Explosieveiligheid. Vraag en antwoord. Wat is een explosie en wat kunnen de gevolgen zijn. 1 Waarom is dit onderwerp van belang?

Transcriptie

1 Explosieveiligheid Vraag en antwoord Wat is een explosie en wat kunnen de gevolgen zijn. 1 Waarom is dit onderwerp van belang? Explosiegevaar kan zich in alle ondernemingen voordoen waar brandbare gassen, vloeistoffen of poeders worden gebruikt. Een poeder, gas, nevel of damp kan, gemengd met zuurstof uit de lucht, een explosieve atmosfeer vormen. Explosies kunnen een groot gevaar opleveren voor werknemers door: vuur (steekvlam of vlamfront); druk (schade of letsel door drukfront); rondvliegende brokstukken; giftige stoffen die vrij kunnen komen bij een explosie; het verdwijnen van de zuurstof in een ruimte. Explosies komen vaker voor dan gedacht. Een aantal malen per jaar zijn explosies zelfs desastreus en veroorzaken ze het verlies van mensenlevens en daarnaast grote economische schade. Een explosie 11

2 explosieveiligheid In de (petro)chemische industrie is het onderwerp explosieveiligheid al meer dan honderd jaar bekend. In deze sector wordt veel gedaan aan preventie van explosies. In de praktijk echter komen explosies voor in uiteenlopende bedrijfstakken. Een bloemlezing uit de media van de afgelopen jaren: mei 2002: explosie in kunstmestfabriek in Toulouse: 31 doden: 3000 gewonden; juni 2002: stofexplosie in veevoederbedrijf: 3 gewonden; april 2003: explosie in een oven van een melaminefabriek in Limburg: 3 doden; april 2003: explosie ketelhuis voedingsmiddelenbedrijf in Veghel: fabriek voor een deel verwoest: geen gewonden; juni 2003: explosie boven een oliedrum in een autogarage: 1 dode; januari 2004: explosie van raffinaderij in Algerije: 23 doden, 70 gewonden; januari 2004: stofexplosie in mengvoederfabriek: 3 gewonden; februari 2004: stofexplosie in de Botlek: 2 gewonden; mei 2004: gasexplosie van een oven in kunststoffenfabriek: 4 doden, 31 gewonden. 2 Wat is een explosie? Een explosie is een snelle verbranding al dan niet met een drukeffect. Zeker in een afgesloten ruimte kan deze snelle verbranding van een gas- of stofwolk een drukgolf veroorzaken. Er zijn twee soorten explosies: fysische en chemische. Bij fysische explosies ontstaat er een drukeffect (knal) die niet het gevolg is van oxidatie van een brandstof. Denk hierbij aan het knappen van een ballon. Bij chemische explosies vindt er een chemische reactie plaats waarbij warmte en reactiegassen ontstaan. Dit is bijvoorbeeld het geval bij het exploderen van een aardgas-luchtmengsel. Bij een chemische explosie ontstaat er een vlamfront als gevolg van de verbranding en een drukgolf als gevolg van de expanderende reactiegassen. De drukgolf beweegt zich voort met de geluidssnelheid. We spreken van een deflagratie als de drukgolf sneller voortbeweegt dan het vlamfront (definitie deflagratie: een explosie waarbij het vlamfront zich voortplant door warmtetransport door geleiding. Onder bepaalde omstandigheden kan het vlamfront versnellen, waardoor het zich sneller gaat voortbewegen dan de geluidssnelheid. Een deflagratie gaat dan over in een detonatie. Hierbij ontstaat een schokgolf doordat het reactiefront zich sneller dan de geluidssnelheid voortbeweegt (definitie 12

