Leitfaden zur bewährten betrieblichen Umsetzung und zu ... · Bei K3 Anforde- rungen kommen...

5. November 2018 1

Leitfadenzur bewährten betrieblichen Umsetzung und zu Lösungenim Sinne der TRGS 725 im ExplosionsschutzNovember 2018

Verantwortliches Handeln

Der VCI unterstützt die weltweite Responsible-Care-Initiative.

25. November 2018

Dieses Dokument wurde von den Mitgliedern der VCI-Ad-hoc-Gruppe „TRGS 725“ in-nerhalb des VCI-Fachausschusses „Anlagensicherheit“ erarbeitet:

Dr. Hans Volkmar Schwarz, BASF SE, VorsitzenderDr. Klaus Joerg, BASF SEDr. Volker Diers, BASF SEDr. Hans-Jürgen Gross, Bayer AGDr. Ute Hesener, Covestro Deutschland AGChristian Demski, Dow Deutschland Anlagenges. mbHHans-Christian Simanski, Evonik Technology & Infrastructure GmbHDr. Thomas Zimmermann, Merck KGaADr. Andreas Thies, Merck KGaAJochen Schäfer, Sanofi-Aventis Deutschland GmbHRainer Hubert Wengler, Wacker Chemie AG

Ansprechpartner:

Verband der Chemischen Industrie e. V.

Mainzer Landstraße 55, 60329 Frankfurt a. M.

Internet: http://www.vci.de

Thilo Höchst

Telefon +49 (69) 2556-1507, E-Mail: [email protected]

Dieser VCI-Leitfaden entbindet in keinem Fall von der Verpflichtung zur Beachtung dergesetzlichen Vorschriften. Der Leitfaden wurde mit großer Sorgfalt erstellt. Dennochübernehmen die Verfasser und der VCI keine Haftung für die Richtigkeit der Angaben,Hinweise, Ratschläge sowie für eventuelle Druckfehler. Aus etwaigen Folgen könnendeswegen keine Ansprüche, weder gegen den Verfasser noch gegen den VCI, geltendgemacht werden. Dies gilt nicht, wenn die Schäden vom VCI oder seinen Erfüllungsge-hilfen vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht wurden.

35. November 2018

Inhalt1 Einleitung ........................................................................................................................... 42 Ziel des Leitfadens ............................................................................................................. 53 Allgemeine Hinweise .......................................................................................................... 54 Erläuterungen zur Umsetzung der „Anforderungen an das PLS“........................................ 75 Beispiele zur bewährten betrieblichen Umsetzung ............................................................. 7

5.1 Prozessbehälter .......................................................................................................... 75.2 Kreiselpumpe ............................................................................................................ 295.3 Mühle ........................................................................................................................ 375.4 Lagerbehälter mit Unterdruckabsicherung................................................................. 455.5 IBC mit Rührwerk ...................................................................................................... 555.6 Schaufeltrockner ....................................................................................................... 665.7 Tauchpumpe............................................................................................................. 775.8 Pastillierband ............................................................................................................ 87

45. November 2018

1 EinleitungDie TRGS 725 konkretisiert Anforderungen an die Zuverlässigkeit von MSR- (Mess-und Regel)Einrichtungen, welche als Maßnahmen im Explosionsschutz eingesetzt wer-den. Diese MSR-Einrichtungen können abhängig von den Ergebnissen der Gefähr-dungsbeurteilung und dem eingesetzten Betriebskonzept einer Anlage die erforderli-chen Explosionsschutzmaßnahmen in Gänze darstellen oder diese in Teilen abdecken,z. B. ergänzt durch technische Installationen, organisatorische Maßnahmen oder Pro-zessbedingungen.Nehmen die MSR-Einrichtungen nur eine Teilaufgabe war, sind sie in die Gesamtheitder Explosionsschutzmaßnahmen einzubetten, um so den sicheren Betrieb einer An-lage zu gewährleisten. Die TRGS 725 stellt dafür den Zusammenhang zu anderen Tei-len des TRGS-Regelwerks her, welche jedoch keine direkten Anforderungen an die er-forderliche Zuverlässigkeit von MSR-Einrichtungen enthalten.Der Anwendungsbereich der TRGS 725 gilt allgemein für „mechanische, pneumati-sche, hydraulische elektrische, elektronische als auch programmierbare elektronischeMSR-Einrichtungen“, und umfasst damit auch Einrichtungen der inzwischen fast aus-schließlich elektronischen Prozessleittechnik (PLT).Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit werden in der TRGS 725 durch Klassifizie-rungsstufen K1 bis K3 und (Explosionsschutzzonen-) Reduzierungsstufen ausge-drückt. Bei der Ermittlung der Anforderungen an die Zuverlässigkeit der MSR-Einrich-tungen spielt jedoch das unterlagerte Anlagen- und Betriebskonzept eine wichtigeRolle. Anlagen- und Betriebskonzepte sind die Basis für den sicheren Betrieb einer An-lage. Die Anforderungen an die MSR-Einrichtungen werden durch den Anteil der MSR-Einrichtungen am Gesamtkonzept des Explosionsschutzes bestimmt. Wird dies bei derAnwendung der Reduzierungsstufen nicht beachtet, können daraus überhöhte Anfor-derungen an die MSR-Einrichtungen resultieren. Somit kann die Bewertung unter-schiedlicher Anlagen- und Betriebskonzepte zu unterschiedlichen Klassifizierungs- undReduzierungsstufen bzw. zu unterschiedlichen Zuverlässigkeitsanforderungen an dieMSR-Einrichtungen führen. Um hierzu Hilfestellungen zu geben, werden in dem Leitfa-den typische Anwendungsfälle aus der Praxis von „mechanischen, pneumatischen,hydraulischen, elektrischen, elektronischen als auch programmierbaren elektronischenMSR-Einrichtungen“ beschrieben, welche als Ganzes oder als Teil eines Explosions-schutzkonzeptes einer Anlage eingesetzt werden. Um die Anforderungen an die Zuver-lässigkeit von MSR-Einrichtungen zu ermitteln, ist daher zunächst festzulegen, welcherAnteil des Explosionsschutzkonzeptes von den MSR-Einrichtungen übernommen wer-den soll. Dazu wird – wo notwendig – deren Einbettung in ein Anlagen- und Betriebs-konzept mit dargestellt. Darauf aufbauend werden mögliche Lösungen in Form vonMSR-Einrichtungen erläutert. Die hier aufgeführten Beispiele dienen der Orientierungund ersetzen nicht die erforderliche individuelle Gefährdungsbeurteilung und die Über-tragung auf die konkrete Anwendung.

55. November 2018

2 Ziel des LeitfadensDieser Leitfaden soll den VCI-Mitgliedsfirmen eine Hilfestellung bei der Anwendung derTRGS 725 zum Einsatz von MSR-Einrichtungen als ein Teil der Explosionsschutzmaß-nahmen geben. Den Erstellern von Explosionsschutzkonzepten werden Beispiele ge-zeigt, welche als bewährte Lösungen in der Praxis von Bestandsanlagen Anwendungfinden. Die hier beschriebenen Beispiele basieren auf einer im Einzelfall durchgeführ-ten Gefährdungsbeurteilung, bei der die notwendigen Reduzierungsstufen ermitteltwurden.

3 Allgemeine HinweiseIm Explosionsschutz ist für die Gefährdungsbeurteilung sowohl das Auftreten der ex-plosionsfähigen Gemische als auch das Auftreten der wirksamen Zündquelle zu be-werten. Nur ein zeitgleiches Auftreten beider Bedingungen am gleichen Ort führt zu ei-nem Ereignis. Basierend auf den Ergebnissen der Gefährdungsbeurteilung sind die er-forderlichen Explosionsschutzmaßnahmen festzulegen, die auch betriebliche MSR-Ein-richtungen, wie z. B. Regelungen, mit einbeziehen können. Betriebliche MSR-Einrich-tungen können damit auch Ex-Einrichtungen sein und Reduzierungsstufen erfüllen.Es werden in diesem Leitfaden die Begriffe und Inhalte der TRGS 725 verwendet, wes-halb auf eine gesonderte Begriffsdefinition verzichtet wird. Hierfür sei auf das Kapitel 2„Begriffsbestimmungen“ der TRGS 725 verwiesen. Für den Begriff „vorhersehbarerAusfall“ in der TRGS 725, d. h. wenn der Ausfall der Ex-Vorrichtung üblicherweisenicht auszuschließen ist, wird in diesem Leitfaden stattdessen der Begriff „zu erwarten-der Ausfall“ verwendet. Derartige Ausfälle können auftreten, dürfen jedoch nicht häufigvorkommen“ (TRGS 725, 3.3 (1) 1.)Die Vorgehensweise in der Gefährdungsbeurteilung zur Ermittlung der erforderlichenReduzierungsstufen und Anforderungen an Ex-Vorrichtungen ist in der TRGS 725 inAbbildung 2 beschrieben, soweit es sich dabei um Maßnahmen der MSR handelt.Ergibt sich aus der Gefährdungsbeurteilung die Notwendigkeit einer höheren Reduzie-rungsstufe, kann eine Aufteilung der Ex-Vorrichtung in Funktionseinheiten gegebenen-falls hilfreich sein soweit die erforderliche Zuverlässigkeit nicht bereits nach anderenMethoden, z. B. aus den Normen der funktionalen Sicherheit, bewertet wurde.Für MSR-Einrichtungen, welche betriebsbewährt sind, kann eine Bewertung nach An-hang 2 der TRGS 725 durchgeführt werden, um die Eignung für eine Maßnahme nach-zuweisen und nach Tabelle 13 der TRGS 725 einzuordnen.PLS können als komplexe Systeme für eine K1 Maßnahme eingesetzt werden, wenndie Bedingungen gemäß Anhang 1, Nr. 1 Absatz 9 erfüllt werden. Darüber hinaus kön-nen grundsätzlich von der TRGS abweichende Lösungen im Rahmen einer Gefähr-dungsbeurteilung festgelegt werden (z. B. auf der Grundlage der Namur EmpfehlungNE 138), wenn diese ein gleichwertiges Niveau der Sicherheit erreichen.

65. November 2018

Ein PLS als eine Funktionseinheit, welche ein- und ausgangsseitig mit zwei parallelenFunktionseinheiten K1 kombiniert ist, kann eine zu K2 gleichwertige Sicherheit errei-chen, wenn

Ein- und Ausgänge hinreichend unabhängig voneinander sind,

betriebsmäßig keine wirksamen Zündquellen vorhanden sind,

das Auftreten explosionsfähiger Gemische und wirksamer Zündquellen unabhängigist,

ein alleiniger Verlust der Funktion des PLS eine Explosion nicht auslöst,

bei einem Verlust der Funktion des PLS der sichere Zustand durch technische oderorganisatorische Eingriffe in ausreichender Zeit wieder hergestellt werden kann,oder die Anlage in einen dauerhaft sicheren Zustand übergeht bzw. sich befindet.

Zusätzlich zu den Anforderungen nach Anhang 1 Nr. 1 Absatz 9 muss für das PLShierzu in der Gefährdungsbeurteilung festgestellt worden sein, dass

ein zentraler Ausfall des PLS, der ausschließlich die Ex-Maßnahmen betrifft, nachdem Stand der Technik vernünftigerweise auszuschließen ist,

der Ausfall gemeinsam genutzter Komponenten des PLS erkannt und gemeldetwird und bei erkannten Ausfällen Korrekturmaßnahmen ergriffen werden und einunbeabsichtigtes Ändern der PLT-Ex-Schutzmaßnahme nach dem Stand der Tech-nik verhindert wird.

