Οι χημικές εκρήξεις μπορεί να προέλθουν από υλικά που είτε έχουν χαρακτηρισθεί ως εκρηκτικά, είτε αποτελούν κοινές χημικές ουσίες που εκρήγνυνται λόγω ειδικών συνθηκών. Οι διαφορές στους κίνδυνους από τους δυο αυτούς τύπους εκρήξεων ξε κινούν από το γεγονός ότι, ενώ για τα πρώτα υλικά οι κίνδυνοι είναι γνωστοί και παίρνονται πολλά θεσμοθετημένα μέτρα ασφάλειας, για τα δευτέρα είναι πιθανό να αγνοούνται οι συνθήκες για επικίνδυνες καταστάσεις, που είναι άλλωστε τόσες πολλές που δεν μπορούν να καλυφθούν νομοθετικά στο σύνολο τους.

Λόγω των καταστροφικών αποτελεσμάτων και των σοβαρών δικαστικών και οικονομικών συνεπειών μιας ισχυρής έκρηξης, θα πρέπει να λαμβάνονται όλα τα δυνατά μέτρα, τόσο στο στάδιο του σχεδιασμού ενός εργοστασίου εκρηκτικών όσο και κατά τη λειτουργία του, που να αποτρέπουν ένα τέτοιο γεγονός. Όλα αυτά λαμβάνοντας συγχρόνως υπόψη, ότι θα πρέπει να κρατηθούν οι δαπάνες σε ένα λογικό επίπεδο, ώστε η επιχείρηση να είναι βιώσιμη (Σχ. 2.8).

Ειδικά μέτρα προβλέπονται στο Ν.Δ. 35/68 για τα εργοστάσια καψυλλίων και πυροκροτητών, τα εργοστάσια βραδύκαυοης και ακαριαίας θρυαλλίδας και τα απογομωτήρια πυρομαχικών. Στην κοινή Υπουργική απόφαση 2239/15 2 89 (ΦΕΚ 132Β/21-2-89) περιλαμβάνονται οι κανονισμοί για την παραγωγή, αποθήκευση, διάθεση και κατανάλωση εκρηκτικών υλών.

Τα εργαλεία εκρηκτικής στερέωσης χρησιμοποιούνται συνήθως σε δομικές εργασίες και στην πάκτωση μηχανημάτων. Χρησιμοποιούνται για την ώθηση μεταλλικών καρφιών ή άγκιστρων μέσα σε δάπεδα από σκυρόδεμα, τοίχους ή ακόμη και μέσα σε δοκούς και πλάκες από δομικό χάλυβα. Η ενέργεια τους είναι όση περίπου και αυτή μιας σφαίρας ελαφρού τυφεκίου. Για την αποφυγή εκτόξευσης στον αέρα του καρφιού, τα εργαλεία σχεδιάζονται, έτσι που να μπορεί να πυροδοτηθεί το φυσίγγιο προώθησης, μόνο όταν το στόμιο έχει πιεσθεί ισχυρά σε μια επιφάνεια. Εδώ, η καλή εκπαίδευση του προσωπικού χειρισμού αυτών των εργαλείων είναι απαραίτητη για την αποφυγή ατυχημάτων.

Οι κυριότεροι κίνδυνοι από τη χρησιμοποίηση εργαλείων εκρηκτικής στερέωσης είναι οι ακόλουθοι:

• Χρησιμοποίηση του εργαλείου υπό γωνία διάφορη της ορθής, που οδηγεί σε ανάκλαση του καρφιού.

• Πρόσκρουση του καρφιού με σκληρά αντικείμενο που βρίσκεται μέσα στο τοίχωμα, οδηγεί σε εκτόξευση θραυσμάτων του καρφιού προς τα πίσω. Αντιμετωπίζεται με τη χρησιμοποίηση κατάλληλου μεταλλικού προφυλακτήρα.

• Χρησιμοποίηση ακατάλληλου φυσιγγίου (π.χ. άλλων διαστάσεων).

• Διάτρηση του τοιχώματος από το καρφί και πιθανός τραυματισμός στην πίσω πλευρά του. Οφείλεται στην επιλογή υπερβολικά ισχυρού φυσιγγίου για το συγκεκριμένο τοίχωμα.

• Εκτόξευση θραυσμάτων από σκληρά και εύθραυστα υλικά. Γενικά, τα εργαλεία εκρηκτικής στερέωσης είναι ακατάλληλα για ψαθυρά υλικά, όπως μάρμαρο, είδη κεραμοποιίας, χυτοσίδηρος και πολλοί θερμικά κατεργασμένοι χάλυβες. '

• Συντηρηση, καθαρισμός και φύλαξη εργαλείων από μη εκπαιδευμένο προσωπικό.

• Κίνδυνοι από αφλογιστίες. Στις περιπτώσεις αυτές ο χειριστής κρατά το εργαλείο στη θέση του για μισό λεπτό περίπου και πυροδοτεί για δεύτερη φορά. Σε περίπτωση δεύτερης αστοχίας το κρατά στη θέση ακόμη μισό λεπτό και στη συνέχεια ακολουθεί τις οδηγίες του κατασκευαστή για την απομάκρυνση του φυσιγγίου.

• Χρησιμοποίηση του εργαλείου από ασταθή θέση. Είναι επικίνδυνο λόγω του ισχυρού "κλωτσήματος" του εργαλείου και η χρήση του δεν επιτρέπεται χωρίς προστατευτικό κράνος, γυαλιά και ωτασπίδες.

