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Explosionsschutz
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 2
Grundlagen und betriebliche Praxis
Verena Wieling-Schröder
Sachverständige für Wasserrecht und Explosionsschutz
Bekanntgegeben als Sachverständige nach §29b BImSchG
TÜV NORD Systems GmbH & Co. KG Region Osnabrück-Emsland
Rheinische Str. 15 • 49084 Osnabrück
Telefon: +49(0)541 5823-254
Handy: +49(0)160 888-3170
vwieling-schroeder@tuev-nord.de
Explosionsschutz – Warum?
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 3
Das „Oppauer Loch“ –
Verwüstetes Werk der BASF nach
der Explosion von Düngemitteln
21.09.1921 – Ludwigshafen
Circa 4500 t
Ammoniumsulfatsalpeter
explodierten, nachdem man versucht
hatte, hart gewordenen Dünger in
einem Silo mit Sprengstoff
aufzulockern.
561 Tote, 1952 Schwerverletzte
Explosionsschutz – Warum?
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 4
Gas-Explosion Cleveland
20.10.1944 – Cleveland (USA)
Explosion von ausgetretenem Gas
in der Kanalisation, anschließende
Explosion eines Tanklagers
über 300 Tote, mehr als 2000
Schwerverletzte
Explosionsschutz – Warum?
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 5
Mehlstaubexplosion in der
Rolandmühle
06.02.1979 – Bremen
Ein Kabelbrand führt zu einer
gewaltigen Mehlstaubexplosion in
der Bremer Rolandmühle
14 Tote, 17 Verletzte
Ca. 113 Mio. Euro Sachschaden
Explosionsschutz – Warum?
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 6
Tanklager-Explosion in Toulouse
21.09.2001 – Toulouse
Unglücksursache ungeklärt
14 Tote, 17 Verletzte
Ca. 113 Mio. Euro Sachschaden
Grundlagen Explosionsschutz –
Physikalische Grundbegriffe
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 8
Flammpunkt
Niedrigste Temperatur, bei der
sich über einem Stoff ein
zündfähiges Dampf-Luft-Gemisch
bilden kann.
Der Flammpunkt ist
ausschlaggebend bei der
Einstufung und Klassifizierung als
Gefahrstoff bzw. nach BetrSichV.
Der Flammpunkt dient der Einteilung der Stoffe in entzündbar, leicht
entzündbar und extrem entzündbar.
Liegt der Flammpunkt einer Flüssigkeit bei ≤ 55 °C, sind
Explosionsschutzmaßnahmen erforderlich!
Grundlagen Explosionsschutz –
Physikalische Grundbegriffe
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 9
Zündtemperatur
Niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, an der eine Selbstentzündung
eines Stoffes erfolgen kann.
Brennendes Speiseöl in
Bratpfanne. Selbstentzündung bei
ca. 250°C!
Die Zündtemperatur eines
Streichholzkopfes liegt bei ca.
80°C!
Grundlagen Explosionsschutz –
Physikalische Grundbegriffe
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 10
Stoff Flammpunkt Zündtemperatur
Zeitungspapier 175°C
Getreide 250 - 320°C
Holzkohle 300°C
Phosphor (weiß) 34°C
Diesel 67°C 255°C
Ottokraftstoff - 35°C 220°C
Ethanol (70%) 22°C 400°C
Methan (Erdgas) 575 - 640°C
Grundlagen Explosionsschutz –
Physikalische Grundbegriffe
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 11
untere / obere Explosionsgrenze
Niedrigste Konzentration von
Gasen/Dämpfen/Stäuben mit Luft, bei der
schon / noch eine Zündung erfolgen
kann.
Wenn die Konzentration des brennbaren
Stoffes in der Luft innerhalb der
Explosionsgrenzen liegt, wird das
Gemisch als explosionsfähige
Atmosphäre bezeichnet.
Unter bzw. oberhalb der
Explosionsgrenzen bezeichnet man das
Gemisch auch als „zu fett“ oder „zu
mager“.
Grundlagen Explosionsschutz –
Explosionsdreieck
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 12
Grundlagen Explosionsschutz –
Zündquellen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 13
Heiße Oberflächen
Flammen
Mechanische erzeugte Funken
Elektrische Anlagen
Statische Elektrizität
Blitzschlag
Elektromagnetische Felder
Elektromagnetische Strahlung
Ionisierende Strahlung
Ultraschall
Adiabatische Kompression
Chemische Reaktionen
Kommen am
häufigsten vor!
