Primärer Explosionsschutz durch konstruktive Maßnahmen gewährleisten hohe Sicherheit
Explosionsunterdrückung und explosionstechnische Entkopplung in durch Stäube gefährdeten Anlagen
von Rudi Post
Primärer Explosionsschutz (171 kB)
- Bild 1: Zeit-Druckkurve einer Explosionsunter-drückungsanlage
Überall dort, wo in Betriebsstätten explosionsfähige Stäube auftreten können, sind Personen und Anlagen einem hohen Risiko ausgesetzt. Die Richtlinie 99/92/EG bzw. die Betriebssicherheitsverordnung, mit der diese Richtlinie in deutsches Recht umgesetzt wurde, verlangen unter anderem, dass ein Explosionsschutzdokument erstellt wird, aus dem hervorgeht, dass die Explosionsrisiken ermittelt und bewertet wurden. Zudem müssen die explosionsgefährdeten Bereiche in Zonen eingeteilt und angemessene Explosionsschutzmaßnahmen getroffen werden. Hierbei liegt es in der Verantwortung des Arbeitgebers, den bestehenden Gefahren vorzubeugen und gezielt entgegenzuwirken. Kann das Auftreten gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre wie auch das Auftreten wirksamer Zündquellen nicht ausgeschlossen werden, muss das Ausmaß der zu erwartenden Auswirkungen von Bränden oder Explosionen auf ein ungefährliches Maß begrenzt werden. Dies kann erreicht werden durch Maßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes, wie explosionsfeste Bauweise, Explosionsdruckentlastung, Explosionsunterdrückung oder Verhinderung der Explosionsübertragung in benachbarte Räume bzw. Bereiche.
- Bild 2: Drucksensor MEX 3.2
- Bild 3: Steuerzentrale EX 8000
- Bild 4: HRD-Löschmittelbehälter
In durch brennbare Stäube gefährdeten Anlagen, vor allem im Inneren von Apparaturen und Rohrleitungen sind Explosionsunterdrückung und explosionstechnische Entkopplung häufig die einzig wirksame Methode, die Sicherheit zu gewährleisten. Das Unternehmen Kidde Brand- und Explosionsschutz GmbH (KBE) in Ratingen - ein Unternehmen der Firmengruppe UTC Fire and Security – ist neben der Einrichtung industrieller Brandschutzlösungen vor allem auf Maßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes, wie Explosionsunterdrückungs- Systeme, Einrichtungen zur explosionstechnischen Entkopplung und zur Explosionsdruckentlastung spezialisiert. Überall dort, wo brennbare Stäube ein Brand- oder Explosionsrisiko darstellen, sorgen diese Einrichtungen für Sicherheit.
Vermeidung des Ernstfalls durch gezielte Explosionsunterdrückung
Die Explosionsunterdrückung nach den gültigen Richtlinien VDI 2263 Blatt 4 ›Unterdrückung von Staubexplosionen‹ und EN 14373 ›Explosionsunterdrückungs-Systeme‹ stellt eine besonders zukunftsorientierte und umweltschonende Sicherheitsmaßnahme dar. Im Gegensatz zur Explosionsdruckentlastung kann sie auch bei toxischen Stäuben eingesetzt werden und garantiert, dass weder Flammen, Druckwellen noch das Produkt selbst austreten können. Bei dieser Alternative werden Rohrleitungen und Apparate nicht für den maximalen, sondern lediglich für den reduzierten Explosionsdruck eines bestimmten brennbaren Staubes ausgestattet. Die Auswirkungen werden dabei auf ein unbedenkliches Maß verringert. Erfolgt in einer Anlage eine Zündung, erreicht die Druckwelle (Bild 1) der anlaufenden Explosion innerhalb weniger ms einen Sensor (Bild 2). Dieser veranlasst über die Steuereinheit (Bild 3) direkt nach der Registrierung die Öffnung eines Löschmittelbehälters (Bild 4) und somit die Ausströmung des Löschpulvers.
Unmittelbar danach durchdringt das Pulver den Feuerball und unterdrückt die Explosion. In weniger als 100 ms ist der komplette Vorgang abgeschlossen, wobei der zu erwartende Explosionsüberdruck auf einen ungefährlichen Wert vermindert und damit das Risiko einer Beschädigung oder Zerstörung des Apparates gebannt wird. Für Personen und die Anlage besteht dabei zu keiner Zeit eine Gefahr. Bild 5 zeigt eine Explosionsunterdrückungseinrichtung in einer Filteranlage.
Durch explosionstechnische Entkopplung Folgeschäden minimieren
- Bild 5: Explosionsunterdrückungs- anlage an einem Filter
- Bild 6: Löschmittelsperre
- Bild 7: Schnellschlussschieber
- Bild 8: Schnellschlussventil Typ Ventex
Unabhängig von der gewählten konstruktiven Explosionsschutzmaßnahme ist immer die Entkopplung der Rohrleitungen und Kanäle notwendig. Aufgrund der Gefahr einer Explosionsübertragung zwischen zwei Anlagenteilen ist es unbedingt erforderlich, explosionsgefährdete Komponenten untereinander und gegenüber anderen Bereichen zu schützen. Ob die Verhinderung der Explosionsübertragung mit Hilfe von Löschmittelsperren, Schnellschlussschiebern oder Schnellschlussventilen erfolgt, ist von der jeweiligen Verwendungsart abhängig:
Mit Hilfe von Löschmittelsperren (Bild 6) wird eine Explosionsflamme, die sich durch eine Rohrleitung oder einen Kanal beschleunigt, durch das schlagartige Einblasen von Löschpulver eliminiert. Dieses Schutzsystem wird immer in Kombination mit Explosionsunterdrückungs- oder Explosionsdruckentlastungssystemen eingesetzt.
Bei Anlagen, in denen beispielsweise hybride Gemische auftreten, sollte der maximale Einbauabstand der Löschmittelsperre in der Regel den 40-fachen Rohrleitungsquerschnitt betragen, im Höchstfall jedoch 15 m. Bei Stäuben erhöht sich der Abstand auf das 80-fache des Rohrleitungsdurchmessers, bis hin zu maximal 20 m.
Schnellschlussschieber werden bevorzugt bei Anlagen eingesetzt, die für den maximalen Explosionsdruck ausgelegt sind (in der Regel 10 bar). Die Verbindungsrohrleitungen zwischen den einzelnen Anlagenkomponenten oder z.B. Ansaugrohrleitungen (Rohgasleitung) bei Entstaubungsanlagen, werden innerhalb von Millisekunden verschlossen und somit die Explosionsdruckwelle und die Flammenfront gestoppt. Schnellschussventile (Bild 7 und 8) hingegen kommen in der Regel nur bei Reingasrohrleitungen für Entstaubungsanlagen oder schwach bestaubten Rohrleitungen zur Anwendung. Diese Ventile werden ebenfalls bevorzugt bei Anlagenteilen eingesetzt, die auf den maximalen Explosionsdruck berechnet sind.
Konstruktiver Explosionsschutz trägt maßgeblich zur Sicherheit von Produktionsanlagen bei und reduziert die Auswirkungen von Explosionen auf ein Minimum. Vor allem die Explosionsunterdrückung in Kombination mit der explosionstechnischen Entkopplung stellt aufgrund der Standortunabhängigkeit und aus umweltschonenden Aspekten eine ideale Lösung dar.