Αυτό το κεφάλαιο έχει σχέση με εκρήξεις χημικών κατά τη μεταφορά, αποθήκευση και χρήση. Οι περιπτώσεις αντιδράσεων που ξεφεύγουν από έλεγχο και τα σχετικά θέματα εξετάζονται στο κεφ. 2.4. Οι κίνδυνοι που αναφέρονται εδώ, αφορούν ορισμένες ασταθείς ενώσεις, που έχουν παραχθεί, είτε τυχαία, είτε σκόπιμα, και που εκρήγνυνται χωρίς τη συμμετοχή ατμοσφαιρικού οξυγόνου. Θεωρείται επίσης ότι σε ατυχήματα με τέτοιες ουσίες που δεν χαρακτηρίζονται ως εκρηκτικά οι συνθήκες αποθήκευσης, μεταφοράς ή χρήσης είναι κανονικές ή σχεδόν κανονικές. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει ενώσεις που βρίσκονται συνήθως σε χημικά εργαστήρια ή αποτελούν ενδιάμεσα ή παραπροϊόντα χημικών βιομηχανιών κυρίως.

Ορισμένες ενώσεις είναι σταθερές σε χαμηλές πιέσεις, αλλά εκρήγνυνται εύκολα σε υψηλές πιέσεις. Άλλες αποσυντίθενται αυθόρμητα σε κανονικές συνθήκες με πολύ μικρούς ρυθμούς. Σε μεγάλες ποσότητες, όμως, δεν μπορεί να διαφύγει η θερμότητα που παράγεται από μια τέτοια αργή αποσύνθεση με αποτέλεσμα την ανύψωση της θερμοκρασίας στο κέντρο τους, που οδηγεί σε αύξηση του ρυθμού διάσπασης μέχρι το σημείο έκρηξης. Η αποσύνθεση ορισμένων ενώσεων επιταχύνεται με την παρουσία ιχνών καταλυτικών ουσιών, π.χ. οξέων ή επιβραδύνεται με την παρουσία ουσιών που δρουν ως επιβραδυντές. Μερικές φορές τα ίδια τα προϊόντα διάσπασης καταλύουν την αντίδραση διάσπασης επιταχύνοντας την εκρηκτικά. Άλλες επίσης ενώσεις οδηγούνται σε έκρηξη μόνο με την επίδραση εξαιρετικά ισχυρής διέγερσης (βλ. κεφ. 2.1.1.1.2).

Στη συνέχεια παρουσιάζονται ορισμένες από τις mo κοινές ουσίες που παρουσιάζουν τέτοιους κινδύνους.

Ακετυλένιο (κοινώς ασετυλίνη). Αυτό το αέριο χρησιμοποιείται κυρίως για κοπή και συγκόλληση μετάλλων. Μπορεί να εκραγεί χωρίς την παρουσία αέρα ή άλλου οξειδωτικού αν συμπιεστεί σε πίεση μεγαλύτερη από 2 bar. Παρουσία υγρασίας και σε επαφή με χαλκό ή κράματα χαλκού σχηματίζει το ακετυλίδιο του χαλκού, που σε ξηρή μορφή είναι ένα πολύ ευαίσθητο εκρηκτικό.

Με το ακετυλένιο είναι δυνατό να συμβούν διπλές εκρήξεις. Έτσι, από μια πρώτη έκρηξη στο εσωτερικό ενός δοχείου αποθήκευσης παράγονται υδρογόνο και αιθάλη, που αναμειγνυόμενα με τον αέρα μετά τη διάρρηξη του δοχείου μπορεί να προκαλέσουν μια νέα δευτερογενή έκρηξη, ιδιαίτερα αν το συμβάν λαμβάνει χώρα στο εσωτερικό ενός κτιρίου.

Εκτός από το ακετυλένιο, και ορισμένα παράγωγα του έχουν επίσης εκρηκτικές ιδιότητες. Το πιο επικίνδυνο από αυτά είναι το βινυλακετυλένιο, που παράγεται με διμερισμό του ακετυλένιου και ως παραπροϊόν κατά την παραγωγή αιθυλενίου, και χρησιμοποιείται στην παραγωγή ορισμένων ελαστομερών.

> Νιτρικό αμμώνιο. Το νιτρικό αμμώνιο είναι το κύριο συστατικό πολλών εκρηκτικών και λιπασμάτων. Μπορεί να αποσυντεθεί εκρηκτικά, παρόλο που δεν κατατάσσεται στα εκρηκτικά σε καθαρή μορφή. Έχουν συμβεί πολλές μεγάλης έκτασης εκρήξεις νιτρικού αμμωνίου σε χύμα αποθήκευση και σε φορτία πλοίων.

Αποσυντίθεται πολύ αργά σε συνήθεις συνθήκες, αλλά μπορεί να οδηγηθεί σε έκρηξη με τη συσσώρευση της θερμότητας διάσπασης, όταν αποθηκεύεται σε σωρούς. Αυτό μπορεί να συμβεί σε περιπτώσεις υπέρβασης μιας ορισμένης κρίσιμης μάζας (βλ. κεφ. 2.1.1.1.2.). Πρέπει να λαμβάνονται ειδικά μέτρα ασφάλειας κατά την αποθήκευση νιτρικού αμμωνίου, που περιλαμβάνουν περιορισμό του μεγέθους των σωρών, κατάλληλους διαδρόμους αερισμού και εξαερισμό των αποθηκών. Απαγορεύεται η γειτνίαση υδρογονανθράκων (και άλλων καυσίμων) με νιτρικό αμμώνιο.