Dies ist im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung durch den Betreiber zu überprüfen.Weitere Hinweise zu Anforderungen an das PLS finden sich in der Namur Empfehlung138. Für die Überwachungsfunktionen der TRGS 725 als K1 im PLS kann in der Um-setzung auch die noch in Entwicklung befindliche NE 165 Anwendung finden.Die in diesem Leitfaden dargestellten Beispiele gehen insbesondere auf die Realisie-rung von Maßnahmen mit einer Gesamteinstufung in der Klassifizierungsstufe K2 ein.Hier besteht die Möglichkeit mit sehr unterschiedlichen Varianten und Kombinationenvon Maßnahmen eine entsprechende Risikoreduzierung zu erreichen. Eine vergleich-bare Kombinatorik ist bei einer geforderten Reduzierungsstufe K1 nicht erforderlich, dadie geforderte Reduzierung durch einzelne Maßnahmen erreichbar ist. Bei K3 Anforde-rungen kommen dagegen, wenn das Konzept vollständig durch MSR-Maßnahmen um-gesetzt werden soll, grundsätzlich sicherheitsgerichtete Steuerungen zum Einsatz.Die Darstellung der in diesem Leitfaden beschriebenen Beispiele setzt sich aus mehre-ren Teilen zusammen. Neben einer Beschreibung der Randbedingungen für das jewei-lige Beispiel werden das realisierte Explosionsschutzkonzept und der als Ex-Vorrich-tung realisierte Teil beschrieben. Das Beispiel wird zusätzlich in einer Skizze darge-stellt. Ergänzend wird auch die Ex-Vorrichtung in einem Schaltbild beschrieben. Umdie technischen, inklusive der im PLS realisierten Maßnahmen sowie die organisatori-schen Maßnahmen darzustellen, wird die in der NE 138 eingeführte Pfeilschreibweise

75. November 2018

der Wirkungskette übernommen. Die Zuordnung zu den Reduzierungsstufen erfolgt mitder Tabelle der Zonen und Zündquellen aus der TRGS 725 (Tabelle 2).

4 Erläuterungen zur Umsetzung der „Anforderungen an das PLS“Die technische Ausführung und der Betrieb von K1 Maßnahmen richten sich nach denAnforderungen der Anhänge der TRGS 725. Die Ausführung gemäß des sogenanntenBPCS Protection Layer nach IEC 61511 oder entsprechend der Namur Empfehlung138 stellt eine Möglichkeit dar diesen Anforderungen zu genügen. Die Anforderungenkönnen jedoch auch durch andere betrieblich bewährte PLT Ausführungen und Be-triebsweisen erfüllt werden, wenn die Gefährdungsbeurteilung des Betreibers diesergibt. Die Überwachungsfunktionen der TRGS 725 als K1 im PLS werden auch in derneuen NE 165 adressiert.

5 Beispiele zur bewährten betrieblichen Umsetzung

5.1 ProzessbehälterApparat Fallunterscheidung ExplosionsschutzkonzeptProzessbehälter 5.1.1

- Stickstoffausfall zu erwarten- Zündquelle bei gelegentlicherBetriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenInertisierungmechanischer DruckreglerDrucküberwachung im PLS

5.1.2- Stickstoffausfall selten- Zündquelle bei gelegentlicherBetriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenInertisierungDruckreglung im PLS (split range)Überwachung in SSPS

5.1.3- Stickstoffausfall selten- Zündquelle bei gelegentlicherBetriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenInertisierungmechanischer Druckregler (K2, mitseltenem Ausfallverhalten)

85. November 2018

Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept5.1.4- Stickstoffausfall zu erwarten- Zündquelle bei gelegentlicherBetriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenInertisierungmechanischer Druckregler (K1)Dichtheit organisatorisch (Behälterund Druckhaltearmatur)

5.1.5- Stickstoffausfall zu erwarten- Zündquelle bei gelegentlicherBetriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenInertisierungDruckregelung im PLSÜberwachung im PLS(separate Sensoren)


- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenInertisierungDruckregelung in PLSÜberwachung in SSPS(gemeinsamer Sensor)

5.1.7- Stickstoffausfall zu erwarten- Ausfall führt nicht unmittelbar zuEx-Gemisch

- Zündquelle bei gelegentlicherBetriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenInertisierungmechanischer Druckreglerorganisatorische Maßnahme (aufBasis Druckmessung im PLS)

5.1.8- Stickstoffausfall zu erwarten- Ausfall führt nicht unmittelbar zuEx-Gemisch

- Zündquelle bei gelegentlicherBetriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenInertisierungDruckregelung im PLSorganisatorische Maßnahme (aufBasis Druckmessung im PLS)

95. November 2018

Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept5.1.9- Stickstoffausfall zu erwarten- Zündquelle bei seltener Be-triebsstörung

- Zone 0 → Zone 1

1 ReduzierungsstufeInertisierungmechanischer Druckregler

5.1.1 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelungplus Überwachung

Ein Prozessbehälter wird über Pumpen mit einer Flüssigkeit befüllt und entleert. So-wohl die Zufuhr- als auch die Abfuhrleitung werden dauerhaft flüssigkeitsgefüllt betrie-ben, so dass auch im seltenen Fehlerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vor-und nachgeschalteten Behälter besteht. Der Behälter soll im leichten Überdruck betrie-ben werden. Der Behälter ist an ein Abluftsystem angeschlossen. Er kann dauerhaft imÜberdruck betrieben werden und die Druckhaltung wird z. B. nicht durch Öffnen vonMannlöchern betriebsmäßig gestört. Das Abluftsystem wird im leichten Unterdruck be-trieben. Das Abluftsystem wurde in eine Zone 1 eingeteilt, da gelegentlich die Sauer-stoffgrenzkonzentration überschritten werden kann („sauerstoffarm“). Im Rahmen einerGefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass ohne Inertisierungsmaßnahmen imBehälter eine Zone 0 auftritt, da die Betriebstemperatur im Behälter über dem Flamm-punkt liegt. Die Zündquellenbeurteilung ergab, dass wirksame Zündquellen bei gele-gentlichen Betriebsstörungen auftreten können.Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorbeugenden Explosionsschutz-maßnahmen:

Inertisierung, so dass eine Zone 2 eingeteilt werden kann und Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten

Geräten für die Zone 2 sowie Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht geräte-

spezifischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung fürZone 2.

Inertisierungskonzept

ErstinertisierungDer Behälter ist vakuumfest ausgeführt. Eine Erstinertisierung wird organisatorisch imDruckwechselverfahren mit Stickstoff durchgeführt. Die Auslegung der Erstinertisierungerfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinertisierung wurdenachgewiesen und die Zuverlässigkeit der Erstinertisierung entspricht der in der Ge-fährdungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit für die Zielzone im Gesamtprozess.

105. November 2018

Aufrechterhaltung der InertisierungDie Aufrechterhaltung erfolgt mit einer Inertisierungsvorrichtung, welche mit der Vorge-hensweise der TRGS 725 betrachtet werden kann. Zielzone im Gesamtprozess ist hierdie Zone 2. Die Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungseinrichtungund einer unabhängigen Überwachungseinrichtung mit Verriegelungsmaßnahmen. EinAusfall der Stickstoffversorgung wird erkannt.

InertisierungseinrichtungDer Behälter ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicher Erst-inertisierung über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt und mit-tels eines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten. Ein Stickstoffausfallwird als ‚zu erwarten‘ eingestuft. Bei dem mechanischen Druckregler und dem Druck-halteventil handelt es sich um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbedingun-gen nachweislich bewährt haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallver-halten wird betreiberseitig als ‚zu erwarten‘ eingestuft. Der Behälter ist technisch dichtund wird geschlossen betrieben.

ÜberwachungDer Überdruck im Behälter wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeignetenDruckmessung überwacht. Diese Druckmessung wird über das betriebliche Prozess-leitsystem geführt. Bei Erreichen des im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung festge-legten minimalen Überdruckwertes wird alarmiert und die Pumpen werden abgeschal-tet. Die Überwachung besteht aus der Druckmessung, der Signalverarbeitung über dasProzessleitsystem und der Aktorik zum Abschalten der Pumpen. Das weitere Vorge-hen zur Aufrechterhaltung des sicheren Zustandes wird in einer Betriebsanweisung ge-regelt.Ersatzschaltbild:

Stickstoffversorgung mechanischer Druckreglermit Druckhalteventil

Druckmessung PLS Pumpe aus

Überwachung

Einrichtung, Inertisierung

Vorrichtung

115. November 2018

Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung

Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffver-sorgung wird erkannt. Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.Das Abgas kann Sauerstoff enthalten.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wirdinertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme mitdem Ziel die Zone 2 zu erreichen.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem mecha-nischen Druckregler und einer mechanischen Druckhaltearmatur. Die Einrichtung hat ein zuerwartendes Ausfallverhalten.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung und Schal-tung im PLS. Die Drucküberwachung schaltet die Pumpe als Unterdruckerzeuger rechtzeitigab.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine

erforderliche Reduzierungsstufen

im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---

im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörun-

gen2 1 --- ---

im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---

im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---

125. November 2018

ProduktStickstoff Abgas

Zone 2

M

Produktion

PC

PS-A-

ZündquellenvermeidungInertisierungZone 0 → Zone 2

mechanischer Regler PLS

Druckhaltearmatur

K2

K1

Regler PC

K1

Schalter PS-A-

K1

Druckhaltearmatur

135. November 2018

5.1.2 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelungplus Überwachung

Ein Prozessbehälter wird über Pumpen mit einer Flüssigkeit befüllt und entleert. So-wohl die Zufuhr- als auch die Abfuhrleitung werden dauerhaft flüssigkeitsgefüllt betrie-ben, so dass auch im seltenen Fehlerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vor-und nachgeschalteten Behälter besteht. Der Behälter soll im leichten Überdruck betrie-ben werden. Der Behälter ist an ein Abluftsystem angeschlossen. Das Abluftsystemwird im leichten Unterdruck betrieben. Das Abluftsystem wurde in eine Zone 1 einge-teilt, da gelegentlich die Sauerstoffgrenzkonzentration überschritten werden kann(„sauerstoffarm“). Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dassohne Inertisierungsmaßnahmen im Behälter eine Zone 0 auftritt, da die Betriebstempe-ratur im Behälter über dem Flammpunkt liegt. Die Zündquellenbeurteilung ergab, dasswirksame Zündquellen bei gelegentlichen Betriebsstörungen auftreten können.Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorbeugenden Explosionsschutz-maßnahmen:

Inertisierung, so dass eine Zone 2 eingeteilt werden kann; Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten

Geräten für die Zone 2; Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht geräte-

spezifischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung fürZone 2.

InertisierungskonzeptErstinertisierungDer Behälter ist vakuumfest ausgeführt. Damit kann eine Erstinertisierung organisato-risch im Druckwechselverfahren mit Stickstoff durchgeführt werden. Die Auslegung derErstinertisierung erfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinerti-sierung wurde nachgewiesen und die Zuverlässigkeit der Erstinertisierung entsprichtder in der Gefährdungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit, die für Zone 2 erfor-derlich ist.

Aufrechterhaltung der InertisierungDie Aufrechterhaltung erfolgt mit einer Inertisierungsvorrichtung, welche mit der Vorge-hensweise der TRGS 725 betrachtet werden kann. Diese Inertisierungsvorrichtung be-steht aus einer Inertisierungseinrichtung und einer unabhängigen Überwachungsein-richtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen. Ein Ausfall der Stickstoffversorgungwird erkannt.

145. November 2018

InertisierungseinrichtungDer Behälter ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicher Ersti-nertisierung über eine sogenannte Split-Range-Regelung mit Stickstoff beaufschlagtund im Überdruck gehalten. Ein Stickstoffausfall wird als selten eingestuft. Die Split-Range-Regelung besteht aus einer Druckmessung und einer Regeleinheit, die jeweilsauf ein Regelventil in der Stickstoffzufuhrleitung und in der Abluftleitung wirkt. DieDruckmessung und Regelung ist so ausgelegt, dass die beim Betrieb auftretendenDruckschwankungen aufgrund von Füllstandsänderungen im Behälter und Druck-schwankungen in der Abluft ausgeglichen werden können. Damit kann die Überdruck-haltung aufrechterhalten werden. Die Regelung hat sich unter den Prozessbedingun-gen nachweislich bewährt. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallverhaltenwird betreiberseitig als ‚zu erwarten‘ eingestuft. Der Behälter ist technisch dicht undwird geschlossen betrieben.

ÜberwachungDer Überdruck im Behälter wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeignetenzweiten Druckmessung überwacht, so dass zusätzlich zur Regelung im feineren Be-reich die Stickstoffzufuhr voll geöffnet werden könnte. Diese Druckmessung wird übereine Sicherheits-SPS (SSPS) geführt. Bei Erreichen des im Rahmen der Gefährdungs-beurteilung festgelegten minimalen Überdruckwertes wird alarmiert und das zweiteStickstoffventil geöffnet. Ein Abschalten der Entleerpumpe bzw. ein Zufahren des Ab-luftventils in Richtung Abluft ist nicht erforderlich, wenn das zweite Stickstoffventil soausgelegt ist, dass Stickstoff in ausreichender Menge selbst für den Fall nachgeführtwird, dass der maximale Pumpenvolumenstrom und der maximale Abluftstrom wirksamsind. Im energielosen Zustand ist die Stellung für das zweite Stickstoffventil offen. DieÜberwachung besteht aus der zweiten Druckmessung, der Signalverarbeitung über dieSSPS sowie der Aktorik zum Ansteuern des zweiten Stickstoffventils, ergänzt durcheine Alarmierung.Hinweis: Der Abgasweg wird bei Ansprechen der Überwachung nicht geschlossen, daals weitere Gefährdung ein Überschreiten des zulässigen maximalen Betriebsdruckesim Behälter möglich wäre.

