Schutzshymassnahmen

Teil des Grundlagen-Kompendiums Ex-Schutz

Automatisierung ist unsere WeltPerfekte Anwendungen sind unser Ziel

Mut zum unternehmerischen Risiko For - schergeist und der Glaube an die eigenen Faumlhigkeiten ndash mit diesem Kapital haben Walter Pepperl und Ludwig Fuchs 1945 eine kleine Radiowerkstatt in Mannheim gegruumlndet Mit der Erfindung des Naumlhe- rungs schal ters haben sie einige Jahre spaumlter ihr Credo unter Beweis ge stellt Das war die Initialzuumlndung fuumlr eine Er-folgs ge schi chte die ebenso vom engen Kundenkontakt wie von wegweisenden Technologien und Verfahren in der Auto-matisierungstechnik gepraumlgt ist

Damals wie heute gilt unser wichtigstes Augenmerk den individuellen Beduumlrf-nissen jedes einzelnen Kunden Ob als Pionier im elektrischen Explosionsschutz oder Innovationsfuumlhrer hochleistungs-faumlhiger Sensoren ndash nur im intensiven Austausch mit unseren Kunden konnte es uns gelingen mit einer Vielzahl an Innovationen den Fortschritt in der Auto -matisierungstechnik entscheidend zu praumlgen Der Entwicklung modernster Tech nologien und umfassender Dienst-leistungen die die Prozesse und Appli-kationen unserer Kunden immer weiter optimieren gilt auch in Zukunft unser Denken und Handeln

Mehr Information finden Sie auf unserer Webseite unter wwwpepperl-fuchsde

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InhaltsverzeIchnIs

schutzmassnahmen In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen s 04Einfuumlhrung

arBeItgeBerpflIchten explosIonsschutz s 05Durchfuumlhrung von GefaumlhrdungsbeurteilungenIntegrierter Explosionsschutz in Deutschland

prImaumlrer explosIonsschutz s 07Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren verhindernBeeinflussung der BrennstoffkonzentrationBeeinflussung der SauerstoffkonzentrationAnpassung der BetriebsbedingungenBeeinflussung durch die AnlagenkonstruktionUumlberwachung durch GaswarnanlagenBesonderheiten beim Umgang mit Staumluben

seKundaumlrer explosIonsschutz s 12Ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (Zonen)ZuumlndquellenermittlungBeispiele typischer ZuumlndquellenBetriebsmittel ohne ExplosionsschutzBereitstellung explosionsgeschuumltzter BetriebsmittelAuswahl der Betriebsmittel nach TemperaturklassenAuswahl nach Oberflaumlchentemperaturen bei StaumlubenAuswahl der Betriebsmittel nach Explosionsgruppen

tertIaumlre schutzmassnahmen s 16Explosionsdruckfeste AuslegungExplosionsdruckstoszligfeste AuslegungExplosionsdruckentlastungExplosionsunterdruumlckung

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen s 18

Ihr traInerteam s 20

grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs s 21

Quellen und referenzen s 22

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schutzmassnahmen In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen

einfuumlhrung

Alle Betriebe und Unternehmen die mit brennbaren Stoffen umgehen sind durch Explosionen gefaumlhrdet Im Falle einer Explosion sind Leben und Gesundheit der Arbeitnehmer stets in Gefahr Mit individuellen und gefaumlhrdungsbezogenen Explo-sionsschutzmaszlignahmen wird die Sicherheit und Gesundheit der Menschen sowie die Sicherheit von Anlagen und Guumltern gewaumlhrleistet

Fuumlr den Menschen besteht eine unmittelbare Gefahr durch Flammen- und Druck-auswirkungen die sich aus einem Explosionsdruck von bis zu 10 bar bei der Zuumlndung von brennbaren Gasen oder Fluumlssigkeitsdaumlmpfen ergeben koumlnnen

Ein Druckstoszlig von 10 bar wuumlrde mit einer Kraft von 100 tmsup2 nicht nur Mauerwerk zerstoumlren sondern jeden Menschen toumlten Noch extremer ist der Druckverlauf bei brennbaren Staumluben Hier kann der Explosionsdruck bis zu 14 bar erreichen und durch weiteres Verwirbeln des abgelagerten Staubes Folgeexplosionen ausloumlsen

Selbst wenn Mitarbeiter vor den direkten Druckauswirkungen ausreichend ge-schuumltzt sind koumlnnen durch den schlagartigen Entzug des zum Atmen benoumltigten Sauerstoffs aus der Umgebungsluft und der Freisetzung schaumldlicher Reaktions-produkte und Rauchgase weitere ernste Gefahrenquellen entstehen

Der Explosionsschutz ist im Arbeitsschutz verankert Die Einhaltung der Arbeits-schutzgesetze ist grundsaumltzlich Arbeitgeberpflicht Diese unterliegen gesetzlichen Regelungen die sich laumlnderspezifisch unterschieden Innerhalb der Europaumlischen Union beschaumlftigen sich mehrere Richtlinien mit dem Explosionsschutz Die bdquoRichtlinie 949EG zur Angleichung der Rechtsvorschriften fuumlr Geraumlte und Schutz-systeme zur bestimmungsgemaumlszligen Verwendung in explosionsgefaumlhrdeten Berei-chenldquo dient dem freien Warenverkehr innerhalb der EU und richtet sich an die Hersteller von Geraumlten und Schutzsystemen

Die bdquoRichtlinie 9824EG des Rates zum Schutz von Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer vor der Gefaumlhrdung durch chemische Arbeitsstoffe bei der Arbeitldquo verlangt den Schutz der Arbeitnehmer vor Explosionen und deren Aus-wirkungen Die bdquoRichtlinie 199992EG des Europaumlischen Parlamentes und des Rates vom 16 Dezember 1999 uumlber Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer die durch explosions- faumlhige Atmosphaumlren gefaumlhrdet werden koumlnnenldquo konkretisiert dies fuumlr den Schutz der Arbeitnehmer vor Explosionsgefahren in Verbindung mit explosionsfaumlhigen Atmosphaumlren

Fuumlr die einzelnen EU-Mitgliedsstaaten wurden diese EU-Richtlinien in das jeweilige nationale Rechtssystem umgesetzt

Fuumlr Deutschland

bdquoRichtlinie 9824EGldquo rarr in die Gefahrstoffverordnung

bdquoRichtlinie 199992EGldquo rarr in die Betriebssicherheitsverordnung

Die Konkretisierung dieser deutschen Verordnungen und die rechtssichere Ableitung konkreter technischer und organisatorischer Maszlignahmen erfolgt uumlber die technischen Regeln fuumlr Gefahrstoffe (TRGS) und die technischen Regeln zur Betriebssicherheitsverordnung (TRBS) Das Einhalten dieser technischen Regeln ist in Deutschland fuumlr den Arbeitgeber und dessen Beauftragte verbindlich

die eu-richtlinie 949eg dient dem freien Warenverkehr innerhalb der eu

mehrere eu-richtlinien befassen sich mit dem schutz der arbeitnehmer vor explosionsgefahren

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arBeItgeBerpflIchten explosIonsschutz

Nur durch gefaumlhrdungsbezogene individuelle Explosionsschutzmaszlignahmen kann der Arbeitgeber die Sicherheit und Gesundheit der Mitarbeiter sowie die Sicherheit von Anlagen und Guumltern gewaumlhrleisten Alle Maszlignahmen des Arbeits-schutzes und damit auch des Explosionsschutzes basieren auf den Ergebnissen der Gefaumlhrdungsbeurteilungen

durchfuumlhren von gefaumlhrdungsbeurteilungen

Im Rahmen der Gefaumlhrdungsbeurteilung werden die Ursachen von Freisetzungen moumlglicher Zuumlndquellen oder Wechselwirkungen zwischen den verarbeiteten Stoffen aufgedeckt Hinzu kommen moumlgliche Gefahren die sich aus Wechsel- wirkungen zwischen Arbeitsmitteln untereinander oder in Verbindung mit den verarbeiteten Stoffen ergeben koumlnnen Gefaumlhrdungsbeurteilungen muumlssen auch unter Betrachtung von besonderen nicht bestimmungsgemaumlszligen aber vorher- sehbaren Abweichungen durchgefuumlhrt werden

Gefaumlhrdungsbeurteilungen unter Beruumlcksichtigung von

normalen (bestimmungsgemaumlszligen) Betriebsbedingungen inkl Inbetrieb- nahme Instandhaltungsarbeiten und Auszligerbetriebnahme

auszligergewoumlhnlichen Bedingungen die bei Abweichungen vom bestimmungs-gemaumlszligen Betrieb auftreten koumlnnen z B ein Energieausfall

vorhersehbarem Fehlgebrauch der Einrichtungen durch den unter Umstaumlnden eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gebildet bzw freigesetzt wird oder durch den eventuelle Zuumlndquellen wirksam werden koumlnnen

Integrierter explosionsschutz in deutschland

Bei der Festlegung von Schutzmaszlignahmen gegen Explosionsgefahren ist die unten stehende Rangfolge des integrierten Explosionsschutzes zu beachten

alle notwendigen maszlignahmen des explosionsschutzes ergeben sich aus der gefaumlhrdungs beurteilung

Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlre verhindern

Zuumlndung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlre verhindern

Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maszlig beschraumlnken

Integrierter explosionsschutz

PrimaumlrerExplosionsschutz

SekundaumlrerExplosionsschutz

TertiaumlrerExplosionsschutz

Technische + Organisatorische Schutzmaszlignahmen

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Die Rangfolge des integrierten Explosionsschutzes basiert in Deutschland auf den allgemeinen Grundsaumltzen der Arbeitsschutzgesetze

bdquo Die Arbeit ist so zu gestalten dass eine Gefaumlhrdung fuumlr Leben und Gesundheit moumlglichst vermieden und die verbleibende Gefaumlhrdung moumlglichst gering gehalten wird hellip Gefahren sind an Ihrer Quelle zu bekaumlmpfenldquo

Hinzu kommen rechtliche Vorgaben der Gefahrstoffverordnung mit einem all- gemeinen Bezug auf Explosionsgefahren Bei der Festlegung von Schutzmaszlig- nahmen gegen Explosionsgefahren ist die folgende Reihenfolge zu beachten

1 Verhinderung der Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Primaumlrer Explosionsschutz)

2 Vermeidung der Entzuumlndung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Sekundaumlrer Explosionsschutz)

3 Abschwaumlchung der schaumldlichen Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maszlig (Tertiaumlrer Explosionsschutz)

Weitere Vorgaben der Betriebssicherheitsverordnung in Bezug auf explosionsfaumlhige Atmosphaumlren

bdquohellip ist der Arbeitgeber verpflichtet gefahrdrohende explosionsfaumlhige Atmosphauml-ren ndash wenn er sie nicht sicher ausschlieszligen kann ndash nach Wahrscheinlichkeit und Dauer dem Wirksamwerden von Zuumlndquellen und dem Ausmaszlig von Explosionen zu beurteilenldquo

die rangfolge der schutz-maszlignahmen ist im arbeits-schutzgesetz und in der shyGefahrstoffverordnungshy festgelegt

die umsetzung der eu-richt-linien in die nationalen rechts-systeme des arbeitsschutzes weichenshylaumlnderspezifischshyab

SchutzmaszlignahmenshysindshyimshyArbeitsschutzgesetzshyundshyinshydershyGefahrstoffverordnungshygeregelt

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prImaumlrer explosIonsschutz

Die Forderungen nach Maszlignahmen des primaumlren Explosionsschutzes koumlnnen durch den Einsatz nicht brennbarer Stoffe das Verhindern von Freisetzungen und durch das Verdraumlngen des Luftsauerstoffes (Inertisierung im Anlageninneren) erreicht werden Weitere Maszlignahmen sind eine Absaugung der Emission sowie technische undoder natuumlrliche Luumlftungsmaszlignahmen (Verduumlnnung der Gaskon-zentration) ndash ggf kombiniert mit der Uumlberwachung der Brennstoffkonzentration in den Betriebsbereichen Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger atmosphaumlre verhindern

Auswahl der Stoffe

Einsatz nicht brennbarer Stoffe

Verwendung von Loumlsungsmitteln mit einem Flammpunkt oberhalb der Verarbei-tungstemperatur

Vermeidung staubfoumlrmiger oder staubbildender Produkte (z B Verwendung von Zuckersirup in Rezepturen anstelle von Staubzucker)

Stoffe die zu einer exothermen Oxidationsreaktion faumlhig sind gelten als brenn-bar Bei nicht klassifizierten Fluumlssigkeiten wird der Flammpunkt als Kenngroumlszlige der Entflammbarkeit herangezogen Alle Stoffe die als entzuumlndlich (R10) leicht-entzuumlndlich (R11) oder hochentzuumlndlich (R12) eingestuft und gekennzeichnet vorliegen sind als entflammbar anzusehen Die Wahrscheinlichkeit fuumlr die Bildung explosionsfaumlhiger Gemische steigt je naumlher sich die Verarbeitungstemperatur am Flammpunkt der brennbaren Fluumlssigkeit befindet oder diesen uumlbersteigt

BeeinflussungshydershyBrennstoffkonzentration

Konzentrationsabsenkung unter die UEG (untere Explosionsgrenze) durch Luumlftungsmaszlignahmen (Absaugung an der Austrittsstelle Raumbeluumlftung)

Einsatz von Fluumlssigkeiten mit hohen Flammpunkten oder Erhoumlhung der Flamm-punkte durch Zusatz nicht brennbarer Fluumlssigkeiten

Regelmaumlszligige Beseitigung von abgelagerten Staumluben ohne diese aufzuwirbeln

Verringerung oder Ausschluszlig schwer zugaumlnglicher Staubablagerungen durch konstruktive Maszlignahmen z B Vermeidung waagerechter Flaumlchen

Unterhalb der UEG ist ein Gemisch nicht zuumlndfaumlhig da es zu bdquomagerldquo ist Durch Begrenzung der freigesetzten Brennstoffmenge wird die Konzentration des GasLuftgemisches unterhalb der UEG gehalten Eine selbststaumlndig fortlaufende Verbrennungsreaktion ist ausgeschlossen

Im Falle der Konzentrationsabsenkung durch Luumlftungsmaszlignahmen werden an technische Luumlftungssysteme folgende Anforderungen gestellt

Es muss eine wirksame und gezielte Luftfuumlhrung vorliegen

Die abgesaugte Luft darf nicht mit Zuumlndquellen in Kontakt kommen

Ventilatoren muumlssen explosionsgeschuumltzt sein ndash falls eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gefoumlrdert werden koumlnnte (Zoneneinteilung beachten)

DieshyBeinflussungshydershyBrenn-stoffkonzentrationenshyerfolgtshyuumlber flammpunkte luumlftungs-maszlignahmen und die Beseiti-gung von staumluben

der flammpunkt von brenn- baren fluumlssigkeiten ist eng mit der Bildung einer explosions-faumlhigen atmosphaumlre verknuumlpft

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prImaumlrer explosIonsschutz

