Flammenlos und rauchfrei. Brand- und Ex-Schutz von filternden Staubabscheidern - prozesstechnik online

Brand- und Ex-Schutz von filternden Staubabscheidern

Flammenlos und rauchfrei

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Je nach Einsatzort liegen im Rohgasraum von Filteranlagen für die Staubabscheidung metallische und/oder organische Stäube entweder als brennbare Staubablagerungen oder im aufgewirbelten Zustand als staubexplosionsfähige Atmosphäre vor. Es bedarf sowohl vorbeugender als auch konstruktiver Brand- bzw. Explosionsschutzmaßnahmen, um die abgeschiedenen Stäube sicher zu handhaben.

Filteranlagen für die Staubabscheidung von Herding bestehen aus einem Trennblech mit an- bzw. eingebauten Sinterlamellen-Filterelementen, der den staubbeaufschlagten Bereich – Rohgasraum – vom Reingasraum – Bereich des gereinigten Prozessgases (z. B. Luft) – trennt. Für eine nachhaltige Filtration werden die Filterelemente bei solchen Starrkörperfiltern mit einem Druckgasimpuls zyklisch gereinigt. Dadurch sind ein konstantes Druckverlustverhalten und somit konstante Bedingungen beim abzusaugenden Prozess mit dem Sinterlamellenfilter gegeben.

Im Gegensatz zu flexiblen Filtermedien wird der abgeschiedene Staub bei der Abreinigung des Starrkörperfilters nicht wieder fein verteilt. Vielmehr gleiten die agglomerierten Staubpartikel beim Abreinigungsvorgang von der Oberfläche des Sinterlamellenfilters und sedimentieren in den Trichter der Filteranlage für den Staubaustrag. Metallische Stäube aus der metallverarbeitenden Industrie und die organische Stäube aus Chemie und Pharmazie oxidieren mit dem Luftsauerstoff. Diese Brennbarkeit ist stets bei der Risikobeurteilung für Filteranlagen zu behandeln und entsprechende Schutzmaßnahmen sind zu ergreifen.

Vorbeugende Maßnahmen

Die vorbeugenden Schutzmaßnahmen dienen zur Reduzierung der Eintrittswahrscheinlichkeit eines Brand- oder Explosionsereignisses. Das Vermeiden von brennbaren Staubablagerungen bzw. Vermeiden einer explosionsfähigen Atmosphäre kann mit der Feststoffinertisierung erfolgen. Durch die Zugabe von inertem, meist mineralischem, nicht brennbarem Staub wird ein Staubgemisch erzeugt, das nicht mehr brennbar bzw. als aufgewirbeltes Staub/Luft-Gemisch nicht mehr explosionsfähig ist. Das richtige Mischungsverhältnis von brennbarem zu inertem Staub muss experimentell bestimmt werden. Speziell als vorbeugende Explosionsschutzmaßnahme ist die Additivzugabe als Sicherheitsfunktion gemäß der EN 13849 je nach Anforderung in der Güte PL c bzw. PL d auszuführen.
Eine weitere präventive Maßnahme ist das Vermeiden wirksamer Zündquellen. Mit der Zündquellenanalyse sind für die Bereiche mit brennbaren Staubablagerungen bzw. einer explosionsfähigen Atmosphäre die möglichen Zündquellen zu erkennen und mit der Zündgefahrenanalyse deren Zündwirksamkeit zu erarbeiten. Aufgabe ist es, Zündquellen zu eliminieren.

Für die Reduzierung der Auswirkung eines Brandes bzw. einer Explosion sind konstruktive Maßnahmen am filternden Abscheider anzuwenden.

Maßnahmen zum Brandschutz

Bei Bränden in Filteranlagen sind neben der Brennbarkeit der Staubablagerungen auch die Brenn- bzw. Entzündbarkeit der Filtermedien zu betrachten. Für Filtermedien gibt es keine einschlägigen Untersuchungsmethoden. Daher wurden für Vergleichsversuche flexibler und starrer Filtermedien Zündfunken mit einem Trennschleifer erzeugt. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass flexible Filtermedien leicht zu entzünden sind, während es beim Sinterlamellenfilter eher zu einer Art Behandlung der Oberfläche kommt. Dennoch kann der Starrkörper, der wie alle anderen Filtermedien aus einem organischen Material (Kunststoff) besteht, mit entsprechend großer Zündenergie ebenfalls entzündet werden.