155. November 2018

Ersatzschaltbild:

Stickstoffversorgung 1. Druckmessung

2. Druckmessung 2. Regelventil Zufuhrleitung

Überwachung, SSPS

Einrichtung, PLS

Vorrichtung

1. Regelventil Zufuhrleitung Regelventil Abluftleitung

165. November 2018

Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung

Ein Stickstoffausfall kann als selten eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffversorgungwird erkannt. Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich. Das Ab-gas kann zeitlich überwiegend Sauerstoff enthalten.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wirdinertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks über das PLS mitDruckhaltung über eine Split Range Regelung.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung und Schal-tung in einer SSPS. Die Drucküberwachung öffnet rechtzeitig ein zweites Stickstoffventil.Anmerkung: In der Mindestanforderung genügt auch eine Ausführung der Ex-Vorrichtung imPLS, wie in anderen Beispielen dargestellt.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



175. November 2018

Produkt

Stickstoff Abgas

Zone 2

M

Produktion

PC

PSZ-A-


PLS SSPS

K2

K1

Regler PC

K1

Schalter PSZ-A-

185. November 2018

5.1.3 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung

Ein Stickstoffausfall kann als selten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gelegentli-chen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wirdinertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt sicher über dem Druck imAbgassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem mecha-nischen Druckregler mit seltenem Ausfallverhalten und einer mechanischen Druckhaltear-matur.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---




Zone 2

M

Produktion

PC

195. November 2018


mechanischer Regler

Druckhaltearmatur

K2

K2

Regler PC

K2

Druckhaltearmatur

205. November 2018

5.1.4 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung undorganisatorischer Maßnahme

Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffver-sorgung wird erkannt. Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wirdinertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-gassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem mecha-nischen Druckregler mit zu erwartendem Ausfallverhalten.Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Zusätzlich wird durch die organisa-torische Maßnahme einer Dichtheitsprüfung des Behälters und der Druckhaltearmatur dieDichtheit sichergestellt, so dass bei Ausfall der Stickstoffversorgung kein Sauerstoffeintragzu unterstellen ist.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---




Zone 2

M

Produktion

PC

215. November 2018



Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wirdinertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem Druck-regler im PLS (kann mit Alarm kombiniert werden) und einer mechanischen Druckhaltear-matur.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung und Schal-tung im PLS. Die Drucküberwachung schaltet die Pumpe als Unterdruckerzeuger rechtzeitigab.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---




mechanischer Regler Organisatorisch

K1

K1

Regler PC

organisatorischeMaßnahmen

Dichtheitsprüfung BehälterDichtheitsprüfung Druckhaltearmatur

225. November 2018


Zone 2

M

Produktion

PC

PS-


PLS

K2

K1

Regler PC

K1

Schalter PS-

235. November 2018



Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wirdinertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem Druck-regler im PLS unter Mitbenutzung des hochzuverlässigen Drucksensors der Überwachungund einer mechanischen Druckhaltearmatur.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung und Schal-tung in einer SSPS. Die Drucküberwachung schaltet die Pumpe als Unterdruckerzeugerrechtzeitig ab.Anmerkung: In der Mindestanforderung genügt auch eine Ausführung der Ex-Vorrichtung imPLS, wie in anderen Beispielen dargestellt

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



245. November 2018

5.1.7 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung

Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffversor-gung wird erkannt. Ein Ausfall des Stickstoffs führt nicht unmittelbar zu einem explosionsfähi-gen Gemisch, so dass eine ausreichende Zeit für Gegenmaßnahmen besteht. Eine Zündquelleist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wird iner-tisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem.Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem mechani-schen Druckregler und einer mechanischen Druckhaltearmatur. Die Einrichtung hat ein zu erwar-tendes Ausfallverhalten.


Zone 2

M

Produktion

PICZ-A-


PLS SSPSK2

Füllstandsmessung LS± S-K1

K1

PLS

K1

MCL (Motor aus)

K2

SSPS

K1

Regelventil undDruckhaltearmatur

255. November 2018

Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch eine organisatorische Maßnahmewird die Überwachung der Druckanzeige (im PLS) in einem festgelegten Intervall sichergestellt,so dass bei Ausfall der Stickstoffversorgung kein Sauerstoffeintrag zu unterstellen ist bzw. Ge-genmaßnahmen in ausreichend kurzer Zeit getroffen werden können.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---




Zone 2

M

Produktion

PC PIA-


mechanischer Regler PLS + Organisat.

K1

K1

Regler PC

organisatorische Maßnahmen

Druckanzeige PIA-+ organisatorische Drucküberwachung

265. November 2018

5.1.8 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plusÜberwachung

Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffversor-gung wird erkannt. Ein Ausfall des Stickstoffs führt nicht unmittelbar zu einem explosionsfähi-gen Gemisch, so dass eine ausreichende Zeit für Gegenmaßnahmen besteht. Eine Zündquelleist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wird iner-tisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem.Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem Druckreglerim PLS und einer Druckhaltearmatur.Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch eine organisatorische Maß-nahme auf Basis der Druck Überwachung mit Alarmierung im PLS wird sichergestellt, dass beiAusfall der Stickstoffversorgung kein Sauerstoffeintrag zu unterstellen ist bzw. Gegenmaßnah-men in ausreichend kurzer Zeit getroffen werden können.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebs-

störungen2 1 --- ---



275. November 2018


Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Eine Zündquelle ist nur beiseltenen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 1. Der Behälter wirdinertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem mecha-nischen Druckregler und einer Druckhaltearmatur. Die Einrichtung hat ein zu erwartendesAusfallverhalten.


Zone 2

M

Produktion

PIA-PC


PLS + Organisatorisch

K1

K1

Regler PC

organisatorische Maßnahmen

Druckanzeige PIA- (K1)+ organisatorische Drucküberwachung

285. November 2018

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---




Zone 1

M

Produktion

PC


mechanischer Regler

K1

K1

Regler PC

295. November 2018

5.2 Kreiselpumpe

Apparat Fallunterscheidung ExplosionsschutzkonzeptKreiselpumpe 5.2.1

- Vermeiden expl. Gemisch imInnern der Pumpe

- Zone 0 → keine Zone

3 Reduzierungsstufen- Besondere betriebliche

Randbedingungen- Siphon- Trockenlaufschutz FS

5.2.2- Vermeiden expl. Gemisch imInnern der Pumpe

- Zone 0 → keine Zone

3 Reduzierungsstufen- Siphon- Trockenlaufschutz LZ


- Zone 1 keine Zone

2 Reduzierungsstufen- Besondere betriebliche

Randbedingungen- Siphon


- Zone 1 → kein Zone

2 Reduzierungsstufen- Siphon- Trockenlaufschutz FS

Eine Kreiselpumpe fördert innerhalb einer kontinuierlich betriebenen Anlage Flüssigkeitaus einem Behälter in einen höher liegenden Behälter über Rohrleitungen. Verfahrens-bedingt wird die Anlage so betrieben, dass die Behälter nicht entleert werden. Ober-halb der Flüssigkeit im Behälter kann sich ohne Maßnahmen ein explosionsfähigesGemisch der Zone 0 bilden. Die Pumpe befindet sich im Hauptstrom, so dass dasHauptaugenmerk des Betriebes auf der Qualität und Fördermenge des Produktes liegt,und daher Abweichungen vom Sollzustand der Anlage anhand der visualisierten Be-triebsdaten sehr schnell erkannt werden. Allein durch diese Randbedingungen kannangenommen werden, dass die Pumpe im störungsfreien Betrieb flüssigkeitsgefüllt be-trieben wird.Das An- und Abfahren der Anlage erfolgt nur selten. Für das An- und Abfahren liegteine separate Betriebsanweisung vor. Eine Inbetriebnahme der Pumpe erfolgtentsprechend der in der Betriebsanleitung vorgegebenen Randbedingungen nachBetriebsanweisung, so dass auch für diese Betriebszustände ein flüssigkeitsgefüllterBetrieb unterstellt werden kann.Die Pumpe befindet sich im Tiefpunkt der Installation. Die Pumpe ist nichtselbstansaugend. Wenn es im Rahmen von Betriebsstörungen dazu kommt, dass die

305. November 2018

Behälter entleert werden, bleibt die Pumpe durch die Anordnung im Siphon zunächstflüssigkeitsgefüllt. Wegen des Wärmeeintrags durch die Verlustleistung wird dieFlüssigkeit erwärmt. Anhand der Verlustleistung, der vorhandenen Flüssigkeitsmengeund der Wärmekapazität der Pumpe kann die Zeit abgeschätzt werden, die bleibt, bisdie Flüssigkeit soweit erhitzt wird, dass Kavitation oder Sieden der Flüssigkeit nichtmehr verhindert werden kann. In der Anlage ist ständig Personal in ausreichenderAnzahl vorhanden, so dass angenommen werden kann, dass die Störung erkannt undbehoben oder die Pumpe vom Betriebspersonal abgeschaltet wird, bevor Kavitationoder Sieden der Flüssigkeit eintritt. Ein unbemerktes Verdampfen der verbleibendenRestflüssigkeit wird auf Grund des vorliegenden Volumens auf der Druckseite derPumpe (Leitungsvolumen) und der in der Pumpe vorhandenen Flüssigkeit bei einemeinfachen Fehlerfall nicht unterstellt.Aufgrund der gegebenen Randbedingungen wird davon ausgegangen, dass im Inne-ren der Pumpe ohne weitere Maßnahmen nur selten und kurzzeitig ein explosionsfähi-ges Gemisch kann.

5.2.1 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemischesund Abschaltung durch Durchflussüberwachung

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Im Behälter liegt Zone 0 vor. Vermeidung des Auftretens eines ex-plosionsfähigen Gemisches in der Pumpe durch Flüssigkeitserhaltung. Das Betriebskonzept ba-siert auf den Prozessrandbedingungen in Kombination mit organisatorischen Maßnahmen. DasBetriebskonzept ermöglicht die Reduzierung um zwei Reduzierungsstufen und wird ergänztdurch eine Durchflussmessung mit Abschaltung der Pumpe. Die Überwachung des Flüssigkeits-durchflusses gewährleistet, dass Flüssigkeit in der Pumpe verbleibt.Organisatorische Maßnahme (zwei Reduzierungsstufen): Durch die Prozessrandbedingungenund organisatorische Maßnahmen (Betriebskonzept) wird gewährleistet, dass ein Verlust derFlüssigkeit in der Pumpe nur bei Kombination von Fehlern nicht auszuschließen ist.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Durchflussüberwachung mit einem Durchflussmessge-rät im PLS. Die Überwachung schaltet die Pumpe bei Unterschreitung des Mindestdurchflus-ses ab.

