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Konstruktiver Explosionsschutz

Das passende Konzept für jede Anlagenkomponente
Konstruktiver Explosionsschutz

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Explosionsfähige Atmosphären treten in Silos, Elevatoren, Mischern, Mühlen und Förderanlagen auf. Beim Vorhandensein wirksamer Zündquellen besteht sowohl die Gefahr einer Explosion in der jeweiligen Anlage, als auch die Gefahr einer Übertragung der Explosion in verbundene Anlagenteile. Wie der Betreiber welche Anlagenteile optimal schützen kann, finden Sie im Folgenden.

Vorauszuschicken ist, dass ein Explosionsschutzkonzept nur dann sicher sein kann, wenn die gesamte Anlage betrachtet und die einzelnen Schutzmaßnahmen aufeinander abgestimmt sind. Es erfordert eine systematische Vorgehensweise sowie die Beachtung anlagenspezifischer Randbedingungen und Kenntnisse über Methoden zur Bewertung der sicherheitstechnischen Kennwerte. Unter dieser Berücksichtigung ist ein ganzheitlicher Explosionsschutz, der auch den wirtschaftlichen Gesichtspunkten gerecht wird, möglich.

Das bevorzugte Konzept ist das des konstruktiven Explosionsschutzes, das auf der Reduzierung der Auswirkungen einer Explosion
basiert. Zu den Maßnahmen gehören die konventionelle Druckentlastung durch Berstscheiben, flammenlose Druckentlastung, explosionstechnische Entkopplung und die Explosionsunterdrückung. Welche Schutzmaßnahme sich für welche Anlagenteile empfiehlt, behandeln die folgenden Abschnitte.

Anlagenbeispiel 1: Filter

In Filteranlagen ist die Explosionsgefahr besonders hoch. Der sehr feine Staub verteilt sich im Filter und kann – bei vorhandener Zündquelle – eine Explosion auslösen. Filter in Innenräumen werden daher mit flammenloser Druckentlastung, Filter im Außenbereich mit Berstscheiben geschützt. Sollten sich Fahr- oder Verkehrswege im Bereich der Explosionsdruckentlastung befinden, kommen Aufsatzmodule für Berstscheiben wie das Targo-Vent zum Einsatz. Dieser Aufsatz begrenzt den Öffnungswinkel der Berstscheibe und lenkt Explosionsdruck, Flammen und Hitze gezielt in definierte Bereiche. Auf diese Art ist eine Reduzierung von Sicherheitsbereichen möglich.

Die flammenlose Druckentlastung, wie sie Rembe entwickelt hat, stellt sich als eine wirtschaftliche und effektive Lösung für die Absicherung von Filtern in Innenräumen dar. Das Unternehmen bietet dazu drei verschiedene Produkte an: Q-Rohr, Q-Box und Q-Ball.
Das in den Produkten verarbeitete Spezial-Meschgewebe kühlt Flammen effizient ab, sodass weder Flammen noch Druck austreten. Die für eine Explosion typische Druckerhöhung und Lärmbelästigung im Innenraum wird auf ein kaum wahrnehmbares Minimum reduziert, sodass der Schutz von Mensch und Maschine gewährleistet ist. Neben dem Spezial-Edelstahl-Mesch Filter bestehen Q-Ball, Q-Rohr und Q-Box aus einer Berstscheibe mit integrierter Signalisierung, die das Prozessleitsystem über das Ansprechen der Berstscheibe informiert. Die flammenlose Druckentlastung ist bei kleinvolumigen Anwendungen bis etwa 100 m³ eine gute Alternative zu Unterdrückungseinrichtungen – gerade im Hinblick auf die Wartungskosten.

Berstscheiben können Filter im Außenbereich schützen. Im Fall einer Explosion öffnet die Berstscheibe, verringert so den Überdruck im Behälter und entlässt die Explosion nach außen. Da kaum ein Prozess dem anderen gleicht, gibt es unterschiedliche Varianten, die sich in Form, Material, Temperatur- und Druck-/Vakuumbeständigkeit unterscheiden. Auch hygienisch anspruchsvolle Prozesse können mit Berstscheiben gesichert werden. Die Ausführung EGV HYP von Rembe bestand mit Erfolg den EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group)-Reinigbarkeitstest. Innerhalb dieses Tests wird unter anderem die CIP-Reinigbarkeit von Bauteilen
geprüft, um in der Praxis hygienisch einwandfreie Produkte produzieren zu können.