Κατηγορία IV. Δεν εκρήγνυνται και παρουσιάζουν μικρούς κινδύνους ανάφλεξης, που μπορεί όμως να αντιμετωπισθεί με κοινούς καταιονιστήρες.

Η παραγωγή, αποθήκευση και χρήση υπεροξειδίων των κατηγοριών Ι έως III απαιτούν αυστηρά μέτρα ασφάλειας, όπως αυτά που επιβάλλονται για τα εκρηκτικά.

Πρέπει να λαμβάνονται επίσης αυστηρά μέτρα ασφάλειας σε χειρισμούς υλικών όπως οι αιθέρες και τα διένια που σχηματίζουν υπεροξείδια σε επαφή με τον αέρα. Τα μέτρα αυτά  περιλαμβάνουν την προσθήκη παρεμποδιστών σχηματισμού υπεροξειδίων και την αποθήκευση κάτω από αδρανές αέριο. Τα περισσότερα υπεροξείδια αποσυντίθενται με αλκάλια. Ο πιο κοινός τρόπος αντιμετώπισης τους είναι η διάλυση τους σε κατάλληλο διαλύτη, στον οποίο να έχει προστεθεί μια βάση.

> Διένια. Αυτά είναι κυρίως τα βουταδιένιο, ισοπρένιο και κυκλοπενταδιένιο. Είναι πτητικοί υδρογονάνθρακες, που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή συνθετικών ελαστικών και ρητινών. Σχηματίζουν εύκολα εκρηκτικά υπεροξείδια σε επαφή με τον αέρα. Ο κυραίτερος κίνδυνος προέρχεται από την εύκολη εξάτμιση τους που αφήνει ως υπόλειμρα συμπύκνωμα υπεροξειδίου.

> Λινιτρο-ενώσεις. Αυτές είναι κυρίως τα δινιτροβενζόλιο, δινιτροτολουόλιο, δι-νιτροκρεζόλη και δινιτροφαινόλη. Αυτές οι ενώσεις που παράγονται ως ενδιάμεσα στη χημική βιομηχανία, μπορούν να εκραγούν με πολύ ισχυρή διέγερση.

> Αιθέρες. Πολλοί αιθέρες, και ιδιαίτερα ο διαιθυλαιθέρας, σχηματίζουν εκρηκτικά υπεροξείδια σε επαφή με τον αέρα και με την επίδραση φωτός.

> Αιθνλενοξείδιο. Χρησιμοποιείται ως υγροποιημένο αέριο υπό πίεση. Αντιδρά εκρηκτικά με πολλές ενώσεις, αλλά μπορεί να εκραγεί και μόνο του με θέρμανση. Η αυθόρμητη εξώθερμη αντίδραση πολυμερισμού του μπορεί να το θερμάνει μέχρι τη θερμοκρασία έκρηξης.

> Υπεροξείδιο τον υδρογόνου. Χρησιμοποιείται συνήθως σε υδατικά διαλύματα συγκέντρωσης μέχρι 20% (σπάνια μέχρι 50%) με ενώσεις του κασσίτερου ως σταθεροποιητές. Αντιδρά βίαια και μερικές φορές εκρηκτικά με πολλές οργανικές ενώσεις. Διασπάται έντονα σε επαφή με λευκόχρυσο και οξείδια του μαγγανίου. Μπορεί να εκραγεί σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 80%.

> Νιτροπαραφίνες. Χρησιμοποιούνται, κυρίως τα νιτρομεθάνιο, νιτροαιθάνιο και νιτροπροπάνιο, ως διαλυτικά. Η ανάφλεξη τους οδηγεί σε κατάκαυση, ενώ το νιτρομεθάνιο θεωρείται εκρηκτικό.

> Χλωρικό νάτριο και κάλιο. Είναι ισχυρό οξειδωτικό που ελευθερώνει οξυγόνο με θέρμανση, αλλά δεν θεωρείται γενικά ως εκρηκτικό. Σχηματίξει όμως εύκολα εκρηκτικά μίγματα με κοινές οργανικές ουσίες, όπως θείο, άνθρακα, ξυ-λάλευρο, ζάχαρη ή αλεύρι, που μπορούν να εκραγούν με τριβή ή κρσύση. Υλικά συσκευασίας όπως το χαρτί, πρέπει να καίγονται το συντομότερο μετά τη χρήση του, επειδή αν βραχούν και στη συνέχεια στεγνώσουν μετατρέπονται σε εκρηκτικές ύλες. Σε επαφή με ανόργανα οξέα ελευθερώνει χλωρικό οξύ που είναι εκρηκτικό.

