Dit artikel gaat in op:

  • De methode om de zuurstofgrensconcentratie vast te stellen in stofwolken in een gesloten vat
  • De methode om de zuurstofgrensconcentratie vast te stellen in stofwolken onder vooraf bepaalde condities van druk en temperatuur
  • De procedure die gevolgd dient te worden

De experts van Dinnissen Process Technology staan klaar voor al uw vragen:

Neem contact op met Juul Jenneskens 077 467 3555

Zuurstofgrensconcentratie vaststellen in stofwolken in een gesloten vat

Om de zuurstofgrensconcentratie vast te stellen, wordt normaliter een vat gebruikt dat bestand is tegen de explosiedruk van 1 m3. Dat vat wordt gebruikt voor het vaststellen van drie zaken: 

  • de maximale explosiedruk,
  • de maximale snelheid van explosiedrukstijging, ook wel de Kst-waarde genoemd,
  • de laagste explosiegrens van stofwolken.

Het vat is meestal bolvormig of heeft de vorm van een cilinder en moet zo ontworpen zijn dat het een overdruk van ten minste 20 bar aankan. Daarnaast moet deze apparatuur zo goed mogelijk voorzien zijn van elektrische of mechanische uitschakelingen. Om er zeker van te zijn dat openingen in het vat, zoals de in- en uitlaat, goed gesloten zijn voor de (test)procedure begint. Daarnaast moet de apparatuur ook zo ontworpen zijn dat restdruk in het vat kan worden ontlucht.

Bepaling van zuurstofgrensconcentratie_Kst waarden.jpg

Zuurstofconcentratie waarden

Zuurstofgrensconcentratie vaststellen in stofwolken onder vooraf bepaalde condities

Het stofverspreidingssysteem werkt als volgt. Het te verspreiden stof boven in het systeem is in een grote stofbak met een volume van 5,4 dm3 geplaatst, waarbij de aspectverhouding 3:1 is. Deze stofbak heeft een uitlaat waardoor het stof de bak verlaat. Deze uitlaat wordt afgesloten door een snelwerkende klep die wordt geactiveerd door een straalkap. De afdichting is in de vorm van een kleine ring. Die ring wordt vernietigd door een straalkap af te vuren en de klep gaat open vanwege de druk in de stofbak. De klep is zo ontworpen dat hij open gaat in minder dan 10 milliseconden en is verbonden met de zijkant van het explosievat. Om het stof te verspreiden is een halfronde sproeipijp gemonteerd aan de binnenkant van het explosievat gelijk aan de vorm van de wand. Deze sproeipijp heeft 13 gaten elk met een diameter van 6 millimeter. 

De ontstekingsbron in het stofverspreidingssysteem bestaat uit twee elektrisch geactiveerde pyrotechnische ontstekers, elk met een ontstekingsenergie van 5 kJ. Deze zijn in tegengestelde richting geplaatst in het centrum van het explosievat. De ontstekers worden in minder dan 10 milliseconden ontstoken door elektrische zekeringskoppen.

Het drukmeetsystem bevat ten minste twee druksensoren en opnameapparatuur. Het heeft een nauwkeurigheid van ongeveer 0,1 bar en een tijdresolutie van 1 milliseconde. Het systeem dat wordt gebruikt om de zuurstofconcentratie te meten, heeft een nauwkeurigheid van ongeveer 0,1% (v/v).

Bepaling van zuurstofgrensconcentratie_Stof explosie voorwaarden.jpg

Zuurstofconcentratie stof explosie voorwaarden

In de volgende stap wordt het vat gevuld met een mix van een inert gas en lucht van het gewenste zuurstofgehalte. Dat zuurstofgehalte moet gecontroleerd worden door een zuurstofanalysator

De procedure van zuurstofgrensconcentratie 

De zuurstofgrensconcentratie (LOC) ontstaat door in eerste instantie stap voor stap de verhouding inert gas aan lucht te verhogen en te variëren met de stofconcentratie. Hierdoor zal de zuurstofconcentratie gereduceerd worden naar een level waar geen explosies meer kunnen ontstaan. De zuurstofgrensconcentratie is niet alleen afhankelijk van het soort stof, maar ook van het soort inert gas. Om ervoor te dat de zuurstofconcentratie in het vat de juiste waarde heeft op het moment van ontsteking, is de volgende aanpak nodig. 

Het vat wordt gevuld met een mix van een inert gas en lucht van het gewenste zuurstofgehalte. Dat zuurstofgehalte moet gecontroleerd worden door een zuurstofanalysator. Bij opeenvolgende metingen met dezelfde nominale zuurstofconcentratie moet zuurstofconcentratie binnen ongeveer 0,3 % V/V van de nominale waarde liggen. 

Vervolgens wordt de vereiste hoeveelheid stof in de stofbak geplaatst. Dit mag niet meer dan driekwart van de stofbak zijn, zodat een goede druk mogelijk blijft. Als dit niet mogelijk is, moeten twee dispersiesystemen met stofbakken van 5,4 dm3 in parallel worden gebruikt. Deze bak kan zowel onder druk gezet worden met een mix van lucht en inert gas, met dezelfde nominale zuurstofconcentratie als in het vat. als met alleen lucht. In beide gevallen tot een overdruk van 20 bar.

De tijd tussen het begin ​​van de stofuitstoot en de activering van de ontstekingsbron, ook wel de ontstekingsvertraging genoemd, is 0,6 ± 0,01. Daarnaast wordt de druk vastgelegd als een functie van tijd. Vanaf de druk-tijd kromme kan dan de explosiedruk (Pex) en de snelheid van de stijging van explosiedruk (dp/dt) worden vastgesteld. 

De maximale toelaatbare afwijkingen als het gaat om de dp/dtmax zijn als volgt:

dp/dtmax          bar · s-1Relatieve afwijking
< 50± 30
>50 tot 100± 20
>100 tot 200± 12
>200± 10

Uiteindelijk heeft de ontsteking van het stof, de explosie, plaatsgevonden als de gemeten overdruk ten opzichte van de aanvangsdruk (p1) gelijk is aan 0,3 bar.

Tot slot moet na elke test het explosievat gereinigd worden en zowel de testapparatuur als de procedure moet elke 12 maanden of na een grote reparatie nagelopen en gecontroleerd worden. 

Juul Jenneskens

Naam: Juul Jenneskens
Adviseur

Neem gerust contact op als u vragen heeft over dit onderwerp. Samen met mijn collega's sta ik klaar om u te helpen!

Neem contact op met Juul Jenneskens 077 467 3555 [email protected]

Liever direct een adviesgesprek aanvragen?