Zugefoumlrderte Luft darf keine brennbaren Stoffe enthaltenen

Die Wirksamkeit der Abluftanlage ist kontinuierlich zu uumlberwachen z B durch Gaswarnanlagen oder Stroumlmungswaumlchter

Luumlftungsanlagen und deren Uumlberwachungseinrichtungen sind vor der ersten Inbetriebnahme hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und regelmaumlszligig in Bezug auf ihren ordnungsgemaumlszligen Zustand zu uumlberpruumlfen

BeeinflussungshydershySauerstoffkonzentration

Durch die Konzentrationsbegrenzung des Sauerstoffanteils vermindert sich die Reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-Luft-Gemischen Dies kann durch eine Inertisierung erreicht werden die auf der Zugabe von Inertgasen (in der Regel Stickstoff) beruht Damit wird die Sauerstoffkonzentration im Gemisch soweit verringert bis sie nicht mehr explosionsfaumlhig ist Der maszliggebliche Grenzwert wird durch die Sauerstoffgrenzkonzentration definiert Die Wirksamkeit der Inertisierung ist daher durch Messung der Sauerstoffkonzentration oder des Mengenstromes des Inertgases zu uumlberwachen

Wird der zulaumlssige Grenzbereich verlassen sind entsprechende Schutzmaszlig- nahmen auszuloumlsen Dazu muss die maximale Sauerstoffkonzentration in der Anlage deutlich unterhalb der Sauerstoffgrenzkonzentration gehalten werden damit im Falle einer Stoumlrung eine ausreichende Reaktionszeit fuumlr die Aktivierung vorgesehener Schutzmaszlignahmen die z B das Wirksamwerden von Zuumlndquellen verhindern zur Verfuumlgung steht

anpassen der Betriebsbedingungen

Vermeiden des Erwaumlrmens auf uumlber den Flammpunkt (bei Fluumlssigkeiten)

Verhindern des Stoffaustrittes z B durch Unterdruck in Apparaturen

Prozesse bei denen die Betriebstemperatur unterhalb des Flammpunktes gehal-ten wird sollten so abgesichert sein dass Temperaturuumlberschreitungen nicht auftreten koumlnnen Sind diese trotzdem nicht auszuschlieszligen sollten Warnein- richtungen vorgesehen werden damit eine stoumlrungsbedingte explosionsfaumlhige Atmosphaumlre nicht unbemerkt auftreten kann

BeeinflussungshydurchshydieshyAnlagenkonstruktionshy

Vermeidung des Stoffaustritts durch Einsatz technisch dichter Anlagen und Verbindungselemente ndash z B doppelt ausgefuumlhrte Gleitringdichtungen Nut- und Federflansche geschweiszligte Verbindungen und magnetisch gekuppelte dichtungslose Pumpen

Anwendung geschlossener Stoffkreislaumlufe z B Doppelschiebersysteme beim Fuumlllen von Behaumlltern Produktschleusen beim Entnehmen von Proben etc

Verwendung von Gaspendeleinrichtungen beim Umfuumlllen brennbarer Fluumlssigkeiten

prozesse sind so abzusichern dass eine uumlberschreitung der temperatur nicht auftreten kann

eine Inertisierung vermindert die reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-LuftshyGemischenshy

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Sicherstellung einer schnellen Verduumlnnung falls Stoffe austreten (z B durch verlagern der Arbeiten ins Freie)

Der natuumlrliche Luftwechsel in Freianlagen ist im Vergleich zu Arbeitsstaumltten im Inneren von Gebaumluden erheblich groumlszliger Eine Luftgeschwindigkeit von 05 ms gemaumlszlig DIN EN 60079-10 entspricht einer Luftwechselzahl von ca 100h In einem Raum wird gemaumlszlig BGR 104TRBS 2152 Teil 2 hingegen nur ein Wert von ca 1h erreicht

uumlberwachung durch gaswarnanlagen

Gaswarnanlagen werden eingesetzt um beispielsweise die Wirksamkeit von Luumlftungssystemen zu uumlberwachen Dadurch koumlnnen in Bereichen in denen mit dem Auftreten einer explosionsfaumlhiger Gasatmosphaumlre normalerweise nicht zu rechnen ist Industriegeraumlte eingesetzt werden die im Sinne des Explosions- schutzes eine Zuumlndquelle darstellen

Bei Erreichen einer festgelegten Brennstoffkonzentration (z B bei 10 der UEG) wird entweder uumlber eine Leistungserhoumlhung der Luumlftungsanlage oder durch Zu-schaltung einer weiteren Luumlftungseinheit der Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre entgegengewirkt Gleichzeitig werden die Beschaumlftigten vor einer sich aufbauenden Gefaumlhrdungssituation durch akustische und optische Signale gewarnt

Bei weiter ansteigender Brennstoffkonzentration wird die Zuumlndung der explosions-faumlhigen Atmosphaumlre durch rechtzeitige Abschaltung aller potenziellen Zuumlndquellen verhindert (z B automatische Abschaltung bei 25 der UEG)

die Wirksamkeit von luumlftungs- systemen wird uumlber gaswarn- anlagen geregelt

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prImaumlrer explosIonsschutz

Solche Gaswarnanlagen muumlssen bezuumlglich ihrer Funktionssicherheit und Zuverlaumls-sigkeit den Anfor derungen der Richtlinie 949EG entsprechen da sie Sicherheits-funktionen uumlbernehmen Besonderheiten beim umgang mit staumluben

Vordringliches Ziel des primaumlren Explosionsschutzes ist es die Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre zu verhindern Ist die explosionsfaumlhige Atmoshaumlre nicht sicher vermeidbar muumlssen Maszlignahmen ergriffen werden um diese zeitlich bzw raumlumlich einzuschraumlnken Obwohl nur die aufgewirbelte Staubwolke explo-dieren kann stellt auch der abgelagerte Staub ein besonderes Risiko dar

Abgelagerter Staub besitzt eine Glimmtemperatur

Abgelagerter Staub kann jederzeit aufgewirbelt werden

Die abgelagerte Staubmenge kann sich durch kummulieren erhoumlhen

Die Glimmtemperatur des Staubes reduziert sich bei houmlherer Schichtdicke

Betriebsmittel strahlen bei houmlherer Schichtdicke weniger Verlustwaumlrme ab und werden heiszliger

Das Entfernen abgelagerter Staumlube ist daher eine wichtige Maszlignahme des primaumlren Explosionsschutzes Wird ein abgelagerter Staub mit einer Schichtdicke von 1 mm aufgewirbelt erzeugt dieser eine Wolke die den daruumlber liegenden Raum fuumlllt

das entfernen abgelagerter staumlube ist eine wichtige maszlignahme des primaumlren explosionsschutzes

abgelagerter staub stellt ein besonderes risiko dar

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Abgelagerte Staubschichten muumlssen deshalb regelmaumlszligig beseitigt werden Das setzt voraus dass die Ablagerungsstellen frei zugaumlnglich sind Bei der Reinigung darf es nicht zu Aufwirbelungen kommen Uumlbliche Methoden sind

Nassreinigungsverfahren

Beseitigung mit Staubsaugern

Die Staubsauger muumlssen explosionsgeschuumltzt ausgefuumlhrt sein damit sie nicht als Zuumlndquelle wirksam werden koumlnnen Auszligerdem muss dem Personal durch bauliche und konstruktive Maszlignahmen die Reinigung erleichtert werden Waagerechte Flaumlchen auf denen sich Staub ablagen kann sind zu vermeiden Bei Kabelpritschen helfen zB abgeschraumlgte Uumlberdachungen die den Staub gezielt auf den Boden oder in leicht und gefahrlos zugaumlngliche Bereiche lenken Waumlnde sind moumlglichst glatt und fugenlos auszufuumlhren Bodenmarkierungen koumlnnen in Verbindung mit Reinigungsplaumlnen dafuumlr sorgen dass sich gefaumlhrliche Schichtdicken nicht unbemerkt aufbauen Kann trotz der Anwendung primaumlrer Maszlignahmen die Bildung einer explosions- faumlhigen Atmosphaumlre nicht ausgeschlossen werden sind sekundaumlre Maszlignahmen zu ergreifen Sie haben das Ziel die Zuumlndung der jeweiligen Atmosphaumlren zu verhindern Ist eine Freisetzung unterschiedlicher Stoffe moumlglich sind die Maszlignahmen auf die Kenngroumlszligen des jeweils zuumlndempfindlichsten Stoffes aus- zurichten

ruWac Industriesauger gmbh

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seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

121

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

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seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

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grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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notIzenQuellen und referenzen

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wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

Automatisierung ist unsere WeltPerfekte Anwendungen sind unser Ziel

Mut zum unternehmerischen Risiko For - schergeist und der Glaube an die eigenen Faumlhigkeiten ndash mit diesem Kapital haben Walter Pepperl und Ludwig Fuchs 1945 eine kleine Radiowerkstatt in Mannheim gegruumlndet Mit der Erfindung des Naumlhe- rungs schal ters haben sie einige Jahre spaumlter ihr Credo unter Beweis ge stellt Das war die Initialzuumlndung fuumlr eine Er-folgs ge schi chte die ebenso vom engen Kundenkontakt wie von wegweisenden Technologien und Verfahren in der Auto-matisierungstechnik gepraumlgt ist

Damals wie heute gilt unser wichtigstes Augenmerk den individuellen Beduumlrf-nissen jedes einzelnen Kunden Ob als Pionier im elektrischen Explosionsschutz oder Innovationsfuumlhrer hochleistungs-faumlhiger Sensoren ndash nur im intensiven Austausch mit unseren Kunden konnte es uns gelingen mit einer Vielzahl an Innovationen den Fortschritt in der Auto -matisierungstechnik entscheidend zu praumlgen Der Entwicklung modernster Tech nologien und umfassender Dienst-leistungen die die Prozesse und Appli-kationen unserer Kunden immer weiter optimieren gilt auch in Zukunft unser Denken und Handeln

Mehr Information finden Sie auf unserer Webseite unter wwwpepperl-fuchsde

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InhaltsverzeIchnIs

schutzmassnahmen In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen s 04Einfuumlhrung

arBeItgeBerpflIchten explosIonsschutz s 05Durchfuumlhrung von GefaumlhrdungsbeurteilungenIntegrierter Explosionsschutz in Deutschland

prImaumlrer explosIonsschutz s 07Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren verhindernBeeinflussung der BrennstoffkonzentrationBeeinflussung der SauerstoffkonzentrationAnpassung der BetriebsbedingungenBeeinflussung durch die AnlagenkonstruktionUumlberwachung durch GaswarnanlagenBesonderheiten beim Umgang mit Staumluben

seKundaumlrer explosIonsschutz s 12Ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (Zonen)ZuumlndquellenermittlungBeispiele typischer ZuumlndquellenBetriebsmittel ohne ExplosionsschutzBereitstellung explosionsgeschuumltzter BetriebsmittelAuswahl der Betriebsmittel nach TemperaturklassenAuswahl nach Oberflaumlchentemperaturen bei StaumlubenAuswahl der Betriebsmittel nach Explosionsgruppen

tertIaumlre schutzmassnahmen s 16Explosionsdruckfeste AuslegungExplosionsdruckstoszligfeste AuslegungExplosionsdruckentlastungExplosionsunterdruumlckung

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen s 18

Ihr traInerteam s 20

grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs s 21

Quellen und referenzen s 22

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schutzmassnahmen In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen

einfuumlhrung

Alle Betriebe und Unternehmen die mit brennbaren Stoffen umgehen sind durch Explosionen gefaumlhrdet Im Falle einer Explosion sind Leben und Gesundheit der Arbeitnehmer stets in Gefahr Mit individuellen und gefaumlhrdungsbezogenen Explo-sionsschutzmaszlignahmen wird die Sicherheit und Gesundheit der Menschen sowie die Sicherheit von Anlagen und Guumltern gewaumlhrleistet

Fuumlr den Menschen besteht eine unmittelbare Gefahr durch Flammen- und Druck-auswirkungen die sich aus einem Explosionsdruck von bis zu 10 bar bei der Zuumlndung von brennbaren Gasen oder Fluumlssigkeitsdaumlmpfen ergeben koumlnnen

Ein Druckstoszlig von 10 bar wuumlrde mit einer Kraft von 100 tmsup2 nicht nur Mauerwerk zerstoumlren sondern jeden Menschen toumlten Noch extremer ist der Druckverlauf bei brennbaren Staumluben Hier kann der Explosionsdruck bis zu 14 bar erreichen und durch weiteres Verwirbeln des abgelagerten Staubes Folgeexplosionen ausloumlsen

Selbst wenn Mitarbeiter vor den direkten Druckauswirkungen ausreichend ge-schuumltzt sind koumlnnen durch den schlagartigen Entzug des zum Atmen benoumltigten Sauerstoffs aus der Umgebungsluft und der Freisetzung schaumldlicher Reaktions-produkte und Rauchgase weitere ernste Gefahrenquellen entstehen

Der Explosionsschutz ist im Arbeitsschutz verankert Die Einhaltung der Arbeits-schutzgesetze ist grundsaumltzlich Arbeitgeberpflicht Diese unterliegen gesetzlichen Regelungen die sich laumlnderspezifisch unterschieden Innerhalb der Europaumlischen Union beschaumlftigen sich mehrere Richtlinien mit dem Explosionsschutz Die bdquoRichtlinie 949EG zur Angleichung der Rechtsvorschriften fuumlr Geraumlte und Schutz-systeme zur bestimmungsgemaumlszligen Verwendung in explosionsgefaumlhrdeten Berei-chenldquo dient dem freien Warenverkehr innerhalb der EU und richtet sich an die Hersteller von Geraumlten und Schutzsystemen

Die bdquoRichtlinie 9824EG des Rates zum Schutz von Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer vor der Gefaumlhrdung durch chemische Arbeitsstoffe bei der Arbeitldquo verlangt den Schutz der Arbeitnehmer vor Explosionen und deren Aus-wirkungen Die bdquoRichtlinie 199992EG des Europaumlischen Parlamentes und des Rates vom 16 Dezember 1999 uumlber Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer die durch explosions- faumlhige Atmosphaumlren gefaumlhrdet werden koumlnnenldquo konkretisiert dies fuumlr den Schutz der Arbeitnehmer vor Explosionsgefahren in Verbindung mit explosionsfaumlhigen Atmosphaumlren

Fuumlr die einzelnen EU-Mitgliedsstaaten wurden diese EU-Richtlinien in das jeweilige nationale Rechtssystem umgesetzt

Fuumlr Deutschland

bdquoRichtlinie 9824EGldquo rarr in die Gefahrstoffverordnung

bdquoRichtlinie 199992EGldquo rarr in die Betriebssicherheitsverordnung

Die Konkretisierung dieser deutschen Verordnungen und die rechtssichere Ableitung konkreter technischer und organisatorischer Maszlignahmen erfolgt uumlber die technischen Regeln fuumlr Gefahrstoffe (TRGS) und die technischen Regeln zur Betriebssicherheitsverordnung (TRBS) Das Einhalten dieser technischen Regeln ist in Deutschland fuumlr den Arbeitgeber und dessen Beauftragte verbindlich

die eu-richtlinie 949eg dient dem freien Warenverkehr innerhalb der eu

mehrere eu-richtlinien befassen sich mit dem schutz der arbeitnehmer vor explosionsgefahren

