(Vorbeugende) Explosionsschutzmaßnahmen

Wie kann der Explosionsschutz im Falle einer Explosion gewährleistet werden?

In vielen Fällen ist es aufgrund technologischer Einschränkungen oder der im Betrieb ablaufenden Prozesse nicht möglich, explosionsfähige Atmosphären und Zündquellen vollständig zu vermeiden. Daher müssen geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um die Auswirkungen einer Explosion auf ein zulässiges Maß – im Idealfall auf null – zu begrenzen.

Sekundärer Explosionsschutz umfasst

• explosionsfeste Konstruktionen,
• Explosionsdruckentlastungen,
• Explosionsunterdrückungssysteme,
• Methoden zur Verhinderung der Ausbreitung von Flammen und Sekundärexplosionen.

Die genannten Maßnahmen beziehen sich hauptsächlich auf die Begrenzung gefährlicher Auswirkungen von Explosionen, die in Anlagen entstehen. Geräte und Schutzsysteme, die den Anforderungen der Richtlinie 94/9/EG entsprechen, werden in der Regel als Begrenzungsmaßnahmen eingesetzt. Strukturelle Maßnahmen wie Schutzpfeiler, Trennwände oder Erdbarrieren können ebenfalls verwendet werden.

Explosionsfeste Geräte

Anlagenteile wie Behälter, Gefäße und Rohrleitungen sind so konstruiert, dass sie einer inneren Explosion standhalten, ohne zu bersten. Der Anfangsdruck im Anlagenelement muss berücksichtigt werden, wenn er vom normalen atmosphärischen Druck abweicht.

Im Allgemeinen wird zwischen verschiedenen Arten explosionsfester Konstruktionen unterschieden:

• Konstruktionen, die dem maximalen Explosionsüberdruck standhalten,
  oder
• Konstruktionen, die einem reduzierten Explosionsüberdruck infolge von Druckentlastung oder Unterdrückung standhalten.

Die Konstruktion der Anlage kann entweder explosionsdruckfest oder stoßdruckfest ausgelegt sein.

Explosionsdruckentlastung

Im weiteren Sinne umfasst der Begriff „Explosionsdruckentlastung“ alle Maßnahmen, die es im Falle einer Explosion oder ihrer teilweisen Ausbreitung ermöglichen, eine geschlossene Anlage kurzzeitig oder dauerhaft in eine ungefährliche Richtung zu öffnen, sobald der Ansprechdruck des Entlastungsgeräts erreicht ist. Das Ziel eines solchen Geräts besteht darin, sicherzustellen, dass die Anlage keinem Explosionsdruck ausgesetzt wird, der ihre Festigkeit übersteigt. Das Ergebnis dieser Maßnahme wird als reduzierter Explosionsüberdruck bezeichnet.

Beispiele für Explosionsdruckentlastungseinrichtungen

Beispiele für Geräte, die als „Explosionsdruckentlastungseinrichtungen“ verwendet werden können, sind Berstscheiben und Explosionsschutzventile. Die sicherheitsrelevanten Parameter der Mischung müssen bestimmt werden, um die erforderliche Entlastungsfläche der Anlage zu berechnen. Eine Explosionsentlastung ist nicht zulässig, wenn sie die Freisetzung von für Menschen oder die Umwelt gefährlichen Stoffen (z. B. giftige Substanzen) verursachen kann.

Explosionsunterdrückung

Explosionsunterdrückungssysteme verhindern das Erreichen des maximalen Explosionsdrucks, indem sie im Falle einer Explosion schnell Löschmittel in Behälter und Anlagen einbringen. Die so geschützten Elemente müssen so ausgelegt sein, dass sie nur dem reduzierten Explosionsdruck standhalten. Im Gegensatz zur Druckentlastung ermöglicht diese Methode, die Auswirkungen der Explosion innerhalb des Behälters zu begrenzen. Je nach Konstruktion kann der Explosionsüberdruck auf bis zu 0,2 bar reduziert werden.

Verhinderung der Ausbreitung von Explosionen (technische Entkopplung)

Eine Explosion, die in einem Teil der Anlage auftritt, kann sich in andere Bereiche ausbreiten, wo sie weitere Explosionen verursachen kann. Der durch Anlagenteile oder die Ausbreitung in Rohrleitungen verursachte Beschleunigungseffekt kann die Folgen verstärken. Der dabei entstehende Explosionsdruck kann deutlich höher sein als der maximale Druck unter Normalbedingungen und Anlagenteile zerstören, selbst wenn diese explosionsdruckfest oder stoßdruckfest konstruiert sind. Daher ist es wichtig, die Wahrscheinlichkeit einer Explosion auf einzelne Anlagenteile zu beschränken. Dies kann durch technische Entkopplung erreicht werden, etwa durch:

• schnellwirkende mechanische Isolation,
• Flammenlöschung in engen Spalten oder durch Einbringen eines Löschmittels,
• Flammenstopp durch einen starken Gegenstrom,
• Wasserverschluss,
• Zellenradschleusen.

Die oben beschriebenen Explosionsschutzmaßnahmen werden betriebsbereit gehalten, überwacht und von Sicherheits-, Steuer- und Regelgeräten aktiviert. Im Allgemeinen können SSP-Geräte verwendet werden, um das Auftreten gefährlicher explosionsfähiger Atmosphären oder Zündquellen zu verhindern oder die schädlichen Auswirkungen einer Explosion zu begrenzen. Potenzielle Zündquellen, wie heiße Oberflächen, können durch SSP-Geräte überwacht und so gesteuert werden, dass der sichere Grenzwert nicht überschritten wird.

Potenzielle Zündquellen können auch deaktiviert werden, wenn eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre erkannt wird. So kann beispielsweise ein nicht explosionsgeschütztes Gerät abgeschaltet werden, wenn ein Gasmelder ausgelöst wird, um die Entstehung potenzieller Zündquellen im Inneren des Geräts zu verhindern. Gefährliche explosionsfähige Atmosphären können auch verhindert werden, indem beispielsweise ein Ventilator aktiviert wird, bevor die maximal zulässige Gaskonzentration erreicht ist.

Der Einsatz von SSP-Geräten kann die Größe der Ex-Zonen verringern und das Auftreten gefährlicher explosionsfähiger Atmosphären verhindern oder einschränken. SSP-Geräte in Kombination mit Lösungen zur Begrenzung der schädlichen Auswirkungen von Explosionen bilden Schutzsysteme, wie etwa Explosionsunterdrückungssysteme. Die Auslegung und der Anwendungsbereich dieser SSP-Geräte sowie die von ihnen ausgelösten Maßnahmen hängen von der Wahrscheinlichkeit des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphären und wirksamer Zündquellen ab. Die Zuverlässigkeit der SSP-Geräte in Verbindung mit den umgesetzten technischen und organisatorischen Maßnahmen muss sicherstellen, dass das Explosionsrisiko unter allen Betriebsbedingungen auf ein zulässiges Maß begrenzt ist. In einigen Fällen kann es sinnvoll sein, SSP-Geräte zur Vermeidung von Zündquellen mit SSP-Geräten zur Verhinderung explosionsfähiger Atmosphären zu kombinieren.