Grundlagen Explosionsschutz –
Staubexplosionsschutz
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 14
auch brennbare Stäube als Brennstoff können unter bestimmten
Umständen zu Explosionen führen
Brennbare Stäube können als Puder vorliegen, oder bei Be- und
Verarbeitung brennbarer Feststoffe z.B. durch Schleifen, Mahlen, Fräsen
usw. entstehen
Bei Brennbaren Stäuben müssen zum Teil noch andere und weitere
explosionstechnische Kennzahlen berücksichtigt werden.
Grundlagen Explosionsschutz –
Rechtliche Grundlagen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 15
Betriebliche Anforderungen
RL 1999/92/EG
„ATEX-Betriebsrichtlinie“
(Mindestanforderungen)
Betriebssicherheits-verordnung
(BetrSichV) neu 2015
Gefahrstoff-verordnung
(GefStoffV) neu 2015
Beschaffenheits-anforderungen
RL 2014/34/EU
„ATEX-Produktrichtlinie“
Umsetzung 1:1!
Explosionsschutz-verordnung
(11. ProdSV)
Grundlagen Explosionsschutz –
Betriebliche Anforderungen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 16
Betriebssicherheitsverordnung
§3 Gefährdungsbeurteilung
Der Arbeitgeber hat vor der
Verwendung von Arbeitsmitteln die
auftretenden Gefährdungen zu
beurteilen (Gefährdungsbeurteilung)
und daraus notwendige und geeignete
Schutzmaßnahmenabzuleiten!
§9 Weitere Schutzmaßnahmen bei der Verwendung von Arbeitsmitteln
(4) Werden Arbeitsmittel in Bereichen mit explosionsfähiger Atmosphäre
verwendet, oder kommt es durch deren Verwendung zur Bildung
explosionsfähiger Atmosphäre, so müssen besondere Schutzmaßnahmen
getroffen werden. […] Diese sind vor der erstmaligen Verwendung der
Arbeitsmittel im Explosionsschutzdokument nach §6 Absatz 8 und 9 der
Gefahrstoffverordnung zu dokumentieren!
Grundlagen Explosionsschutz –
Schutzmaßnahmen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 17
Sekundärer Ex-Schutz
Tertiärer Ex-Schutz
Primärer Ex-Schutz
Grundlagen Explosionsschutz –
Primäre Explosionsschutzmaßnahmen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18
Vermeidung von Stoffen, die zur Bildung explosionsfähiger
Atmosphäre führen (Substitution)
Konzentrationsbegrenzung
Inertisierung
Dichtheit von Anlagenteilen
Lüftungsmaßnahmen
Überwachung der Konzentration in der Umgebung von
Anlagenteilen, z.B. Gaswarnanlagen
Maßnahmen zum Beseitigen von Staubablagerungen in der
Umgebung staubführender Anlagenteile und Behälter
Grundlagen Explosionsschutz –
Zoneneinteilung (GefStoffV, Anhang 1, Nr. 1.6/1.7)
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 19
Kann das Auftreten gefährlicher explosionsfähiger Gemische nicht sicher
verhindert werden, sind Schutzmaßnahmen zu ergreifen, um eine
Zündung zu vermeiden.
Für die Festlegung von Maßnahmen und die Auswahl der Arbeitsmittel
kann der Arbeitgeber explosionsgefährdete Bereiche einteilen und
zuordnen.
Dampf-Luft-Gemisch /
Staub-Luft
Häufigkeit und Dauer des Auftretens einer geA
Zone 0 / 20 ständig, über längere Zeiträume
Zone 1 / 21 im Normalbetrieb gelegentlich
Zone 2 / 22 Normalerweise nicht;
wenn, dann nur kurzfristig
Grundlagen Explosionsschutz –
Schutzmaßnahmen
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Primärer Ex-Schutz
Tertiärer Ex-Schutz
Sekundärer Ex-Schutz
Grundlagen Explosionsschutz –
Sekundäre Explosionsschutzmaßnahmen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 21
Ziel: Vermeidung von Zündquellen
Auswahl und Einbau von Geräten, die für die Verwendung in
explosionsgefährdeten Bereichen geeignet sind
Verwendung von Werkzeugen mit potentieller Zündquelle nur in ex-
geschützter Ausführung oder funkenarm
Ableitfähigkeit der verwendeten Materialien
Potentialausgleich / Erdung
Bei Heißarbeiten nur mit Freigabeschein und vorheriger Freimessung
Grundlagen Explosionsschutz –
Rechtliche Grundlagen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 22
Betriebliche Anforderungen
RL 1999/92/EG
„ATEX-Betriebsrichtlinie“
(Mindestanforderungen)
Betriebssicherheits-verordnung
(BetrSichV) neu 2015
Gefahrstoff-verordnung
(GefStoffV) neu 2015
Beschaffenheits-anforderungen
RL 2014/34/EU
„ATEX-Produktrichtlinie“
Umsetzung 1:1!