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arBeItgeBerpflIchten explosIonsschutz

Nur durch gefaumlhrdungsbezogene individuelle Explosionsschutzmaszlignahmen kann der Arbeitgeber die Sicherheit und Gesundheit der Mitarbeiter sowie die Sicherheit von Anlagen und Guumltern gewaumlhrleisten Alle Maszlignahmen des Arbeits-schutzes und damit auch des Explosionsschutzes basieren auf den Ergebnissen der Gefaumlhrdungsbeurteilungen

durchfuumlhren von gefaumlhrdungsbeurteilungen

Im Rahmen der Gefaumlhrdungsbeurteilung werden die Ursachen von Freisetzungen moumlglicher Zuumlndquellen oder Wechselwirkungen zwischen den verarbeiteten Stoffen aufgedeckt Hinzu kommen moumlgliche Gefahren die sich aus Wechsel- wirkungen zwischen Arbeitsmitteln untereinander oder in Verbindung mit den verarbeiteten Stoffen ergeben koumlnnen Gefaumlhrdungsbeurteilungen muumlssen auch unter Betrachtung von besonderen nicht bestimmungsgemaumlszligen aber vorher- sehbaren Abweichungen durchgefuumlhrt werden

Gefaumlhrdungsbeurteilungen unter Beruumlcksichtigung von

normalen (bestimmungsgemaumlszligen) Betriebsbedingungen inkl Inbetrieb- nahme Instandhaltungsarbeiten und Auszligerbetriebnahme

auszligergewoumlhnlichen Bedingungen die bei Abweichungen vom bestimmungs-gemaumlszligen Betrieb auftreten koumlnnen z B ein Energieausfall

vorhersehbarem Fehlgebrauch der Einrichtungen durch den unter Umstaumlnden eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gebildet bzw freigesetzt wird oder durch den eventuelle Zuumlndquellen wirksam werden koumlnnen

Integrierter explosionsschutz in deutschland

Bei der Festlegung von Schutzmaszlignahmen gegen Explosionsgefahren ist die unten stehende Rangfolge des integrierten Explosionsschutzes zu beachten

alle notwendigen maszlignahmen des explosionsschutzes ergeben sich aus der gefaumlhrdungs beurteilung

Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlre verhindern

Zuumlndung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlre verhindern

Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maszlig beschraumlnken

Integrierter explosionsschutz

PrimaumlrerExplosionsschutz

SekundaumlrerExplosionsschutz

TertiaumlrerExplosionsschutz

Technische + Organisatorische Schutzmaszlignahmen

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Die Rangfolge des integrierten Explosionsschutzes basiert in Deutschland auf den allgemeinen Grundsaumltzen der Arbeitsschutzgesetze

bdquo Die Arbeit ist so zu gestalten dass eine Gefaumlhrdung fuumlr Leben und Gesundheit moumlglichst vermieden und die verbleibende Gefaumlhrdung moumlglichst gering gehalten wird hellip Gefahren sind an Ihrer Quelle zu bekaumlmpfenldquo

Hinzu kommen rechtliche Vorgaben der Gefahrstoffverordnung mit einem all- gemeinen Bezug auf Explosionsgefahren Bei der Festlegung von Schutzmaszlig- nahmen gegen Explosionsgefahren ist die folgende Reihenfolge zu beachten

1 Verhinderung der Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Primaumlrer Explosionsschutz)

2 Vermeidung der Entzuumlndung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Sekundaumlrer Explosionsschutz)

3 Abschwaumlchung der schaumldlichen Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maszlig (Tertiaumlrer Explosionsschutz)

Weitere Vorgaben der Betriebssicherheitsverordnung in Bezug auf explosionsfaumlhige Atmosphaumlren

bdquohellip ist der Arbeitgeber verpflichtet gefahrdrohende explosionsfaumlhige Atmosphauml-ren ndash wenn er sie nicht sicher ausschlieszligen kann ndash nach Wahrscheinlichkeit und Dauer dem Wirksamwerden von Zuumlndquellen und dem Ausmaszlig von Explosionen zu beurteilenldquo

die rangfolge der schutz-maszlignahmen ist im arbeits-schutzgesetz und in der shyGefahrstoffverordnungshy festgelegt

die umsetzung der eu-richt-linien in die nationalen rechts-systeme des arbeitsschutzes weichenshylaumlnderspezifischshyab

SchutzmaszlignahmenshysindshyimshyArbeitsschutzgesetzshyundshyinshydershyGefahrstoffverordnungshygeregelt

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prImaumlrer explosIonsschutz

Die Forderungen nach Maszlignahmen des primaumlren Explosionsschutzes koumlnnen durch den Einsatz nicht brennbarer Stoffe das Verhindern von Freisetzungen und durch das Verdraumlngen des Luftsauerstoffes (Inertisierung im Anlageninneren) erreicht werden Weitere Maszlignahmen sind eine Absaugung der Emission sowie technische undoder natuumlrliche Luumlftungsmaszlignahmen (Verduumlnnung der Gaskon-zentration) ndash ggf kombiniert mit der Uumlberwachung der Brennstoffkonzentration in den Betriebsbereichen Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger atmosphaumlre verhindern

Auswahl der Stoffe

Einsatz nicht brennbarer Stoffe

Verwendung von Loumlsungsmitteln mit einem Flammpunkt oberhalb der Verarbei-tungstemperatur

Vermeidung staubfoumlrmiger oder staubbildender Produkte (z B Verwendung von Zuckersirup in Rezepturen anstelle von Staubzucker)

Stoffe die zu einer exothermen Oxidationsreaktion faumlhig sind gelten als brenn-bar Bei nicht klassifizierten Fluumlssigkeiten wird der Flammpunkt als Kenngroumlszlige der Entflammbarkeit herangezogen Alle Stoffe die als entzuumlndlich (R10) leicht-entzuumlndlich (R11) oder hochentzuumlndlich (R12) eingestuft und gekennzeichnet vorliegen sind als entflammbar anzusehen Die Wahrscheinlichkeit fuumlr die Bildung explosionsfaumlhiger Gemische steigt je naumlher sich die Verarbeitungstemperatur am Flammpunkt der brennbaren Fluumlssigkeit befindet oder diesen uumlbersteigt

BeeinflussungshydershyBrennstoffkonzentration

Konzentrationsabsenkung unter die UEG (untere Explosionsgrenze) durch Luumlftungsmaszlignahmen (Absaugung an der Austrittsstelle Raumbeluumlftung)

Einsatz von Fluumlssigkeiten mit hohen Flammpunkten oder Erhoumlhung der Flamm-punkte durch Zusatz nicht brennbarer Fluumlssigkeiten

Regelmaumlszligige Beseitigung von abgelagerten Staumluben ohne diese aufzuwirbeln

Verringerung oder Ausschluszlig schwer zugaumlnglicher Staubablagerungen durch konstruktive Maszlignahmen z B Vermeidung waagerechter Flaumlchen

Unterhalb der UEG ist ein Gemisch nicht zuumlndfaumlhig da es zu bdquomagerldquo ist Durch Begrenzung der freigesetzten Brennstoffmenge wird die Konzentration des GasLuftgemisches unterhalb der UEG gehalten Eine selbststaumlndig fortlaufende Verbrennungsreaktion ist ausgeschlossen

Im Falle der Konzentrationsabsenkung durch Luumlftungsmaszlignahmen werden an technische Luumlftungssysteme folgende Anforderungen gestellt

Es muss eine wirksame und gezielte Luftfuumlhrung vorliegen

Die abgesaugte Luft darf nicht mit Zuumlndquellen in Kontakt kommen

Ventilatoren muumlssen explosionsgeschuumltzt sein ndash falls eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gefoumlrdert werden koumlnnte (Zoneneinteilung beachten)

DieshyBeinflussungshydershyBrenn-stoffkonzentrationenshyerfolgtshyuumlber flammpunkte luumlftungs-maszlignahmen und die Beseiti-gung von staumluben

der flammpunkt von brenn- baren fluumlssigkeiten ist eng mit der Bildung einer explosions-faumlhigen atmosphaumlre verknuumlpft

7

prImaumlrer explosIonsschutz

Zugefoumlrderte Luft darf keine brennbaren Stoffe enthaltenen

Die Wirksamkeit der Abluftanlage ist kontinuierlich zu uumlberwachen z B durch Gaswarnanlagen oder Stroumlmungswaumlchter

Luumlftungsanlagen und deren Uumlberwachungseinrichtungen sind vor der ersten Inbetriebnahme hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und regelmaumlszligig in Bezug auf ihren ordnungsgemaumlszligen Zustand zu uumlberpruumlfen

BeeinflussungshydershySauerstoffkonzentration

Durch die Konzentrationsbegrenzung des Sauerstoffanteils vermindert sich die Reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-Luft-Gemischen Dies kann durch eine Inertisierung erreicht werden die auf der Zugabe von Inertgasen (in der Regel Stickstoff) beruht Damit wird die Sauerstoffkonzentration im Gemisch soweit verringert bis sie nicht mehr explosionsfaumlhig ist Der maszliggebliche Grenzwert wird durch die Sauerstoffgrenzkonzentration definiert Die Wirksamkeit der Inertisierung ist daher durch Messung der Sauerstoffkonzentration oder des Mengenstromes des Inertgases zu uumlberwachen

Wird der zulaumlssige Grenzbereich verlassen sind entsprechende Schutzmaszlig- nahmen auszuloumlsen Dazu muss die maximale Sauerstoffkonzentration in der Anlage deutlich unterhalb der Sauerstoffgrenzkonzentration gehalten werden damit im Falle einer Stoumlrung eine ausreichende Reaktionszeit fuumlr die Aktivierung vorgesehener Schutzmaszlignahmen die z B das Wirksamwerden von Zuumlndquellen verhindern zur Verfuumlgung steht

anpassen der Betriebsbedingungen

Vermeiden des Erwaumlrmens auf uumlber den Flammpunkt (bei Fluumlssigkeiten)

Verhindern des Stoffaustrittes z B durch Unterdruck in Apparaturen

Prozesse bei denen die Betriebstemperatur unterhalb des Flammpunktes gehal-ten wird sollten so abgesichert sein dass Temperaturuumlberschreitungen nicht auftreten koumlnnen Sind diese trotzdem nicht auszuschlieszligen sollten Warnein- richtungen vorgesehen werden damit eine stoumlrungsbedingte explosionsfaumlhige Atmosphaumlre nicht unbemerkt auftreten kann

BeeinflussungshydurchshydieshyAnlagenkonstruktionshy

Vermeidung des Stoffaustritts durch Einsatz technisch dichter Anlagen und Verbindungselemente ndash z B doppelt ausgefuumlhrte Gleitringdichtungen Nut- und Federflansche geschweiszligte Verbindungen und magnetisch gekuppelte dichtungslose Pumpen

Anwendung geschlossener Stoffkreislaumlufe z B Doppelschiebersysteme beim Fuumlllen von Behaumlltern Produktschleusen beim Entnehmen von Proben etc

Verwendung von Gaspendeleinrichtungen beim Umfuumlllen brennbarer Fluumlssigkeiten

prozesse sind so abzusichern dass eine uumlberschreitung der temperatur nicht auftreten kann

eine Inertisierung vermindert die reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-LuftshyGemischenshy

8

Sicherstellung einer schnellen Verduumlnnung falls Stoffe austreten (z B durch verlagern der Arbeiten ins Freie)

Der natuumlrliche Luftwechsel in Freianlagen ist im Vergleich zu Arbeitsstaumltten im Inneren von Gebaumluden erheblich groumlszliger Eine Luftgeschwindigkeit von 05 ms gemaumlszlig DIN EN 60079-10 entspricht einer Luftwechselzahl von ca 100h In einem Raum wird gemaumlszlig BGR 104TRBS 2152 Teil 2 hingegen nur ein Wert von ca 1h erreicht

uumlberwachung durch gaswarnanlagen

Gaswarnanlagen werden eingesetzt um beispielsweise die Wirksamkeit von Luumlftungssystemen zu uumlberwachen Dadurch koumlnnen in Bereichen in denen mit dem Auftreten einer explosionsfaumlhiger Gasatmosphaumlre normalerweise nicht zu rechnen ist Industriegeraumlte eingesetzt werden die im Sinne des Explosions- schutzes eine Zuumlndquelle darstellen

Bei Erreichen einer festgelegten Brennstoffkonzentration (z B bei 10 der UEG) wird entweder uumlber eine Leistungserhoumlhung der Luumlftungsanlage oder durch Zu-schaltung einer weiteren Luumlftungseinheit der Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre entgegengewirkt Gleichzeitig werden die Beschaumlftigten vor einer sich aufbauenden Gefaumlhrdungssituation durch akustische und optische Signale gewarnt

Bei weiter ansteigender Brennstoffkonzentration wird die Zuumlndung der explosions-faumlhigen Atmosphaumlre durch rechtzeitige Abschaltung aller potenziellen Zuumlndquellen verhindert (z B automatische Abschaltung bei 25 der UEG)

die Wirksamkeit von luumlftungs- systemen wird uumlber gaswarn- anlagen geregelt

9

prImaumlrer explosIonsschutz

Solche Gaswarnanlagen muumlssen bezuumlglich ihrer Funktionssicherheit und Zuverlaumls-sigkeit den Anfor derungen der Richtlinie 949EG entsprechen da sie Sicherheits-funktionen uumlbernehmen Besonderheiten beim umgang mit staumluben

Vordringliches Ziel des primaumlren Explosionsschutzes ist es die Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre zu verhindern Ist die explosionsfaumlhige Atmoshaumlre nicht sicher vermeidbar muumlssen Maszlignahmen ergriffen werden um diese zeitlich bzw raumlumlich einzuschraumlnken Obwohl nur die aufgewirbelte Staubwolke explo-dieren kann stellt auch der abgelagerte Staub ein besonderes Risiko dar

Abgelagerter Staub besitzt eine Glimmtemperatur

Abgelagerter Staub kann jederzeit aufgewirbelt werden

Die abgelagerte Staubmenge kann sich durch kummulieren erhoumlhen

Die Glimmtemperatur des Staubes reduziert sich bei houmlherer Schichtdicke

Betriebsmittel strahlen bei houmlherer Schichtdicke weniger Verlustwaumlrme ab und werden heiszliger

Das Entfernen abgelagerter Staumlube ist daher eine wichtige Maszlignahme des primaumlren Explosionsschutzes Wird ein abgelagerter Staub mit einer Schichtdicke von 1 mm aufgewirbelt erzeugt dieser eine Wolke die den daruumlber liegenden Raum fuumlllt

das entfernen abgelagerter staumlube ist eine wichtige maszlignahme des primaumlren explosionsschutzes

abgelagerter staub stellt ein besonderes risiko dar

10

Abgelagerte Staubschichten muumlssen deshalb regelmaumlszligig beseitigt werden Das setzt voraus dass die Ablagerungsstellen frei zugaumlnglich sind Bei der Reinigung darf es nicht zu Aufwirbelungen kommen Uumlbliche Methoden sind

