Explosionsübertragung durch dünne Rohrleitungen: Fid-Bau Portal

Explosionsübertragung durch dünne Rohrleitungen

Vogl, A. / Radandt, S.

Um die Fortpflanzung von Staubexplosionen durch Rohrleitungen zu verhindern, müssen zur Schadensbegrenzung explosionstechnische Entkopplungsmaßnahmen ergriffen werden. Für die richtige Auslegung solcher konstruktiven Schutzmaßnahmen werden gute Kenntnisse über die zu erwartende Geschwindigkeit der Flammenfortpflanzung benötigt. Trotz umfangreicher Forschungsarbeit auf diesem Gebiet konnte jedoch weder auf empirischer noch auf theoretischer Basis die Frage beantwortet werden, ob unterhalb bestimmter Rohrdurchmesser eine Staubexplosionsübertragung nicht mehr erfolgt und somit auf kostspielige Entkopplungsmaßnahmen verzichtet werden kann. Es wurden daher zahlreiche Explosionsversuche durchgeführt, in denen Betriebsparameter sowie staubspezifische Eigenschaften Berücksichtigung fanden. Die Untersuchungen begannen mit Rohrdurchmessern von 82 mm und wurden schließlich bis auf 27 mm reduziert. Die Ergebnisse geben Auskunft über die zu erwartende zeitliche Flammenfortpflanzung in Abhängigkeit des reduzierten Explosionsüberdrucks in einem vorgeschalteten Apparat oder Behälter, in dem die Staubexplosion entzündet wird. Es wurde zusätzlich der zeitliche Explosionsüberdruck in den Rohrleitungen gemessen. Es wurde festgestellt, dass die Expansionsströmung der heißen Verbrennungsgase aus dem angeschlossenen Zündbehälter in die Rohrleitung hinein als die dominierende Einflussgröße auf die Flammengeschwindigkeit zu betrachten ist. Sie spielt in den untersuchten Rohrleitungslängen und Durchmessern eine größere Rolle als die staubspezifische Explosionskenngröße K_St und als die Strömungsverhältnisse in der Rohrleitung vor der Entzündung des Staub/Luft-Gemisches. Ein überraschendes Ergebnis war, dass selbst beim engsten Rohrdurchmesser von nur 27 mm und sogar in Verbindung mit Weizenmehl (K_St ca. 100 bar.m/s) als Versuchsstaub noch Flammenübertragung über eine Rohrleitungslänge von zumindest 12 m auftrat. Somit wurde nachgewiesen, dass der Möglichkeit der Staubexplosionsübertragung auch durch Rohrleitungen mit kleinem Durchmesser hohe Beachtung geschenkt werden muss.