混合物
定义
混合型混合物是指同时含有可燃粉尘和可燃气体、蒸汽或雾气的爆炸性环境。因此，该术语描述了两种经典防爆领域——气体爆炸和粉尘爆炸——之间的边界情况，这两种情况各自适用不同的区域、设备类别和参数。
从安全技术角度来看，混合型混合物并非其组分的简单总和，而应作为独立对象进行评估。关键在于：混合型混合物可能具有可燃性，尽管其中既不包含达到相应爆炸下限的粉尘，也不包含达到相应爆炸下限的气体。
对爆炸参数的影响
即使极微量的可燃气体或蒸汽，也会显著改变粉尘-空气混合物的行为：
- 最小点火能量（MZE）显著降低。对于纯粉尘而言并不构成威胁的点火源——例如微弱的静电放电——现在可能就足以引发爆炸。这是实际应用中最重要的变化。
- 压力上升速率增加。混合物的Kst值高于纯粉尘的Kst值；防护系统可利用的反应时间随之缩短。
- 最大爆炸超压pmax升高。 容器设计所需的承压能力随之增加。
- 爆炸极限发生偏移。 混合物的下爆炸极限低于粉尘和气体的各自极限。
- 最低点火温度可能会降低。 因此，允许的表面温度和温度等级要求随之提高。
这些效应并非线性关系，也无法通过单独的参数值进行计算。只有在接近实际工况的条件下对真实混合物进行测试，才能获得可靠的数值。
混合技术中混合物的形成
在粉末加工中，混合物的出现频率比乍看之下要高。典型情况包括：
- 向粉末中添加液体：在混合过程中喷射或定量加入油脂、香精、油树脂、酒精或含酒精溶液
- 造粒和速溶化：使用含溶剂的粘合剂形成团聚体
- 包衣和涂层：将溶液或悬浮液涂覆于颗粒表面
- 真空混合干燥与合成：在充满粉尘的设备中蒸发有机溶剂
- 原料中的残留溶剂：来自上游工艺的粉末仍含有挥发性成分，并在混合室中释放出来
- 释放气体的产物：在温度升高或受机械应力作用时会释放可燃分解产物的物质
特别需要注意最后一种情况：一个按设计本应纯为粉尘状的过程，可能会因残留水分、残留溶剂或分解作用而意外地转变为混合型过程。
对区域划分和设备选型的影响
若存在混合型混合物，仅依据粉尘进行的区域划分将不再适用。必须对两种环境进行评估：
- 相关区域既应按气体区域0、1和2进行分类，也应按粉尘区域20、21和22进行分类。
- 设备和防护系统必须满足这两种评估中更严格的要求——无论是在设备类别和设备防护等级方面，还是在防爆类型和温度等级方面。
- 标识必须表明设备适用于这两种环境，即同时适用于设备组G和D。
单项防护措施的有效性也会发生变化：针对粉尘设计的措施——例如关于粉尘沉积的边界层分析——对气体无效；反之，针对气体的通风方案在粉尘环境中也仅具有有限的效力。
对设备的结构设计影响
- 抗压冲击结构： 设计压力应基于混合气体的特性参数确定。仅针对纯粉尘设计的设备可能存在设计不足。
- 压力释放：由于压力上升速度更快，所需的压力释放面积会增大。对于溶剂蒸气，向室外释放通常是不允许的；此时需考虑采用无焰系统。
- 惰性化处理：对于混合气体，降低氧气含量通常是最经济且最安全的解决方案，因为它能同时覆盖两种气体环境。这需要可控的气体供应和氧气监测。
- 爆炸隔离：由于火焰传播速度较高，与上游和下游设备部件之间的隔离尤为关键。
- 加强点火源防范： 由于最低点火能量较低，全通式接地、等电位连接、防止机械火花以及限制表面温度变得尤为重要。
气密性与气体导流： 设备应采用气密设计，以防止蒸汽泄漏到环境中并形成额外的气体区域。
准则与标准
混合气体的评估遵循与其他防爆措施相同的准则，特别是关于设备和保护系统的 2014/34/EU 指令，以及关于运营方义务的 1999/92/EG 指令。方法论基础包括：《EN 1127-1》（关于防爆基础与方法）以及《VDI 2263》（关于粉尘燃烧和粉尘爆炸）。在防爆文件中，应明确将混合气体标识为混合气体并进行评估。
实践指南
- 全面掌握工艺过程：所有输入混合机或可能在其中产生的物质均应纳入考量范围——包括清洁剂、残留溶剂和分解产物。
- 确定混合物的特性参数：对于混合型混合物，纯粉尘的文献数据并不可靠。必须在经认证的实验室中对实际混合物进行测试。
- 尽早确定：工艺是否属于混合型，将决定其结构形式、设计压力及防护方案。事后调整的难度远大于在规划阶段就将其纳入考虑。
- 审查配方变更：粘合剂或香精载体发生变更，可能会使原本纯粉尘型工艺转变为混合型工艺。