315. November 2018

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebs-




Produkt Abgas

M

Produktion

Zone 0

FS-

PLSProzessrandbedingungenund Organisatorisch

Vermeidung des explosionsfähigen Gemischs in der Pumpe

Zone0 keine Zone

K1

K 1

Durchflussmessung FS-

Prozessrandbedingungenund

Organisatorisch

325. November 2018

5.2.2 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemischesund Abschaltung durch Standabsicherung

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Im Behälter liegt Zone 0 vor. Vermeidung des Auftretens eines ex-plosionsfähigen Gemisches an der Pumpe durch Flüssigkeitserhaltung. Das Betriebskonzeptbasiert auf den Prozessrandbedingungen (Aufstellung im Siphon) in Kombination mit organisa-torischen Maßnahmen. Ein Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe kann jedoch bei einfachen Feh-lern nicht vermieden werden. Das Betriebskonzept wird ergänzt durch die Vermeidung des Tro-ckenlaufs der Pumpe mithilfe einer Standabsicherung im Behälter.Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch die prozessbedingten Randbe-dingungen und eine organisatorische Maßnahme wird gewährleistet, dass ein Verlust der Flüs-sigkeit in der Pumpe im Normalbetrieb auszuschließen ist.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Standabsicherung im Behälter mit Abschalten derPumpe über SSPS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Produkt Abgas

M

Produktion

Zone 0

LZ-

LC

335. November 2018

SSPSProzessrandbedingungen

und Organisatorisch

Vermeidung des explosionsfähigen GemischsZone 0 keine Zone

K2

K2

Standabsicherung LZ


Organisatorisch

345. November 2018

5.2.3 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches durchdas Betriebskonzept

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Im Behälter liegt Zone 1 vor. Vermeidung des Auftretens einesexplosionsfähigen Gemisches an der Pumpe durch Flüssigkeitserhaltung. Das Betriebskon-zept basiert auf den Prozessrandbedingungen (Aufstellung im Siphon) in Kombination mitorganisatorischen Maßnahmen. Die Prozessrandbedingungen in Kombination mit der orga-nisatorischen Maßnahme ermöglicht die Reduzierung. Ein Verlust der Flüssigkeit in derPumpe wird nur bei Fehlerkombinationen unterstellt.Organisatorische Maßnahme (zwei Reduzierungsstufen): Durch die Prozessrandbedingun-gen und organisatorische Maßnahmen (Betriebskonzept) wird gewährleistet, dass ein Ver-lust der Flüssigkeit in der Pumpe nur bei Kombination von Fehlern nicht auszuschließen ist.Ex-Vorrichtung: Keine

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörun-

gen2 1 --- ---



Produkt Abgas

M

Produktion

Zone 1

LC

355. November 2018

Prozessrandbedingungen

und Organisatorisch

Vermeidung des explosionsfähigen GemischsZone 1 keine Zone

Prozessrandbedingungenund Organisatorisch

365. November 2018

5.2.4 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches sowieAbschaltung durch Durchflussüberwachung

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Im Behälter liegt Zone 1 vor. Vermeidung des Auftretens einesexplosionsfähigen Gemisches an der Pumpe durch Flüssigkeitserhaltung, das oben beschrie-bene Betriebskonzept und auf der Basis der gegebenen Prozessrandbedingungen mithilfe or-ganisatorischer Maßnahmen. Ein Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe kann jedoch nicht aus-geschlossen werden (z. B. regelmäßige Entleerung bei Batchprozessen in Verbindung mit ei-nem Versagen des Betriebskonzeptes, kein ausreichendes Siphonvolumen). Eine zusätzlicheDurchflussmessung mit Abschaltung der Pumpe gewährleistet, dass die Flüssigkeit in derPumpe verbleibt.Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch die prozessbedingtenRandbedingungen und eine organisatorische Maßnahme wird gewährleistet, dass ein Verlustder Flüssigkeit in der Pumpe im Normalbetrieb auszuschließen ist.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Mindestdurchflussüberwachung mit einer Durchfluss-messung im PLS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebs-störungen

2 1 --- ---



Produkt Abgas

M

Produktion

FS-

Zone 1

375. November 2018

5.3 Mühle

Apparat Fallunterscheidung ExplosionsschutzkonzeptMühle 5.3.1 Fall 1


- Lösemittelfreier Feststoff- Zone 20 → Zone 22

2 ReduzierungsstufeInertisierungAbschaltung des Antriebs

5.3.2 Fall 2.1- Stickstoffausfall zu erwarten- Zündquelle betriebsmäßig mög-lich

- Hybrides Gemisch- Zone 0/20 → keine Zone

3 ReduzierungsstufenInertisierungAbschaltung des Antriebs (2 x K1)

5.3.3 Fall 2.2- Stickstoffausfall zu erwarten- Zündquelle betriebsmäßig mög-lich

- Hybrides Gemisch- Zone 0/20 → keine Zone

3 ReduzierungsstufenInertisierung

Abschaltung des AntriebsVermeiden der Zündquelle durchgeeignetes Gerät

Vermeidung des explosionsfähigen GemischesZone 1 keine Zone

PLSProzessrandbedingungen

und Organisatorisch

K1

K 1



Organisatorisch

385. November 2018

5.3.1 Mühle mit Inertisierung über Druckregelung und Durchflussüber-wachung

In einer Mühle soll diskontinuierlich ein Feststoff zu Feingut verarbeitet werden (Batch-betrieb). Der dafür eingetragene Feststoff wird aus einem inertisierten Bereich bereit-gestellt, so dass das Lückenvolumen als sauerstofffrei betrachtet werden kann. Aus ei-nem vorgeschalteten, inertisierten Behälter gelangt der zu vermahlende Stoff überfreien Fall in die Mühle. Die Verbindungsleitung zwischen dem Behälter und der Mühleist zu Beginn des Batches durch Inertisierung vor der Inbetriebnahme soweit sauer-stofffrei, dass die Sauerstoffgrenzkonzentration der Stoffe sicher unterschritten wird.Die Mühle wird im leichten Überdruck betrieben, so dass davon auszugehen ist, dasskein Luftsauerstoff eindringen kann. Die Mühle ist an ein Abgassystem angeschlossen.Das Abgassystem wurde als im Normalbetrieb als sauerstofffrei eingestuft. Es wird sobetrieben, dass nur im Störungsfall explosionsfähige Gemische auftreten können. ImAbluftsystem besteht ein leichter Unterdruck. Im Rahmen einer Gefährdungsbeurtei-lung wurde festgestellt, dass ohne Inertisierungsmaßnahmen in der Mühle eine Zone20 vorliegt, da sich beim Vermahlen explosionsfähige Staub/Luft-Gemische bilden.Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorliegenden Explosionsschutz-maßnahmen:

Inertisierung, so dass eine Zone 22 eingeteilt werden kann;

Betrieb mit leichtem Überdruck, sodass kein Luftsauerstoff eindringen kann;

Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten Ge-räten für die Zone 22;

Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht gerätespezi-fischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für Zone 2.

395. November 2018


ErstinertisierungEine Erstinertisierung des Systems wird organisatorisch mit der Durchflussmethode mitStickstoff durchgeführt. Die Auslegung der Erstinertisierung erfolgt entsprechendCEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinertisierung wurde nachgewiesen und dieZuverlässigkeit der Erstinertisierung entspricht der in der Gefährdungsbeurteilung fest-gelegten Zuverlässigkeit, die für die Aufrechterhaltung der Zone 22 erforderlich ist.AufrechterhaltungDie Aufrechterhaltung erfolgt mit einer Inertisierungsvorrichtung, welche mit der Vorge-hensweise der TRGS 725 betrachtet werden kann. Diese Inertisierungsvorrichtung be-steht aus einer Inertisierungseinrichtung und einer unabhängigen Überwachungsein-richtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen. Ein Ausfall der Stickstoffversorgungwird erkannt.InertisierungseinrichtungDie Mühle ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicher Erstiner-tisierung über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt und mittelseines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten. Ein Stickstoffausfallwird als zu erwarten eingestuft. Bei dem mechanischen Druckregler und dem Druckhal-teventil handelt es sich um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbedingungennachweislich bewährt haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallverhaltenwird betreiberseitig als zu erwarten eingestuft. Die Mühle ist technisch dicht und wirdgeschlossen betrieben.ÜberwachungDie Inertisierung in der Mühle wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigne-ten Durchflussmessung überwacht. Diese Durchflussmessung wird über das betriebli-che Prozessleitsystem geführt. Bei Erreichen des im Rahmen der Gefährdungsbeurtei-lung festgelegten minimalen Durchflusswertes wird alarmiert und der Mühlenantriebwird abgeschaltet. Die Überwachung besteht aus der Durchflussmessung, der Signal-verarbeitung über das Prozessleitsystem und der Aktorik zum Abschalten des Mühlen-antriebs. Das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung des sicheren Zustandes wird ineiner Betriebsanweisung geregelt.

405. November 2018

Ersatzschaltbild

Stickstoffversorgung mechanischer Druckregler

Durchflussmessung PLS Mühle aus

Überwachung


Vorrichtung

415. November 2018

Mühle mit Inertisierung über Druckregelung und Durchflussüberwachung

Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Beim Vermahlen bilden sichstaubexplosionsfähige Gemische. Mit dem Auftreten von Lösemitteldämpfen ist nicht zurechnen. Zündquellen sind Innen bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 20 auf Zone 22. Die Mühle wirdinertisiert, mit überwachtem Stickstoffdurchfluss betrieben. Es ist davon auszugehen, dasskein Luftsauerstoff eindringen kann. Der Druck im inneren der Mühle liegt über dem Druckim Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Drucks in der Mühle mit einemmechanischen Druckregler. Die Einrichtung hat ein zu erwartendes Ausfallverhalten.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung imPLS. Die Durchflussüberwachung schaltet den Mühlenantrieb rechtzeitig ab und verhindertdadurch das Aufwirbeln des Staubs.

Hinweis: Die Durchflussüberwachung sollte bevorzugt abgasseitig eingesetzt werden. Sie kann gegebenenfalls aber auch in der Stick-

stoffleitung zwischen dem Druckregler und der Mühle eingebaut werden.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



425. November 2018

Feingut

Stickstoff Abgas

PC

Feststoff

FS-

Zone 22



K2

K1

Regler PC

K1


435. November 2018

5.3.2 Mühle mit Inertisierung über Druckregelung und Durchflussüber-wachung

Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Beim Vermahlen bildet sichein hybrides Gemisch aus explosionsfähigem Staub und Lösemitteldämpfen. Zündquellensind Innen betriebsmäßig möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf keine Zone. Die Mühlewird inertisiert im leichten Überdruck, mit überwachtem Stickstoffdurchfluss betrieben. Es istdavon auszugehen, dass kein Luftsauerstoff eindringen kann. Der Druck im inneren derMühle liegt über dem Druck im Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetrieb-nahme.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Drucks in der Mühle mit einemmechanischen Druckregler. Die Einrichtung hat ein zu erwartendes Ausfallverhalten.Überwachung (K2): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung in einerSSPS, z. B. SIL 2 für die Sensor-Logik-Aktor-Kette. Die Durchflussüberwachung schaltetden Mühlenantrieb rechtzeitig ab und verhindert dadurch das Aufwirbeln des Staubs.

Hinweis: Die Durchflussüberwachung sollte bevorzugt abgasseitig eingesetzt werden. Sie kann gegebenenfalls aber auch in der Stick-

stoffleitung zwischen dem Druckregler und der Mühle eingebaut werden.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



445. November 2018

Feingut

Stickstoff Abgas

PC

Feststoff

FZ-

keine Zone

InertisierungZone 0 → keine Zone


K3

K1

Regler PC

K2

Durchflussmessung FZ-

455. November 2018

5.4 Lagerbehälter mit Unterdruckabsicherung

Apparat Fallunterscheidung ExplosionsschutzkonzeptLagerbehälter 5.4.1 Fall 1.1

- Stickstoffausfall zu erwarten- Zündquelle bei seltener Be-triebsstörung

- Zone 0 → Zone 1

1 ReduzierungsstufeInertisierungAbschaltung des Unterdruckerzeu-gers

5.4.2 Fall 1.2- Stickstoffausfall zu erwarten- Zündquelle bei gelegentlicherBetriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenInertisierungAbschaltung des Unterdruckerzeu-gers


- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenInertisierungAbschaltung des Unterdruckerzeu-gers


- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenInertisierung PLSAbschaltung des Unterdruckerzeu-gers

5.4.1 Lagerbehälter mit Inertisierung über Druckregelung und Drucküber-wachung, Inertisierungsstufe 1

Ein Lagerbehälter wird über Pumpen mit einer Flüssigkeit befüllt und entleert. Sowohldie Zufuhr- als auch die Abfuhrleitung werden dauerhaft flüssigkeitsgefüllt betrieben, sodass auch im seltenen Fehlerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vor- undnachgeschalteten Behälter besteht. Der Lagerbehälter soll im leichten Überdruck be-trieben werden. Auf dem Tank befindet sich ein Belüftungsventil zur Atmosphäre. DerBehälter ist an ein Abluftsystem angeschlossen. Das Abluftsystem wird im leichten Un-terdruck betrieben. Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dassohne Inertisierungsmaßnahmen im Lagerbehälter eine Zone 0 auftritt, da die Betriebs-temperatur im Lagerbehälter über dem Flammpunkt liegt. Die Zündquellenbeurteilung