3 vraag en antwoord detonatie: een explosie waarbij het vlamfront zich voortplant door middel van compressie door een schokgolf). Een voorbeeld van een zeer explosief gas is knalgas. Knalgas bestaat uit een mengsel van waterstofgas en zuurstof. Als knalgas explodeert, ontstaat er water. Waterstofgas + Zuurstof = Water. In een scheikundige formule ziet dit er zo uit: 2 H2 + O2 => 2 H20 De meeste brandbare stoffen kunnen in de juiste verhouding met zuurstof een explosie veroorzaken. Explosieven of springstoffen kunnen ontploffen zonder zuurstof en vallen daarom niet binnen het toepassingsgebied van de ATEX Richtlijnen. Ook explosies door de chemische reacties van stoffen anders dan oxidatie met zuurstof vallen niet binnen de ATEX Richtlijn (bijv. acetyleen met ethyleenoxide of waterstof met chloorgas). Als we in dit handboek over een explosie spreken dan bedoelen we daarmee een explosie van een explosief mengsel van een brandbarestof in lucht onder atmosferische omstandigheden, tenzij anders wordt aangegeven. In de ATEX-regelgeving wordt onder een explosieve atmosfeer verstaan een mengsel van lucht en brandbare stoffen in de vorm van gassen, dampen, nevels of stof, onder atmosferische omstandigheden, waarin de verbranding zich na ontsteking uitbreidt tot het gehele nietverbrande mengsel. Berichtgeving in de media Een mengsel onder niet-atmosferische omstandigheden valt dus niet onder de ATEX Richtlijn. Met atmosferische omstandigheden wordt 13

4 explosieveiligheid bedoeld aanwezigheid van 21±1% zuurstof in de lucht, een temperatuur tussen 20 C en 40 C en een luchtdruk tussen 0,8 en 1,1 bar. Het is belangrijk bepaalde installaties niet te snel uit te sluiten van het onderzoek. Een installatie onder druk bijvoorbeeld passeert bij opstart en uitbedrijf nemen wel degelijk de atmosferische omstandigheden. Voor deze installatie is de ATEX richtlijn dus toch van toepassing. Uiteraard kunnen er onder niet-atmosferische omstandigheden ook explosies optreden. Deze risico s moeten dan beheerst worden vanuit de algemene RI&E (Risico Inventarisatie & Evaluatie)-verplichting. Voor een explosie (gas- of stofexplosie) zijn brandstof, zuurstof en een ontstekingsbron nodig. Deze theorie wordt ook wel de explosiedriehoek genoemd. Deze kenmerken zijn ook van toepassing voor een brand, maar een brand kent een veel lagere verbrandingssnelheid. Een brand kan leiden tot een explosie, maar een explosie kan ook leiden tot een brand. Een explosie kan alleen optreden als de mengverhouding stof, gas, damp of nevel met lucht zich binnen bepaalde grenzen bevindt. Voor stof (poeders) treedt dit alleen op als het stof fijn genoeg is (< 0,5 mm deeltjesgrootte). De mengverhouding is zoals gezegd van essentieel belang. De minimaal benodigde hoeveelheid brandstof noemen we de onderste explosiegrens, ofwel de LEL (lower explosion limit). Als de maximale hoeveelheid, gas, damp, nevel of stof in de omgevingslucht is overschreden dan is er te weinig zuurstof aanwezig om een explosie mogelijk te maken. We noemen dit de bovenste explosiegrens, ofwel de UEL (upper explosion limit). De explosiegrenzen van gassen verschillen enorm. Gasexplosies kunnen ontstaan doordat gas of damp zich tot een ontplofbaar mengsel mengt met zuurstof uit de lucht. Komt dit mengsel in contact met een ontstekingsbron dan kan het in brand vliegen of ontploffen. 14

