title: Charakterisierung und Zündwirksamkeit von inerten heißen Partikeln für Staubschichten in verfahrenstechnischen Anlagen
Creators: name: Bechem, Jonathan
Publisher: name: Bergische Universität Wuppertal
Year: 2021

description: „Heiße Partikel“ werden in den 13 Zündquellenarten der [DIN EN 1127-1] unter dem Punkt „Flammen und heiße Gase (einschließlich heißer Partikel)“ zwar genannt und es werden als Beispiel Schweißperlen angeführt, aber eine genauere Definition dieser Partikeln erfolgt nicht. Dabei müssen diese heißen Partikeln im Zuge einer Gefährdungsbeurteilung gemäß § 5 Arbeitsschutzgesetz [ArbSchG] in Verbindung mit der Technischen Regel für Gefahrstoffe [TRGS 720] als mögliche Zündquelle eines Staubbrandes oder einer Staubexplosion in einer staubverarbeitenden Anlage grundsätzlich berücksichtigt werden. Zu dieser Zündquelle liefert die vorliegende Dissertation grundlegende Informationen, insbesondere in Bezug auf inerte heiße Partikeln.<br> Basierend auf einer Literaturrecherche erfolgt die Definition des inerten heißen Partikels als neuartige Zündquelle. Bei dieser Zündquelle handelt es sich um erwärmte metallische oder mineralische Partikeln, die selbst nicht brennen.<br> Für die sicherheitstechnische Zündquellenbewertung der inerten heißen Partikeln wird ein Versuchsaufbau vorgestellt, mit dessen Hilfe die Zündwirksamkeit bewertet werden kann. Hierfür wird als neue Kenngröße die Zündgrenztemperatur beschrieben und angewendet.<br> Des Weiteren erfolgt die sicherheitstechnische Bewertung mit einer Hot-Spot-Theorie. In diesem Zuge wird analysiert, inwiefern die Zündgrenztemperaturen mit dieser analytischen Gleichung abgeschätzt werden können. Dies erfolgt durch den Vergleich der Zündgrenztemperaturen mit den errechneten Temperaturverläufen der Hot-Spot-Theorie. Da in beiden Methoden eine Korrelation zwischen Partikelgröße und Partikeltemperatur ermittelt wird, die eine Entzündung der Staubschicht initiiert, ist dieser Vergleich sinnvoll. Er zeigt, dass mit einer Hot-Spot-Theorie unter gewissen Umständen die Zündgrenztemperaturen abgeschätzt werden können.<br> Als weitere und in dieser Dissertation letzte Bewertung inerter heißer Partikeln wird ihre Kritikalität beschrieben. Die Kritikalität beschreibt die Zündwirksamkeit auf einen verfahrenstechnischen Prozess. Hierfür findet eine qualitative Bewertung über einen eigens entwickelten Kritikalitätsgraphen statt.<br> Zum Schluss (im Anhang B) wird der Demonstrator eines Versuchsaufbaus vorgestellt und diskutiert, der eine reproduzierbare Erwärmung inerter heißer Partikeln mit gleichzeitiger Bestimmung des abgehenden Wärmestroms ermöglicht. Die ersten Versuche (mit diesem Demonstrator) zeigen reproduzierbare Ergebnisse, wobei noch ein großer Optimierungsbedarf am Versuchsaufbau besteht
description: "Hot particles" are mentioned among the 13 ignition sources of [DIN EN 1127-1] in the category "Flames and hot gases (including hot particles)". Welding beads are given as an example, but there is no more detailed definition of these particles. They must be considered in the context of a risk assessment in accordance with § 5 [ArbSchG] in combination with [TRGS 720] as a possible ignition source of a dust fire or dust explosion in a dust processing plant. For this purpose, this dissertation provides important and helpful information on this ignition source, especially for the inert hot particle.<br> The definition of the inert hot particle as a new ignition source is based on literature research. This ignition source is a heated metallic or mineral particle which does not burn itself.<br> For the safety-related evaluation of the ignition source of the inert hot particles, a test setup is presented to evaluate the ignition effectiveness. For this purpose, the ignition limit temperature is described and used as a new parameter.<br> The safety assessment is carried out using a hot spot theory. In this course, it is analysed to what extent the ignition limit temperatures can be estimated with this analytical equation. For this purpose, the ignition limit temperatures are compared with the calculated temperature curves of the hot spot theory. This comparison makes sense, since in both methods a correlation between particle size and particle temperature is determined which initiates an ignition of the dust layer. This shows that under certain circumstances a hot spot theory can be used to estimate the ignition limit temperatures. The criticality of the particles is the last evaluation of inert hot particles in this dissertation. Criticality describes the ignition efficiency of a process. For this purpose, a qualitative evaluation takes place by means of a criticality graph.<br> Finally (in annex B), a demonstrator of an experimental setup is presented and discussed. It enables a reproducible heating of inert hot particles with simultaneous determination of the outgoing heat flow. The first tests with these demonstrator show reproducible results. However, a large optimization need of the test setup itself can be recognized.