465. November 2018

ergab, dass wirksame Zündquellen bei gelegentlichen Betriebsstörungen auftretenkönnen.Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorbeugenden Explosionsschutz-maßnahmen:

Inertisierung, so dass eine Zone 1 eingeteilt werden kann;




ErstinertisierungEine Erstinertisierung des Systems wird organisatorisch mit der Durchflussmethode mitStickstoff durchgeführt, da der Lagerbehälter nicht druckfest ist. Die Auslegung derErstinertisierung erfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinerti-sierung wurde nachgewiesen und die Zuverlässigkeit der Erstinertisierung entsprichtder in der Gefährdungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit, die für die Aufrechter-haltung der Zone 1 erforderlich ist.AufrechterhaltungDie Aufrechterhaltung erfolgt mit einer Inertisierungsvorrichtung, welche mit der Vorge-hensweise der TRGS 725 betrachtet werden kann. Diese Inertisierungsvorrichtung be-steht aus einer Inertisierungseinrichtung und einer unabhängigen Überwachung. EinAusfall der Stickstoffversorgung wird erkannt.InertisierungseinrichtungDer Lagerbehälter ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicherErstinertisierung über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt undmittels eines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten. Ein Stickstoff-ausfall wird als zu erwarten eingestuft. Bei dem mechanischen Druckregler und demDruckhalteventil handelt es sich um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbe-dingungen nachweislich bewährt haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Aus-fallverhalten wird betreiberseitig als zu erwarten eingestuft.ÜberwachungDie Inertisierung im Lagerbehälter wird mittels einer für die Prozessbedingungen ge-eigneten Druckmessung überwacht. Diese Druckmessung wird über das betrieblicheProzessleitsystem geführt. Der Absicherung des Unterdruckes wird über eine Unter-druckbelüftungsarmatur mit Anschluss an die Atmosphäre sichergestellt. Bei Erreichendes im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung festgelegten minimalen Über- oder Unter-druckwertes wird alarmiert und die Pumpe wird beispielsweise organisatorisch abge-

475. November 2018

schaltet. Die Überwachung besteht aus der Durchflussmessung, der Signalverarbei-tung über das Prozessleitsystem und der organisatorischen Maßnahmen zum Abschal-ten des Pumpenantriebs. Das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung des sicherenZustandes wird in einer Betriebsanweisung geregelt.Ersatzschaltbild

Stickstoffversorgung mechanischer Druckreglermit Druckhaltearmatur

Druckmessung PLS Pumpe aus

Überwachung


Vorrichtung

485. November 2018

Lagerbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung,Inertisierungsstufe 1

Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei selte-nen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 1 nach Vorgabe derTRGS 509. Das Belüftungsventil dient dem Schutz des Lagerbehälters gegen Unterdruck.Absicherung des Belüftungsventils zur Atmosphäre mit einer Flammendurchschlagsiche-rung. Der Lagerbehälter wird inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruckliegt über dem Druck im Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahmeorganisatorisch. Das Stickstoffvolumen und der Stickstoffvolumenstrom erfüllen die Anfor-derungen gemäß TRGS 509, Abb. A2-1 und A2-2.Die Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung im PLS und das organisatori-sche Abschalten der Pumpe als weiteren Unterdruckerzeuger ist eine zusätzliche Forderungder TRGS 509 und wird hier deshalb nicht als Teil der Ex-Vorrichtung dargestellt.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem me-chanischen Druckregler mit zu erwartendem Ausfallverhalten.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---




Zone1

M

Produktion

PA-

PCÜber- / Unterdruck-absicherung

495. November 2018

mechanischer Regler


K1

K1

Regler PC

505. November 2018

5.4.2 Lagerbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung,Inertisierungsstufe 2

Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-gentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Belüftungsven-til dient dem Schutz des Lagerbehälters gegen Unterdruck. Absicherung des Belüftungsven-tils zur Atmosphäre mit einer Flammendurchschlagsicherung und einem seltenen Ansprech-verhalten gemäß TRGS 509. Der Lagerbehälter wird inertisiert im leichten Überdruck betrie-ben. Der Behälterdruck liegt über Umgebungsdruck und über dem Druck im Abgassystem.Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme organisatorisch. Das Stickstoffvolumenund der Stickstoffvolumenstrom erfüllen die Anforderungen gemäß TRGS 509, Abb. A2-1und A2-2.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem me-chanischen Druckregler mit zu erwartendem Ausfallverhalten.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung im PLS. DieDrucküberwachung schaltet die Pumpe rechtzeitig ab, damit der Tank im Überdruck gehal-ten werden kann.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



515. November 2018

ProduktStickstoff

Zone2

M

Produktion

PCÜber-/ Unterdruck-absicherungPS-A-

Abgas



K2

K1

Regler PC

K1

Drucküberwachung PS-A-

525. November 2018



Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Belüftungsven-til dient dem Schutz des Lagerbehälters gegen Unterdruck. Absicherung des Belüftungsven-tils mit einer Flammendurchschlagsicherung kann entfallen. Der Lagerbehälter wird inerti-siert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassys-tem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme organisatorisch. Mindestens5 mbar Druckdifferenz zwischen Ansprechdruck Belüftung und Abschalten der Pumpe. DasStickstoffvolumen und der Stickstoffvolumenstrom erfüllen, wie die gesamte Auslegung, dieAnforderungen gemäß TRGS 509, Abb. A2-1 und A2-2.Die Überwachung der Inertisierung durch eine zweite Druckmessung im PLS (PA-) ist einezusätzliche Forderung der TRGS 509 und wird hier deshalb nicht als Teil der Ex-Vorrichtungdargestellt.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem me-chanischen Druckregler mit zu erwartendem Ausfallverhalten.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung im PLS. DieDrucküberwachung schaltet die Pumpe als weiteren Unterdruckerzeuger rechtzeitig ab.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



535. November 2018



Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Belüftungsven-til dient dem Schutz des Lagerbehälters gegen Unterdruck. Absicherung des Belüftungsven-tils mit einer Flammendurchschlagsicherung kann entfallen. Der Lagerbehälter wird inerti-siert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassys-tem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme organisatorisch. Mindestens5 mbar Druckdifferenz zwischen Ansprechdruck Belüftung und Abschalten der Pumpe. DasStickstoffvolumen und der Stickstoffvolumenstrom erfüllen, wie die gesamte Auslegung, dieAnforderungen gemäß TRGS 509, Abb. A2-1 und A2-2.Die Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung im PLS (PA-) ist eine zusätz-liche Forderung der TRGS 509 und wird hier deshalb nicht als Teil der Ex-Vorrichtung dar-gestellt.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks über PLS mit zuerwartendem Ausfallverhalten.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung im PLS. DieDrucküberwachung schaltet die Pumpe als weiteren Unterdruckerzeuger rechtzeitig ab.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---





K1

Regler PC

K1

Drucküberwachung PS-

K2

545. November 2018


Zone2

M

Produktion

PCA-

Über- / Unterdruck-absicherung

PS-A-

ZündquellenvermeidungInertisierungZone 0 Zone 2

PLS

555. November 2018

5.5 IBC mit Rührwerk

Apparat Fallunterscheidung ExplosionsschutzkonzeptIBC mit Rührwerk 5.5.1


- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenErstinertisierung/AufrechterhaltungAbschaltung der Zündquelle


- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenErstinertisierung/AufrechterhaltungAbschaltung der Zündquelle


- Zone 0 → Zone 2

2 Reduzierungsstufen(Erst-) Inertisierung

In einem IBC werden inerte Feststoffe in organischen Lösemitteln gelöst. Hierzu wird dermit einem Rührwerk ausgestattete IBC mit dem Lösemittel und dem Feststoff befüllt unddie fertige Lösung anschließend entleert. Der Anschluss des IBC zum Befüllen und Ent-leeren erfolgt über Schlauchanschlüsse. Der dichte Anschluss dieser Schlauchleitungenwird organisatorisch sichergestellt. Der Flüssigkeits- und Feststoffeintrag erfolgt ausgleichwertig inertisierten Apparaten. Der Feststoffeintrag wurde bewertet und stellt keinewirksame Zündquelle dar. Es werden ausschließlich metallische, geerdete IBC verwen-det. Ebenso sind die mit dem IBC in Verbindung stehenden Schläuche und Rohrleitun-gen aus leitfähigen Materialen gefertigt und geerdet. Als Lösemittel werden ausschließ-lich hinreichend leitfähige Lösemittel eingesetzt. Die Durchmischung erfolgt mit einemRührwerk, das gemäß Herstellervorgabe nur für den Betrieb in Zone 2 geeignet ist (Ge-rätekategorie 3G). Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung wurde ermittelt, dass ohneInertisierungsmaßnahmen im IBC eine Zone 0 vorliegt, da die Betriebstemperatur ober-halb des Flammpunktes der Lösemittel liegt. Beim Befüllen wird die verdrängte Gasat-mosphäre aus dem Behälter über ein mechanisches Druckhalteventil an ein Abgassys-tem abgegeben. Beim Entleeren des IBC wird zum Druckausgleich Stickstoff aus demStickstoffnetz in den IBC nachgespeist. Zusätzlich verfügt der IBC über eine im Notfallwirkende Über-/Unterdruckarmatur.

565. November 2018

Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorliegenden Explosionsschutz-maßnahmen:

Inertisierung, so dass das Innere des IBC als Zone 2 eingestuft werden kann;



InertisierungskonzeptDas gesamte Inertisierungskonzept besteht aus zwei Schritten. Im ersten Schrittwird im IBC mittels der Durchflussmethode eine Erstinertisierung durchgeführt. An-schließend wird im IBC ein leichter Stickstoffüberdruck eingestellt, um die Inertisie-rung für den Befüll-, Misch- und Entleervorgang aufrecht zu erhalten.

ErstinertisierungDie Erstinertisierung des Systems wird automatisiert (Schrittkette im PLS) mit Hilfe derDurchflussmethode unter Verwendung von Stickstoff durchgeführt. Hierzu wird der IBCsolange mit Stickstoff durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichenGrenzwert unterschreitet. Die Auslegung erfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Diehierzu notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurchfluss an Stickstoff wur-den ermittelt und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vor erstmaliger Inbetrieb-nahme verifiziert. Die Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungseinrich-tung und einer unabhängigen Überwachungseinrichtung sowie aus Verriegelungsmaß-nahmen.Inertisierungseinrichtung (Erstinertisierung)Der IBC ist zur Erstinertisierung über einen mechanischen Druckregler an ein Stick-stoffnetz angeschlossen. Hiermit wird der IBC mit dem notwendigen Stickstoffstrom be-aufschlagt. Ein Stickstoffausfall wird als zu erwarten eingestuft. Bei dem mechanischenDruckregler handelt es sich um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbedingun-gen nachweislich bewährt haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallver-halten wird betreiberseitig als zu erwarten eingestuft. Der Behälter ist technisch dichtund wird geschlossen betrieben. Der dichte Anschluss der Stickstoffversorgung amIBC muss gewährleistet sein. Im Abgassystem herrscht leichter Unterdruck. Handarm-aturen in der Stickstoffleitung sind offen blockiert.Überwachung (Erstinertisierung)Die Erstinertisierung des IBCs wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigne-ten Durchflussmessung überwacht. Diese Messung wird über das betriebliche Pro-zessleitsystem geführt. Bei Unterschreiten des im Rahmen der Gefährdungsbeurtei-lung festgelegten minimalen Durchflusswertes wird alarmiert. Der Durchflusswert muss

575. November 2018

über die gesamte notwendige Spülzeit gehalten werden. Bei Unterschreiten des Min-destdurchflusses wird die Inertisierung neu gestartet. Der Rührer wird nicht betriebenund kann erst gestartet werden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich durchlaufen ist(Einschaltbedingung). Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerventile. DieÜberwachung für die Erstinertisierung besteht aus der Durchflussmessung, der Signal-verarbeitung über das Prozessleitsystem, der Alarmierung und den Freigabebedingun-gen für das Einschalten des Rührers und das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerventile

AufrechterhaltungNach der Erstinertisierung muss der inerte Zustand für die weiteren Prozessschritte imIBC aufrechterhalten werden. Dies erfolgt durch Einstellung eines leichten Stickstoff-überdrucks im IBC... Die Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungsein-richtung und einer unabhängigen Überwachungseinrichtung sowie aus Verriegelungs-maßnahmen.Inertisierungseinrichtung (Aufrechterhaltung)Der IBC ist zur Aufrechterhaltung der Inertisierung über einen mechanischen Druckreg-ler an das Stickstoffnetz angeschlossen. Es wird hierfür die gleiche Einrichtung ver-wendet wie zur Erstinertisierung. Zusätzlich ist ein mechanisches Druckhalteventil vor-handen, um den IBC beim Befüll-, Misch- und Entleervorgang auf leichtem Überdruckzu halten. Im Abgassystem herrscht leichter Unterdruck.Überwachung (Aufrechterhaltung)Die Aufrechterhaltung der Inertisierung im IBC wird mittels einer für die Prozessbedin-gungen geeigneten Druckmessung überwacht. Bei Erreichen des im Rahmen der Ge-fährdungsbeurteilung festgelegten minimalen Druckwertes wird der Rührer abgeschal-tet und die Befüll- und Entleerventile geschlossen. Die Überwachung besteht aus derDruckmessung, der Signalverarbeitung über das Prozessleitsystem und der Aktorikzum Abschalten des Rührerantriebs und Schließen der Befüll- und Entleerventile.

