Anlagensicherheit und Genehmigung von - NachhaltigWirtschaften.at

Leitfaden – Anlagensicherheit und Genehmigung von Biomassevergasungsanlagen Sicherheitstechnik
M = 1
M < 1 M > 1
Verpuffung Deflagration Detonation
Energie aus Brennstoffumsatz
Energie aus
Verdichtungsarbeit
Abbildung 8-4: Unterscheidungsmerkmale von Explosionsvorgängen
Von einer Verpuffung wird gesprochen, wenn es durch die Verbrennungsreaktion
zwar zu einer Volumenerweiterung, nicht aber zu einem relevanten Druckaufbau
kommt.
Eine Deflagration (von lat. deflagrare, soviel wie abbrennen) ist ein schneller
Verbrennungsvorgang, bei dem der Explosionsdruck nur durch die entstehenden und
sich ausdehnenden Gase hervorgerufen wird. Die Zündung des unverbrannten
Gemisches erfolgt durch die Aufheizung des Gemisches in der Flammenfront.
Eine Detonation ist eine Form einer Explosion, bei der im explodierenden Stoff die
energiefreisetzende Reaktionsfront die Schallgeschwindigkeit des explosiven Stoffs
übersteigt und eine Stoßfront bildet. Die Reaktionsgeschwindigkeiten der Ex-
Gemische reichen von 1000 m/s bis 10000 m/s, unter Abgabe von Wärmeenergie
und Entwicklung großer Gasmengen. Die Explosivstoffe werden bei der Detonation
sehr schnell von einer schmalen Reaktionszone mit Überschallgeschwindigkeit
durchlaufen, die bei hohem Druck und hoher Temperatur eine Stoßwelle ausbildet,
welche das von ihr durchlaufene Brenngasgemisch ihrerseits zur Detonation anregt,
so dass sich die Detonation durch den gesamten vom Explosionstestgemische
gefüllten Raum fortpflanzt.
Die Zünd- oder Explosionsgrenzen geben den Bereich an, in dem Gase oder
Dämpfe bzw. Staubgemische in Mischung mit Luft gezündet werden können. Es wird
dabei eine obere und eine untere Zündgrenze, außerhalb derer eine Zündung nicht
mehr möglich ist, definiert. Angegeben werden die Zündgrenzen in Vol.-% des
Dampfes bzw. Gases zum Luftvolumen. Für die entsprechende Zündung des
Brennstoff-Luftgemisches ist eine entsprechende Zündquelle notwendig – die
jeweiligen Stoffwerte für die Zündgrenzen treffen keine Aussage über mögliche
Verbrennungs- und Explosionsvorgänge und stellen vielmehr Informationen für die
prinzipielle Entflammbarkeit des Brennstoff/Oxidator Gemisches dar. Zünd- bzw.
Explosionskenngrößen werden durch eine Reihe von Parametern beeinflusst.
Bei der Betrachtung flüssiger und fester Brennstoffe finden die Begriffe Flammpunkt
und Brennpunkt häufige Anwendung. Der Flammpunkt beschreibt jene Temperatur
bei der ein fester oder flüssiger Brennstoff ausdampft und eine ausreichende Menge
brennbarer Dämpfe freisetzt, die durch Fremdzündung entzündet werden können.
Am Flammpunkt reichen in der Regel die Brennstofftemperaturen nicht dazu aus,
dass der Brennstoff weiter brennt. Erreicht der Brennstoff eine Temperatur, bei der
193 Institut für Wärmetechnik – TU Graz