5 vraag en antwoord Stofexplosies kunnen ontstaan als een brandbare vaste stof in fijn verdeelde vorm (bijv. meel, poedersuiker, graanstof, melkpoeder, kunstmest), met turbulente lucht wordt opgewerveld (bijvoorbeeld door ventilatie, windstoten of brand) en met die lucht tot een stofwolk wordt gemengd voordat het wordt ontstoken. Waar komen stofexplosies voor? (bron: Electromach) 3 Waar komen explosies voor? Naar schatting moeten bedrijven in Nederland aan de nieuwe regelgeving voldoen. Enkele voorbeelden van bedrijven waar zich ontploffingen kunnen voordoen zijn: Papierindustrie (papierstof, oplosmiddelen); Voedingsmiddelenindustrie (meel, graan, melkpoeder, suiker); Houtindustrie en houtverwerkende bedrijven (zaagsel); Chemische industrie (gevaarlijke stoffen); Metaalverwerkingsindustrie (aluminiumpoeder, snijolie, smeerolie); Textielindustrie (stof); Kunststofindustrie (plasticpoeders); Kunstmestindustrie. 4 Wat zijn de gevolgen van een explosie? Een explosie kan op verschillende manieren schade of letsel veroorzaken. Immateriële schade: Personeel (letsel); Afnemers (letsel); 15

6 explosieveiligheid Leveranciers (letsel); Marktpositie (vertrouwen in het bedrijf daalt); Imago (slechte berichtgeving in de media); Aantrekkingskracht nieuw personeel (slechte berichtgeving in de media). Materiële schade: Claims (verzekeringsmaatschappij, aansprakelijkheid); Productiestagnatie (omzetdaling, werkgelegenheid); Strafrecht (straffen, boetes); Herbouw (kosten, tijd);. Verzekeringspremies (premie afhankelijk van schade). De gevolgen voor de mens zijn onderverdeeld in directe gevolgen (door de druk en warmtestraling) en indirecte gevolgen (fragmenten en instorting van gebouwen). Het Engelse woord blast wordt gebruikt als algemene term voor schok- en drukgolven. De gevolgen van een explosie Het vlamfront van een explosie kan verbranding van personen tot gevolg hebben. Ook kan er een drukgolf ontstaan. Als de explosie in een afgesloten ruimte of installatie plaatsvindt, kan deze door de interne overdruk bezwijken. Dit gaat gepaard met fragmenten of brokstukken die gelanceerd worden. Personen kunnen door de druk worden weggeblazen (blast) en objecten kunnen worden beschadigd. Effecten van bij ontploffingen mogelijk optredende overdrukken zijn in de tabel hierna weergegeven. 16

7 vraag en antwoord Overdruk (bar) 0,002 0,003 0,006 0,02 0,03 0,07 0,14 0,2 0,28 0,3 0,42 0,5 0,7 1,0 Effect Breken van grote ruiten Breken van kleine ruiten Storm met orkaankracht (12) Ca 10% ruitbreuk Veel ruitbreuk, lichte schade aan gebouwen Ruiten verbrijzeld, huizen zwaar beschadigd Muren van huizen storten in Gebouwen met stalen skelet beschadigd Olietanks scheuren open Trommelvlies kan scheuren Huizen worden bijna totaal vernietigd Treinen kunnen kantelen Alle gebouwen totaal vernietigd Mensen gedood in open lucht (door longbeschadiging) Voor informatie over het verschijnsel explosie zie NEN-EN Is een explosie te voorkomen? Er is inmiddels wereldwijd een schat aan kennis en ervaring opgebouwd rondom de preventie van explosies. Onder andere verzekeringsmaatschappijen oefenen druk uit op de wetgevende instanties om weten regelgeving te verzwaren. Een aantal verzekeringsmaatschappijen koppelt de hoogte van de premie aan het veiligheidsniveau van het bedrijf. Hier valt dus geld te besparen voor het bedrijfsleven. De ATEX 137 Richtlijn geeft aan dat maatregelen ter beheersing van explosiegevaar in een voorkeursvolgorde moeten worden genomen: 1. Voorkomen dat er een explosieve atmosfeer ontstaat; 2. Is dat niet mogelijk, dan de ontstekingsbronnen wegnemen; 3. Is het risico op een explosie niet verder te reduceren, dan de mogelijke gevolgen van een explosie zo veel mogelijk beperken. 17