Explosionsschutz bei der Schüttgutverarbeitung. Betreiber profitieren von ganzheitlichen Konzepten - prozesstechnik online

Betreiber profitieren von ganzheitlichen Konzepten

Explosionsschutz bei der Schüttgutverarbeitung

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In der Schüttgutverarbeitung besitzt jede Anlage ihre Besonderheiten. Allerdings sind meist vergleichbare Standardmaschinen verbaut, wenn auch in unterschiedlicher Anordnung. Hierzu gehören Einrichtungen für die Schüttgutentladung, Förderer, Elevatoren, Silos, Siebe, Mühlen und Filter. Für jedes Anlagenelement sind speziell zugeschnittene Maßnahmen und Einrichtungen zum vorbeugenden und/oder konstruktiven Explosionsschutz vorzusehen.

Professioneller Explosionsschutz hat seinen Preis – unprofessionelles Overengineering oder mangelhafter Schutz sind aber letztendlich viel teurer. Im schlimmsten Fall bezahlen Menschen mit ihrem Leben. Daher ist es zu empfehlen, stets mit erfahrenen Experten zusammenzuarbeiten, die eine ganzheitliche Betrachtung vornehmen und ein allumfassendes, individuelles Schutzkonzept für die Anlage erstellen. Auch der Erwerb schlüsselfertiger Anlagen entbindet den späteren Betreiber niemals davon, sich um den Explosionsschutz zu kümmern. Experten bewerten zunächst immer die Notwendigkeit des Explosionsschutzes. Denn nicht jede Anlage bzw. jeder Anlagenteil muss a priori mit konstruktiven Maßnahmen versehen werden. Im Folgenden werden mehrere Stationen des Schüttguthandlings und der -verarbeitung unter die Lupe genommen.

Entladen des Schüttguts

Vom Lkw oder Güterwaggon wird das jeweilige Schüttgut meist in Schüttgossen überführt. Hier sind vorbeugende Maßnahmen oftmals ausreichend: Der Zündgefahr durch heiße Bremsen oder Abgasanlagen wird mit einer Standzeit von 15 min vor der Entladung effektiv begegnet. Ferner schützen Erdungsüberwachungssysteme vor Funkenentladungen. Bei beweglichen Objekten wie LKWs oder Waggons sind eine sorgfältige Arbeitsweise des Personals sowie entsprechende Schulungen erforderlich. Zudem sollten Vereinbarungen mit den Lieferanten zur Sicherstellung der glimmnestfreien Anlieferung des Rohmaterials getroffen werden.

Mechanische Förderer

Es gibt kein Standardkonzept für den Explosionsschutz bei Förderern, da die Bauformen und Funktionsweisen sehr unterschiedlich sind. Es gibt aber Maßnahmen, die Explosionen vermeiden – ohne Schutzeinrichtungen zu installieren. Dazu zählen begrenzte Fördergeschwindigkeiten, geeignete Materialpaarungen und zündsicherheitskonforme Auslegungen.

Offene Bandförderer sind relativ unkritisch. Das Material wird nicht aufgewirbelt und hat keinen Kontakt zu heißen Oberflächen. Anders bei Trogketten- und Schneckenförderern: In Abhängigkeit von der Feinheit, der Feuchte und der Staubungsneigung des Schüttguts, dem Förderprinzip und der Fördergeschwindigkeit sowie der angeschlossenen Anlagenteile kann ein konstruktiver Explosionsschutz über Druckentlastung notwendig sein. Sichergestellt werden muss, dass sich Explosionen, die in angrenzenden Anlagenteilen entstehen, nicht über die angeschlossenen Förderer weiter ausbreiten. Hierfür werden Systeme zur Entkopplung, wie Atex-geprüfte Zellenradschleusen, Löschmittelsperren, Quenchventile oder Schnellschlussschieber eingesetzt. Gerade im Außenbereich kann es jedoch zielführender und wirtschaftlicher sein, geprüfte Druckentlastungen zu installieren und die Explosion „laufen zu lassen“.