Nassreinigungsverfahren

Beseitigung mit Staubsaugern

Die Staubsauger muumlssen explosionsgeschuumltzt ausgefuumlhrt sein damit sie nicht als Zuumlndquelle wirksam werden koumlnnen Auszligerdem muss dem Personal durch bauliche und konstruktive Maszlignahmen die Reinigung erleichtert werden Waagerechte Flaumlchen auf denen sich Staub ablagen kann sind zu vermeiden Bei Kabelpritschen helfen zB abgeschraumlgte Uumlberdachungen die den Staub gezielt auf den Boden oder in leicht und gefahrlos zugaumlngliche Bereiche lenken Waumlnde sind moumlglichst glatt und fugenlos auszufuumlhren Bodenmarkierungen koumlnnen in Verbindung mit Reinigungsplaumlnen dafuumlr sorgen dass sich gefaumlhrliche Schichtdicken nicht unbemerkt aufbauen Kann trotz der Anwendung primaumlrer Maszlignahmen die Bildung einer explosions- faumlhigen Atmosphaumlre nicht ausgeschlossen werden sind sekundaumlre Maszlignahmen zu ergreifen Sie haben das Ziel die Zuumlndung der jeweiligen Atmosphaumlren zu verhindern Ist eine Freisetzung unterschiedlicher Stoffe moumlglich sind die Maszlignahmen auf die Kenngroumlszligen des jeweils zuumlndempfindlichsten Stoffes aus- zurichten

ruWac Industriesauger gmbh

11

seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

121

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

13

seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

14

seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

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grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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notIzenQuellen und referenzen

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wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

InhaltsverzeIchnIs

schutzmassnahmen In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen s 04Einfuumlhrung

arBeItgeBerpflIchten explosIonsschutz s 05Durchfuumlhrung von GefaumlhrdungsbeurteilungenIntegrierter Explosionsschutz in Deutschland

prImaumlrer explosIonsschutz s 07Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren verhindernBeeinflussung der BrennstoffkonzentrationBeeinflussung der SauerstoffkonzentrationAnpassung der BetriebsbedingungenBeeinflussung durch die AnlagenkonstruktionUumlberwachung durch GaswarnanlagenBesonderheiten beim Umgang mit Staumluben

seKundaumlrer explosIonsschutz s 12Ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (Zonen)ZuumlndquellenermittlungBeispiele typischer ZuumlndquellenBetriebsmittel ohne ExplosionsschutzBereitstellung explosionsgeschuumltzter BetriebsmittelAuswahl der Betriebsmittel nach TemperaturklassenAuswahl nach Oberflaumlchentemperaturen bei StaumlubenAuswahl der Betriebsmittel nach Explosionsgruppen

tertIaumlre schutzmassnahmen s 16Explosionsdruckfeste AuslegungExplosionsdruckstoszligfeste AuslegungExplosionsdruckentlastungExplosionsunterdruumlckung

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen s 18

Ihr traInerteam s 20

grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs s 21

Quellen und referenzen s 22

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schutzmassnahmen In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen

einfuumlhrung

Alle Betriebe und Unternehmen die mit brennbaren Stoffen umgehen sind durch Explosionen gefaumlhrdet Im Falle einer Explosion sind Leben und Gesundheit der Arbeitnehmer stets in Gefahr Mit individuellen und gefaumlhrdungsbezogenen Explo-sionsschutzmaszlignahmen wird die Sicherheit und Gesundheit der Menschen sowie die Sicherheit von Anlagen und Guumltern gewaumlhrleistet

Fuumlr den Menschen besteht eine unmittelbare Gefahr durch Flammen- und Druck-auswirkungen die sich aus einem Explosionsdruck von bis zu 10 bar bei der Zuumlndung von brennbaren Gasen oder Fluumlssigkeitsdaumlmpfen ergeben koumlnnen

Ein Druckstoszlig von 10 bar wuumlrde mit einer Kraft von 100 tmsup2 nicht nur Mauerwerk zerstoumlren sondern jeden Menschen toumlten Noch extremer ist der Druckverlauf bei brennbaren Staumluben Hier kann der Explosionsdruck bis zu 14 bar erreichen und durch weiteres Verwirbeln des abgelagerten Staubes Folgeexplosionen ausloumlsen

Selbst wenn Mitarbeiter vor den direkten Druckauswirkungen ausreichend ge-schuumltzt sind koumlnnen durch den schlagartigen Entzug des zum Atmen benoumltigten Sauerstoffs aus der Umgebungsluft und der Freisetzung schaumldlicher Reaktions-produkte und Rauchgase weitere ernste Gefahrenquellen entstehen

Der Explosionsschutz ist im Arbeitsschutz verankert Die Einhaltung der Arbeits-schutzgesetze ist grundsaumltzlich Arbeitgeberpflicht Diese unterliegen gesetzlichen Regelungen die sich laumlnderspezifisch unterschieden Innerhalb der Europaumlischen Union beschaumlftigen sich mehrere Richtlinien mit dem Explosionsschutz Die bdquoRichtlinie 949EG zur Angleichung der Rechtsvorschriften fuumlr Geraumlte und Schutz-systeme zur bestimmungsgemaumlszligen Verwendung in explosionsgefaumlhrdeten Berei-chenldquo dient dem freien Warenverkehr innerhalb der EU und richtet sich an die Hersteller von Geraumlten und Schutzsystemen

Die bdquoRichtlinie 9824EG des Rates zum Schutz von Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer vor der Gefaumlhrdung durch chemische Arbeitsstoffe bei der Arbeitldquo verlangt den Schutz der Arbeitnehmer vor Explosionen und deren Aus-wirkungen Die bdquoRichtlinie 199992EG des Europaumlischen Parlamentes und des Rates vom 16 Dezember 1999 uumlber Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer die durch explosions- faumlhige Atmosphaumlren gefaumlhrdet werden koumlnnenldquo konkretisiert dies fuumlr den Schutz der Arbeitnehmer vor Explosionsgefahren in Verbindung mit explosionsfaumlhigen Atmosphaumlren

Fuumlr die einzelnen EU-Mitgliedsstaaten wurden diese EU-Richtlinien in das jeweilige nationale Rechtssystem umgesetzt

Fuumlr Deutschland

bdquoRichtlinie 9824EGldquo rarr in die Gefahrstoffverordnung

bdquoRichtlinie 199992EGldquo rarr in die Betriebssicherheitsverordnung

Die Konkretisierung dieser deutschen Verordnungen und die rechtssichere Ableitung konkreter technischer und organisatorischer Maszlignahmen erfolgt uumlber die technischen Regeln fuumlr Gefahrstoffe (TRGS) und die technischen Regeln zur Betriebssicherheitsverordnung (TRBS) Das Einhalten dieser technischen Regeln ist in Deutschland fuumlr den Arbeitgeber und dessen Beauftragte verbindlich

die eu-richtlinie 949eg dient dem freien Warenverkehr innerhalb der eu

mehrere eu-richtlinien befassen sich mit dem schutz der arbeitnehmer vor explosionsgefahren

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arBeItgeBerpflIchten explosIonsschutz

Nur durch gefaumlhrdungsbezogene individuelle Explosionsschutzmaszlignahmen kann der Arbeitgeber die Sicherheit und Gesundheit der Mitarbeiter sowie die Sicherheit von Anlagen und Guumltern gewaumlhrleisten Alle Maszlignahmen des Arbeits-schutzes und damit auch des Explosionsschutzes basieren auf den Ergebnissen der Gefaumlhrdungsbeurteilungen

durchfuumlhren von gefaumlhrdungsbeurteilungen

Im Rahmen der Gefaumlhrdungsbeurteilung werden die Ursachen von Freisetzungen moumlglicher Zuumlndquellen oder Wechselwirkungen zwischen den verarbeiteten Stoffen aufgedeckt Hinzu kommen moumlgliche Gefahren die sich aus Wechsel- wirkungen zwischen Arbeitsmitteln untereinander oder in Verbindung mit den verarbeiteten Stoffen ergeben koumlnnen Gefaumlhrdungsbeurteilungen muumlssen auch unter Betrachtung von besonderen nicht bestimmungsgemaumlszligen aber vorher- sehbaren Abweichungen durchgefuumlhrt werden

Gefaumlhrdungsbeurteilungen unter Beruumlcksichtigung von

normalen (bestimmungsgemaumlszligen) Betriebsbedingungen inkl Inbetrieb- nahme Instandhaltungsarbeiten und Auszligerbetriebnahme

auszligergewoumlhnlichen Bedingungen die bei Abweichungen vom bestimmungs-gemaumlszligen Betrieb auftreten koumlnnen z B ein Energieausfall

vorhersehbarem Fehlgebrauch der Einrichtungen durch den unter Umstaumlnden eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gebildet bzw freigesetzt wird oder durch den eventuelle Zuumlndquellen wirksam werden koumlnnen

Integrierter explosionsschutz in deutschland

Bei der Festlegung von Schutzmaszlignahmen gegen Explosionsgefahren ist die unten stehende Rangfolge des integrierten Explosionsschutzes zu beachten

alle notwendigen maszlignahmen des explosionsschutzes ergeben sich aus der gefaumlhrdungs beurteilung

Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlre verhindern

Zuumlndung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlre verhindern

Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maszlig beschraumlnken

Integrierter explosionsschutz

PrimaumlrerExplosionsschutz

SekundaumlrerExplosionsschutz

TertiaumlrerExplosionsschutz

Technische + Organisatorische Schutzmaszlignahmen

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Die Rangfolge des integrierten Explosionsschutzes basiert in Deutschland auf den allgemeinen Grundsaumltzen der Arbeitsschutzgesetze

bdquo Die Arbeit ist so zu gestalten dass eine Gefaumlhrdung fuumlr Leben und Gesundheit moumlglichst vermieden und die verbleibende Gefaumlhrdung moumlglichst gering gehalten wird hellip Gefahren sind an Ihrer Quelle zu bekaumlmpfenldquo

Hinzu kommen rechtliche Vorgaben der Gefahrstoffverordnung mit einem all- gemeinen Bezug auf Explosionsgefahren Bei der Festlegung von Schutzmaszlig- nahmen gegen Explosionsgefahren ist die folgende Reihenfolge zu beachten

1 Verhinderung der Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Primaumlrer Explosionsschutz)

2 Vermeidung der Entzuumlndung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Sekundaumlrer Explosionsschutz)

3 Abschwaumlchung der schaumldlichen Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maszlig (Tertiaumlrer Explosionsschutz)

Weitere Vorgaben der Betriebssicherheitsverordnung in Bezug auf explosionsfaumlhige Atmosphaumlren

bdquohellip ist der Arbeitgeber verpflichtet gefahrdrohende explosionsfaumlhige Atmosphauml-ren ndash wenn er sie nicht sicher ausschlieszligen kann ndash nach Wahrscheinlichkeit und Dauer dem Wirksamwerden von Zuumlndquellen und dem Ausmaszlig von Explosionen zu beurteilenldquo

die rangfolge der schutz-maszlignahmen ist im arbeits-schutzgesetz und in der shyGefahrstoffverordnungshy festgelegt

die umsetzung der eu-richt-linien in die nationalen rechts-systeme des arbeitsschutzes weichenshylaumlnderspezifischshyab

SchutzmaszlignahmenshysindshyimshyArbeitsschutzgesetzshyundshyinshydershyGefahrstoffverordnungshygeregelt

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prImaumlrer explosIonsschutz

Die Forderungen nach Maszlignahmen des primaumlren Explosionsschutzes koumlnnen durch den Einsatz nicht brennbarer Stoffe das Verhindern von Freisetzungen und durch das Verdraumlngen des Luftsauerstoffes (Inertisierung im Anlageninneren) erreicht werden Weitere Maszlignahmen sind eine Absaugung der Emission sowie technische undoder natuumlrliche Luumlftungsmaszlignahmen (Verduumlnnung der Gaskon-zentration) ndash ggf kombiniert mit der Uumlberwachung der Brennstoffkonzentration in den Betriebsbereichen Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger atmosphaumlre verhindern

Auswahl der Stoffe

Einsatz nicht brennbarer Stoffe

Verwendung von Loumlsungsmitteln mit einem Flammpunkt oberhalb der Verarbei-tungstemperatur

Vermeidung staubfoumlrmiger oder staubbildender Produkte (z B Verwendung von Zuckersirup in Rezepturen anstelle von Staubzucker)

Stoffe die zu einer exothermen Oxidationsreaktion faumlhig sind gelten als brenn-bar Bei nicht klassifizierten Fluumlssigkeiten wird der Flammpunkt als Kenngroumlszlige der Entflammbarkeit herangezogen Alle Stoffe die als entzuumlndlich (R10) leicht-entzuumlndlich (R11) oder hochentzuumlndlich (R12) eingestuft und gekennzeichnet vorliegen sind als entflammbar anzusehen Die Wahrscheinlichkeit fuumlr die Bildung explosionsfaumlhiger Gemische steigt je naumlher sich die Verarbeitungstemperatur am Flammpunkt der brennbaren Fluumlssigkeit befindet oder diesen uumlbersteigt

BeeinflussungshydershyBrennstoffkonzentration

Konzentrationsabsenkung unter die UEG (untere Explosionsgrenze) durch Luumlftungsmaszlignahmen (Absaugung an der Austrittsstelle Raumbeluumlftung)

Einsatz von Fluumlssigkeiten mit hohen Flammpunkten oder Erhoumlhung der Flamm-punkte durch Zusatz nicht brennbarer Fluumlssigkeiten

Regelmaumlszligige Beseitigung von abgelagerten Staumluben ohne diese aufzuwirbeln

Verringerung oder Ausschluszlig schwer zugaumlnglicher Staubablagerungen durch konstruktive Maszlignahmen z B Vermeidung waagerechter Flaumlchen

Unterhalb der UEG ist ein Gemisch nicht zuumlndfaumlhig da es zu bdquomagerldquo ist Durch Begrenzung der freigesetzten Brennstoffmenge wird die Konzentration des GasLuftgemisches unterhalb der UEG gehalten Eine selbststaumlndig fortlaufende Verbrennungsreaktion ist ausgeschlossen

Im Falle der Konzentrationsabsenkung durch Luumlftungsmaszlignahmen werden an technische Luumlftungssysteme folgende Anforderungen gestellt

Es muss eine wirksame und gezielte Luftfuumlhrung vorliegen

Die abgesaugte Luft darf nicht mit Zuumlndquellen in Kontakt kommen

Ventilatoren muumlssen explosionsgeschuumltzt sein ndash falls eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gefoumlrdert werden koumlnnte (Zoneneinteilung beachten)

