Wie welche Anlagenteile optimal geschützt werden, wird in diesem Beitrag erläutert.

Explosionen entstehen bei dem Vorhandensein von Luftsauerstoff, einer Zündquelle, sowie eines brennbaren Stoffes. Hinzu kommt bei Staubexplosionen die Staubverteilung. Bei der Explosionsfähigkeit von Staub ist das Mischungsverhältnis entscheidend. Für jeden gängigen Staub können sogenannte Explosionsgrenzen ermittelt werden, innerhalb derer das Mischungsverhältnis explosionsfähig ist. Zusätzlich bedarf es einer wirksamen Zündquelle. Häufig auftretende Zündquellen sind heiße Oberflächen, elektrische Funken oder Glimmnester, die im Prozess entstehen.

Der konstruktive Explosionsschutz befasst sich mit der Reduzierung der Auswirkungen einer Explosion. Konstruktive Schutzmaßnahmen sind die konventionelle Druckentlastung durch Berstscheiben, flammenlose Druckentlastung, explosionstechnische Entkopplung und die Explosionsunterdrückung. Doch welche Schutzmaßnahme findet an welchem Anlagenteil ihre Anwendung?

Filter

In Filteranlagen ist die Explosionsgefahr besonders hoch. 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 Flammen und die Druckwelle in nicht kritische Bereiche umlenken.

Die flammenlose Druckentlastung stellt sich als eine wirtschaftliche und effektive Lösung für die Absicherung von Filtern in Innenräumen dar. Verschiedene Hersteller verwenden unterschiedliche Technologien, um eine flammenlose Druck­entlastung sicherzustellen. Rembe, Erfinder der flammenlosen Druckentlastung bietet drei verschiedene Produkte an: Q-Rohr, Q-Box und Q-Ball. Das in den Produkten verarbeitete Spezial-Mesch-Gewebe kühlt Flammen effizient ab, sodass weder Flammen noch Druck austreten. Die für eine Explosion typische Druckerhöhung und Lärmbelästigung im Innenraum wird auf ein kaum wahrnehmbares Minimum reduziert, sodass der Schutz von Mensch und Maschine gewährleistet ist. Neben dem Spezial-Edelstahl-Mesch Filter bestehen Q-Ball, Q-Rohr und Q-Box aus einer Berstscheibe mit integrierter Signalisierung, die das Prozessleitsystem über das Ansprechen der Berstscheibe informiert.

Berstscheiben können Filter im Außenbereich schützen. Im Fall einer Explosion öffnet die Berstscheibe, verringert so den Überdruck im Behälter und entlässt die Explosion nach außen. Da kaum ein Prozess dem anderen gleicht, gibt es unterschiedliche Berstscheibentypen die sich in Form, Material, Temperatur- und Druck-/Vakuumbeständigkeit unterscheiden. Auch hygienisch anspruchsvolle Prozesse können heutzutage mit Berstscheiben gesichert werden.

Sprühtrockner

In Sprühtrocknern ist immer aufgewirbelter, meist brennbarer, Staub und Sauerstoff vorhanden. Um das richtige Explosionsschutzkonzept erstellen zu können, muss die Anlage als zusammenhängendes komplexes System betrachtet werden. Alle technischen Spezifikationen der Anlage sowie die neuesten Forschungserkenntnisse müssen bedacht werden. Die häufigsten Zündquellen in Sprühtrocknern sind Glimmnester, Schäden an Rotationsdüsen, heiße Lager oder Funken durch Unwucht. Welche Schutzeinrichtung für Ihre Anlage sinnvoll ist, richtet sich nach dem zu schützenden Volumen des Sprühtrockners, dessen Aufstellungsort und nach der Festigkeit.

Üblicherweise werden Sprühtrockner mit einer Kombination aus Explosionsentkopplungssystemen und einer konventionellen Druckentlastung mittels Berstscheiben geschützt. Die flammenlose Druckentlastung kommt zum Einsatz, wenn keine freie Entlastung möglich ist. In hygienisch anspruchsvollen Prozessen werden die Spezialberstscheiben EGV HYP und ERO eingesetzt. Um eine Ausbreitung der Explosion zu verhindern, werden in der Regel die verbindenden Rohrleitungen entkoppelt.

Förderer (z. B. Elevatoren)

Bei der Artenvielfalt von Förderern gibt es ­verschiedene Druckentlastungsmöglichkeiten. Elevatoren stellen dabei aufgrund der funktions- und bauartbedingten Voraussetzungen eine besondere Gefahrenquelle dar. Das Fördern einer großen Menge an (brennbaren) Schüttgütern birgt eine hohe Explosionsgefahr. Genauso wie bei den bisher genannten Anlagen, werden die Elevatorschächte im Außenbereich meistens mit Berstscheiben und im Innenbereich mit der Rembe Q-Box oder dem Rembe Q-Ball geschützt.

Je nach Bedingungen des Aufstellungsortes kann auch eine Kombination konventioneller und flammenloser Druckentlastung das richtige Schutzkonzept sein. Um eine Ausbreitung der Explosion über angeschlossene Aspirationsleitungen zu verhindern, können Quenchventile installiert werden. Die Rembe Löschmittelsperre Q-Bic wird in der Regel für die Entkopplung der vor bzw. nachgeschalteten Förderer genutzt.

Rembe hat auf Basis der VDI-Richtlinie ein ganzheitliches Schutzsystem für Elevatoren entwickelt: ElevatorEX. Das seinerzeit erste baumustergeprüfte Gesamtschutzsystem für Elevatoren bietet für alle Ausführungen von Elevatoren eine passende Lösung. Es wurde hauptsächlich für sehr hohe Elevatoren entwickelt und kombiniert die Vorteile der konventionellen Explosionsdruckentlastung mit den Technologien der flammenlosen Druckentlastung und der Explosionsunterdrückung.

Silos

Insbesondere Silos sind kritische Anlagenteile hinsichtlich des Explosionsschutzes. Bei der Befüllung eines Silos herrscht ein explosionsfähiges Staub-Luft-Gemisch. Wenn nicht alle potenziellen Zündquellen ausgeschlossen werden können, müssen Silos konstruktiv geschützt werden. Im Außenbereich stehende Silos werden grundsätzlich mit Berstscheiben entlastet – je nach Art der Befüllung können unterschiedliche Typen eingesetzt werden. In Innenräumen werden die Rembe Q-Box oder das Rembe Q-Rohr für eine flammenlose Druckentlastung installiert. Die explosionstechnische Entkopplung wird in der Regel durch Quenchventile realisiert. Diese verschließen die Rohrleitungen innerhalb weniger Millisekunden vollständig, die Explosion kann sich nicht weiter ausbreiten.

Fazit

Das Explosionsschutzkonzept kann nur dann sicher und wirtschaftlich sein, wenn die gesamte Anlage betrachtet und die einzelnen Schutzmaßnahmen aufeinander abgestimmt sind. Es erfordert eine systematische Vorgehensweise sowie die Beachtung anlagenspezifischer Randbedingungen und Kenntnisse über Methoden zur Bewertung der sicherheitstechnischen Kennwerte. Unter dieser Berücksichtigung ist ein ganzheitlicher Explosionsschutz, der auch den wirtschaftlichen Gesichtspunkten gerecht wird, möglich.