Ορισμένα χημικά αντιδρούν βίαια με το νερό, άλλα παράγοντας εύφλεκτα αέρια που καίγονται ή εκρήγνυνται και άλλα εκλύοντας μεγάλες ποσότητες θερμότητας που οδηγούν σε βρασμό του μίγματος. Τα πιο κοινά χημικά που αντιδρούν βίαια με νερό και τα αποτελέσματα τους φαίνονται στον Πιν. 2.5. Πρέπει να λαμβάνονται προφυλάξεις για τη διατήρηση αυτών των χημικών σε αεροστεγή και υδατοστεγή δοχεία και για την αποθήκευση τους σε στεγνές αποθήκες που δεν διατρέχουν κίνδυνο να πλημμυρίσουν. Πρέπει να χειρίζονται από ειδικευμένο προσωπικό, που να φέρει μέσα προστασίας του σώματος και κυρίως των ματιών και να ακολουθεί πιστά ασφαλείς διαδικασίες.

Αρκετά δραστικά χημικά που από μάνα τους δεν χαρακτηρίζονται ως χημικά μπορούν να οδηγηθούν σε έκρηξη, αν αναμιχθούν με άλλα χημικά με τα οποία αντιδρούν. Τα περισσότερα καύσιμα πυραύλων ανήκουν στην κατηγορία αυτή (υπεργολικά συστήματα). Σε χημικά εργαστήρια επίσης έχουν συμβεί εκρήξεις με την ανάμιξη υδρογόνου και χλωρίου. Ο χειρισμός υγρού οξυγόνου είναι επικίνδυνος κατά πολλούς τρόπους, ένας από τους οποίους είναι η ευκολία ανάμιξης του με καύσιμα υλικά, όπως έλαια και γράσα.Δεν θα πρέπει λοιπόν να αναμιγνύονται άγνωστα υλικά, χωρίς την προσφυγή στη γνώμη ενός έμπειρου χημικού ή χωρίς προσεκτική μελέτη ειδικών οδηγιών.

Ένας άλλος κίνδυνος προέρχεται από τη χρήση φυλλόμορφης σκόνης αλουμινίου, που χρησιμοποιείται κυρίως στην παραγωγή χρωμάτων (paint grade aluminum), αλλά και στην παραγωγή πολτωδών εκρηκτικών (slurries), Η ευκολία με την οποία αυτό το υλικό αιωρείται στον αέρα δημιουργεί σοβαρούς κινδύνους έκρηξης σκόνης (βλ. παρακάτω). Επικίνδυνη είναι, επίσης, η ανάμιξη του μ« οξείδια σιδήρου, που βρίσκονται παντού ως σκουριές. Η ενεργοποίηση της αντίδρασης μπορεί να είναι ένα ισχυρό κτύπημα του μίγματος που μετατρέπεται σε ερυθροπυρωμένη μάζα, ικανή να προκαλέσει την ανάφλεξη οποιουδήποτε καύσιμου υλικού σε επαφή μαζί του.

Οι εκρήξεις αυτού του είδους συνοδεύονται συχνά από πυρκαγιές και εκδηλώνονται σε ανάλογες συνθήκες. Υποδιαιρούνται σε:

• Εκρήξεις αερίων με περιορισμό (π.χ. μέσα σε κτίρια, λέβητες, χημικές μονάδες).

• Εκρήξεις αερίων χωρίς περιορισμό.

Τόσο οι εκρήξεις με περιορισμό, όσο και χωρίς περιορισμό ξεκινούν, με διαφυγή κάποιου καυσίμου αερίου (ή ατμού) στον αέρα. Ενώ όμως ακόμη και μικρές διαρροές μπορούν να προκαλέσουν εκρήξεις σε κλειστούς χώρους, σε ελεύθερους χώρους απαιτείται εξαιρετικά μεγάλη διαρροή για να συμβεί αυτό.

Οι κύριοι ένοχοι εδώ είναι αέριοι υδρογονάνθρακες που διαφεύγουν από το δίκτυο καυσίμου αερίου μιας πόλης ή από φιάλες υγραερίου (υδρογονάνθρακες υγροποιημένοι με πίεση). Στην πρώτη περίπτωση το βασικό συστατικό είναι μεθάνιο και στη δεύτερη προπάνιο και βουτάνιο. Τα πιο επικίνδυνα αέρια είναι αυτά που έχουν χαμηλές θερμοκρασίες ανάφλεξης, ευρέα όρια αναφλεξιμότητας, μεγάλη θερμότητα καύσης και κυρίως, αυτά που δεν ανιχνεύονται εύκολα με οσμή.

> Το σημείο ανάφλεξης (flash point) ενός υγρού είναι η ελάχιστη θερμοκρασία στην οποία ο ατμός που διαφεύγει από την επιφάνεια του σε μία ειδική συσκευή σχηματίζει αναφλέξιμο μίγμα με τον αέρα. Η ελάχιστη συγκέντρωση ατμού στον αέρα κάτω από την οποία δεν συμβαίνει διάδοση φλόγας σε επαφή με μία πηγή έναυσης, λέγεται κατώτερο όριο αναφλεξιμότητας (ΚΟΑ). Η μέγιστη συγκέντρωση πάνω από την οποία δεν συμβαίνει διάδοση φλόγας λέγεται ανώτερο όριο αναφλεξιμότητας (ΑΟΑ). Η μέτρηση του ανώτερου ορίου αναφλεξιμότητας με ανιχνευτη καυσίμων αερίων μπορεί να είναι παραπλανητική. Για παράδειγμα, μία άδεια δεξαμενή βενζίνης μπορεί να περιέχει ατμούς σε συγκέντρωση πάνω από το ΑΟΑ (7,6%). Καθώς ο μετρητής εισάγεται στη δεξαμενή περνά από μία ζώνη που βρίσκεται ανάμεσα στη στενή περιοχή αναφλεξιμότητας. Ο δείκτης του μετρητή θα πηδήσει τότε μέχρι το μέγιστο και θα επιστρέψει μετά στο μηδέν, εφόσον έχει ξεπεραστεί το ΑΟΑ μέσα στο δοχείο. Ένας απρόσεκτος ελεγκτής θα μπορούσε να βεβαιώσει ότι η δεξαμενή δεν περιέχει ατμούς βενζίνης, ενώ δεν θα συμβαίνει αυτό.

