Explosionsentlastung in Gefahrenbereichen

Maßnahmen zur Beseitigung oder Verringerung des Explosionsrisikos sollten zur vollständigen Beseitigung des Explosionsrisikos führen.

In der Realität ist es jedoch häufig unmöglich, die explosionsfähige Atmosphäre aufgrund der Art der durchgeführten Prozesse oder aufgrund des damit verbundenen enormen finanziellen Aufwands vollständig zu beseitigen. Ebenso ist die Beseitigung des Risikos wirksamer Zündquellen nicht immer möglich. In solchen Fällen können – unter Berücksichtigung des in der ATEX-Richtlinie verankerten Prinzips der integrierten Sicherheit – Schutzsysteme eingesetzt werden. Diese stellen die dritte und letzte Schutzebene dar und haben die Aufgabe, die Gefahr zu erkennen, eine entstehende Explosion sofort zu stoppen oder ihre Ausbreitung zu begrenzen. Eine solche Lösung sind Explosionsschutzvorrichtungen, die verschiedene Tanktypen vor den Auswirkungen einer internen Explosion schützen.

Die grundlegenden Komponenten eines Explosionsschutzsystems sind in die Wände eingelassene Entlastungsflächen in Form von Klappen, die sicherstellen, dass der maximale Explosionsdruck im Tank dessen Druckfestigkeit nicht überschreitet. Gemäß den Normen, die dieses Thema beschreiben, nämlich:PN-EN 14797 – Anforderungen an DruckentlastungseinrichtungenPN-EN 14491 – StaubexplosionsschutzPN-EN 14994 – GasexplosionsschutzFür die Auslegung werden Berechnungen für verschiedene Drücke durchgeführt, die bei der Auswahl geeigneter Klappen berücksichtigt werden. Im Allgemeinen wird angenommen, dass eine nicht entlastete Explosion dem maximalen Druck (p_max) und eine entlastete Explosion dem reduzierten Druck (p_red) entspricht. Der Zeitpunkt der Aktivierung des Schutzes – d. h. das Öffnen der Klappen – ist erreicht, wenn der statische Druck (p_stat) innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Es wird außerdem davon ausgegangen, dass die permanenten Teile der Einrichtungen nicht beschädigt werden und dass sich während des Druckentlastungsprozesses keine Fragmente der Entlastungselemente verteilen, da dies zusätzliche Gefahren verursachen könnte. Einige Hersteller bieten auch einen integrierten Gegendruckschutz an.

Zu den Parametern, die die Entlastungseigenschaften bestimmen, gehören neben dem statischen Öffnungsdruck und dessen Toleranz der maximale kg/Kst-Wert – das Verhältnis der Gaskonstante zur Staubkonstante – und der vom Hersteller angegebene maximale reduzierte Druck. Wichtig sind außerdem die minimale Entlastungseffizienz und bestimmte Konstruktionsanforderungen, die die Aufrechterhaltung der Schutz- und Prozesseigenschaften beeinflussen, wie z. B. die Ablagerung von externen (Schnee, Eis usw.) und internen (Produkt-) Stoffen, die Beständigkeit gegenüber physikalischen und chemischen Einflüssen, Hygieneanforderungen, Dichtungen und Auslösedetektoren sowie die Wärmedämmung. Aus mechanischer Sicht ist es wesentlich einfacher, Lüftungsklappen in der Planungsphase eines Neubaus, z. B. eines Getreidesilos, zu integrieren als bei der Sanierung eines bestehenden Silos.

Die Auswahl der Schutzeinrichtungen erfolgt größtenteils durch den Hersteller der jeweiligen Lösung. Dank unserer Ex-Schulungen können Sie sich jedoch mit der Technologie und den Funktionsprinzipien von Explosionsschutzsystemen und anderen Systemen vertraut machen, die bei der Verwendung von Brennstoff-Luft-Gemischen eingesetzt werden können (unabhängig davon, ob es sich um brennbare Gase oder Stäube handelt). Jede Schutzmethode hat ihren eigenen Zweck und ihre spezifischen Eigenschaften sowie Vor- und Nachteile, die bei der Auswahl eines bestimmten Geräts berücksichtigt werden sollten. Bei Klappen ist zu beachten, dass diese nicht vor einer Explosion selbst schützen, geschweige denn vor einer explosionsfähigen Atmosphäre oder Zündquellen. Sie begrenzen lediglich den Explosionsdruck im Schutzraum. Das bedeutet, dass die Druckentlastung definitionsgemäß voraussetzt, dass eine Explosion stattfindet, damit das System funktioniert. Hinzu kommt, dass ein Schutzsystem allein nicht ausreicht, um den Explosionsschutz der Anlage zu gewährleisten. Dies kann zur Erhöhung der Anlagensicherheit oder zur Minderung der Auswirkungen eines Fehlers, der zu unkontrollierter Energie- und/oder Wärmefreisetzung führt, eingesetzt werden. Der Ansatz für die Anlagensicherheit sollte jedoch ganzheitlich sein und verschiedene Bereiche des Anlagenbetriebs umfassen (Risikoanalyse und -bewertung, Anweisungen, Mitarbeiterschulungen, gegebenenfalls ATEX-zertifizierte Geräte, Schutzsysteme usw.), um die Explosionsgefahr umfassend zu behandeln.