Explosionsschutz für Entstaubungsanlagen

Erstellt Donnerstag, 1. Februar 2024

Bei fast allen industriellen Herstellungs-, Verarbeitungs- oder Verpackungsprozessen entsteht Staub. Viele dieser Stäube sind sowohl entflammbar als auch explosiv. Die Beseitigung dieser Stäube aus der Umgebungsluft kann das Risiko schwerer Unfälle erheblich verringern. Schätzungen zufolge kommt es in Europa jährlich zu etwa 2'000 Staubexplosionen. Die meisten davon sind geringfügig, einige jedoch haben verheerende Folgen. Durch die Abscheidung des Staubs aus der Luft wird das Risiko in der Produktion verringert. Ist jedoch das Entstaubungssystem schlecht gewartet, nicht sicher oder unzureichend konzipiert, dann wird das Risiko nur verlagert.

Was versteht man unter einer Staubexplosion?

Um die Risiken entzündlicher Stäube zu verstehen, werfen Sie einen Blick auf das "Staubexplosionspentagon" auf der rechten Seite.

Alle fünf Elemente müssen in einer Produktion gleichzeitig vorhanden sein, um einen Zwischenfall zu verursachen:

Entzündlicher Staub
Zündquelle
Oxidationsmittel - Sauerstoff in der Luft
Verteilung des Staubes in ausreichender Konzentration, um explosiv zu sein
Eindämmung der Staubwolke in einem geschlossenen Raum oder Bereich

Ein geschlossener Behälter wie eine Entstaubungsanlage kann das perfekte Szenario für eine Explosion schaffen, wenn eine Zündquelle in die Anlage gelangt. Bei einer Impulsabreinigung ist eine Schwebewolke aus brennbaren Staub in hoher Konzentration in der Entstaubungsanlage vorhanden. Die Zündquelle löst die Explosion aus.

Bei einigen Vorfällen handelt es sich zwar um eine einzelne Explosion, doch kommt es häufiger zu einer Reihe von Verpuffungen. Die erste Explosion kann zündfähigen Staub, der sich auf den umgebenden Oberflächen angesammelt hat, über einen großen Bereich hinweg aufwirbeln. Eine sekundäre Explosion wird ausgelöst, die durch die erste Explosion oder andere Zündquellen entzündet wird. Sekundäre Explosionen haben in der Vergangenheit die meisten Verletzungen und Sachschäden verursacht.

Potenzielle Zündquellen sind Funken, Elektrostatik, Abrieb oder Staubablagerungen in Rohren aufgrund falscher Strömungsgeschwindigkeiten der Luft.

Kontrollierte Simulation einer Explosion

Analysieren sie ihren staub und führen sie eine risikoanalyse durch

Woher wissen Sie, ob der Staub in Ihrer Produktion brennbar und/oder explosiv ist? Wenn es keine Testergebnisse gibt, die belegen, dass der Staub einen Kst-Wert von 0 hat, dann geht man davon aus, dass der Staub entflammbar und explosiv ist. Wenn Sie es mit gewöhnlichen Stäuben zu tun haben, wie Mehl, Zucker, usw., und die Partikelgrösse und der Feuchtigkeitsgehalt vergleichbar sind, so können Sie dokumentierte historische Daten aus anderen Analysen heranziehen. Andere Stäube müssen von einem qualifizierten Labor getestet und analysiert werden.

Ergibt die Analyse, dass Ihr Staub brennbar ist, sollten der KsT-Wert und Pmax des Staubes bestimmt werden. Tatsache ist, dass jeder Staub über einem KsT-Wert von 0 als explosiv gilt. Die meisten Stäube fallen in die Kategorie.

Durchführung einer Risikoanalyse im Labor

Je feiner die Staubpartikel sind, desto gefährlicher sind sie. Mithilfe einer Risikoanalyse können Sie potenzielle Brandgefahren und Explosionsrisiken ermitteln und das erforderliche Niveau des Brand- und Explosionsschutz bestimmen. Die Analyse kann intern oder von einem unabhängigen Berater durchgeführt werden, aber in jedem Fall muss die zuständige Behörde die Ergebnisse überprüfen und genehmigen.

Der Lieferant Ihrer Entstaubungsanlage benötigt die Kst- und Pmax-Werte, um Explosionsdruckentlastungs- oder unterdrückungssysteme korrekt zu dimensionieren.

Atex-richtlinien und zoneneinteilung

Die ATEX-Richtlinien gelten sowohl für neue als auch für bestehende Entstaubungsanlagen, einschliesslich solcher, die vor der Einführung der Richtlinien installiert wurden.

Richtlinie 99/92/EC - (auch bekannt als ATEX 137 oder die ATEX-Arbeitsplatzrichtlinie) beinhaltet Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit von Mitarbeitern, die durch eine explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden könnten.
Richtlinie 2014/34/EU - (auch bekannt als ATEX-Geräterichtlinie) beinhaltet die Angleichung der Rechtsvorschriften der EU-Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemässen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen.

Eine Entstaubungsanlage muss dieser Richtlinie entsprechen, wenn sie sich in einer ATEX-Zone befindet und/oder explosionsgefährdete Stäube aufnimmt. Die Konformität wird durch den Einbau der erforderlichen Sicherheitsmerkmale erreicht, die durch das Explosionspotenzial des Staubs bestimmt werden.