> Τα όρια αναφλεξιμότητας (flammability limits) καθορίζουν λοιπόν, τα όρια των συγκεντρώσεων ανάμεσα στις οποίες γενικά ένα μίγμα αερίου - αέρα θα αναφλέγει και θα κατακαεί ή θα εκραγεί. Στο μηδενικό ισοζύγιο οξυγόνου και κοντά σε αυτό το αποτέλεσμα θα είναι μία ισχυρή έκρηξη με εκτεταμένα καταστροφικά αποτελέσματα . Όσο απομακρυνόμαστε από αυτό και όσο πλησιάζουμε τα όρια αναφλεξιμότητας ο ρυθμός της αντίδρασης μειώνεται και καταλήγει σε κατάκαυση που το καταστροφικό της έργο περιορίζεται στο σπάσιμο παραθύρων, θυρών ή και τοίχων. Σε μερικές περιπτώσεις τα όρια εκρηκτικότητας είναι, δυστυχώς, αρκετά ευρέα. Έτσι, για παράδειγμα, τα όρια αναφλεξιμότητας του υδρογόνου είναι 4 και 75% κ.ο., ενώ τα όρια εκρηκτικότητας του 18 και 59% κ.ο.

> Η θερμοκρασία αυτανάφλεξης (autoignition ή ignition point) είναι η ελάχιστη θερμοκρασία που απαιτείται για να αρχίσει η καύση ενός στερεού, υγρού ή αερίου. Η θερμοκρασία αυτανάφλεξης του διθειάνθρακα είναι τόσο χαμηλή (100°C), ώστε ατμοί αυτής της ουσίας μπορούν να αναφλέγουν από ένα κοινό λαμπτήρα, εφόσον βρίσκονται μέσα στα όρια αναφλεξιμότητας. Με τη στήλη σχετικού χρόνου ξήρανσης στον πίνακα συγκρίνεται ο ρυθμός εξάτμισης μιας ουσίας με αυτόν του αιθυλαιθέρα. Για παράδειγμα, η μεθανόλη εξατμίζεται τρεις φορές πια αργά από τον αιθυλαιθέρα πάνω σε μια μη πορώδη επιφάνεια.

Οι κυριότεροι κίνδυνοι έκρηξης αερίου σε μία πόλη προέρχονται, όπως αναφέρθηκε, από το δίκτυο καυσίμου αερίου και τις φιάλες υγραερίου. Για περιορισμό των κινδύνων από τη χρήση τους, χρησιμοποιείται συνήθως κάποιο πρόσθετο με έντονα δυσάρεστη οσμή που κάνει δυνατή την ανίχνευση του σε συγκεντρώσεις που βρίσκονται μεταξύ του 10 και 20% του κατώτερου ορίου αναφλεξιμότητας.

Τα μέσα πρόληψης δεν είναι άλλα από τη χρησιμοποίηση σωληνώσεων, βαλβίδων, συσκευών, κ.λπ. κατάλληλων προδιαγραφών για κάθε καύσιμο αέριο, η τοποθέτηση (συγκολλήσεις, συνδέσεις) από εξειδικευμένο προσωπικό, ο έλεγχος καλής κατασκευής και η προστασία από έντονες διαβρώσεις.

Σε χώρους υψηλού κίνδυνου (π.χ. χώρος όπου λειτουργεί μία αεροτουρμπίνα) πρέπει να τοποθετούνται ανιχνευτές καυσίμων αερίων. Πρέπει να εξετάζεται επίσης η αναγκαιότητα τοποθέτησης τέτοιων ανιχνευτών και σε χώρους μικρότερου κίνδυνου, όπως βαφεία με ψεκασμό, ξηραντήρια βαμμένων αντικειμένων, φορτωτές μπαταριών και εκχυλιστήρια με διαλύτη.

Οι ανιχνευτές καυσίμων αερίων είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν, όχι μόνο για προειδοποίηση όταν η συγκέντρωση ενός αερίου φθάσει κάποιο ποσοστό του κατώτερου ορίου αναφλεξιμότητας (συνήθως 30%), αλλά και για την ενεργοποίηση θετικών μέτρων, όπως αύξηση του εξαερισμού, κλείσιμο βαλβίδων, κλείσιμο μηχανημάτων και κάλυψη με αδρανές αέριο σε μια δεύτερη βαθμίδα κινδύνου (π.χ. 60% του κατώτερου ορίου αναφλεξιμότητας).

Στους ανιχνευτές καυσίμων αερίων το 100% της κλίμακας τους αντιστοιχεί σε ένα ποσοστό του κατώτερου ορίου αναφλεξιμότητας (Κ.Ο.Α.) κατά περίπτωση. Έτσι, για παράδειγμα, στην πλήρη κλίμακα ανάγνωσης μιας τέτοιας συσκευής αντιστοιχεί το 88% του ΚΟΑ του μεθανίου, το 62% του προπανίου και το 60% του βουτανίου.