5.5.1 IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über mechanischeDruckregelung plus Überwachung, Erstinertisierung

Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Eine Zündquelle ist beigelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wirdmittels Stickstoff erstinertisiert. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassys-tem. Die Erstinertisierung erfolgt mit der Durchflussmethode. Hierzu wird der IBC so-lange mit Stickstoff durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichenGrenzwert unterschreitet. Die notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurch-fluss an Stickstoff wurden ermittelt und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vor

585. November 2018

erstmaliger Inbetriebnahme verifiziert. Bei Unterschreiten des Mindestdurchflusses wirddie Inertisierung neu gestartet. Der Rührer wird nicht betrieben und kann erst gestartetwerden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich durchlaufen ist (Einschaltbedingung).Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerventile.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Mechanischer Druckregler in Kombination miteiner Endlagenüberwachung des Zuflussventils im PLS.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung mitSpülzeit im PLS

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstö-

rungen2 1 --- ---



Feststoff

Stickstoff

Abgas

Produktion

Lösemittel

Zone 2

M

PC GOS+ FA-

595. November 2018

IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwa-chung, Aufrechterhaltung


Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wirdmittels Stickstoff zur Aufrechterhaltung der Inertisierung bei leichtem Überdruck gehal-ten. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einemmechanischen Druckregler in Kombination mit einer Endlagenüberwachung des Zu-flussventils im PLS.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung imPLS. Die Drucküberwachung schließt bei Unterschreiten des Grenzwertes die Befüll-und Entleerventile und schaltet den Rührerantrieb ab.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstö-

rungen2 1 --- ---



mechanischer Regler


PLS

K2

K1

Regler PC

K1

Durchflussüberwachung FA-

K1

Endlagenüberwachung GOS+

605. November 2018

5.5.2 IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung im PLSplus Überwachung, Erstinertisierung


Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wirdmittels Stickstoff erstinertisiert. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassys-tem. Die Erstinertisierung erfolgt mit der Durchflussmethode. Hierzu wird der IBC so-lange mit Stickstoff durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichenGrenzwert unterschreitet. Die notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurch-fluss an Stickstoff wurden ermittelt und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vorerstmaliger Inbetriebnahme verifiziert. Bei Unterschreiten des Mindestdurchflusses wird

Feststoff

Stickstoff

Abgas

Produktion

Lösemittel

Zone 2

M

PC GOS+

PS-A-

mechanischer Regler


PLS

K2

K1

Regler PC

K1


K1


615. November 2018

die Inertisierung neu gestartet. Der Rührer wird nicht betrieben und kann erst gestartetwerden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich durchlaufen ist (Einschaltbedingung).Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerventile.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregler im PLS in Kombination mit einerEndlagenüberwachung des Zuflussventils im PLS.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung mitSpülzeit im PLS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




rungen2 1 --- ---



625. November 2018

IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwa-chung, Aufrechterhaltung

Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist beigelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wirdmittels Stickstoff zur Aufrechterhaltung der Inertisierung bei leichtem Überdruck gehal-ten. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einemDruckregler im PLS in Kombination mit einer Endlagenüberwachung des Zuflussven-tils im PLS.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung im PLS.Die Drucküberwachung schließt bei Unterschreiten des Grenzwertes die Befüll- undEntleerventile und schaltet den Rührerantrieb ab.

Feststoff

Stickstoff

Abgas

Produktion

Lösemittel

Zone 2

M

PC GOS+ FA-

mechanischer Regler


PLS

K2

K1

Regler PC

K1


K1


635. November 2018

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Feststoff

Stickstoff

Abgas

Produktion

Lösemittel

Zone 2

M

PS-A-

PC GOS+

mechanischer Regler


PLS

K2

K1

Regler PC

K1


K1


645. November 2018

5.5.3 IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung plusorganisatorische Überwachung, Erstinertisierung


Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wirdmittels Stickstoff erstinertisiert. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassys-tem. Die Erstinertisierung erfolgt mit der Durchflussmethode. Hierzu wird der IBC so-lange mit Stickstoff durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichenGrenzwert unterschreitet. Die notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurch-fluss an Stickstoff wurden ermittelt und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vorerstmaliger Inbetriebnahme verifiziert. Bei Unterschreiten des Mindestdurchflusses wirddie Inertisierung neu gestartet. Der Rührer wird nicht betrieben und kann erst gestartetwerden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich durchlaufen ist (Einschaltbedingung).Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerventile.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Mechanischer Druckregler.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung imPLS in Kombination mit einer organisatorischen Maßnahme (eine Reduzierstufe):Hierzu wird die Inertisierung mit Spülzeit anhand der Durchflussmessung und desDrucks in der zuführenden Stickstoffleitung zusätzlich durch das Anlagenpersonal über-wacht. Der Rührer kann erst geartet und die Entleer-/ Befüllventile geöffnet werden,wenn die fehlerfreie Erstinertisierung durch das Anlagenpersonal bestätigt wurde.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




rungen2 1 --- ---



655. November 2018

Neben der Erstinertisierung ist hierbei das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung derInertisierung separat festzulegen.

Feststoff

Stickstoff

Abgas

Produktion

Lösemittel

Zone 2

M

PC FA-PI


OrganisatorischPLS

K1

K1


organistorische Maßnahme

Druck-/Durchflussüberwachung

665. November 2018

5.6 Schaufeltrockner

Apparat Fallunterscheidung ExplosionsschutzkonzeptSchaufeltrockner 5.6.1


- Zone 0/20 → Zone 2/22

2 ReduzierungsstufenErstinertisierung


- Zone 0/20 → Zone 2/22

2 ReduzierungsstufenAufrechterhaltung


- Zone 0/20 → Zone 2/22- Zündquelle von gelegentlicherBetriebsstörung → seltener Be-triebsstörung

2 ReduzierungsstufenAufrechterhaltungAbschaltung der Zündquelle


- Zone 0/20 → Zone 2/22

2 ReduzierungsstufenAufrechterhaltung

In einem Schaufeltrockner werden lösemittelfeuchte Feststoffe unter Vakuum diskonti-nuierlich getrocknet. Beim Trocknungsvorgang werden die im Feststoff enthaltenen ent-zündbaren Lösemittel frei. Der getrocknete Feststoff ist staubexplosionsfähig. Die Be-heizung des Trockners erfolgt so, dass die Zündtemperaturen von Feststoff bzw. Löse-mittel sicher unterschritten werden. Der Trockner ist an eine Vakuumpumpe angeschlos-sen.Der Gesamtprozess gliedert sich dabei in die Prozessschritte „Dichtigkeitstest/Erstiner-tisierung“, „inertisiert Befüllen“, „Trocknung unter Vakuum“ und „inertisiert Entleeren“.

675. November 2018

Der eingetragene Feststoff wird aus einem inertisierten Bereich bereitgestellt, so dassdas Lückenvolumen als sauerstofffrei betrachtet werden kann. Aus einem vorgeschalte-ten, inertisierten Behälter gelangt der zu trocknende Stoff über freien Fall in den Schau-feltrockner. Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass mit keinergefährlichen Aufladung durch den Staub zu rechnen ist. Die Verbindungsleitung zumSchaufeltrockner und der Schaufeltrockner selbst sind zu Beginn des Batches durchInertisierung vor der Inbetriebnahme soweit sauerstofffrei, dass die Sauerstoffgrenzkon-zentration der Stoffe sicher unterschritten wird. Während der Trocknung wird der Schau-feltrockner im Unterdruck betrieben. Aufgrund des Dichtheitstest vor jedem Batch ist da-von auszugehen, dass kein Luftsauerstoff in relevanten Mengen eindringen kann. DerSchaufeltrockner ist an ein Abgassystem angeschlossen. Er wird so betrieben, dass nurim Störungsfall explosionsfähige Gemische auftreten können. Im Abluftsystem bestehtein leichter Unterdruck. In Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt,dass ohne Inertisierungsmaßnahmen im Schaufeltrockner eine Zone 0/20 vorliegt undmit der Bildung hybrider Gemische zu rechnen ist.

Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorliegenden Explosionsschutz-maßnahmen:

Inertisierung bzw. Unterdruckfahrweise, so dass das Innere des Trockners alsZone 2/22 eingestuft werden kann;

Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten Ge-räten für die Zone 2/22;

Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht gerätespezi-fischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für Zone 2/22.

Vor dem Prozessstart wird zunächst ein Vakuumdichtigkeitstest durchgeführt. Anschlie-ßend wird in Abhängigkeit des jeweiligen Prozessschrittes beim Befüllen, Trocknen undEntleeren mittels Inertisierung oder Unterdruckfahrweise das Auftreten gefährlicher ex-plosionsfähiger Gemische im Inneren des Trockners vermieden. Die einzelnen Prozess-schritte zur Herstellung und Aufrechterhaltung der Inertisierung bzw. der Unterdruckfahr-weise erfolgen automatisiert. Der Trockner wird mittels Stickstoff erstinertisiert und an-schließend beim Befüllen zur Aufrechterhaltung der Inertisierung bei leichtem Stickstoff-überdruck gegenüber der Atmosphäre und dem Abgassystem gehalten. Beim Befüllenwird die verdrängte Gasatmosphäre aus dem Behälter mittels eines mechanischenDruckhalteventils an ein Abgassystem abgegeben. Beim Entleeren wird zum Druckaus-gleich Stickstoff aus dem Stickstoffnetz nachgespeist. Der Trocknungsprozess erfolgt imVakuum unterhalb 100 mbar a. Der dabei zu erwartende maximale Explosionsdruck imFalle einer Zündung liegt maximal bei Atmosphärendruck, und somit ist ein unzulässigerÜberdruck im Trockner auszuschließen. Zusätzlich ist eine explosionstechnische Ent-kopplung (Druck, Flammen) zu angeschlossenen Apparaten und Leitungen mit abwei-chendem Explosionsschutzkonzept zu berücksichtigen, so dass eine Explosionsausbrei-

685. November 2018

tung in angeschlossene Apparate (Vakuumanlage) verhindert wird. Nach dem Trock-nungsprozess wird das Vakuum mit Stickstoff gebrochen und zur Aufrechterhaltung derInertisierung beim Entleeren des Trockners bei leichtem Stickstoffüberdruck gehalten.

InertisierungskonzeptErstinertisierungEine Erstinertisierung des Systems wird nach einer Dichtheitsprüfung automatisiert mitder Druckwechselmethode mit Stickstoff durchgeführt. Die Wirksamkeit der Erstinerti-sierung wurde nachgewiesen und die Erstinertisierung entspricht der in der Gefähr-dungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit, die für die Aufrechterhaltung derZone 2/22 erforderlich ist. Die hierzu notwendigen Druckwechsel und die erforderlicheMindestmenge an Stickstoff wurden entsprechend CEN/TR 15281 ermittelt.Inertisierungseinrichtung (Erstinertisierung)Der Schaufeltrockner ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird über einen me-chanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt sowie mittels eines mechanischenDruckhalteventils im Überdruck gehalten. Zur Erstinertisierung wird ein Unterdruck er-zeugt der mit Stickstoff gebrochen wird. Ein Stickstoffausfall wird als zu erwarten ein-gestuft. Bei dem mechanischen Druckregler und dem Druckhalteventil handelt es sichum eine Armatur, welche sich unter den Prozessbedingungen nachweislich bewährthaben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallverhalten wird betreiberseitigals zu erwarten eingestuft. Der Schaufeltrockner ist technisch dicht und wird geschlos-sen betrieben. Der Behälterdruck liegt nach den Druckwechseln über dem Druck imAbgassystem.Überwachung (Erstinertisierung)Die Inertisierung des Schaufeltrockners wird mittels einer für die Prozessbedingungengeeigneten Druckmessung überwacht. Diese Messung wird über das betriebliche Pro-zessleitsystem geführt. Die Überwachung besteht aus der Druckmessung, der Signal-verarbeitung über das Prozessleitsystem und der Alarmierungen und Verriegelungen.Das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung des sicheren Zustandes wird in einer Be-triebsanweisung geregelt.