Anlagenbeispiel 2: Sprühtrockner

In Sprühtrocknern ist immer aufgewirbelter, meist brennbarer, Staub und Sauerstoff vorhanden, egal ob in der Lebensmittel-, Chemie- oder Pharmaindustrie. Um das richtige Explosionsschutzkonzept erstellen zu können, muss die Anlage als zusammenhängendes komplexes System betrachtet werden. Alle technischen Spezifikationen der Anlage sowie die neuesten Forschungserkenntnisse sind
zu bedenken. Die häufigsten Zündquellen in Sprühtrocknern sind Glimmnester, Schäden an Rotationsdüsen, heiße Lager oder Funken durch Unwucht.

Betreiber sollten sich auch vor „Overengineering“ schützen. Welche Schutzeinrichtung sinnvoll ist, richtet sich nach dem zu schützenden Volumen des Sprühtrockners, dessen Aufstellungsort und nach der Festigkeit. Üblicherweise werden Sprühtrockner mit einer Kombination aus Explosionsentkopplungssystemen und einer konventionellen Druckentlastung mittels Berstscheiben geschützt. Die flammenlose Druckentlastung kommt zum Einsatz, wenn keine freie Entlastung möglich ist.

In hygienisch anspruchsvollen Prozessen werden die Spezialberstscheiben EGV HYP und ERO eingesetzt. Die verbindenden Rohrleitungen werden in der Regel entkoppelt. Ziel ist es, diese Rohrleitungen im Fall einer Explosion zu verschließen, um die Ausbreitung von Druck und Flammen zu verhindern und somit angrenzende
Anlagenteile zu schützen.

Anlagenbeispiel 3: Förderer

Bei der Artenvielfalt von Förderern gibt es verschiedene Druckentlastungsmöglichkeiten. Elevatoren stellen dabei aufgrund der funktions- und bauartbedingten Voraussetzungen eine besondere Gefahrenquelle dar. Das Fördern einer großen Menge an (brennbaren) Schüttgütern birgt eine hohe Explosionsgefahr. Genauso wie bei den bisher genannten Anlagen, werden die Elevatorschächte im
Außenbereich meistens mit Berstscheiben und im Innenbereich mit der Q-Box oder dem Q-Ball geschützt.

Je nach Bedingungen des Aufstellungsortes kann auch eine Kombination konventioneller und flammenloser Druckentlastung das richtige Schutzkonzept sein. Um eine Ausbreitung der Explosion über angeschlossene Aspirationsleitungen zu verhindern, können Quenchventile installiert werden. Die Löschmittelsperre Q-Bic wird in der Regel für die Entkopplung der vor bzw. nachgeschalteten Förderer genutzt.

Rembe hat auf Basis der VDI-Richtlinie ein ganzheitliches Schutzsystem für Elevatoren entwickelt: ElevatorEX. Das seinerzeit erste baumustergeprüfte Gesamtschutzsystem für Elevatoren bietet für
alle Ausführungen von Elevatoren eine passende Lösung. Es wurde hauptsächlich für sehr hohe Elevatoren entwickelt und kombiniert die Vorteile der konventionellen Explosionsdruckentlastung mit den Technologien der flammenlosen Druckentlastung und der Explosionsunterdrückung.

Anlagenbeispiel 4: Silos

Bei der Befüllung eines Silos bildet sich ein explosionsfähiges Staub-Luft-Gemisch. Können nicht alle potenziellen Zündquellen ausgeschlossen werden, müssen Silos konstruktiv geschützt werden. Im Außenbereich stehende Silos werden grundsätzlich mit Berstscheiben entlastet – je nach Art der Befüllung können unterschiedliche Typen eingesetzt werden. In Innenräumen werden die Q-Box oder das Q-Rohr für eine flammenlose Druckentlastung installiert.

Die explosionstechnische Entkopplung wird in der Regel durch Quenchventile realisiert, die auch in einer Hygieneversion zur Verfügung stehen. Die Ventile verschließen die Rohrleitungen innerhalb weniger Millisekunden vollständig, die Explosion kann sich nicht weiter ausbreiten.

Rembe GmbH Safety + Control, Brilon


Anja Frigger:

Sales Executive Back Office Explosion Safety, Key Accounts D-A-CH,

Rembe



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