Στη πράξη απαντώνται πολλές φορές μίγματα αερίων καυσίμων. Ένα τέτοιο μίγμα είναι το υγραέριο, που χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανικές και οικιακές εφαρμογές. Για το προσδιορισμό του κατώτερου και ανώτερου ορίου αναφλεξιμότητας ενός μίγματος καυσίμων αερίων και αέρα, χρησιμοποιείται η εξίσωση Le Chatelier:

οπού:

ΚΟΑ : κατώτερο όριο αναφλεξιμότητας του μίγματος καυσίμων αερίων

Κi : κατώτερο όριο αναφλεξιμότητας καθενός καυσίμου αέριου συστατικού στο μίγμα καυσίμων αερίων

AOA : ανώτερο όριο αναφλεξιμότητας του μίγματος καυσίμων αερίων

Α_i   :  ανώτερο όριο αναφλεξιμότητας καθενός καύσιμου αέριου συστατικού στο μίγμα καυσίμων αερίων

yi : κλάσμα όγκου του καθενός αερίου στο συνολικό μίγμα καυσίμων αερίων (δεν λαμβάνεται υπόψη ο αέρας ή τυχόν αδρανή)

η : Ο αριθμός των καυσίμων αερίων στο μίγμα

Όλες οι συγκεντρώσεις των παραπάνω εξισώσεων εκφράζονται σε εκατοστιαία κατ' όγκο σύσταση. Όταν το μίγμα καυσίμων αερίων (ή ο αέρας) περιέχει ένα αδρανές αέριο η περιοχή αναφλεξιμότητας περιορίζεται. Όταν η περιεκτικότητα του μίγματος καυσίμων αερίων σε αδρανές αέριο είναι μικρότερη από 10% κατ' όγκο, τότε η εξίσωση Le Chatelier μπορεί να εφαρμοστεί αγνοώντας την παρουσία του αδρανούς αερίου. Η περιοχή αναφλεξιμότητας που προσδιορίζεται με τον τρόπο αυτό είναι λίγο ευρύτερη, δηλαδή τα αποτελέσματα είναι πιο συντηρητικά από πλευράς ασφάλειας. Στις περιπτώσεις που η περιεκτικότητα του .μίγματος καυσίμων σε αδρανές αέριο είναι μεγαλύτερη από 10% κατ' όγκο, πρέπει να εφαρμοστούν ειδικές μέθοδοι προσδιορισμού των ορίων αναφλεξιμότητας. Σε κλειστούς χώρους όπου μπορεί να αποθηκεύονται εύφλεκτα υγρά ή αέρια, είναι απαραίτητος ο σχεδιασμός ενός επαρκούς συστήματος εξαερισμού που θα μειώνει τη συγκέντρωση της ουσίας σε ασφαλή επίπεδα κάτω από τα όρια ανα-φλεξιμότητάς της. Χρειάζεται, τότε, να προσδιοριστεί η συγκέντρωση των ατμών ή του αερίου στο χώρο. Η συνηθέστερη προσέγγιση γίνεται, θεωρώντας ότι οι συνθήκες ανάμιξης στο χώρο εργασίας προσεγγίζουν εκείνες του αντιδραστήρα πλήρους ανάμιξης.

Τα όρια αναφλεξιμότητας βασίζονται στη συγκέντρωση καυσίμου στον αέρα. Το κύριο όμως συστατικό του αέρα που συμμετέχει στην καύση είναι το οξυγόνο και υπάρχει μια ελάχιστη συγκέντρωση οξυγόνου που απαιτείται για να συντηρηθεί η αντίδραση καύσης. Αυτή είναι μια εξαιρετικά χρήσιμη πληροφορία, επειδή έτσι οι εκρήξεις και οι πυρκαγιές μπορούν να αποφευχθούν με επαρκή μείωση της συγκέντρωσης οξυγόνου κάτω από μια ελάχιστη συγκέντρωση οξυγόνου (ΕΣΟ) ασχέτως της συγκέντρωσης καυσίμου. Αυτή η αρχή αποτελεί τη βάση μιας τεχνικής που καλείται αδρανοποίηση. Κάτω από την ΕΣΟ η αντίδραση δεν παράγει αρκετή ενέργεια για να θερμάνει το μίγμα των αερίων επαρκώς προς αυτο-διάδοση της φλόγας.

Η ΕΣΟ έχει διαστάσεις οξυγόνου % σε αέρα συν καύσιμο. Εάν δεν είναι διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα, η ΕΣΟ μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τη στοιχειομετρία της αντίδρασης καύσης και το ΚΟΑ. Αυτοί οι υπολογισμοί δίνουν αξιόπιστα αποτελέσματα για πολλούς υδρογονάνθρακες.

Η ελάχιστη ενέργεια ανάφλεξης (ΕΕΑ) είναι η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για να ξεκινήσει η ανάφλεξη ενός καυσίμου υλικού (αέριου, υγρού ή στερεού). Η ΕΕΑ εξαρτάται από το συγκεκριμένο υλικό ή μίγμα, τη συγκέντρωση του, την πίεση και τη θερμοκρασία. Η ΕΕΑ ορισμένων υλικών φαίνεται στον Πίν. 2.7.

