Grundlagen des Explosionsschutz - das sollten sie wissen

Grundlagen Explosionsschutz

In technischen Anlagen können Explosionen passieren, bei denen Menschen zu Tode kommen und große Sachschäden bei Betriebsmitteln auftreten. Die schwerste Explosion in Deutschland ereignete sich 1921 bei der BASF in Ludwigshafen. Damals kamen 561 Menschen ums Leben. Die Auswirkungen von Explosionen ohne Schutzsysteme stellen also eine erhebliche Gefährdung dar und es bedarf angemessener Maßnahmen und Richtlinien, die Eintrittswahrscheinlichkeit und das Schadensausmaß so gering wie eben möglich zu halten.

Bedingungen: Wie entsteht eine Explosion?

Bei gleichzeitigem Aufeinandertreffen von Luft-Sauerstoff, einem brennbaren Stoff und einer wirksamen Zündquelle in einem bestimmten Verhältnis in einem geschlossenen Behälter steigen schlagartig Temperatur und Druck an. Kann die entstehende Wärme nicht schnell genug absorbiert oder der Druck entlastet werden, kommt es zu einer Volumenausdehnung und der Freisetzung von großer Wärmeenergie mit einer Druckwelle.

Vermeidung von Explosionen

Im Rahmen einer umfangreichen und betriebsorientierten Gefährdungsbeurteilung müssen daher geeignete Schutzsysteme und Maßnahmen, welche auf den Schutz vor Explosionen durch Gefahrstoffe als Zündquelle einzahlen, festgelegt und umgesetzt werden.

Beim vorbeugenden Explosionsschutz geht es darum, so ein Zusammentreffen zu vermeiden. Doch allein durch die Vielzahl an möglichen Zündquellen ist dies in der Praxis fast immer unmöglich. Darum ist konstruktiver Explosionsschutz, der die Auswirkungen einer Explosion reduziert, für Industriebetriebe in puncto Sicherheit das A und O. Industrielle Anlagen müssen immer so vor den Folgen einer Explosion geschützt werden, dass auch im Ereignisfall die Sicherheit der Mitarbeiter und ein schnelles Fortsetzen der Produktion gewährleistet sind. Denn: Jede Stunde Produktionsausfall kostet. Einen wirtschaftlichen konstruktiven Explosionsschutz ermöglichen in den meisten Fällen die Explosionsdruckentlastung und die Explosionsunterdrückung.

Wir zeigen Ihnen gern auf Ihren Prozess zugeschnittene Lösungen, die die Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß beschränken und Ihnen eine schnelle Wiederaufnahme der Produktion nach einem Explosionsereignis sichern.

Wann ist Explosionsschutz erforderlich? Warum ist er essentiell?

Höher – schneller – weiter: Das gilt auch für den technischen Fortschritt industrieller Anlagen. Im 21. Jahrhundert angekommen, laufen die längst optimierten Maschinen auf Hochtouren. Mit der maximalen Auslastung der Anlagen nimmt allerdings auch die Explosionsgefahr zu. Nicht zuletzt durch den zunehmenden Feinstaubanteil schnelllaufender Maschinen hat sich die Wahrscheinlichkeit von Explosionen erhöht – diese kosten fast immer auch Menschenleben. Bleibt der Mensch selbst verschont, verursacht eine Explosion in einer Industrieanlage ohne entsprechenden Schutz dennoch einen großen wirtschaftlichen Schaden. So hat die Vergangenheit gezeigt, dass aufgrund ungeschützter Anlagen immer wieder Explosionen entstehen, die Unternehmen in den Konkurs treiben. Denn jeder Tag, an dem nicht produziert werden kann, gefährdet die Unternehmensexistenz.

Geeignete Explosionsschutz-Maßnahmen, seien sie primärer, sekundärer oder tertiärer Natur, schützen Unternehmen vor dem Totalverlust Ihrer Anlagenwerte. Wohingegen bei einem Brand verhältnismäßig ausreichend Zeit bleibt, um das Schadensausmaß zu minimieren, entsteht bei einer Explosion der maximale Schaden binnen Millisekunden.