DieshyBeinflussungshydershyBrenn-stoffkonzentrationenshyerfolgtshyuumlber flammpunkte luumlftungs-maszlignahmen und die Beseiti-gung von staumluben

der flammpunkt von brenn- baren fluumlssigkeiten ist eng mit der Bildung einer explosions-faumlhigen atmosphaumlre verknuumlpft

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prImaumlrer explosIonsschutz

Zugefoumlrderte Luft darf keine brennbaren Stoffe enthaltenen

Die Wirksamkeit der Abluftanlage ist kontinuierlich zu uumlberwachen z B durch Gaswarnanlagen oder Stroumlmungswaumlchter

Luumlftungsanlagen und deren Uumlberwachungseinrichtungen sind vor der ersten Inbetriebnahme hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und regelmaumlszligig in Bezug auf ihren ordnungsgemaumlszligen Zustand zu uumlberpruumlfen

BeeinflussungshydershySauerstoffkonzentration

Durch die Konzentrationsbegrenzung des Sauerstoffanteils vermindert sich die Reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-Luft-Gemischen Dies kann durch eine Inertisierung erreicht werden die auf der Zugabe von Inertgasen (in der Regel Stickstoff) beruht Damit wird die Sauerstoffkonzentration im Gemisch soweit verringert bis sie nicht mehr explosionsfaumlhig ist Der maszliggebliche Grenzwert wird durch die Sauerstoffgrenzkonzentration definiert Die Wirksamkeit der Inertisierung ist daher durch Messung der Sauerstoffkonzentration oder des Mengenstromes des Inertgases zu uumlberwachen

Wird der zulaumlssige Grenzbereich verlassen sind entsprechende Schutzmaszlig- nahmen auszuloumlsen Dazu muss die maximale Sauerstoffkonzentration in der Anlage deutlich unterhalb der Sauerstoffgrenzkonzentration gehalten werden damit im Falle einer Stoumlrung eine ausreichende Reaktionszeit fuumlr die Aktivierung vorgesehener Schutzmaszlignahmen die z B das Wirksamwerden von Zuumlndquellen verhindern zur Verfuumlgung steht

anpassen der Betriebsbedingungen

Vermeiden des Erwaumlrmens auf uumlber den Flammpunkt (bei Fluumlssigkeiten)

Verhindern des Stoffaustrittes z B durch Unterdruck in Apparaturen

Prozesse bei denen die Betriebstemperatur unterhalb des Flammpunktes gehal-ten wird sollten so abgesichert sein dass Temperaturuumlberschreitungen nicht auftreten koumlnnen Sind diese trotzdem nicht auszuschlieszligen sollten Warnein- richtungen vorgesehen werden damit eine stoumlrungsbedingte explosionsfaumlhige Atmosphaumlre nicht unbemerkt auftreten kann

BeeinflussungshydurchshydieshyAnlagenkonstruktionshy

Vermeidung des Stoffaustritts durch Einsatz technisch dichter Anlagen und Verbindungselemente ndash z B doppelt ausgefuumlhrte Gleitringdichtungen Nut- und Federflansche geschweiszligte Verbindungen und magnetisch gekuppelte dichtungslose Pumpen

Anwendung geschlossener Stoffkreislaumlufe z B Doppelschiebersysteme beim Fuumlllen von Behaumlltern Produktschleusen beim Entnehmen von Proben etc

Verwendung von Gaspendeleinrichtungen beim Umfuumlllen brennbarer Fluumlssigkeiten

prozesse sind so abzusichern dass eine uumlberschreitung der temperatur nicht auftreten kann

eine Inertisierung vermindert die reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-LuftshyGemischenshy

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Sicherstellung einer schnellen Verduumlnnung falls Stoffe austreten (z B durch verlagern der Arbeiten ins Freie)

Der natuumlrliche Luftwechsel in Freianlagen ist im Vergleich zu Arbeitsstaumltten im Inneren von Gebaumluden erheblich groumlszliger Eine Luftgeschwindigkeit von 05 ms gemaumlszlig DIN EN 60079-10 entspricht einer Luftwechselzahl von ca 100h In einem Raum wird gemaumlszlig BGR 104TRBS 2152 Teil 2 hingegen nur ein Wert von ca 1h erreicht

uumlberwachung durch gaswarnanlagen

Gaswarnanlagen werden eingesetzt um beispielsweise die Wirksamkeit von Luumlftungssystemen zu uumlberwachen Dadurch koumlnnen in Bereichen in denen mit dem Auftreten einer explosionsfaumlhiger Gasatmosphaumlre normalerweise nicht zu rechnen ist Industriegeraumlte eingesetzt werden die im Sinne des Explosions- schutzes eine Zuumlndquelle darstellen

Bei Erreichen einer festgelegten Brennstoffkonzentration (z B bei 10 der UEG) wird entweder uumlber eine Leistungserhoumlhung der Luumlftungsanlage oder durch Zu-schaltung einer weiteren Luumlftungseinheit der Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre entgegengewirkt Gleichzeitig werden die Beschaumlftigten vor einer sich aufbauenden Gefaumlhrdungssituation durch akustische und optische Signale gewarnt

Bei weiter ansteigender Brennstoffkonzentration wird die Zuumlndung der explosions-faumlhigen Atmosphaumlre durch rechtzeitige Abschaltung aller potenziellen Zuumlndquellen verhindert (z B automatische Abschaltung bei 25 der UEG)

die Wirksamkeit von luumlftungs- systemen wird uumlber gaswarn- anlagen geregelt

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prImaumlrer explosIonsschutz

Solche Gaswarnanlagen muumlssen bezuumlglich ihrer Funktionssicherheit und Zuverlaumls-sigkeit den Anfor derungen der Richtlinie 949EG entsprechen da sie Sicherheits-funktionen uumlbernehmen Besonderheiten beim umgang mit staumluben

Vordringliches Ziel des primaumlren Explosionsschutzes ist es die Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre zu verhindern Ist die explosionsfaumlhige Atmoshaumlre nicht sicher vermeidbar muumlssen Maszlignahmen ergriffen werden um diese zeitlich bzw raumlumlich einzuschraumlnken Obwohl nur die aufgewirbelte Staubwolke explo-dieren kann stellt auch der abgelagerte Staub ein besonderes Risiko dar

Abgelagerter Staub besitzt eine Glimmtemperatur

Abgelagerter Staub kann jederzeit aufgewirbelt werden

Die abgelagerte Staubmenge kann sich durch kummulieren erhoumlhen

Die Glimmtemperatur des Staubes reduziert sich bei houmlherer Schichtdicke

Betriebsmittel strahlen bei houmlherer Schichtdicke weniger Verlustwaumlrme ab und werden heiszliger

Das Entfernen abgelagerter Staumlube ist daher eine wichtige Maszlignahme des primaumlren Explosionsschutzes Wird ein abgelagerter Staub mit einer Schichtdicke von 1 mm aufgewirbelt erzeugt dieser eine Wolke die den daruumlber liegenden Raum fuumlllt

das entfernen abgelagerter staumlube ist eine wichtige maszlignahme des primaumlren explosionsschutzes

abgelagerter staub stellt ein besonderes risiko dar

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Abgelagerte Staubschichten muumlssen deshalb regelmaumlszligig beseitigt werden Das setzt voraus dass die Ablagerungsstellen frei zugaumlnglich sind Bei der Reinigung darf es nicht zu Aufwirbelungen kommen Uumlbliche Methoden sind

Nassreinigungsverfahren

Beseitigung mit Staubsaugern

Die Staubsauger muumlssen explosionsgeschuumltzt ausgefuumlhrt sein damit sie nicht als Zuumlndquelle wirksam werden koumlnnen Auszligerdem muss dem Personal durch bauliche und konstruktive Maszlignahmen die Reinigung erleichtert werden Waagerechte Flaumlchen auf denen sich Staub ablagen kann sind zu vermeiden Bei Kabelpritschen helfen zB abgeschraumlgte Uumlberdachungen die den Staub gezielt auf den Boden oder in leicht und gefahrlos zugaumlngliche Bereiche lenken Waumlnde sind moumlglichst glatt und fugenlos auszufuumlhren Bodenmarkierungen koumlnnen in Verbindung mit Reinigungsplaumlnen dafuumlr sorgen dass sich gefaumlhrliche Schichtdicken nicht unbemerkt aufbauen Kann trotz der Anwendung primaumlrer Maszlignahmen die Bildung einer explosions- faumlhigen Atmosphaumlre nicht ausgeschlossen werden sind sekundaumlre Maszlignahmen zu ergreifen Sie haben das Ziel die Zuumlndung der jeweiligen Atmosphaumlren zu verhindern Ist eine Freisetzung unterschiedlicher Stoffe moumlglich sind die Maszlignahmen auf die Kenngroumlszligen des jeweils zuumlndempfindlichsten Stoffes aus- zurichten

ruWac Industriesauger gmbh

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seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

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Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

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seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

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grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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notIzenQuellen und referenzen

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wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

schutzmassnahmen In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen

einfuumlhrung

Alle Betriebe und Unternehmen die mit brennbaren Stoffen umgehen sind durch Explosionen gefaumlhrdet Im Falle einer Explosion sind Leben und Gesundheit der Arbeitnehmer stets in Gefahr Mit individuellen und gefaumlhrdungsbezogenen Explo-sionsschutzmaszlignahmen wird die Sicherheit und Gesundheit der Menschen sowie die Sicherheit von Anlagen und Guumltern gewaumlhrleistet

Fuumlr den Menschen besteht eine unmittelbare Gefahr durch Flammen- und Druck-auswirkungen die sich aus einem Explosionsdruck von bis zu 10 bar bei der Zuumlndung von brennbaren Gasen oder Fluumlssigkeitsdaumlmpfen ergeben koumlnnen

Ein Druckstoszlig von 10 bar wuumlrde mit einer Kraft von 100 tmsup2 nicht nur Mauerwerk zerstoumlren sondern jeden Menschen toumlten Noch extremer ist der Druckverlauf bei brennbaren Staumluben Hier kann der Explosionsdruck bis zu 14 bar erreichen und durch weiteres Verwirbeln des abgelagerten Staubes Folgeexplosionen ausloumlsen

Selbst wenn Mitarbeiter vor den direkten Druckauswirkungen ausreichend ge-schuumltzt sind koumlnnen durch den schlagartigen Entzug des zum Atmen benoumltigten Sauerstoffs aus der Umgebungsluft und der Freisetzung schaumldlicher Reaktions-produkte und Rauchgase weitere ernste Gefahrenquellen entstehen

Der Explosionsschutz ist im Arbeitsschutz verankert Die Einhaltung der Arbeits-schutzgesetze ist grundsaumltzlich Arbeitgeberpflicht Diese unterliegen gesetzlichen Regelungen die sich laumlnderspezifisch unterschieden Innerhalb der Europaumlischen Union beschaumlftigen sich mehrere Richtlinien mit dem Explosionsschutz Die bdquoRichtlinie 949EG zur Angleichung der Rechtsvorschriften fuumlr Geraumlte und Schutz-systeme zur bestimmungsgemaumlszligen Verwendung in explosionsgefaumlhrdeten Berei-chenldquo dient dem freien Warenverkehr innerhalb der EU und richtet sich an die Hersteller von Geraumlten und Schutzsystemen

Die bdquoRichtlinie 9824EG des Rates zum Schutz von Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer vor der Gefaumlhrdung durch chemische Arbeitsstoffe bei der Arbeitldquo verlangt den Schutz der Arbeitnehmer vor Explosionen und deren Aus-wirkungen Die bdquoRichtlinie 199992EG des Europaumlischen Parlamentes und des Rates vom 16 Dezember 1999 uumlber Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer die durch explosions- faumlhige Atmosphaumlren gefaumlhrdet werden koumlnnenldquo konkretisiert dies fuumlr den Schutz der Arbeitnehmer vor Explosionsgefahren in Verbindung mit explosionsfaumlhigen Atmosphaumlren

Fuumlr die einzelnen EU-Mitgliedsstaaten wurden diese EU-Richtlinien in das jeweilige nationale Rechtssystem umgesetzt

Fuumlr Deutschland

bdquoRichtlinie 9824EGldquo rarr in die Gefahrstoffverordnung

bdquoRichtlinie 199992EGldquo rarr in die Betriebssicherheitsverordnung

Die Konkretisierung dieser deutschen Verordnungen und die rechtssichere Ableitung konkreter technischer und organisatorischer Maszlignahmen erfolgt uumlber die technischen Regeln fuumlr Gefahrstoffe (TRGS) und die technischen Regeln zur Betriebssicherheitsverordnung (TRBS) Das Einhalten dieser technischen Regeln ist in Deutschland fuumlr den Arbeitgeber und dessen Beauftragte verbindlich

die eu-richtlinie 949eg dient dem freien Warenverkehr innerhalb der eu

mehrere eu-richtlinien befassen sich mit dem schutz der arbeitnehmer vor explosionsgefahren

4

arBeItgeBerpflIchten explosIonsschutz

Nur durch gefaumlhrdungsbezogene individuelle Explosionsschutzmaszlignahmen kann der Arbeitgeber die Sicherheit und Gesundheit der Mitarbeiter sowie die Sicherheit von Anlagen und Guumltern gewaumlhrleisten Alle Maszlignahmen des Arbeits-schutzes und damit auch des Explosionsschutzes basieren auf den Ergebnissen der Gefaumlhrdungsbeurteilungen

durchfuumlhren von gefaumlhrdungsbeurteilungen

Im Rahmen der Gefaumlhrdungsbeurteilung werden die Ursachen von Freisetzungen moumlglicher Zuumlndquellen oder Wechselwirkungen zwischen den verarbeiteten Stoffen aufgedeckt Hinzu kommen moumlgliche Gefahren die sich aus Wechsel- wirkungen zwischen Arbeitsmitteln untereinander oder in Verbindung mit den verarbeiteten Stoffen ergeben koumlnnen Gefaumlhrdungsbeurteilungen muumlssen auch unter Betrachtung von besonderen nicht bestimmungsgemaumlszligen aber vorher- sehbaren Abweichungen durchgefuumlhrt werden

Gefaumlhrdungsbeurteilungen unter Beruumlcksichtigung von

normalen (bestimmungsgemaumlszligen) Betriebsbedingungen inkl Inbetrieb- nahme Instandhaltungsarbeiten und Auszligerbetriebnahme

auszligergewoumlhnlichen Bedingungen die bei Abweichungen vom bestimmungs-gemaumlszligen Betrieb auftreten koumlnnen z B ein Energieausfall

vorhersehbarem Fehlgebrauch der Einrichtungen durch den unter Umstaumlnden eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gebildet bzw freigesetzt wird oder durch den eventuelle Zuumlndquellen wirksam werden koumlnnen

Integrierter explosionsschutz in deutschland

Bei der Festlegung von Schutzmaszlignahmen gegen Explosionsgefahren ist die unten stehende Rangfolge des integrierten Explosionsschutzes zu beachten

alle notwendigen maszlignahmen des explosionsschutzes ergeben sich aus der gefaumlhrdungs beurteilung

Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlre verhindern

Zuumlndung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlre verhindern

Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maszlig beschraumlnken

Integrierter explosionsschutz

PrimaumlrerExplosionsschutz

SekundaumlrerExplosionsschutz

TertiaumlrerExplosionsschutz

Technische + Organisatorische Schutzmaszlignahmen

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Die Rangfolge des integrierten Explosionsschutzes basiert in Deutschland auf den allgemeinen Grundsaumltzen der Arbeitsschutzgesetze

bdquo Die Arbeit ist so zu gestalten dass eine Gefaumlhrdung fuumlr Leben und Gesundheit moumlglichst vermieden und die verbleibende Gefaumlhrdung moumlglichst gering gehalten wird hellip Gefahren sind an Ihrer Quelle zu bekaumlmpfenldquo

Hinzu kommen rechtliche Vorgaben der Gefahrstoffverordnung mit einem all- gemeinen Bezug auf Explosionsgefahren Bei der Festlegung von Schutzmaszlig- nahmen gegen Explosionsgefahren ist die folgende Reihenfolge zu beachten

1 Verhinderung der Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Primaumlrer Explosionsschutz)

2 Vermeidung der Entzuumlndung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Sekundaumlrer Explosionsschutz)

3 Abschwaumlchung der schaumldlichen Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maszlig (Tertiaumlrer Explosionsschutz)

Weitere Vorgaben der Betriebssicherheitsverordnung in Bezug auf explosionsfaumlhige Atmosphaumlren

bdquohellip ist der Arbeitgeber verpflichtet gefahrdrohende explosionsfaumlhige Atmosphauml-ren ndash wenn er sie nicht sicher ausschlieszligen kann ndash nach Wahrscheinlichkeit und Dauer dem Wirksamwerden von Zuumlndquellen und dem Ausmaszlig von Explosionen zu beurteilenldquo

die rangfolge der schutz-maszlignahmen ist im arbeits-schutzgesetz und in der shyGefahrstoffverordnungshy festgelegt

die umsetzung der eu-richt-linien in die nationalen rechts-systeme des arbeitsschutzes weichenshylaumlnderspezifischshyab

SchutzmaszlignahmenshysindshyimshyArbeitsschutzgesetzshyundshyinshydershyGefahrstoffverordnungshygeregelt

6

prImaumlrer explosIonsschutz

Die Forderungen nach Maszlignahmen des primaumlren Explosionsschutzes koumlnnen durch den Einsatz nicht brennbarer Stoffe das Verhindern von Freisetzungen und durch das Verdraumlngen des Luftsauerstoffes (Inertisierung im Anlageninneren) erreicht werden Weitere Maszlignahmen sind eine Absaugung der Emission sowie technische undoder natuumlrliche Luumlftungsmaszlignahmen (Verduumlnnung der Gaskon-zentration) ndash ggf kombiniert mit der Uumlberwachung der Brennstoffkonzentration in den Betriebsbereichen Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger atmosphaumlre verhindern

Auswahl der Stoffe

Einsatz nicht brennbarer Stoffe

Verwendung von Loumlsungsmitteln mit einem Flammpunkt oberhalb der Verarbei-tungstemperatur

Vermeidung staubfoumlrmiger oder staubbildender Produkte (z B Verwendung von Zuckersirup in Rezepturen anstelle von Staubzucker)

Stoffe die zu einer exothermen Oxidationsreaktion faumlhig sind gelten als brenn-bar Bei nicht klassifizierten Fluumlssigkeiten wird der Flammpunkt als Kenngroumlszlige der Entflammbarkeit herangezogen Alle Stoffe die als entzuumlndlich (R10) leicht-entzuumlndlich (R11) oder hochentzuumlndlich (R12) eingestuft und gekennzeichnet vorliegen sind als entflammbar anzusehen Die Wahrscheinlichkeit fuumlr die Bildung explosionsfaumlhiger Gemische steigt je naumlher sich die Verarbeitungstemperatur am Flammpunkt der brennbaren Fluumlssigkeit befindet oder diesen uumlbersteigt

BeeinflussungshydershyBrennstoffkonzentration

Konzentrationsabsenkung unter die UEG (untere Explosionsgrenze) durch Luumlftungsmaszlignahmen (Absaugung an der Austrittsstelle Raumbeluumlftung)

Einsatz von Fluumlssigkeiten mit hohen Flammpunkten oder Erhoumlhung der Flamm-punkte durch Zusatz nicht brennbarer Fluumlssigkeiten

Regelmaumlszligige Beseitigung von abgelagerten Staumluben ohne diese aufzuwirbeln

Verringerung oder Ausschluszlig schwer zugaumlnglicher Staubablagerungen durch konstruktive Maszlignahmen z B Vermeidung waagerechter Flaumlchen

Unterhalb der UEG ist ein Gemisch nicht zuumlndfaumlhig da es zu bdquomagerldquo ist Durch Begrenzung der freigesetzten Brennstoffmenge wird die Konzentration des GasLuftgemisches unterhalb der UEG gehalten Eine selbststaumlndig fortlaufende Verbrennungsreaktion ist ausgeschlossen

Im Falle der Konzentrationsabsenkung durch Luumlftungsmaszlignahmen werden an technische Luumlftungssysteme folgende Anforderungen gestellt

Es muss eine wirksame und gezielte Luftfuumlhrung vorliegen

Die abgesaugte Luft darf nicht mit Zuumlndquellen in Kontakt kommen

Ventilatoren muumlssen explosionsgeschuumltzt sein ndash falls eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gefoumlrdert werden koumlnnte (Zoneneinteilung beachten)

DieshyBeinflussungshydershyBrenn-stoffkonzentrationenshyerfolgtshyuumlber flammpunkte luumlftungs-maszlignahmen und die Beseiti-gung von staumluben

der flammpunkt von brenn- baren fluumlssigkeiten ist eng mit der Bildung einer explosions-faumlhigen atmosphaumlre verknuumlpft

7

prImaumlrer explosIonsschutz

Zugefoumlrderte Luft darf keine brennbaren Stoffe enthaltenen

Die Wirksamkeit der Abluftanlage ist kontinuierlich zu uumlberwachen z B durch Gaswarnanlagen oder Stroumlmungswaumlchter

Luumlftungsanlagen und deren Uumlberwachungseinrichtungen sind vor der ersten Inbetriebnahme hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und regelmaumlszligig in Bezug auf ihren ordnungsgemaumlszligen Zustand zu uumlberpruumlfen

BeeinflussungshydershySauerstoffkonzentration

Durch die Konzentrationsbegrenzung des Sauerstoffanteils vermindert sich die Reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-Luft-Gemischen Dies kann durch eine Inertisierung erreicht werden die auf der Zugabe von Inertgasen (in der Regel Stickstoff) beruht Damit wird die Sauerstoffkonzentration im Gemisch soweit verringert bis sie nicht mehr explosionsfaumlhig ist Der maszliggebliche Grenzwert wird durch die Sauerstoffgrenzkonzentration definiert Die Wirksamkeit der Inertisierung ist daher durch Messung der Sauerstoffkonzentration oder des Mengenstromes des Inertgases zu uumlberwachen

Wird der zulaumlssige Grenzbereich verlassen sind entsprechende Schutzmaszlig- nahmen auszuloumlsen Dazu muss die maximale Sauerstoffkonzentration in der Anlage deutlich unterhalb der Sauerstoffgrenzkonzentration gehalten werden damit im Falle einer Stoumlrung eine ausreichende Reaktionszeit fuumlr die Aktivierung vorgesehener Schutzmaszlignahmen die z B das Wirksamwerden von Zuumlndquellen verhindern zur Verfuumlgung steht

anpassen der Betriebsbedingungen

Vermeiden des Erwaumlrmens auf uumlber den Flammpunkt (bei Fluumlssigkeiten)

Verhindern des Stoffaustrittes z B durch Unterdruck in Apparaturen

Prozesse bei denen die Betriebstemperatur unterhalb des Flammpunktes gehal-ten wird sollten so abgesichert sein dass Temperaturuumlberschreitungen nicht auftreten koumlnnen Sind diese trotzdem nicht auszuschlieszligen sollten Warnein- richtungen vorgesehen werden damit eine stoumlrungsbedingte explosionsfaumlhige Atmosphaumlre nicht unbemerkt auftreten kann

BeeinflussungshydurchshydieshyAnlagenkonstruktionshy

Vermeidung des Stoffaustritts durch Einsatz technisch dichter Anlagen und Verbindungselemente ndash z B doppelt ausgefuumlhrte Gleitringdichtungen Nut- und Federflansche geschweiszligte Verbindungen und magnetisch gekuppelte dichtungslose Pumpen

Anwendung geschlossener Stoffkreislaumlufe z B Doppelschiebersysteme beim Fuumlllen von Behaumlltern Produktschleusen beim Entnehmen von Proben etc

Verwendung von Gaspendeleinrichtungen beim Umfuumlllen brennbarer Fluumlssigkeiten

prozesse sind so abzusichern dass eine uumlberschreitung der temperatur nicht auftreten kann

eine Inertisierung vermindert die reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-LuftshyGemischenshy

8

Sicherstellung einer schnellen Verduumlnnung falls Stoffe austreten (z B durch verlagern der Arbeiten ins Freie)

Der natuumlrliche Luftwechsel in Freianlagen ist im Vergleich zu Arbeitsstaumltten im Inneren von Gebaumluden erheblich groumlszliger Eine Luftgeschwindigkeit von 05 ms gemaumlszlig DIN EN 60079-10 entspricht einer Luftwechselzahl von ca 100h In einem Raum wird gemaumlszlig BGR 104TRBS 2152 Teil 2 hingegen nur ein Wert von ca 1h erreicht

uumlberwachung durch gaswarnanlagen

Gaswarnanlagen werden eingesetzt um beispielsweise die Wirksamkeit von Luumlftungssystemen zu uumlberwachen Dadurch koumlnnen in Bereichen in denen mit dem Auftreten einer explosionsfaumlhiger Gasatmosphaumlre normalerweise nicht zu rechnen ist Industriegeraumlte eingesetzt werden die im Sinne des Explosions- schutzes eine Zuumlndquelle darstellen

Bei Erreichen einer festgelegten Brennstoffkonzentration (z B bei 10 der UEG) wird entweder uumlber eine Leistungserhoumlhung der Luumlftungsanlage oder durch Zu-schaltung einer weiteren Luumlftungseinheit der Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre entgegengewirkt Gleichzeitig werden die Beschaumlftigten vor einer sich aufbauenden Gefaumlhrdungssituation durch akustische und optische Signale gewarnt

Bei weiter ansteigender Brennstoffkonzentration wird die Zuumlndung der explosions-faumlhigen Atmosphaumlre durch rechtzeitige Abschaltung aller potenziellen Zuumlndquellen verhindert (z B automatische Abschaltung bei 25 der UEG)

die Wirksamkeit von luumlftungs- systemen wird uumlber gaswarn- anlagen geregelt

9

prImaumlrer explosIonsschutz

Solche Gaswarnanlagen muumlssen bezuumlglich ihrer Funktionssicherheit und Zuverlaumls-sigkeit den Anfor derungen der Richtlinie 949EG entsprechen da sie Sicherheits-funktionen uumlbernehmen Besonderheiten beim umgang mit staumluben

Vordringliches Ziel des primaumlren Explosionsschutzes ist es die Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre zu verhindern Ist die explosionsfaumlhige Atmoshaumlre nicht sicher vermeidbar muumlssen Maszlignahmen ergriffen werden um diese zeitlich bzw raumlumlich einzuschraumlnken Obwohl nur die aufgewirbelte Staubwolke explo-dieren kann stellt auch der abgelagerte Staub ein besonderes Risiko dar

Abgelagerter Staub besitzt eine Glimmtemperatur

Abgelagerter Staub kann jederzeit aufgewirbelt werden

Die abgelagerte Staubmenge kann sich durch kummulieren erhoumlhen

Die Glimmtemperatur des Staubes reduziert sich bei houmlherer Schichtdicke

Betriebsmittel strahlen bei houmlherer Schichtdicke weniger Verlustwaumlrme ab und werden heiszliger

Das Entfernen abgelagerter Staumlube ist daher eine wichtige Maszlignahme des primaumlren Explosionsschutzes Wird ein abgelagerter Staub mit einer Schichtdicke von 1 mm aufgewirbelt erzeugt dieser eine Wolke die den daruumlber liegenden Raum fuumlllt

das entfernen abgelagerter staumlube ist eine wichtige maszlignahme des primaumlren explosionsschutzes

abgelagerter staub stellt ein besonderes risiko dar

10

Abgelagerte Staubschichten muumlssen deshalb regelmaumlszligig beseitigt werden Das setzt voraus dass die Ablagerungsstellen frei zugaumlnglich sind Bei der Reinigung darf es nicht zu Aufwirbelungen kommen Uumlbliche Methoden sind

Nassreinigungsverfahren

Beseitigung mit Staubsaugern

Die Staubsauger muumlssen explosionsgeschuumltzt ausgefuumlhrt sein damit sie nicht als Zuumlndquelle wirksam werden koumlnnen Auszligerdem muss dem Personal durch bauliche und konstruktive Maszlignahmen die Reinigung erleichtert werden Waagerechte Flaumlchen auf denen sich Staub ablagen kann sind zu vermeiden Bei Kabelpritschen helfen zB abgeschraumlgte Uumlberdachungen die den Staub gezielt auf den Boden oder in leicht und gefahrlos zugaumlngliche Bereiche lenken Waumlnde sind moumlglichst glatt und fugenlos auszufuumlhren Bodenmarkierungen koumlnnen in Verbindung mit Reinigungsplaumlnen dafuumlr sorgen dass sich gefaumlhrliche Schichtdicken nicht unbemerkt aufbauen Kann trotz der Anwendung primaumlrer Maszlignahmen die Bildung einer explosions- faumlhigen Atmosphaumlre nicht ausgeschlossen werden sind sekundaumlre Maszlignahmen zu ergreifen Sie haben das Ziel die Zuumlndung der jeweiligen Atmosphaumlren zu verhindern Ist eine Freisetzung unterschiedlicher Stoffe moumlglich sind die Maszlignahmen auf die Kenngroumlszligen des jeweils zuumlndempfindlichsten Stoffes aus- zurichten

ruWac Industriesauger gmbh

11

seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

121

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

12

seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

13

seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

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seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

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grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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notIzenQuellen und referenzen

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wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

arBeItgeBerpflIchten explosIonsschutz

Nur durch gefaumlhrdungsbezogene individuelle Explosionsschutzmaszlignahmen kann der Arbeitgeber die Sicherheit und Gesundheit der Mitarbeiter sowie die Sicherheit von Anlagen und Guumltern gewaumlhrleisten Alle Maszlignahmen des Arbeits-schutzes und damit auch des Explosionsschutzes basieren auf den Ergebnissen der Gefaumlhrdungsbeurteilungen

durchfuumlhren von gefaumlhrdungsbeurteilungen

Im Rahmen der Gefaumlhrdungsbeurteilung werden die Ursachen von Freisetzungen moumlglicher Zuumlndquellen oder Wechselwirkungen zwischen den verarbeiteten Stoffen aufgedeckt Hinzu kommen moumlgliche Gefahren die sich aus Wechsel- wirkungen zwischen Arbeitsmitteln untereinander oder in Verbindung mit den verarbeiteten Stoffen ergeben koumlnnen Gefaumlhrdungsbeurteilungen muumlssen auch unter Betrachtung von besonderen nicht bestimmungsgemaumlszligen aber vorher- sehbaren Abweichungen durchgefuumlhrt werden