Μεθάνιο                    0,29

Προπάνιο                  0,26

Επτάνιο                     0,25

Υδρογόνο                 0,03

Αραβοσιτάλευρο         0,30

Σκόνη οιδήρου          0,12

Πειραματικά δεδομένα έχουν δείξει ότι:

• Η ΕΕΑ μειώνεται με την αύξηοη της πίεσης

• Η ΕΕΑ των κόνεων βρίσκεται γενικά σία ίδια επίπεδα με αυτή των αερίων

• Αύξηση της συγκέντρωσης αζώτου αυξάνει τη ΕΕΑ

Όπως αναπτύσσεται στο σχετικό κεφάλαιο, όταν ψεκάζεται ένα υγρό από ακρο-φύσιο παράγεται στατικός ηλεκτρισμός. Η εκφόρτιση αυτών των σταγονιδίων θα προκαλέσει την ανάφλεξη τους, εφόσον αυτά είναι καύσιμα, με τελικό αποτέλεσμα πυρκαγιά ή έκρηξη.

Για διαμέτρους σταγονιδίων μεταξύ 0,01 και 0,2 mm, που σχηματίζονται συνήθως με ψεκασμό, το ΚΟΑ μειώνεται με την αύξηση της διαμέτρου των σταγονιδίων μέχρι και κάτω από το ένα δέκατο του κανονικού ΚΟΑ. Αυτό θα πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη σε μελέτες ασφάλειας, όπως στην περίπτωση προστασίας χώρων με αδρανές αέριο.

Για διαμέτρους σταγονιδίων μεταξύ 0,6 και 1,5 mm η διάδοση της φλόγας είναι αδύνατη. Σε αυτή την περίπτωση όμως η παρουσία και μικρότερης διαμέτρου σταγονιδίων ή εμποδίων στη ροή που διασκορπίζουν τις μεγαλύτερες σταγόνες μπορεί να οδηγήσει σε επικίνδυνες καταστάσεις.

Οι εκρήξεις σε μονάδες θερμαινόμενες με καύσιμο (αέριο ή υγρό) και φούρνους συμβαίνουν ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης ακουστού καυσίμου ή ατμών διαλύτη κατά την ξήρανση βαμμένων αντικειμένων. Οι ατμοί αναφλέγονται συνήθως κατά την εκκίνηση της μονάδας. Κατά το σχεδιασμό τέτοιων μονάδων, δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στα ακόλουθα σημεία:

• Ο χειριστής πρέπει να έχει τη δυνατότητα να βλέπει τη φλόγα κάθε καυστήρα με ευχέρεια. Σε δύσκολες περιπτώσεις αυτό μπορεί να επιτευχθεί με σύστημα καθρεπτών.

• Πρέπει να εξασφαλίζεται με κατάλληλα συστήματα η άμεση ανάφλεξη του καυσίμου με την έξοδο του από τον ψεκαστήρα.

• Πρέπει να προβλέπονται συστήματα εκτόνωσης εκρήξεων σε κλειστούς χώρους όπου λειτουργούν καυστήρες, ιδιαίτερα αν αυτοί υπερβαίνουν τα 2 m^3.

• Ο αριθμός των καυστήρων πρέπει να περιορίζεται στο ελάχιστο. Αν αυτό δεν είναι δυνατό, πρέπει να εξασφαλίζεται η ταυτόχρονη ανάφλεξη όλων των καυστήρων.

• Η μονάδα πρέπει να διαθέτει καλό εξαερισμό, που να μπορεί να απομακρύνει τα προϊόντα καύσης τόσο κατά την ομαλή λειτουργία, όσο και κατά την εκκίνηση των καυστήρων. Πριν από την ανάφλεξη των καυστήρων πρέπει να εκδιώκεται πενταπλάσιος όγκος αέρα.

• Οι σωληνώσεις του καυσίμου αερίου ή υγρού πρέπει να είναι κατά το δυνατό χαλύβδινες με κολλήσεις και με το μικρότερο αριθμό συνδέσεων. Οι τελευταίες θα πρέπει να είναι τουλάχιστον φλαντζωτές. Οι βιδωτές συνδέσεις επιτρέπονται μόνο σε μικρής διαμέτρου γραμμές (το πολύ 1 ίντσα) και χαμηλές πιέσεις.

• Πρέπει να χρησιμοποιούνται κατάλληλες βαλβίδες (βύσματος ή σφαίρας) και να υποστηρίζονται όπου κρίνεται απαραίτητο, ώστε να μη χαλαρώνουν οι γειτονικές συνδέσεις κατά το χειρισμό τους.

Εκρήξεις αερίων στον ελεύθερο αέρα (unconfined explosions) συμβαίνουν συνήθως σε διυλιστήρια, εργοστάσια πετροχημικών και σε αγωγούς μεταφοράς εύφλεκτων αερίων. Είναι εκρήξεις μεγάλης κλίμακας με εκρηκτικά αποτελέσματα ισοδύναμα με 2 έως 50 τόνους ΤΝΤ. Ένα από τα μεγαλύτερα ατυχήματα αυτού του είδους ήταν αυτό του Flixborough το 1974. Εγκαταστάσεις στις οποίες έχουν συμβεί περισσότερες από μία εκρήξεις αερίων είναι:

• Δεξαμενές αργού με σερπαντίνα ατμού στη βάση.