Deshalb ist Explosionsschutz durch entsprechende Schutzsysteme so essentiell wichtig, denn in Relation zu den Schadenswerten ist er ohnehin eine wirtschaftliche Investition in eine Unterbrechungsfreie und sichere Produktion.

Mit Explosionsschutzkonzepten lässt sich ein Stillstand der Produktion meist vermeiden, definitiv aber verringern – mit REMBE^® Produkten immer wirtschaftlicher als gedacht.

Was sind explosionsgefährdete Bereiche?

Bereiche, in denen eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre herrscht, also explosionsfähige Gas-/Dampf-/Nebel-Luft-Gemische bzw. Staub-Luft-Gemische oder hybride Gemische aus Luft und brennbaren Stoffen auftreten können, werden als explosionsgefährdete Bereiche bezeichnet. Sie müssen in Zonen eingeteilt werden.

Für Gas-Luft-Gemische sind das die Zonen 0, 1 und 2, für Staub-Luft-Gemische die Zonen 20, 21 und 22. Die jeweils höchste Zahl bedeutet dabei, dass eine explosionsfähige Atmosphäre normalerweise nicht bzw. nur kurzzeitig auftritt. Sie besagt aber nicht, dass diese Zonen weniger gefährlich sind.

Welche Ex Zonen gibt es?

Gas Explosionen

Für gas-explosionsgefährdete Bereiche gibt es eine Zoneneinteilung, welche 3 Zonen definiert.

• Die Zone 0 ist als ein Bereich klassifiziert, in dem ständig oder langzeitig eine explosionsfähige Atmosphäre aus einem Gemisch von Luft mit brennbaren Substanzen in Form von Gas, Dampf oder Nebel vorhanden ist.
• Die Zone 1 ist als ein Bereich klassifiziert, in dem damit zu rechnen ist, dass die besagte Reaktion bei normalem Betrieb auftritt.
• Die Zone 2 ist als ein Bereich klassifiziert, in dem nicht damit zu rechnen ist, dass die besagte Reaktion auftritt, und wenn, dann nur selten und auch nur kurzzeitig.

(Quelle: Richtlinie 2014/34/EU(ATEX))

Staubexplosionen

Bereiche mit brennbarem Staub werden ebenfalls in 3 Zonen eingeteilt.

• In der Zone 20 befinden sich Bereiche, in denen explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke brennbaren Staubes in Luft ständig, langzeitig oder häufig vorhanden ist.
• In der Zone 21 befinden sich Bereiche, bei denen bei Normalbetrieb nur gelegentlich damit zu rechnen ist.
• Die Zone 22 definiert Bereiche in denen bei Normalbetrieb nicht damit zu rechnen ist, dass explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke brennbaren Staubes in Luft auftritt, wenn sie aber dennoch auftritt, dann nur kurzzeitig.

(Quelle: Richtlinie 2014/34/EU(ATEX))

3 Anforderungen an moderne Schutzkonzepte

1. Zuverlässigkeit und Produktivität: Schutzsysteme müssen permanent verfügbar und einsatzfähig sein.
   Fehlauslösungen, die die Produktivität der Anlage reduzieren, müssen ausgeschlossen werden können.
2. Rechtssicherheit: Moderne Schutzsysteme müssen sämtlichen rechtlichen Anforderungen genügen und
   Betreibern so juristische Absicherung garantieren.
3. Wirtschaftlichkeit: Schutzsysteme müssen möglichst einfach und ohne zusätzlichen Aufwand integriert
   werden können. Auch die laufenden Kosten der Systeme müssen möglichst niedrig sein.

Alle Schutzkonzepte von REMBE^® erfüllen diese Anforderungen. Versprochen!

Warum ist Explosionsschutz so essenziell?

