Explosionsfähige Atmosphäre

Als explosionsfähige Atmosphäre ist ein Gemisch aus brennbaren Stoffen mit Sauerstoff definiert. Der Sauerstoff liegt meist als Bestandteil der Umgebungsluft vor. Als brennbare Stoffe kommen Gase, Flüssigkeiten oder deren Dämpfe, aber auch Aerosole aus Nebeln oder Stäuben in Frage. Im Explosionsschutz wird dies unter normalen atmosphärischen Bedingungen betrachtet.

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Die Explosionsfähigkeit hängt von dem eingesetzten Stoff, seiner Brennbarkeit und der Mischung mit Luft, bzw. Sauerstoff ab. Falls die Mischung mit einem Luftsauerstoffgemisch erfolgt, das eine andere Zusammensetzung als das normalerweise in der Umwelt vorhandene Luftgemisch besitzt, ist der Sauerstoffanteil genau zu betrachten. Sinkt der Sauerstoffanteil unter einen bestimmten stoffabhängigen Wert, der sogenannten Sauerstoffgrenzkonzentration, so kann dieses Gemisch nicht gezündet werden. Dieser Effekt wird bei der sogenannten Inertisierung ausgenutzt, bei der Sauerstoff durch ein inertes Gas – eines, das nicht zur Oxidation geeignet ist – ersetzt wird. Weiterhin muss die Konzentration des brennbaren Stoffes in dem Luftgemisch zwischen der unteren und der oberen Explosionsgrenze liegen.

Explosionsfähige Atmosphäre kann gewollt oder auch ungewollt vorliegen. Ersteres liegt in vielen Bereichen des Produktionsprozesses vor. Hier kommt explosionsfähige Atmosphäre überall dort vor, wo die entsprechenden Stoffe in Anwesenheit von der Umgebungsluft eingesetzt werden. Dies können Bereiche sein, in denen Klebstoffe oder Lacke austrocknen oder aufgebracht werden, in der Umgebung von Gärbottichen in der Alkoholproduktion, in Bereichen wo Stoffe zerkleinert werden wie z. B. in Kornmühlen oder zahlreichen anderen Bereichen. Ungewollte explosionsfähige Atmosphäre liegt beim Auftreten eines Fehlers vor. Dies kann z. B. das Bersten einer Gaspipeline, die unbeabsichtigte Öffnung eines Auslaßventils oder auch Undichtigkeiten an Kesseln sein, die durch mangelnde Wartung auftritt.

Anmerkungen zur Praxis

Ein zündfähiges Gemisch kann durch eine Zündquelle zur Explosion gebracht werden. Zum Beispiel kann das Rauchen an einer Tankstelle zur folgenden Situation führen. Bei einem Betankungsvorgang können aus dem Tankstutzen Dämpfe austreten, die sich dann mit der Luft vermischen und somit eventuell eine explosionsfähige Atmosphäre bilden. Wenn der Raucher an der Zigarette zieht, kann durch die erhöhte Sauerstoffzufuhr im Glutbereich die Zündtemparatur erreicht werden. Wenn die Zigarettenglut nun Kontakt mit dem Luft-/Gasgemisch erhält kann es sich entzünden. Als Folge kommt es zu einer Verpuffung, die einen Brand zur Folge haben kann. Bei einer Benzinbombe verdampft das zunächst flüssige Benzin und verteilt sich in der Luft. Diese explosionsfähige Atmosphäre wird zur Zündung gebracht, wobei eine gewaltige Explosion entsteht. Ob es zu einer Verpuffung oder Explosion kommt hängt daher entscheidend von der Menge des brennbaren Stoffes und den jeweiligen Rahmenbedingungen ab.

Das Vorhandensein einer solchen Atmosphäre kann zeitlich und räumlich begrenzt sein. So wird sich z. B. beim Ausströmen von Benzindämpfen aus einem verunglückten Tankwagen die Konzentration direkt an der lecken Stelle zusammen mit der Umgebungsluft eine explosionsfähig Atmosphäre entwickeln. Abhängig von Windgeschwindigkeit und Richtung breitet sich eine Wolke aus, deren Konzentration durch den Verdünnungseffekt sinkt und in einer gewissen Entfernung die untere Explosionsgrenze unterschreitet. Bei einem Leck in einem Druckbehälter kann dieser Bereich abhängig von Windrichtung und -stärke bis in eine Entfernung von 200 m reichen.

Literatur

• Bussenius, S.: “Wissenschaftliche Grundlagen des Brand- und Explosionsschutzes.“, Kohlhammer, Stuttgart, Berlin, Köln, 1996, ISBN 3-17-013867-7
• Groh, H.: “Explosion Protection“, Elsevier Butterworth-Heinemann, Oxford, Expert-Verlag, Renningen, 2004, ISBN 0-7506-4777-9
• Hattwig, M.; Steen, H.: “Handbook of Explosion Prevention and Protection“, Wiley-VCH, Weinheim, 2004, ISBN 3-527-30718-4
• Lienenklaus, E.; Wettingfeld, K.: “Elektrischer Explosionsschutz nach DIN VDE 0165“, 2. Auflage, VDE-Verlag, Berlin und Offenbach, 2001, ISBN 3-8007-2410-3
• N.N.: “Grundlagen Explosionsschutz“, Cooper Crouse-Hinds GmbH, Soest, 2004, Druckschrift Nr. 1213/6/04.04/SD
• Olenik, H. u.A., “Elektroinstallation und Betriebsmittel in explosionsgefährdeten Bereichen“, Hüthig & Pflaum, München/Heidelberg/Berlin, 2000, ISBN 3-8101-0130-3