Výbušná atmosféra

Definice výbušné atmosféry

Výbušná atmosféra je takové směs hořlavé látky ve formě prachu, plynu, páry nebo mlhy, která je schopná smísení se vzduchem a iniciace (zaženutí). Projevem zažehnutí výbušné atmosféry je extrémně rychlá oxidace (hoření), nazývaná též výbuch neboli exploze.

Typy výbušných atmosfér

Vzhledem k tomu, že různá skupenství látek mají jinou schopnost se mísit se vzduchem a výsledné směsi mají různé vlastnosti z pohledu možného vzniku výbuchu i jeho následků, rozdělují se výbušné atmosféry do dvou základních skupiny - prachovzdušné směsi (atmosféry) a plynné atmosféry.

Prachovzdušné směsi

Prachovzdušné směsi jsou výbušné atmosféry, kdy je ve vzduchu (resp. obecně v atmosféře s podílem kyslíku) rozptýlen i jeden nebo více druhů výbušných prachů. Prachovzdušnou výbušnou směsí tedy nejsou atmosféry, ve kterých se vyskytuje pouze nehořlavý a nevýbušný prach (cement), naproti tomu se ovšem vyskytují i prachovzdušné výbušné směsí, které tvoří prach, který je v usazeném stavu nehořlavý (nebo jen velice obtížně zažehnutelný), nicméně v rozvířeném stavu ve formě prachu je výbušný. Typickým příkladem jsou kovové prachy (hliník, zinek, hořčík, ale za určitých okolností i ocel, zejména uhlíkatá, popř. jiné kovy).

Prachovzdušné směsi jsou typické tím, že nejsou v čase ani místě stálé, homogenní. V praxi bývá koncentrace prachu ve vzduchu proměnlivá a záleží zejména na čase od rozvíření (postupem času prach sedimentuje, není-li trvale rozviřován) a od místa rozvíření (koncentrace klesá s rostoucí vzdáleností od zdroje prachu). Tyto závislosti ovšem zpravidla nejsou úměrné nebo lineární, proto je nebezpečí prachovzdušné směsi zejména v její nehomogenitě a nestálosti.

Specifikem prachovzdušných směsí bývá též závislost na střední velikosti zrna (jemnosti prachu) na výbuchových charakteristikách. Stejná látka při stejné koncentraci dosahují horších výbuchových charakteristik, pokud má menší zrnitost. Důvodem je to, že se výbuchu v jednom okamžiku účastní více částic s celkově větším povrchem - hoření tedy probíhá "na více místech" a směs celkově vyhoří rychleji.

Za prachovzdušné se považují i směsi prachu, vzduchu a výbušného (hořlavého) plynu, pokud prach zjevně převládá. Zde je ovšem nutné vzít v úvahu, že na výbuchu se bude podílet i výbušný plyn a to i tehdy, pokud by jej ve směsi nebylo dost k vytvoření samostatné plynné směsi. Zejména bude mít vliv na minimální iniciační energii (iniciační zdroj o velmi nízké energii může stačit k zažehnutí malého množství plynu, který následně iniciuje prachovzdušnou směs).

Je až překvapivé, kolik látek tvoří se vzduchem výbušnou směs. Obecně lze říci, že v praxi převládá výskyt výbušných prachů nad nevýbušnými. Obecně lze říci, že nevýbušné jsou pouze anorganické nerosty, které nehoří (sůl, cement). Mezi výbušné prachy patří zejména, nikoliv však výlučně:

• hořlavé nerosty (fosilní paliva) - uhlí (hnědé i černé, přičemž hnědé uhlí má většinou díky vyššímu obsahu síry horší výbuchové charakteristiky než černé uhlí), rašelina (lignit)
• biomasa ze všech druhů rostlin
• organické prachy obecně - obilniny a výrobky z nich, cukr, sušené deriváty živočišného původu (kostní a masové moučky), krmné směsi, prachy vznikající v zemědělství
• deriváty ropy - plasty, farmaka
• kovové prachy - zejména barevné kovy (hliník, hořčík, zinek a jejich slitiny), železo, ocel (zejména uhlíkatá)
• chemické a v základní chemii užívané látky - síra, uhlík, pryskyřice,...
• ostatní - sklo, toner, barviva, ...

Definice prachu

Za prach se z hlediska výbuchu považují částice o průměru menším než 0,5 mm. Je ovšem třeba si uvědomit, že pokud existuje směs prachu a částic s větším průměrem (blízkým 0,5 mm), budou se na výbuchu (extrémně rychlém hoření) podílet i tyto částice. Platí, že čím menší částice, tím rychleji shoří.

Za prach se rovněž z pohledu výbuchu považují i vlákna a chomáče, pokud jsou dostatečně jemná pro vznícení.

Plynné atmosféry

Plynné výbušné atmosféry jsou tvořeny směsí hořlavého plynu, par hořlavé kapaliny nebo aerosolů a mlh tvořené kapičkami hořlavé kapaliny. Základní vlastností těchto směsí je jejich relativní homogenita (v menších uzavřených objemech bez proudění vzduchu), resp. předvídatelná a vypočítatelná koncentrace v různé vzdálenosti od zdroje hořlavé látky.

Nepříjemnou vlastností plynných směsí je fakt, že bývají snadno vznětlivé (při nízkých koncentracích a malou energií) v porovnání s prachovzdušnými směsmi.