Höher – schneller – weiter: Das gilt auch für den technischen Fortschritt industrieller Anlagen. Im 21. Jahrhundert angekommen, laufen die längst optimierten Maschinen auf Hochtouren. Mit der maximalen Auslastung der Anlagen nimmt allerdings auch die Explosionsgefahr zu. Nicht zuletzt durch den zunehmenden Feinstaubanteil schnelllaufender Maschinen hat sich die Wahrscheinlichkeit von Explosionen erhöht – diese kosten fast immer auch Menschenleben. Bleibt der Mensch selbst verschont, verursacht eine Explosion in einer Industrieanlage ohne entsprechenden Schutz dennoch einen großen wirtschaftlichen Schaden. So hat die Vergangenheit gezeigt, dass aufgrund ungeschützter Anlagen immer wieder Explosionen entstehen, die Unternehmen in den Konkurs treiben. Denn jeder Tag, an dem nicht produziert werden kann, gefährdet die Unternehmensexistenz. Mit Explosionsschutzkonzepten lässt sich ein Stillstand der Produktion meist vermeiden, definitiv aber verringern – mit REMBE^® Produkten immer wirtschaftlicher als gedacht.

3 Schritte zu einem sicheren Prozess

Gefährdungs-/Risikobeurteilung

Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung ist die Wahrscheinlichkeit explosionsfähiger Stoff-Luft-Gemische (Unterteilung in Zonen) und wirksamer Zündquellen zu prüfen. Sollte Explosionsgefahr bestehen, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um Explosionen zu verhindern oder zumindest deren Wahrscheinlichkeit zu reduzieren (siehe Schritt 2). Andernfalls ist die Implementierung eines Schutzsystems zwingend erforderlich, um mögliche Schäden auf ein akzeptables Niveau zu verringern (siehe Schritt 3).

Präventions- und Organisationsmaßnahmen

• Technische Maßnahmen: Wirksame Entstaubungsanlagen verhindern eine explosionsfähige Atmosphäre. Zusätzlich ist eine Überlagerung mit Schutzgasen zu empfehlen, um den Sauerstoffgehalt zu senken.
• Vermeidung von wirksamen Zündquellen: Generell sollten nur geeignete Betriebsmittel (z. B. Kategorie 1D) verwendet und Fremdkörper im Produktstrom vermieden werden. Eine regelmäßige Erdungsüberwachung kann zudem elektrostatische Entladungen verhindern.
• Organisatorische Maßnahmen: Umfassende Mitarbeiterschulungen sollten die Regel sein. Überwachte Reinigungspläne und Freigabesysteme für Heißarbeiten schaffen zusätzliche Sicherheit.

Konstruktive Schutzmaßnahmen

• Explosionsdruckfeste oder -druckstoßfeste Ausführung: Hiermit werden Behälter beschrieben, deren Festigkeit hoch genug ist, um dem maximalen Explosionsdruck standzuhalten.
• Konventionelle Explosionsdruckentlastung: Unter Explosionsdruckentlastung versteht man eine Schutzmaßnahme für geschlossene Behälter, durch die ein unzulässig hoher Druck im Inneren des Behälters vermieden wird. Sollbruchstellen, z.B. Berstscheiben, in den Wänden der Anlage bersten
  bei Erreichen eines definierten Drucks und reduzieren so den Druck im Behälter auf ein unschädliches Maß.
• Flammenlose Druckentlastung funktioniert grundsätzlich nach demselben Prinzip wie die konventionelle Explosionsdruckentlastung, bietet allerdings den Vorteil einer möglichen Druckentlastung im Innenraum, da Flamme und Druck der Explosion nicht austreten und somit das Verletzungsrisiko, auch in unmittelbarer Nähe, eliminiert wird.
• Explosionsunterdrückung: Druck- und/oder Infrarotsensoren erkennen die Explosionsgefahr bereits im Anfangsstadium. Über ein Steuersystem wird Löschpulver, dass die Explosionsflamme im Keim erstickt, innerhalb weniger Millisekunden in der Anlage freigesetzt.

Diese Explosionsschutzmaßnahmen müssen stets mit einer explosionstechnischen Entkopplung kombiniert werden, um die verheerenden Auswirkungen einer Ausbreitung der Explosion sowie Sekundärexplosionen zu vermeiden.