Explosionsschutz-verordnung
(11. ProdSV)
Grundlagen Explosionsschutz –
Beschaffenheitsanforderungen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 23
II G IIB
Gerätegruppe (I oder II)
Kennzeichen zur
Verhütung von
Explosionen
G=Gas, Dampf oder Nebel
D=Staub
II 2G Ex d IIB T4
Schutzsystem(z.B. Flammendurchschlag-
sicherung)
Explosionsgruppe
Kategorie
Gerät(z.B. Elektromotor)
Zündschutzart
Beispiele:
Temperatur-
klasse
Grundlagen Explosionsschutz –
Kennzeichnung von Betriebsmitteln
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Medium Einsatzbereich
G Gase, Dämpfe, Nebel
D Stäube (Dust)
Geräte-
gruppe Einsatzbereich
I Bergbau
II Sonstige
Geräte-
kategorie
Einsetzbar in
Ex-Zone
1 0, 1 und 2 bzw. 20,21 und 22
2 1 und 2 bzw. 21 und 22
3 2 bzw. 22
Explosions-
gruppe
IIA IIB IIC
Temperatur-
klasse
T1 T2 T3 T4 T5 T6
Max. zulässige
Oberflächen-
temperatur
450°C 300°C 200°C 135°C 100°C 85°C
Grundlagen Explosionsschutz –
Zündschutzarten
Ex „d“ – Druckfeste Kapselung
Ex „p“ - Überdruckkapselung
Ex „e“ – erhöhte Sicherheit
Ex „m“ - Vergusskapselung
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 25
Grundlagen Explosionsschutz –
Zündschutzarten
Ex „o“ – Ölkapselung
Ex „c“ – konstruktive Sicherheit
Ex „b“ - Zündquellenüberwachung
Ex „q“ – Sandkapselung
Ex „fr“ – schwadenhemmende
Kapselung
Ex „k“ - Flüssigkeitskapselung
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 26
Grundlagen Explosionsschutz –
Normen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 27
Elektrische Betriebsmittel in gasexplosionsgefährdeten Bereichen
DIN EN 60079-7 – Zündschutzarte „e“ erhöhte Sicherheit
DIN EN 60079-1 – Zündschutzart „d“ Druckfeste Kapselung
DIN EN 60079-2 – Zündschutzart „p“ Überdruckkapselung
DIN EN 60079-11 – Zündschutzart „i“ Eigensicherheit
DIN EN 60079-25
DIN EN 60079-27
DIN EN 60079-6 – Zündschutzart „o“ Ölkapselung
DIN EN 60079-6 – Zündschutzart „q“ Sandkapselung
DIN EN 60079-18 – Zündschutzart „m“ Vergusskapselung
usw.
Grundlagen Explosionsschutz –
Normen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 28
Elektrische Betriebsmittel in staubexplosionsgefährdeten Bereichen
DIN EN 61241-1 – Zündschutzart „tD“ Schutz durch Gehäuse
DIN EN 61241-4 – Zündschutzart „pD“ Überdruckkapselung
DIN EN 61241-11 – Zündschutzart „iD“ Eigensicherheit
DIN EN 61241-18 – Zündschutzart „mD“ Vergusskapselung
usw.
Grundlagen Explosionsschutz –
Normen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 29
Nicht-Elektrische Betriebsmittel in gasexplosionsgefährdeten Bereichen und
in Bereichen mit brennbaren Stäuben
DIN EN 13463-5 – Zündschutzart „c“ konstruktive Sicherheit
DIN EN 13463-3 – Zündschutzart „d“ druckfeste Kapselung
DIN EN 13463-7 – Zündschutzart „p“ Überdruckkapselung
DIN EN 13463-6 – Zündschutzart „b“ Zündquellenüberwachung
DIN EN 13463-8 – Zündschutzart „k“ Flüssigkeitskapselung
DIN EN 13463-2 – Zündschutzart „fr“ Schwadenhemmende Kapselung
usw.