Gefaumlhrdungsbeurteilungen unter Beruumlcksichtigung von

normalen (bestimmungsgemaumlszligen) Betriebsbedingungen inkl Inbetrieb- nahme Instandhaltungsarbeiten und Auszligerbetriebnahme

auszligergewoumlhnlichen Bedingungen die bei Abweichungen vom bestimmungs-gemaumlszligen Betrieb auftreten koumlnnen z B ein Energieausfall

vorhersehbarem Fehlgebrauch der Einrichtungen durch den unter Umstaumlnden eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gebildet bzw freigesetzt wird oder durch den eventuelle Zuumlndquellen wirksam werden koumlnnen

Integrierter explosionsschutz in deutschland

Bei der Festlegung von Schutzmaszlignahmen gegen Explosionsgefahren ist die unten stehende Rangfolge des integrierten Explosionsschutzes zu beachten

alle notwendigen maszlignahmen des explosionsschutzes ergeben sich aus der gefaumlhrdungs beurteilung

Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlre verhindern

Zuumlndung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Atmosphaumlre verhindern

Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maszlig beschraumlnken

Integrierter explosionsschutz

PrimaumlrerExplosionsschutz

SekundaumlrerExplosionsschutz

TertiaumlrerExplosionsschutz

Technische + Organisatorische Schutzmaszlignahmen

5

Die Rangfolge des integrierten Explosionsschutzes basiert in Deutschland auf den allgemeinen Grundsaumltzen der Arbeitsschutzgesetze

bdquo Die Arbeit ist so zu gestalten dass eine Gefaumlhrdung fuumlr Leben und Gesundheit moumlglichst vermieden und die verbleibende Gefaumlhrdung moumlglichst gering gehalten wird hellip Gefahren sind an Ihrer Quelle zu bekaumlmpfenldquo

Hinzu kommen rechtliche Vorgaben der Gefahrstoffverordnung mit einem all- gemeinen Bezug auf Explosionsgefahren Bei der Festlegung von Schutzmaszlig- nahmen gegen Explosionsgefahren ist die folgende Reihenfolge zu beachten

1 Verhinderung der Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Primaumlrer Explosionsschutz)

2 Vermeidung der Entzuumlndung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Sekundaumlrer Explosionsschutz)

3 Abschwaumlchung der schaumldlichen Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maszlig (Tertiaumlrer Explosionsschutz)

Weitere Vorgaben der Betriebssicherheitsverordnung in Bezug auf explosionsfaumlhige Atmosphaumlren

bdquohellip ist der Arbeitgeber verpflichtet gefahrdrohende explosionsfaumlhige Atmosphauml-ren ndash wenn er sie nicht sicher ausschlieszligen kann ndash nach Wahrscheinlichkeit und Dauer dem Wirksamwerden von Zuumlndquellen und dem Ausmaszlig von Explosionen zu beurteilenldquo

die rangfolge der schutz-maszlignahmen ist im arbeits-schutzgesetz und in der shyGefahrstoffverordnungshy festgelegt

die umsetzung der eu-richt-linien in die nationalen rechts-systeme des arbeitsschutzes weichenshylaumlnderspezifischshyab

SchutzmaszlignahmenshysindshyimshyArbeitsschutzgesetzshyundshyinshydershyGefahrstoffverordnungshygeregelt

6

prImaumlrer explosIonsschutz

Die Forderungen nach Maszlignahmen des primaumlren Explosionsschutzes koumlnnen durch den Einsatz nicht brennbarer Stoffe das Verhindern von Freisetzungen und durch das Verdraumlngen des Luftsauerstoffes (Inertisierung im Anlageninneren) erreicht werden Weitere Maszlignahmen sind eine Absaugung der Emission sowie technische undoder natuumlrliche Luumlftungsmaszlignahmen (Verduumlnnung der Gaskon-zentration) ndash ggf kombiniert mit der Uumlberwachung der Brennstoffkonzentration in den Betriebsbereichen Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger atmosphaumlre verhindern

Auswahl der Stoffe

Einsatz nicht brennbarer Stoffe

Verwendung von Loumlsungsmitteln mit einem Flammpunkt oberhalb der Verarbei-tungstemperatur

Vermeidung staubfoumlrmiger oder staubbildender Produkte (z B Verwendung von Zuckersirup in Rezepturen anstelle von Staubzucker)

Stoffe die zu einer exothermen Oxidationsreaktion faumlhig sind gelten als brenn-bar Bei nicht klassifizierten Fluumlssigkeiten wird der Flammpunkt als Kenngroumlszlige der Entflammbarkeit herangezogen Alle Stoffe die als entzuumlndlich (R10) leicht-entzuumlndlich (R11) oder hochentzuumlndlich (R12) eingestuft und gekennzeichnet vorliegen sind als entflammbar anzusehen Die Wahrscheinlichkeit fuumlr die Bildung explosionsfaumlhiger Gemische steigt je naumlher sich die Verarbeitungstemperatur am Flammpunkt der brennbaren Fluumlssigkeit befindet oder diesen uumlbersteigt

BeeinflussungshydershyBrennstoffkonzentration

Konzentrationsabsenkung unter die UEG (untere Explosionsgrenze) durch Luumlftungsmaszlignahmen (Absaugung an der Austrittsstelle Raumbeluumlftung)

Einsatz von Fluumlssigkeiten mit hohen Flammpunkten oder Erhoumlhung der Flamm-punkte durch Zusatz nicht brennbarer Fluumlssigkeiten

Regelmaumlszligige Beseitigung von abgelagerten Staumluben ohne diese aufzuwirbeln

Verringerung oder Ausschluszlig schwer zugaumlnglicher Staubablagerungen durch konstruktive Maszlignahmen z B Vermeidung waagerechter Flaumlchen

Unterhalb der UEG ist ein Gemisch nicht zuumlndfaumlhig da es zu bdquomagerldquo ist Durch Begrenzung der freigesetzten Brennstoffmenge wird die Konzentration des GasLuftgemisches unterhalb der UEG gehalten Eine selbststaumlndig fortlaufende Verbrennungsreaktion ist ausgeschlossen

Im Falle der Konzentrationsabsenkung durch Luumlftungsmaszlignahmen werden an technische Luumlftungssysteme folgende Anforderungen gestellt

Es muss eine wirksame und gezielte Luftfuumlhrung vorliegen

Die abgesaugte Luft darf nicht mit Zuumlndquellen in Kontakt kommen

Ventilatoren muumlssen explosionsgeschuumltzt sein ndash falls eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gefoumlrdert werden koumlnnte (Zoneneinteilung beachten)

DieshyBeinflussungshydershyBrenn-stoffkonzentrationenshyerfolgtshyuumlber flammpunkte luumlftungs-maszlignahmen und die Beseiti-gung von staumluben

der flammpunkt von brenn- baren fluumlssigkeiten ist eng mit der Bildung einer explosions-faumlhigen atmosphaumlre verknuumlpft

7

prImaumlrer explosIonsschutz

Zugefoumlrderte Luft darf keine brennbaren Stoffe enthaltenen

Die Wirksamkeit der Abluftanlage ist kontinuierlich zu uumlberwachen z B durch Gaswarnanlagen oder Stroumlmungswaumlchter

Luumlftungsanlagen und deren Uumlberwachungseinrichtungen sind vor der ersten Inbetriebnahme hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und regelmaumlszligig in Bezug auf ihren ordnungsgemaumlszligen Zustand zu uumlberpruumlfen

BeeinflussungshydershySauerstoffkonzentration

Durch die Konzentrationsbegrenzung des Sauerstoffanteils vermindert sich die Reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-Luft-Gemischen Dies kann durch eine Inertisierung erreicht werden die auf der Zugabe von Inertgasen (in der Regel Stickstoff) beruht Damit wird die Sauerstoffkonzentration im Gemisch soweit verringert bis sie nicht mehr explosionsfaumlhig ist Der maszliggebliche Grenzwert wird durch die Sauerstoffgrenzkonzentration definiert Die Wirksamkeit der Inertisierung ist daher durch Messung der Sauerstoffkonzentration oder des Mengenstromes des Inertgases zu uumlberwachen

Wird der zulaumlssige Grenzbereich verlassen sind entsprechende Schutzmaszlig- nahmen auszuloumlsen Dazu muss die maximale Sauerstoffkonzentration in der Anlage deutlich unterhalb der Sauerstoffgrenzkonzentration gehalten werden damit im Falle einer Stoumlrung eine ausreichende Reaktionszeit fuumlr die Aktivierung vorgesehener Schutzmaszlignahmen die z B das Wirksamwerden von Zuumlndquellen verhindern zur Verfuumlgung steht

anpassen der Betriebsbedingungen

Vermeiden des Erwaumlrmens auf uumlber den Flammpunkt (bei Fluumlssigkeiten)

Verhindern des Stoffaustrittes z B durch Unterdruck in Apparaturen

Prozesse bei denen die Betriebstemperatur unterhalb des Flammpunktes gehal-ten wird sollten so abgesichert sein dass Temperaturuumlberschreitungen nicht auftreten koumlnnen Sind diese trotzdem nicht auszuschlieszligen sollten Warnein- richtungen vorgesehen werden damit eine stoumlrungsbedingte explosionsfaumlhige Atmosphaumlre nicht unbemerkt auftreten kann

BeeinflussungshydurchshydieshyAnlagenkonstruktionshy

Vermeidung des Stoffaustritts durch Einsatz technisch dichter Anlagen und Verbindungselemente ndash z B doppelt ausgefuumlhrte Gleitringdichtungen Nut- und Federflansche geschweiszligte Verbindungen und magnetisch gekuppelte dichtungslose Pumpen

Anwendung geschlossener Stoffkreislaumlufe z B Doppelschiebersysteme beim Fuumlllen von Behaumlltern Produktschleusen beim Entnehmen von Proben etc

Verwendung von Gaspendeleinrichtungen beim Umfuumlllen brennbarer Fluumlssigkeiten

prozesse sind so abzusichern dass eine uumlberschreitung der temperatur nicht auftreten kann

eine Inertisierung vermindert die reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-LuftshyGemischenshy

8

Sicherstellung einer schnellen Verduumlnnung falls Stoffe austreten (z B durch verlagern der Arbeiten ins Freie)

Der natuumlrliche Luftwechsel in Freianlagen ist im Vergleich zu Arbeitsstaumltten im Inneren von Gebaumluden erheblich groumlszliger Eine Luftgeschwindigkeit von 05 ms gemaumlszlig DIN EN 60079-10 entspricht einer Luftwechselzahl von ca 100h In einem Raum wird gemaumlszlig BGR 104TRBS 2152 Teil 2 hingegen nur ein Wert von ca 1h erreicht

uumlberwachung durch gaswarnanlagen

Gaswarnanlagen werden eingesetzt um beispielsweise die Wirksamkeit von Luumlftungssystemen zu uumlberwachen Dadurch koumlnnen in Bereichen in denen mit dem Auftreten einer explosionsfaumlhiger Gasatmosphaumlre normalerweise nicht zu rechnen ist Industriegeraumlte eingesetzt werden die im Sinne des Explosions- schutzes eine Zuumlndquelle darstellen

Bei Erreichen einer festgelegten Brennstoffkonzentration (z B bei 10 der UEG) wird entweder uumlber eine Leistungserhoumlhung der Luumlftungsanlage oder durch Zu-schaltung einer weiteren Luumlftungseinheit der Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre entgegengewirkt Gleichzeitig werden die Beschaumlftigten vor einer sich aufbauenden Gefaumlhrdungssituation durch akustische und optische Signale gewarnt

Bei weiter ansteigender Brennstoffkonzentration wird die Zuumlndung der explosions-faumlhigen Atmosphaumlre durch rechtzeitige Abschaltung aller potenziellen Zuumlndquellen verhindert (z B automatische Abschaltung bei 25 der UEG)

die Wirksamkeit von luumlftungs- systemen wird uumlber gaswarn- anlagen geregelt

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prImaumlrer explosIonsschutz

Solche Gaswarnanlagen muumlssen bezuumlglich ihrer Funktionssicherheit und Zuverlaumls-sigkeit den Anfor derungen der Richtlinie 949EG entsprechen da sie Sicherheits-funktionen uumlbernehmen Besonderheiten beim umgang mit staumluben

Vordringliches Ziel des primaumlren Explosionsschutzes ist es die Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre zu verhindern Ist die explosionsfaumlhige Atmoshaumlre nicht sicher vermeidbar muumlssen Maszlignahmen ergriffen werden um diese zeitlich bzw raumlumlich einzuschraumlnken Obwohl nur die aufgewirbelte Staubwolke explo-dieren kann stellt auch der abgelagerte Staub ein besonderes Risiko dar

Abgelagerter Staub besitzt eine Glimmtemperatur

Abgelagerter Staub kann jederzeit aufgewirbelt werden

Die abgelagerte Staubmenge kann sich durch kummulieren erhoumlhen

Die Glimmtemperatur des Staubes reduziert sich bei houmlherer Schichtdicke

Betriebsmittel strahlen bei houmlherer Schichtdicke weniger Verlustwaumlrme ab und werden heiszliger

Das Entfernen abgelagerter Staumlube ist daher eine wichtige Maszlignahme des primaumlren Explosionsschutzes Wird ein abgelagerter Staub mit einer Schichtdicke von 1 mm aufgewirbelt erzeugt dieser eine Wolke die den daruumlber liegenden Raum fuumlllt

das entfernen abgelagerter staumlube ist eine wichtige maszlignahme des primaumlren explosionsschutzes

abgelagerter staub stellt ein besonderes risiko dar

10

Abgelagerte Staubschichten muumlssen deshalb regelmaumlszligig beseitigt werden Das setzt voraus dass die Ablagerungsstellen frei zugaumlnglich sind Bei der Reinigung darf es nicht zu Aufwirbelungen kommen Uumlbliche Methoden sind