Auf der Grundlage der Brennbarkeit von Staubablagerungen und dem trägen Entzündungsverhalten des Sinterlamellenfilters, hat Herding das Brandschutzkonzept Flamebreak auf seinen Starrkörperfilter abgestimmt. Für die Branderkennung wurden in zahlreichen Brandszenarien der lokale Temperaturimpuls eines brennenden Filterelements aufgrund des kammerförmigen Aufbaus des Sinterlamellenfilters erkannt. Dies erlaubt, einzig bei diesem Filterelement, die Verwendung eines langgestreckten Temperaturschalters als Detektor im Reingasraum.

Eine Steuerung als zentrales Bauteil der Brandmeldung überwacht die Detektoren, nimmt deren Signale auf und meldet diese weiter. Hierbei ist die Alarmweitergabe an Extern mittels eines potenzialfreien Kontakts gleichwertig zur direkten Signalisierung an der Filteranlage mittels einer optischen und/oder akustischen Warneinrichtung.

Das Löschmittel für die Brandbekämpfung ist auf die zu löschenden Brandlasten (Staub und Filtermedium) abzustimmen. Unterstützende Maßnahmen, beispielsweise das sofortige oder zeitversetzte Abschalten des Ventilators (Saugbetrieb), das Abschalten der Abreinigung der Filterelemente und das Schließen von roh- und/oder reingasseitigen Absperrorganen sind zusätzlich zu ergreifen. Das Brandschutzkonzept Flamebreak ist auf ein Löschaerosol aufgebaut. Die Partikel des Aerosols wirken bei ausreichender Konzentration im zu schützenden Bereich auf Basis des antikatalytischen Effekts. Während beim Löschwasser aufgrund der Abkühlung ein Brand gelöscht wird, bzw. beim Löschpulver und Löschgas die Erstickung des Brandes durch die Abdeckung oder Verdrängung (Inertisierung) erfolgt, greift das Löschaerosol in die Kettenreaktion der Radikalbildung bei einem Brand ein. Die antikatalytische Wirkung erfolgt direkt an den Verbrennungsprodukten, bevor es zu einer weiteren Anlagerung des Luftsauerstoffs und somit zu einer Oxidation kommt.

Wirksamer Explosionsschutz

Je nach Aufstellungssituation einer Filteranlage im Raum ist die flammenlose Druckentlastung als Explosionsschutzmaßnahme zu ergreifen. Konventionelle Schutzsysteme bestehen z. B. aus einer Berstscheibe und einer nachgeschalteten Flammensperre. Die hohe Flammentemperatur wird an deren großen Oberfläche schlagartig herabgesetzt. Die Abkühlung reduziert den Explosionsüberdruck und löscht gleichzeitig die Flammen. Unverbrannter und verbrannter Staub wird als Rauch in die Umgebung ausgestoßen.

Der weiterentwickelte Herding Sinterlamellenfilter mit seiner hohen Abscheideleistung und gleichzeitig flammensperrender Wirkung ist eine effektive Lösung für die flammenlose und rauchfreie Druckentlastung. Die Explosion im Rohgasraum der Filteranlage wird durch die Starrkörperfilter hindurchgeleitet. Dadurch werden der verbrannte und unverbrannte Staub zurückgehalten, die Flamme an den starren Filterelementen gestoppt und über eine reingasseitig verbaute Berstscheibe der reduzierte Explosionsüberdruck nach außen abgeleitet.

Mit mehr als 200 Gas- und Staubexplosionsversuchen wurde systematisch unter Variation verschiedenster Parameter (z. B. mit/ohne Saugbetrieb, mit/ohne Abreinigung, unterschiedliches Differenzdruckniveau) die Wirkung als Flammensperre in Anlehnung an die EN ISO 16852 nachgewiesen. Diese Eigenschaft des Herding-Sinterlamellenfilters als Schutzsystem nach Atex wurde in der EU-Baumusterprüfbescheinigung dokumentiert und mit einem zusätzlichen Qualitätssicherungssystem beim Filtermedien- und Filteranlagenhersteller Herding in Amberg nachhaltig belegt.

Die installierten Sinterlamellenfilter werden beim Explosionsereignis mit einer mehr als 100fachen Belastung gegenüber dem verfahrenstechnischen Luftdurchsatz beaufschlagt. Dennoch erfolgt nachweislich kein erhöhter Staubübertritt auf die Reingasseite. Diese spezielle Eigenschaft der Herding-Filteranlagen als flammenlose und rauchfreie Druckentlastung beschreibt der Zusatz Flameless. Die explosionstechnische Entkopplung ist ebenso anzuwenden und die Grenzen der Anwendbarkeit sind zu berücksichtigen.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav1218herding


Autor: Klaus Rabenstein

Sicherheit, Schulung, Dokumentation

Herding

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