Explosionsschutz für Elevatoren

Elevatoren stellen eine besondere Gefahrenquelle dar, da sie funktions- und bauartbedingt die Voraussetzungen (explosionsfähiges Gemisch und Zündquellen) für eine Explosion begünstigen. Zudem können sich bei ungeschützten Elevatoren Druckwellen und Flammen über mehrere Stockwerke ausbreiten und dort erheblichen Schaden verursachen. Die VDI-Richtlinie 2263, Blatt 8 (8.1 und 8.2), beschreibt die Explosionsschutzmaßnahmen und liefert Hinweise zur Dimensionierung von Druckentlastungseinrichtungen und zur Auslegung von Explosionsunterdrückungseinrichtungen.

Die besondere Herausforderung bei Elevatoren besteht darin, dass die angebrachten Schutzeinrichtungen möglichst leicht sein müssen und gleichzeitig höchste Entlastungseffektivitäten realisiert werden müssen. Der Q-Ball E, E für Elevator, von Rembe ist ein Beispiel für eine flammenlose Explosionsentlastungseinheit, die speziell für Elevatoren entwickelt wurde. Mit 25 bis 50 kg (je nach Größe) ist der Q-Ball, verglichen mit alternativen Produkten, die gern 100 kg und mehr wiegen, sehr leicht. Das macht nicht nur die Montage einfacher sondern reduziert auch die Anforderungen an die Befestigung und die Festigkeit des Elevators.

Gefahr des Zündquelleneintrags

Silos beinhalten in der Regel keine eigenen Zündquellen. Damit fehlt ein entscheidender Parameter, der eine Staubexplosion auslösen kann. Dennoch besteht Zündgefahr, verursacht durch einen möglichen Zündquelleneintrag aus vorgelagerten Anlagenteilen. Im Außenbereich stehende Silos sind deshalb mit Berstscheiben, Silos innerhalb von Gebäuden mit Einrichtungen zur flammenlosen Druckentlastung oder Explosionsunterdrückungen zu schützen. Je nach Art des Schüttguts können auch vorbeugende Maßnahmen ergriffen werden, beispielsweise die Installation von Funkendetektoren in Kombination mit Funkenlöschanlagen oder Quenchventilen.

Siebe und Mühlen

Siebe können in Kombination mit vorgeschalteten Trocknern sehr gefährlich werden. Glimmnester im Schüttgut, die in mechanischen Förderern überleben und dort nicht zünden, werden möglicherweise spätestens hier durch Taumel- bzw. Rotationsbewegungen aufgebrochen und können eine Explosion auslösen. Konstruktiver Explosionsschutz ist daher erforderlich, aber in Gebäuden nicht einfach umzusetzen. Die Lösung: meist individuelle, vibrationstechnisch entkoppelte Systeme auf Basis flammenloser Druckentlastung.

Für den Schutz von Mühlen haben viele Hersteller Geräte in explosionsdruckfester Bauweise (bis 10 bar) in ihrem Portfolio. Für Anlagenbetreiber – je nach Baugröße – eine kostenintensive Investition. Hinzu kommt: Selbst bei druckfester Bauweise ist konstruktiver Explosionsschutz notwendig. Ober- und unterhalb der Mühle sollte in jedem Fall eine Entkopplung angebracht werden, um andere Anlagenteile zu schützen. Für die Ansaugöffnung der Mühle hat Rembe das Q-Rohr LF konzipiert. Es ist eine Variante des aus dem Bereich der flammenlosen Druckentlastungen bekannten Q-Rohrs, bei der unter anderem die sonst enthaltene Berstscheibe fehlt. So kann die Mühle im Normalbetrieb Luft ansaugen, die problemlos durch den Edelstahl-Mesch-Filter geführt wird. Ereignet sich eine Explosion, schützt dieser Edelstahl-Mesch-Filter die Umgebung vor Flammen und Druck, indem er die Hitze entzieht.

Gefahr bei der Filterabreinigung

In Filteranlagen ist die Explosionsgefahr besonders hoch. Viele Hersteller bieten daher ihre Produkte bereits mit Explosionsschutzeinrichtungen an. Besonders kritisch wird es, wenn die Filterelemente abgereinigt werden. 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, die die Flammen und die Druckwelle in nicht kritische Bereiche umlenken.

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Suchwort: cav0419rembe

Halle 5, Stand 410


Autor: Dr.-Ing. Johannes Lottermann

Director Explosion Safety,

Rembe

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