Aufrechterhaltung für Befüllen und EntleerenDie Aufrechterhaltung erfolgt mit einer Inertisierungsvorrichtung im leichten Überdruck.Diese Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungseinrichtung und einerunabhängigen Überwachungseinrichtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen.Inertisierungseinrichtung (Aufrechterhaltung)Es wird die gleiche Inertisierungseinrichtung wie zur Erstinertisierung verwendet. DerSchaufeltrockner wird über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beauf-schlagt sowie mittels eines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten.

695. November 2018

Überwachung (Aufrechterhaltung)Es wird die gleiche Überwachung wie zur Erstinertisierung verwendet und die Inertisie-rung des Schaufeltrockners mit einer für die Prozessbedingungen geeigneten Druck-messung überwacht.

Vakuumbetrieb zur TrocknungDie Trocknung erfolgt mit einer Vakuumpumpe im Unterdruck unterhalb 0,1 bar. DieseVorrichtung besteht aus dem Unterdruckerzeuger und einer unabhängigen Überwa-chungseinrichtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen.Unterdruckerzeuger (Vakuumbetrieb und Trocknung)Ausgehend von einer inertisierten Atmosphäre im Inneren des Schaufeltrockners wirdmit der Vakuumpumpe ein Unterdruck erzeugt und gehalten. Nach Erreichen einesDrucks von weniger als 0,1 bar kann der Schaufelantrieb gestartet werden.Überwachung (Vakuumbetrieb und Trocknung)Es wird die gleiche Überwachung wie zur Erstinertisierung verwendet und der Unter-druck des Schaufeltrockners mit einer für die Prozessbedingungen geeigneten Druck-messung überwacht. Bei Überschreiten des Druckwerts von 0,1 bar wird der Schaufel-antrieb gestoppt und das Vakuum mit Stickstoff gebrochen.

705. November 2018

5.6.1 Schaufeltrockner mit Inertisierung über Druckregelung plusÜberwachung, Erstinertisierung


Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Der Schau-feltrockner wird mittels Stickstoff erstinertisiert. Nach der Erstinertisierung liegt der Behäl-terdruck über dem Druck im Abgassystem. Die Erstinertisierung erfolgt mit der Druckwech-selmethode. Die Unterdruckerzeugung im Behälter erfolgt mit einer Vakuumpumpe.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Druckwechsel durch eine Druckmes-sung und der Ventile im PLS.Überwachung (K1): Überwachung der Druckwechsel durch eine zweite Druckmessung imPLS. Die Drucküberwachung verriegelt bis zur korrekten Ausführung der Druckwechseldie Befüll- und Entleerventile und den Schaufelantrieb.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



715. November 2018

5.6.2 Schaufeltrockner mit Inertisierung über Druckregelung plusÜberwachung, Befüllen


Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Die Inerti-sierung im Schaufeltrockner wird beim Befüllen mittels Stickstoffüberdruck aufrechterhal-ten. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem me-chanischen Druckregler in Kombination mit einer Druckmessung im PLS.

Produktaufgabe

Stickstoff

Abgas

M

Zone 2/22

Wärmeträger-vorlauf

Wärmeträger-rücklauf

PC

Produktaustrag

PS±A±PS±A±

US±

ZündquellenvermeidungInertisierungZone 0/20 → Zone 2/22

PLS

K2

K1

Drucküberwachung PS±A±

K1

Drucküberwachung PS±A±

725. November 2018

Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine zweite Druckmessung imPLS. Die Drucküberwachung verriegelt das Befüllventil.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



Produktaufgabe

Stickstoff

Abgas

M

Zone 2/22



PC

Produktaustrag

PS-A-PS-A-


PLS

K2

K1


K1


K1

Regler PC

735. November 2018

5.6.3 Schaufeltrockner mit Inertisierung über Druckregelung plusÜberwachung, Vakuumbetrieb und Trocknen

Ein Stickstoffausfall / Ausfall der Vakuumpumpe kann als zu erwarten eingestuft werden.Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Währendder Trockenphase wird ein Vakuum eingehalten. Erst wenn das geforderte Vakuum erreichtwird, kann der Trocknerantrieb zugeschaltet werden. Wird das geforderte Vakuum nichtgehalten, wird dieses mit Stickstoff gebrochen und der Trocknungsprozess gestoppt. ->Unterdruckerzeugung im Behälter mit Vakuumpumpe.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung des Unterdrucks durch eine Druckmes-sung und der Ventile im PLS.Überwachung (K1): Überwachung des Unterdrucks durch eine zweite Druckmessung imPLS. Die Drucküberwachung schaltet den Schaufelantrieb und öffnet das Stickstoffventil.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



745. November 2018

Produktaufgabe

Stickstoff

Abgas

Zone 2/22



PC

Produktaustrag

PS+A+PS+A+

US+

M


PLS

K2

K1

Drucküberwachung PS+A+

K1

Drucküberwachung PS+A+

755. November 2018

5.6.4 Schaufeltrockner mit Inertisierung über Druckregelung plusÜberwachung, Entleerung


Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Das Va-kuum wird mit Stickstoff gebrochen. Die Aufrechterhaltung beim Entleeren wird mit einerStickstoffüberschleierung im Überdruck sichergestellt.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem me-chanischen Druckregler in Kombination mit einer Druckmessung im PLS.Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine zweite Druckmessung imPLS. Die Drucküberwachung verriegelt das Entleerventil.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



Produktaufgabe

Stickstoff

Abgas

Zone 2/22



PC

Produktaustrag

PS-A-PS-A-

M

765. November 2018


PLS

K2

K1


K1


K1

Regler PC

775. November 2018

5.7 Tauchpumpe

Apparat Fallunterscheidung ExplosionsschutzkonzeptTauchpumpe 5.7.1

- Becken in Zone 1- Pumpe wird flüssigkeitsüber-deckt betrieben

- Pumpe nicht für die Anwesen-heit von Explosionsfähiger At-mosphäre geeignet

- Zündquelle betriebsmäßig- Zone 1 → keine Zone

2 ReduzierungsstufenVermeiden des explosionsfähi-gen Gemisches durch Füllstands-überwachung in SSPS

5.7.2- Becken in Zone 1- Regelmäßige Betriebszuständeohne vollständige Flüssigkeits-überdeckung möglich

- Einsatz eines Gerätes der Ka-tegorie G2 (für Einsatz in Zone1 geeignet)

2 ReduzierstufenVermeiden der Zündquelle nachHerstellervorgaben mittels Tem-peraturüberwachung

5.7.3- Becken in Zone 1- Flüssigkeitsüberdeckt betrieben- Pumpe nicht für die Anwesen-heit von explosionsfähiger At-mosphäre geeignet

2 ReduzierstufenVermeiden des explosionsfähi-gen Gemisches (Organisatorisch)durch BeprobungBetriebskonzept mittels Füll-standsregelung im PLS

5.7.4- Becken in Zone 1- Pumpe wird flüssigkeitsüber-deckt betrieben

- Pumpe für den Einsatz in Zone2 geeignet.

- Einsatz eines Gerätes der Ka-tegorie G3 (für Einsatz in Zone2 geeignet)- Zone 1 Zone 2

2 ReduzierstufenVermeiden der Zündquelle nachHerstellervorgabe mittels Tem-peraturüberwachung im PLSBetriebskonzept mittels Füll-standsregelung im PLS

785. November 2018

Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept5.7.5- Becken in Zone 1- Pumpe wird flüssigkeitsüber-deckt betrieben

- Pumpe nicht für die Anwesen-heit von Explosionsfähiger At-mosphäre geeignet

2 ReduzierungsstufenVermeiden des explosionsfähi-gen Gemisches durch:Betriebskonzept mittels Füll-standsregelung im PLSFüllstandsüberwachung im PLS

In einem Sammelbecken für verschiedene Flüssigkeiten können auch entzündbareFlüssigkeiten eingetragen werden. Das Sammelbecken wird mit einer Tauchpumpeentleert. Oberhalb der Flüssigkeit kann sich ohne Maßnahmen ein explosionsfähigesGemisch mit Zone 1 bilden. Es werden in den Beispielen unterschiedliche Pumpen be-trachtet, die unterschiedliche Gerätekategorien besitzen. Daher muss laut Herstellerdie Pumpe entweder flüssigkeitsüberdeckt betrieben werden und/oder hinsichtlich derZündquellen überwacht werden.Anmerkung: Varianten 5.7.3 und 5 werden in der heute teilweise mit Geräten für ‚keine Zone‘ betrie-ben. Daraus resultiert die Anforderung, dass ein Verlust der Überdeckung sicher zu vermeiden ist. Mitder TRGS725 ist damit kann ein derartiges Konzept nur durch eine sicherheitsgerichtete Abschaltung,zwei K1 Maßnahmen, gelöst werden.

5.7.1 Tauchpumpe mit Füllstandsüberwachung

Lösungsvariante

Betriebsbedingungen: Die Betriebsart kann so gewählt werden, dass die Pumpe nichttrockenfällt. Das Becken ist in Zone 1 eingeteilt.Laut Hersteller ist die Pumpe konstruktionsbedingt für den Betrieb bei Anwesenheit ex-plosionsfähiger Atmosphären nicht geeignet.Explosionsschutzkonzept: Sicherstellen der Flüssigkeitsüberdeckung. Reduzierungder Zone 1 auf keine Zone. Die Pumpe wird flüssigkeitsüberdeckt betrieben und soll beizu erwartenden Störungen nicht trocken fallen. Der Flüssigkeitsstand soll so geregeltwerden, dass die Pumpe stets flüssigkeitsüberdeckt ist und mit keinen explosionsfähi-gen Gemischen in Kontakt kommt.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Sicherstellung des Flüssigkeitsstands mit einerStandmessung z. B. SIL 2 für die Sensor-Logik-Aktor-Kette.

795. November 2018

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




rungen2 1 --- ---



Zone1

Austrag LZ±


SSPS

K2

Füllstandsmessung LSZ-

805. November 2018

5.7.1 Tauchpumpe mit Temperaturüberwachung

Lösungsvariante

Betriebsbedingungen: Die eingesetzte Tauchpumpe fällt betriebsmäßig trocken, dader Schaltpunkt aufgrund der Beckengröße unter dem Pumpenkörper liegen muss. DasBecken ist in Zone 1 eingeteilt.Die Pumpe erfüllt laut Hersteller die Anforderungen an die Gerätekategorie 2G d. h. sieist für den Betrieb in der Zone 1 geeignet. Laut Betriebsanleitung ist für den sicherenBetrieb in der Zone 1 die Zündquellenüberwachung durch Überwachung der Lager- undWicklungstemperatur erforderlich.Explosionsschutzkonzept: Einsatz eines Gerätes der Gerätekategorie 2G mit Tem-peraturüberwachung gemäß Herstellervorgaben. Der Arbeitgeber kommt in seiner Ge-fährdungsbeurteilung zu der Einschätzung, dass die erforderlichen Temperaturüberwa-chungen entsprechend der TRGS 725 in K2 auszuführen.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Sicherstellung der maximal zulässigen Tempe-raturen mit den entsprechenden Temperaturmessungen z. B. SIL 2 (High DemandMode) für die Sensor-Logik-Aktor-Kette.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen

Betriebsstörungen2 1 --- ---

im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstö-

rungen1 --- --- ---


Zone1

Austrag

TZ+

LS±

TZ+

Lagtertemp.

