumpulver og mælkefri flødepulver to almindelige midler til at frembringe sikre, kontrollerede brandeffekter.

For at understøtte en hurtig forbrænding skal støvet bestå af meget små partikler med et højt overfladeareal/volumenforhold, hvorved det samlede eller kombinerede overfladeareal af alle partiklerne bliver meget stort i forhold til et støv af større partikler. Støv defineres som pulver med partikler med en diameter på mindre end ca. 500 mikrometer, men finere støv udgør en langt større fare end grove partikler i kraft af det større samlede overfladeareal for alle partiklerne.

KoncentrationRediger

Under en vis værdi, den nedre eksplosionsgrænse (LEL), er der ikke tilstrækkeligt støv til at understøtte forbrændingen med den hastighed, der er nødvendig for en eksplosion. En koncentration af brændbart stof på eller under 25 % af LEL-værdien betragtes som sikker. Tilsvarende, hvis forholdet mellem brændstof og luft stiger over den øvre eksplosionsgrænse (UEL), er der ikke tilstrækkeligt oxidationsmiddel til, at forbrændingen kan fortsætte med den nødvendige hastighed.

Det er vanskeligt at bestemme den mindste eksplosive koncentration eller den maksimale eksplosive koncentration af støv i luft, og konsultation af forskellige kilder kan føre til ret forskellige resultater. Typiske eksplosive områder i luft er fra nogle få dusin gram/m3 for den mindste grænse til nogle få kg/m3 for den maksimale grænse. F.eks. er LEL-værdien for savsmuld blevet fastsat til mellem 40 og 50 gram/m3. Det afhænger af mange faktorer, herunder den anvendte materialetype.

OxidationsmiddelRediger

Typisk kan normal atmosfærisk ilt være tilstrækkeligt til at understøtte en støveksplosion, hvis de andre nødvendige betingelser også er til stede. Miljøer med højt iltindhold eller ren ilt anses for at være særligt farlige, og det samme gælder stærkt oxiderende gasser som klor og fluor. Også partikulære suspensioner af forbindelser med et højt oxidationspotentiale, såsom peroxider, chlorater, nitrater, perchlorater og dichromater, kan øge risikoen for en eksplosion, hvis der også er brændbare materialer til stede.

TændkilderRediger

Der er mange antændelseskilder, og en åben flamme behøver ikke at være den eneste: over halvdelen af støveksplosionerne i Tyskland i 2005 skyldtes ikke-flammekilder. Almindelige antændelseskilder omfatter:

• elektrostatisk udladning (f.eks. et forkert monteret transportbånd, der kan virke som en Van de Graaff-generator)
• friktion
• elektrisk lysbue fra maskiner eller andet udstyr
• varme overflader (f.eks.f.eks. overophedede lejer)
• ild
• selvantændelse

Det er imidlertid ofte vanskeligt at fastslå den nøjagtige antændelseskilde, når man undersøger efter en eksplosion. Når der ikke kan findes en kilde, vil antændelsen ofte blive henført til statisk elektricitet. Statiske ladninger kan genereres af eksterne kilder eller kan genereres internt ved friktion på overfladerne af partikler selv, når de støder sammen eller bevæger sig forbi hinanden.