Grundlagen Explosionsschutz –
Normen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 30
DIN EN 60079-14
Anforderungen an das Errichten von
elektrischen Anlagen in
gasexplosionsgefährlichen
Bereichen
DIN EN 61241-14
Anforderungen an das Errichten von
elektrischen Anlagen in Bereichen
mit brennbarem Staub
Grundlagen Explosionsschutz –
Schutzmaßnahmen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 31
Primärer Ex-Schutz
Sekundärer Ex-Schutz
Tertiärer Ex-Schutz
Grundlagen Explosionsschutz –
Tertiäre Explosionsschutzmaßnahmen
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 32
Ziel: die Auswirkungen einer Explosion auf ein
unbedenkliches Maß beschränken
Explosionsfeste Bauweise
Explosionsdruckentlastung
Explosionsunterdrückung
Explosionstechnische Entkopplung (von Flammen und Druck)
Grundlagen Explosionsschutz –
Gesetze, Normen, technische Regeln
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 33
TRBS 1111 - Gefährdungsbeurteilung und sicherheitstechnische Bewertung
TRBS 1112 - Instandhaltung
TRBS 1112 Teil 1 - Explosionsgefährdungen bei und durch Instandhaltungsarbeiten -
Beurteilung und Schutzmaßnahmen
TRBS 1123 - Änderungen und wesentliche Veränderungen von Anlagen nach § 1 Abs. 2
Satz 1 Nr. 3 BetrSichV – Ermittlung der Prüfnotwendigkeit gemäß § 14 Abs. 1 und 2
BetrSichV
TRBS 1201 - Prüfungen von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen
TRBS 1201 Teil 1 - Prüfung von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen und
Überprüfung von Arbeitsplätzen in explosionsgefährdeten Bereichen
TRBS 1201 Teil 3 - Instandsetzung an Geräten, Schutzsystemen, Sicherheits-/Kontroll-
und Regelvorrichtungen im Sinne der RL 94/9/EG – Ermittlung der Prüfnotwendigkeit
gemäß § 14 Abs. 6 BetrSichV
TRBS 1201 Teil 5 - Prüfung von Lageranlagen, Füllstellen, Tankstellen und
Flugfeldbetankungsanlagen und soweit entzündliche, leichtentzündliche oder
hochentzündliche Flüssigkeiten gelagert oder abgefüllt werden hinsichtlich Gefährdungen
durch Brand und Explosion
TRBS 1203 - Befähigte Personen
Grundlagen Explosionsschutz –
Technische Regeln
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 34
TRBS 2152, TRGS 720 - Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Allgemeines
TRBS 2152 Teil 1, TRGS 721 - Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Beurteilung
der Explosionsgefährdung
TRBS 2152 Teil 2, TRGS 722 - Vermeidung oder Einschränkung gefährlicher
explosionsfähiger Atmosphäre
TRBS 2152 Teil 3 - Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Vermeidung der
Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre
TRBS 2152 Teil 4 - Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Maßnahmen des
konstruktiven Explosionsschutzes, welche die Auswirkung einer Explosion auf ein
unbedenkliches Maß beschränken
TRBS 2153 - Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen
TRBS 2210 - Gefährdungen durch Wechselwirkungen
TRBS 3151, TRGS 751 - Vermeidung von Brand-, Explosions- und Druckgefährdungen an
Tankstellen und Füllanlagen zur Befüllung von Landfahrzeugen
Prüfungen des Explosionsschutz
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 35
§15 BetrSichV
Prüfung vor
Inbetriebnahme
ÜA
§16 BetrSichV
Wiederkehrende
Prüfung
ÜA
BetrSichV – Anhang 2 – Abschnitt 3 - Explosionsgefährdungen
4. Prüfung vor
Inbetriebnahme
4.1 vor IBN
4.2 Instandsetzung
5. Wiederkehrende
Prüfung
5.1 Anlage (max. 6 Jahre)
5.2 Geräte (max. 3 Jahre)
5.3 Einrichtungen (jährl.)
§14 BetrSichV
Prüfung von
Arbeitsmitteln
bP
nach
Ziffer 3
ZÜS
Prüfzyklen nach BetrSichV - Explosionsschutz
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 36
PvI
nach 4.15.3 5.3 5.35.35.3
wiederk.
nach 5.1 (inkl. 5.2
+ 5.3)
5.2
Vor
Inbetrieb-
nahme
1 Jahr 3 Jahre 6 Jahre
■ Lüftungs-
■ Gaswarn-
■ Inertisierungs-
anlagen
■ Geräte
■ Schutzsysteme
■ SKR-Vorrichtungen
nach 94/9/EG (2014/34/EU)
inkl. Wechselwirkungen
■ Explosionsschutzdokument
■ technische Unterlagen
■ Errichtung und Zustand
■ technische + organisatorische
Maßnahmen
Grundlagen Explosionsschutz
18/09/2015Explosionsschutz – Technologietage OSMO 38
Bei weiteren Fragen:
Verena Wieling-Schröder
Sachverständige für Wasserrecht und Explosionsschutz
Bekanntgegeben als Sachverständige nach §29b BImSchG
TÜV NORD Systems GmbH & Co. KG Region Osnabrück-Emsland
Rheinische Str. 15 • 49084 Osnabrück
Telefon: +49(0)541 5823-254
Handy: +49(0)160 888-3170
vwieling-schroeder@tuev-nord.de