Je höher die Wahrscheinlichkeit einer explosionsfähigen Atmosphäre ist, desto höher muss das Sicherheitsniveau sein:

Bereiche, in denen die Wahrscheinlichkeit einer explosionsfähigen Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenen brennbarem Staub gering ist, werden als Zone 22 eingestuft.
Bereiche, in denen bei Normalbetrieb eine Wolke auftreten kann, werden als Zone 21 eingestuft.
Bereiche, in denen ein explosionsfähige Wolke immer vorhanden ist oder bei Normalbetrieb häufig auftritt, werden als Zone 20 eingestuft.

technologien für den explosionsschutz

Um die Anforderungen der ATEX-Richtlinien für Explosionsschutz von Entstaubungsanlagen zu erfüllen, gibt es viele verschiedene technische Massnahmen und Systeme. Sie lassen sich in zwei Kategorien unterteilen:

Passiver Explosionsschutz: Das Ziel eines passiven Systems ist es, eine Explosion zu kontrollieren, um die Sicherheit von Mitarbeitern zu gewährleisten und Schäden an Anlagen und Geräten zu minimieren.
Aktiver Explosionsschutz: Aktive Systeme sind wesentlich kostspieligere Technologien und müssen in der Regel alle drei Monate überprüft werden.

Welches System Sie auch immer installieren, achten Sie darauf, dass Sie zertifizierte Explosionsschutzvorrichtungen verwenden.

Passiver Explosionsschutz

Explosionsdruck-entlastung

Wenn das Innere der Entstaubungsanlage einen bestimmten Druck erreicht, öffnet sich die Berstscheibe, sodass der Überdruck und die Flammenfront in einen sicheren Bereich entweichen können. Sie soll den Schaden am Entstaubungssystem minimieren und verhindern, dass es im Falle einer Verpuffung in die Luft fliegt.

Passiver Explosionsdruck durch flammenlose Druckentlastung

Flammlose Druckentlastung

Eine flammlose Druckentlastung ist für die Installation über einer herkömmlichen Entlüftung vorgesehen und löscht die aus dem entlüfteten Bereich austretende Flammenfront und verhindert so, dass sie das Gerät verlässt. Dadurch können herkömmliche Entlüftungen in Innenräumen angebracht werden, solange es eine ausgewiesene Sicherheitszone gibt.

Rückschlagklappe

Eine mechanische Rückschlagklappe ist in der Rohrleitung des Entstaubungssystems angebracht. Diese mechanische Barriere wird von der Prozessluft offen gehalten. Durch die Druckkraft einer Explosion schlägt die Klappe zu, sodass sich die Flamme nicht weiter durch die Rohrleitung ausbreiten kann.

Aktiver Explosionsschutz

Chemische Isolationssysteme

Diese reagieren innerhalb von Millisekunden nach Erkennen einer Explosion und können in den Einlass- und Auslasskanälen installiert werden. Typische Komponenten sind Explosionsdruckdetektor(en), Flammendetektor, chemischer Wirkstoff und ein Bedienfeld. Das System erzeugt eine chemische Barriere, die die Explosion in der Rohrleitung unterdrückt und die Ausbreitung der Flammen durch die Rohrleitung verhindert.

Chemische Unterdrückungssysteme

Chemische Unterdrückungssysteme dienen zur Erkennung und Unterdrückung von Explosionen innerhalb der Rohrleitungen und zum Schutz des Entstaubungssystems. Sie werden häufig eingesetzt, wenn es nicht möglich ist, eine Explosion sicher zu entlüften oder wenn der Staub schädlich oder toxisch ist. Das System erkennt eine Explosionsgefahr innerhalb von Millisekunden und setzt ein chemischer Mittel frei, um die Flamme zu löschen, bevor eine Explosion entstehen kann.

Schnellverschluss-Ventil

Das Ventil ist so konstruiert, dass es sich innerhalb von Millisekunden nach Erkennen einer Explosion schließt. Es schafft eine mechanische Barriere innerhalb der Rohrleitung, die Druck- und Flammenfront aus beiden Richtungen effektiv isoliert und verhindert, dass sie sich weitert im System ausbreiten.

Je nach Prozess und verwendeter Ausrüstung gibt es eine dritte Möglichkeit, sich vor Staubexplosionen zu schützen. Die Trockenabscheider Quad Pulse Package zur Abscheidung von pharmazeutischen Stäuben von Camfil sind mit einem stoßfesten Gehäuse ausgestattet, sodass keine zusätzliche Entlüftung zum Schutz des Behälters selbst erforderlich ist. In diesem Fall werden Ventile zum Schutz des Kanalsystems eingesetzt.

Grundlagen der Sicherheit

Nach einer Analyse der Ist-Situation und der Auslegung des Entstaubungssystems ist es von entscheidender Bedeutung, ein Sicherheitskonzept zu erstellen, in dem beschrieben wird, wie das Entstaubungssystem gewartet wird und welche Verfahren im Falle von Änderungen im Prozess zu befolgen sind.

Es ist wichtig, die Entstaubungsanlage, das Sicherheitssystem, die angeschlossenen Rohrleitungen und die umliegenden Sicherheitsbereiche regelmäßig zu überprüfen. All dies sollten Sie gemäß der Installations- und Betriebsanleitung des jeweiligen Herstellers überprüfen. Außerdem sollten Sie Staubansammlungen im System, in den Kanälen und in Sicherheitsbereichen so oft wie möglich entfernen. Was die Entstaubungsanlage betrifft, so sollten auf jeden Fall die Luftfilter regelmäßig und ordnungsgemäß gewechselt werden.

Ein Papier, das besagt, dass Ihr System sicher ist, hilft Ihnen nicht, wenn einer der Bediener einen Fehler macht. Unvorhergesehene Ereignisse sind häufige Gründe für Unfälle. Schulungen und Arbeitsroutinen tragen dazu bei, die durch den Faktor Mensch verursachten Risiken zu verringern.

Grundlegende Sicherheitsmaßnahmen eines Entstaubungssystems

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