• Δεξαμενές (σφαιρικές συνήθως) αποθήκευσης LPG υπό πίεση.

• Μεγάλες δεξαμενές LPG αυτοκινούμενες (επί αυτοκινήτων ή σιδηροδρόμων).

• Εγκαταστάσεις αιθυλενίου.

• Εγκαταστάσεις πολυαιθυλενίου υψηλής πίεσης.

• Εγκαταστάσεις οξείδωσης κυκλοεξανίου.

Οι τύποι των υλικών που έχουν οδηγήσει συνήθως σε εκρήξεις αερίων χωρίς περιορισμό είναι:

• Υγροποιημένοι αέριοι υδρογονάνθρακες (LPG).

• Αέριοι υδρογονάνθρακες μικρού μοριακού βάρους σε διαδικασίες υψηλών πιέσεων (πάνω από 35 bar) και σε μεγάλες ποσότητες.

• Υδρογονάνθρακες με 5 έως 9 άτομα άνθρακα με τη μορφή υγρών σε δοχεία με μέσες πιέσεις και σε θερμοκρασίες σημαντικά πάνω από τα σημεία βρασμού τους σε ατμοσφαιρική πίεση.

Μέτρα που μπορούν να λαμβάνονται για την ελαχιστοποίηση της πιθανότητας να συμβεί μία έκρηξη αερίου χωρίς περιορισμό και των συνεπειών της περιλαμβάνουν:

• Κατάλληλο σχεδιασμό μιας μονάδας, έτσι ώστε να ελαχιστοποιούνται οι ποσότητες του LPG και άλλων εύφλεκτων υγρών υπό πίεση και σε θερμοκρασίες πάνω από τα ατμοσφαιρικά σημεία βρασμού τους.

• Υψηλές προδιαγραφές σχεδιασμού, κατασκευής, επιθεώρησης και λειτουργίας επικίνδυνων εγκαταστάσεων.

• Εκτέλεση μελετών επικινδυνότητας (ΗΑΖΟΡ, Δένδρα σφαλμάτων, FMEA, RNSA, κ.α.) σε συνδυασμό με ποσοτική εκτίμηση των επιπτώσεων (προσομοίωση ενδεχόμενης διασποράς ή πυρόσφαιρας ή έκρηξης του αερίου νέφους με κατάλληλα μοντέλα) για επικίνδυνες μονάδες.

• Μεγάλες αποστάσεις ασφάλειας μεταξύ επικίνδυνων μονάδων και αντιεκρηκτική κατασκευή κτιρίων ελέγχου.

Τα παραπάνω είναι γενικά μέτρα ασφάλειας. Η εξάλειψη πηγών έναυσης για αποφυγή εκρήξεων αερίων δεν έχει πρακτική αξία, κυρίως λόγω της απόστασης που μπορεί να διανύσει ένα νέφος εκρηκτικού αερίου πριν να συναντήσει μία πηγή έναυσης και εκραγεί. Αυτή η απόσταση έφθασε σε μερικές περιπτώσεις τα 800 m και πιθανώς τα ξεπέρασε σε 12 περιπτώσεις.

Οι καλύτεροι τρόποι αντιμετώπισης πάντως είναι αυτοί που ασχολούνται με τον αποκλεισμό των πιθανών αιτιών διαφυγής επικίνδυνων αερίων, που συνήθως είναι οι διαρρήξεις δεξαμενών. Ορισμένες από τις αιτίες διάρρηξης μιας δεξαμενής είναι:

> Εξωτερική μηχανική ζημιά. Αυτή ισχύει κυρίως στις μεταφορές LPG, όπου συγκρούσεις σχημάτων έχουν οδηγήσει σε διαρροές LPG και εκρήξεις αερίων χωρίς περιορισμό. Αυτός είναι ο λόγος που οι δεξαμενές μεταφοράς LPG πρέπει να χειρίζονται με φροντίδα ανάλογη των ισχυρών εκρηκτικών.

> Απότομη αύξηση πίεσης. Οι απότομες αυξήσεις της πίεσης στο εσωτερικό ενός δοχείου δεν μπορούν να αντιμετωπισθούν με ασφαλιστικές βαλβίδες, επειδή διαρκούν συχνά λίγα μόνο χιλιοστά του δευτερολέπτου. Οι κύριες αιτίες τέτοιων αυξήσεων της πίεσης είναι:

α) Εσωτερικές χημικές εκρήξεις ή πολύ γρήγορες χημικές αντιδράσεις που προκαλούνται από την απελευθέρωση συσσωρευμένης χημικής ενέργειας. Αυτές μπορεί να οφείλονται στην ξαφνική αποσύνθεση κάποιας ασταθούς ένωσης, όπως ένα υπεροξείδιο που έχει σχηματισθεί ως ανεπιθύμητο παραπροϊόν σε μια διεργασία. Άλλη αιτία μπορεί να είναι η καθυστερημένη έναρξη μιας επιθυμητής αντίδρασης, που για κάποιο λόγο δεν ξεκίνησε με την ανάμιξη των αντιδραστηρίων, π.χ. καθυστερημένη ανάμιξη ή προσθήκη καταλύτη.

γ) Υδρόσφυρα ή υδραυλική κρούση άλλου υγρού. Αυτή αναλύεται σε επόμενο κεφάλαιο.