Wicklungstemp.Schaltpunkt

815. November 2018

Zündquellenvermeidungbetriebmäßig selten

SSPS K2

MCL (Motor aus)K2

K2

Wicklungstemperatur-messung TZ+ K2

SSPS

K2

Lagertemperatur-messung TZ+

825. November 2018

5.7.3 Tauchpumpe mit Füllstandsregelung

Lösungsvariante

Betriebsbedingungen: Laut Hersteller ist die Pumpe konstruktionsbedingt für denBetrieb bei Anwesenheit explosionsfähiger Atmosphären nicht geeignet. Die Be-triebsart kann so gewählt werden, dass die Pumpe nicht trockenfällt. Das Beckenist in Zone 1 eingeteilt.Explosionsschutzkonzept: Das Betriebskonzept der Zweipunktregelung derPumpe stellt sicher, dass sie flüssigkeitsüberdeckt betrieben wird. Zusätzlich wirdeine Reduzierung der Auftretenswahrscheinlichkeit der gefährlichen explosionsfä-higen Atmosphäre durch eine organisatorische Maßnahme, die in der Analyse derzu verpumpenden Flüssigkeit vor jeder Verpumpung besteht, realisiert.Wenn die Analyse ergeben hat, dass eine explosionsfähige Atmosphäre entstehenkann, wird der Verpumpungsvorgang vom Operator überwacht, um das Trocken-laufen unabhängig von der betrieblichen Zweipunktregelung zu verhindern.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Zweipunktregelung mit unterem Schalt-punkt oberhalb des Pumpenkörpers im PLS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Be-

triebsstörungen2 1 --- ---



Zone1

AustragLS±

Vor jedem Abpumpen wirddie Flüssigkeit auf dieAnteile von gefährlichenStoffen überprüft, diegesondert entsorgt werdenmüssen. (z.B. derAbwasseraufbereitungzugeführt werden)

835. November 2018


PLSOrganisatorisch

K1

K1

Zweipunktregelung LS±

Organisatorisch

845. November 2018

5.7.4 Tauchpumpe mit Füllstandsregelung und Temperaturüberwachung

Lösungsvariante

Betriebsbedingungen: Die Pumpe erfüllt laut Hersteller die Anforderungen an dieGerätekategorie 3G d.h. sie ist für den Betrieb in der Zone 2 geeignet. Zur Gewähr-leistung der Zone 2 Eignung ist lt. Betriebsanleitung jeweils eine Temperaturüberwa-chung des Lagers und der Wicklung erforderlich. Die Betriebsart kann so gewähltwerden, dass die Pumpe nicht trockenfällt. Das Becken ist in Zone 1 eingeteilt.Der Arbeitgeber kommt in seiner Gefährdungsbeurteilung zu der Einschätzung, dieerforderliche Maßnahme entsprechend der TRGS 725 in K1 auszuführen.Explosionsschutzkonzept: Einsatz eines Gerätes der Gerätekategorie 3G mit Tem-peraturüberwachung gemäß Herstellervorgabe. Der Arbeitgeber kommt in seiner Ge-fährdungsbeurteilung zu der Einschätzung, dass die erforderlichen Temperaturüber-wachungen entsprechend der TRGS 725 in K1 auszuführen sind. Die Flüssigkeits-überdeckung der Pumpe erfolgt mittels einer betrieblichen 2 Punkt Standregelung(Betriebskonzept) Die Pumpe wird flüssigkeitsüberdeckt betrieben, mit dem Betriebs-konzept 2 Punkt Standregelung LS+- in K1 Qualität. Die Gefährdungsbeurteilungergab, dass der vollständige Ausfall des PLS und das gleichzeitige Auftreten einesexplosionsfähigen Gemisches nicht zu unterstellen ist.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Zweipunktregelung mit unterem Schaltpunktoberhalb des Pumpenkörpers im PLS. Ex-Überwachungseinrichtung (K1): Überwa-chung der relevanten Temperatur an der Pumpe mit einer Temperaturschaltung imPLS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







855. November 2018

5.7.5 Tauchpumpe mit Füllstandsüberwachung

Lösungsvariante

Betriebsbedingungen: Laut Hersteller ist die Pumpe konstruktionsbedingt für denBetrieb bei Anwesenheit explosionsfähiger Atmosphären nicht geeignet. Die Be-triebsart kann so gewählt werden, dass die Pumpe nicht trockenfällt. Das Becken istin Zone 1 eingeteiltExplosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 1 auf Zone 2 mittels 2 Punktre-gelungen des Standes. Die „seltenen Betriebsstörungen“ werden durch eine zusätz-liche Abschaltung im PLS abgefangen.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Zweipunktregelung mit unterem Schaltpunktoberhalb des Pumpenkörpers im PLS. Überwachung (K1) der Füllstandüberde-ckung durch die gleiche Füllstandsmessung und Ausschalten der Pumpe mittelsdem gleichen Aktor.

Zone1

Austrag

TS+

LS±

TS+

Lagtertemp.

Wicklungstemp.Schaltpunkt


PLS

betriebsmäßig gelegentlich

PLS

K1

MCL (Motor aus)K1

K1

Wicklungstemperatur-messung TS+ K1

PLS

K2

Lagertemperatur-messung TS+

K1

MCL (Motor aus)

K1K1

Füllstandsmessung LS±

865. November 2018

Anmerkung: Sensor und Aktor müssen K2 erfüllen. Aus diesem Grund werdendiese in SIL2 ausgeführt. Die Anforderungen des Anhangs 2 und 3 der TRGS 725sind bei der Ausführung zu beachten. Dabei ist das Signal z. B. vor dem Eingang indas Leitsystem aufzuteilen, über unterschiedliche Eingangskarten, Module und Aus-gangskarten zu verarbeiten.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



Zone1

AustragLS±LS-


PLSK2

Füllstandsmessung LS± S-K1

K1

PLS

K2

MCL (Motor aus)

K2

875. November 2018

5.8 Pastillierband

Apparat Fallunterscheidung ExplosionsschutzkonzeptPastillierband 5.8.1

- Zündquelle gelegentlich- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenVermeiden des explosionsfähi-gen Gemisches

5.8.2- Zündquelle betriebsmäßig- Zone 0 → keine Zone

3 ReduzierungsstufenVermeiden des explosionsfähi-gen Gemisches

5.8.3- Stickstoffausfall zu erwartenZündquelle gelegentlich- Zone 0 → Zone 2

2 ReduzierungsstufenVermeiden des explosionsfähi-gen GemischesInertisierung

5.8.1 Pastillierband mit Überwachung der SchmelztemperaturZur Pastillierung wird aufgeschmolzenes Produkt über eine mit Dampf beheizte Rohrlei-tung in einen unbeheizten Vorlagebehälter gefüllt und von dort auf ein Pastillierband ge-tropft. Die Zufuhrleitung ist dauerhaft mit Produkt gefüllt, so dass auch im seltenen Feh-lerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vorgeschalteten Behälter besteht. DerVorlagebehälter ist technisch dicht und kann leer laufen. Der Behälter kann im leichtenÜberdruck betrieben werden. Ohne Beheizung erstarrt das Produkt bei Umgebungstem-peratur. Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass der netzsei-tig abgesicherte Dampfdruck und vor allem die zugehörige netzseitig abgesicherteDampftemperatur über dem Flammpunkt bzw. unteren Explosionspunkt der Schmelzeliegen. Oberhalb der Flüssigkeit kann sich ohne Maßnahmen ein explosionsfähiges Ge-misch mit Zone 0 bilden. Die Zündquellenbeurteilung ergab damit, dass wirksame Zünd-quellen bei gelegentlichen Betriebsstörungen auftreten können.Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorbeugenden Explosionsschutz-maßnahmen:

Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches;

Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten Ge-räten für die Zone 2 sowie

Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht gerätespezi-fischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für Zone 2/22.

885. November 2018

Schutzkonzept

EinrichtungMessung der Schmelzetemperatur und Regelung der Dampfzufuhr, so dass dieSchmelzetemperatur entsprechend gemäß TRGS 721/722 mit sicherem Abstand unterdem Flammpunkt bzw. unteren Explosionspunkt gehalten wird.ÜberwachungBei Erreichen der im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung festgelegten maximalenTemperatur wird die Schmelzezufuhr abgeschaltet. Die Überwachung besteht aus derTemperaturmessung, der Signalverarbeitung über das Prozessleitsystem und der Ak-torik zum Schließen der Schmelzeleitung. Das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltungdes sicheren Zustandes wird in einer Betriebsanweisung geregelt.

895. November 2018

Pastillierband mit Überwachung der Schmelztemperatur

Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Pastillierbandwird so betrieben, dass der Flammpunkt bzw. UEP der Schmelze mit sicherem Abstandunterschritten wird. Die Gefährdungsbeurteilung ergab, dass damit ein explosionsfähi-ges Gemisch nur selten und kurzzeitig auftreten kann.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Schmelzetemperatur über dieDampfzufuhr im PLS.Überwachung (K1): Überwachung der Schmelzetemperatur und Schließen derSchmelzeleitung über PLS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



Schmelze

TCS+

Dampf

Kondensat

Pastillen

Zone 2

TS+

905. November 2018

PLS

ZündquellenvermeidungVermeidung explosionsfähiges GemischZone 0 → Zone 2

K2

K1

Regler TCS+

K1

Temperaturüberwachung TS+

915. November 2018

5.8.2 Pastillierband mit Überwachung der Schmelztemperatur

Eine Zündquelle ist betriebsmäßig möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 0 auf keine Zone. Das Pastillier-band wird so betrieben, dass der Flammpunkt bzw. UEP der Schmelze mit sicheremAbstand unterschritten wird. Die Gefährdungsbeurteilung ergab, dass damit ein explo-sionsfähiges Gemisch nicht mehr auftreten kann.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Schmelzetemperatur über dieDampfzufuhr im PLS.Überwachung (K2): Überwachung der Schmelzetemperatur Schließen der Schmelze-leitung z. B. SIL 2 für die Sensor-Logik-Aktor-Kette.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---



Schmelze

TC

Dampf

Kondensat

Pastillen

keineZone

TZ+

925. November 2018

SSPS

Unterschreitung FlammpunktZone 0 keine Zone

PLS

K3

K1

Regler TC

K2

Temperaturüberwachung TZ+

935. November 2018

5.8.3 Pastillierband mit Überwachung der Schmelztemperatur undInertisierung

Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist beigelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Pastillierbandwird so betrieben, dass der Flammpunkt bzw. UEP der Schmelze mit sicherem Abstandunterschritten wird. Gleichzeitig wird das Innere des Vorlagebehälters inertisiert. DieGefährdungsbeurteilung ergab, dass die Temperaturregelung und die Inertisierung hin-reichend unabhängig sind und damit ein explosionsfähiges Gemisch nur selten undkurzzeitig auftreten kann.Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Schmelzetemperatur über dieDampfzufuhr im PLS.Überwachung (K1): Druckregelung des Inertgasstroms zum Vorlagebehälter mit ei-nem mechanischen Druckregler mit zu erwartendem Ausfallverhalten.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine




gen2 1 --- ---



945. November 2018

Schmelze

TCS+

Dampf

Kondensat

Pastillen

Zone 2

PC

Abgas

Stickstoff

PLS

ZündquellenvermeidungUnterschreitung Flammpunkt, InertisierungZone 0 → Zone 2

mechanischer Regler

K2

K1

Regler TCS+

K1

Druckregelung PC

955. November 2018

Literaturverzeichnis

1. TRGS 725 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre - Mess-, Steuer- und Re-geleinrichtungen im Rahmen von Explosionsschutzmaßnahmen“

2. Namur-Empfehlung NE 138 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – PLT-Einrichtungen im Rahmen von Explosionsschutzmaßnahmen“

3. Namur-Empfehlung NE 165 „PLT-Betriebseinrichtungen mit Sicherheitsfunktion“(in Erarbeitung)

4. IEC 61511-1 (2016) “Functional safety - Safety instrumented systems for theprocess industry sector - Part 1: Framework, definitions, system, hardware andapplication programming requirements”

5. CEN/TR 15281 “Guidance on Inerting for the Prevention of Explosions”6. TRGS 509 „Lagern von flüssigen und festen Gefahrstoffen in ortsfesten Behäl-

tern sowie Füll- und Entleerstellen für ortsbewegliche Behälter“7. TRGS 721 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre - Beurteilung der Explosi-

onsgefährdung8. TRGS 722 „Vermeidung oder Einschränkung gefährlicher explosionsfähiger At-

mosphäre

Leitfaden zur bewährten betrieblichen Umsetzung und zu ... · Bei K3 Anforde- rungen kommen...

Documents

Transcript of Leitfaden zur bewährten betrieblichen Umsetzung und zu ... · Bei K3 Anforde- rungen kommen...