Nassreinigungsverfahren

Beseitigung mit Staubsaugern

Die Staubsauger muumlssen explosionsgeschuumltzt ausgefuumlhrt sein damit sie nicht als Zuumlndquelle wirksam werden koumlnnen Auszligerdem muss dem Personal durch bauliche und konstruktive Maszlignahmen die Reinigung erleichtert werden Waagerechte Flaumlchen auf denen sich Staub ablagen kann sind zu vermeiden Bei Kabelpritschen helfen zB abgeschraumlgte Uumlberdachungen die den Staub gezielt auf den Boden oder in leicht und gefahrlos zugaumlngliche Bereiche lenken Waumlnde sind moumlglichst glatt und fugenlos auszufuumlhren Bodenmarkierungen koumlnnen in Verbindung mit Reinigungsplaumlnen dafuumlr sorgen dass sich gefaumlhrliche Schichtdicken nicht unbemerkt aufbauen Kann trotz der Anwendung primaumlrer Maszlignahmen die Bildung einer explosions- faumlhigen Atmosphaumlre nicht ausgeschlossen werden sind sekundaumlre Maszlignahmen zu ergreifen Sie haben das Ziel die Zuumlndung der jeweiligen Atmosphaumlren zu verhindern Ist eine Freisetzung unterschiedlicher Stoffe moumlglich sind die Maszlignahmen auf die Kenngroumlszligen des jeweils zuumlndempfindlichsten Stoffes aus- zurichten

ruWac Industriesauger gmbh

11

seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

121

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

13

seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

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seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

18

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

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grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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notIzenQuellen und referenzen

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wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

Die Rangfolge des integrierten Explosionsschutzes basiert in Deutschland auf den allgemeinen Grundsaumltzen der Arbeitsschutzgesetze

bdquo Die Arbeit ist so zu gestalten dass eine Gefaumlhrdung fuumlr Leben und Gesundheit moumlglichst vermieden und die verbleibende Gefaumlhrdung moumlglichst gering gehalten wird hellip Gefahren sind an Ihrer Quelle zu bekaumlmpfenldquo

Hinzu kommen rechtliche Vorgaben der Gefahrstoffverordnung mit einem all- gemeinen Bezug auf Explosionsgefahren Bei der Festlegung von Schutzmaszlig- nahmen gegen Explosionsgefahren ist die folgende Reihenfolge zu beachten

1 Verhinderung der Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Primaumlrer Explosionsschutz)

2 Vermeidung der Entzuumlndung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger Gemische (Sekundaumlrer Explosionsschutz)

3 Abschwaumlchung der schaumldlichen Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maszlig (Tertiaumlrer Explosionsschutz)

Weitere Vorgaben der Betriebssicherheitsverordnung in Bezug auf explosionsfaumlhige Atmosphaumlren

bdquohellip ist der Arbeitgeber verpflichtet gefahrdrohende explosionsfaumlhige Atmosphauml-ren ndash wenn er sie nicht sicher ausschlieszligen kann ndash nach Wahrscheinlichkeit und Dauer dem Wirksamwerden von Zuumlndquellen und dem Ausmaszlig von Explosionen zu beurteilenldquo

die rangfolge der schutz-maszlignahmen ist im arbeits-schutzgesetz und in der shyGefahrstoffverordnungshy festgelegt

die umsetzung der eu-richt-linien in die nationalen rechts-systeme des arbeitsschutzes weichenshylaumlnderspezifischshyab

SchutzmaszlignahmenshysindshyimshyArbeitsschutzgesetzshyundshyinshydershyGefahrstoffverordnungshygeregelt

6

prImaumlrer explosIonsschutz

Die Forderungen nach Maszlignahmen des primaumlren Explosionsschutzes koumlnnen durch den Einsatz nicht brennbarer Stoffe das Verhindern von Freisetzungen und durch das Verdraumlngen des Luftsauerstoffes (Inertisierung im Anlageninneren) erreicht werden Weitere Maszlignahmen sind eine Absaugung der Emission sowie technische undoder natuumlrliche Luumlftungsmaszlignahmen (Verduumlnnung der Gaskon-zentration) ndash ggf kombiniert mit der Uumlberwachung der Brennstoffkonzentration in den Betriebsbereichen Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger atmosphaumlre verhindern

Auswahl der Stoffe

Einsatz nicht brennbarer Stoffe

Verwendung von Loumlsungsmitteln mit einem Flammpunkt oberhalb der Verarbei-tungstemperatur

Vermeidung staubfoumlrmiger oder staubbildender Produkte (z B Verwendung von Zuckersirup in Rezepturen anstelle von Staubzucker)

Stoffe die zu einer exothermen Oxidationsreaktion faumlhig sind gelten als brenn-bar Bei nicht klassifizierten Fluumlssigkeiten wird der Flammpunkt als Kenngroumlszlige der Entflammbarkeit herangezogen Alle Stoffe die als entzuumlndlich (R10) leicht-entzuumlndlich (R11) oder hochentzuumlndlich (R12) eingestuft und gekennzeichnet vorliegen sind als entflammbar anzusehen Die Wahrscheinlichkeit fuumlr die Bildung explosionsfaumlhiger Gemische steigt je naumlher sich die Verarbeitungstemperatur am Flammpunkt der brennbaren Fluumlssigkeit befindet oder diesen uumlbersteigt

BeeinflussungshydershyBrennstoffkonzentration

Konzentrationsabsenkung unter die UEG (untere Explosionsgrenze) durch Luumlftungsmaszlignahmen (Absaugung an der Austrittsstelle Raumbeluumlftung)

Einsatz von Fluumlssigkeiten mit hohen Flammpunkten oder Erhoumlhung der Flamm-punkte durch Zusatz nicht brennbarer Fluumlssigkeiten

Regelmaumlszligige Beseitigung von abgelagerten Staumluben ohne diese aufzuwirbeln

Verringerung oder Ausschluszlig schwer zugaumlnglicher Staubablagerungen durch konstruktive Maszlignahmen z B Vermeidung waagerechter Flaumlchen

Unterhalb der UEG ist ein Gemisch nicht zuumlndfaumlhig da es zu bdquomagerldquo ist Durch Begrenzung der freigesetzten Brennstoffmenge wird die Konzentration des GasLuftgemisches unterhalb der UEG gehalten Eine selbststaumlndig fortlaufende Verbrennungsreaktion ist ausgeschlossen

Im Falle der Konzentrationsabsenkung durch Luumlftungsmaszlignahmen werden an technische Luumlftungssysteme folgende Anforderungen gestellt

Es muss eine wirksame und gezielte Luftfuumlhrung vorliegen

Die abgesaugte Luft darf nicht mit Zuumlndquellen in Kontakt kommen

Ventilatoren muumlssen explosionsgeschuumltzt sein ndash falls eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gefoumlrdert werden koumlnnte (Zoneneinteilung beachten)

DieshyBeinflussungshydershyBrenn-stoffkonzentrationenshyerfolgtshyuumlber flammpunkte luumlftungs-maszlignahmen und die Beseiti-gung von staumluben

der flammpunkt von brenn- baren fluumlssigkeiten ist eng mit der Bildung einer explosions-faumlhigen atmosphaumlre verknuumlpft

7

prImaumlrer explosIonsschutz

Zugefoumlrderte Luft darf keine brennbaren Stoffe enthaltenen

Die Wirksamkeit der Abluftanlage ist kontinuierlich zu uumlberwachen z B durch Gaswarnanlagen oder Stroumlmungswaumlchter

Luumlftungsanlagen und deren Uumlberwachungseinrichtungen sind vor der ersten Inbetriebnahme hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und regelmaumlszligig in Bezug auf ihren ordnungsgemaumlszligen Zustand zu uumlberpruumlfen

BeeinflussungshydershySauerstoffkonzentration

Durch die Konzentrationsbegrenzung des Sauerstoffanteils vermindert sich die Reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-Luft-Gemischen Dies kann durch eine Inertisierung erreicht werden die auf der Zugabe von Inertgasen (in der Regel Stickstoff) beruht Damit wird die Sauerstoffkonzentration im Gemisch soweit verringert bis sie nicht mehr explosionsfaumlhig ist Der maszliggebliche Grenzwert wird durch die Sauerstoffgrenzkonzentration definiert Die Wirksamkeit der Inertisierung ist daher durch Messung der Sauerstoffkonzentration oder des Mengenstromes des Inertgases zu uumlberwachen

Wird der zulaumlssige Grenzbereich verlassen sind entsprechende Schutzmaszlig- nahmen auszuloumlsen Dazu muss die maximale Sauerstoffkonzentration in der Anlage deutlich unterhalb der Sauerstoffgrenzkonzentration gehalten werden damit im Falle einer Stoumlrung eine ausreichende Reaktionszeit fuumlr die Aktivierung vorgesehener Schutzmaszlignahmen die z B das Wirksamwerden von Zuumlndquellen verhindern zur Verfuumlgung steht

anpassen der Betriebsbedingungen

Vermeiden des Erwaumlrmens auf uumlber den Flammpunkt (bei Fluumlssigkeiten)

Verhindern des Stoffaustrittes z B durch Unterdruck in Apparaturen

Prozesse bei denen die Betriebstemperatur unterhalb des Flammpunktes gehal-ten wird sollten so abgesichert sein dass Temperaturuumlberschreitungen nicht auftreten koumlnnen Sind diese trotzdem nicht auszuschlieszligen sollten Warnein- richtungen vorgesehen werden damit eine stoumlrungsbedingte explosionsfaumlhige Atmosphaumlre nicht unbemerkt auftreten kann

BeeinflussungshydurchshydieshyAnlagenkonstruktionshy

Vermeidung des Stoffaustritts durch Einsatz technisch dichter Anlagen und Verbindungselemente ndash z B doppelt ausgefuumlhrte Gleitringdichtungen Nut- und Federflansche geschweiszligte Verbindungen und magnetisch gekuppelte dichtungslose Pumpen

Anwendung geschlossener Stoffkreislaumlufe z B Doppelschiebersysteme beim Fuumlllen von Behaumlltern Produktschleusen beim Entnehmen von Proben etc

Verwendung von Gaspendeleinrichtungen beim Umfuumlllen brennbarer Fluumlssigkeiten

prozesse sind so abzusichern dass eine uumlberschreitung der temperatur nicht auftreten kann

eine Inertisierung vermindert die reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-LuftshyGemischenshy

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Sicherstellung einer schnellen Verduumlnnung falls Stoffe austreten (z B durch verlagern der Arbeiten ins Freie)

Der natuumlrliche Luftwechsel in Freianlagen ist im Vergleich zu Arbeitsstaumltten im Inneren von Gebaumluden erheblich groumlszliger Eine Luftgeschwindigkeit von 05 ms gemaumlszlig DIN EN 60079-10 entspricht einer Luftwechselzahl von ca 100h In einem Raum wird gemaumlszlig BGR 104TRBS 2152 Teil 2 hingegen nur ein Wert von ca 1h erreicht

uumlberwachung durch gaswarnanlagen

Gaswarnanlagen werden eingesetzt um beispielsweise die Wirksamkeit von Luumlftungssystemen zu uumlberwachen Dadurch koumlnnen in Bereichen in denen mit dem Auftreten einer explosionsfaumlhiger Gasatmosphaumlre normalerweise nicht zu rechnen ist Industriegeraumlte eingesetzt werden die im Sinne des Explosions- schutzes eine Zuumlndquelle darstellen

Bei Erreichen einer festgelegten Brennstoffkonzentration (z B bei 10 der UEG) wird entweder uumlber eine Leistungserhoumlhung der Luumlftungsanlage oder durch Zu-schaltung einer weiteren Luumlftungseinheit der Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre entgegengewirkt Gleichzeitig werden die Beschaumlftigten vor einer sich aufbauenden Gefaumlhrdungssituation durch akustische und optische Signale gewarnt

Bei weiter ansteigender Brennstoffkonzentration wird die Zuumlndung der explosions-faumlhigen Atmosphaumlre durch rechtzeitige Abschaltung aller potenziellen Zuumlndquellen verhindert (z B automatische Abschaltung bei 25 der UEG)

die Wirksamkeit von luumlftungs- systemen wird uumlber gaswarn- anlagen geregelt

9

prImaumlrer explosIonsschutz

Solche Gaswarnanlagen muumlssen bezuumlglich ihrer Funktionssicherheit und Zuverlaumls-sigkeit den Anfor derungen der Richtlinie 949EG entsprechen da sie Sicherheits-funktionen uumlbernehmen Besonderheiten beim umgang mit staumluben

Vordringliches Ziel des primaumlren Explosionsschutzes ist es die Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre zu verhindern Ist die explosionsfaumlhige Atmoshaumlre nicht sicher vermeidbar muumlssen Maszlignahmen ergriffen werden um diese zeitlich bzw raumlumlich einzuschraumlnken Obwohl nur die aufgewirbelte Staubwolke explo-dieren kann stellt auch der abgelagerte Staub ein besonderes Risiko dar

Abgelagerter Staub besitzt eine Glimmtemperatur

Abgelagerter Staub kann jederzeit aufgewirbelt werden

Die abgelagerte Staubmenge kann sich durch kummulieren erhoumlhen

Die Glimmtemperatur des Staubes reduziert sich bei houmlherer Schichtdicke

Betriebsmittel strahlen bei houmlherer Schichtdicke weniger Verlustwaumlrme ab und werden heiszliger

Das Entfernen abgelagerter Staumlube ist daher eine wichtige Maszlignahme des primaumlren Explosionsschutzes Wird ein abgelagerter Staub mit einer Schichtdicke von 1 mm aufgewirbelt erzeugt dieser eine Wolke die den daruumlber liegenden Raum fuumlllt

das entfernen abgelagerter staumlube ist eine wichtige maszlignahme des primaumlren explosionsschutzes

abgelagerter staub stellt ein besonderes risiko dar

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Abgelagerte Staubschichten muumlssen deshalb regelmaumlszligig beseitigt werden Das setzt voraus dass die Ablagerungsstellen frei zugaumlnglich sind Bei der Reinigung darf es nicht zu Aufwirbelungen kommen Uumlbliche Methoden sind

Nassreinigungsverfahren

Beseitigung mit Staubsaugern

Die Staubsauger muumlssen explosionsgeschuumltzt ausgefuumlhrt sein damit sie nicht als Zuumlndquelle wirksam werden koumlnnen Auszligerdem muss dem Personal durch bauliche und konstruktive Maszlignahmen die Reinigung erleichtert werden Waagerechte Flaumlchen auf denen sich Staub ablagen kann sind zu vermeiden Bei Kabelpritschen helfen zB abgeschraumlgte Uumlberdachungen die den Staub gezielt auf den Boden oder in leicht und gefahrlos zugaumlngliche Bereiche lenken Waumlnde sind moumlglichst glatt und fugenlos auszufuumlhren Bodenmarkierungen koumlnnen in Verbindung mit Reinigungsplaumlnen dafuumlr sorgen dass sich gefaumlhrliche Schichtdicken nicht unbemerkt aufbauen Kann trotz der Anwendung primaumlrer Maszlignahmen die Bildung einer explosions- faumlhigen Atmosphaumlre nicht ausgeschlossen werden sind sekundaumlre Maszlignahmen zu ergreifen Sie haben das Ziel die Zuumlndung der jeweiligen Atmosphaumlren zu verhindern Ist eine Freisetzung unterschiedlicher Stoffe moumlglich sind die Maszlignahmen auf die Kenngroumlszligen des jeweils zuumlndempfindlichsten Stoffes aus- zurichten

ruWac Industriesauger gmbh

11

seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

121

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

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seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

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grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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notIzenQuellen und referenzen

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wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

prImaumlrer explosIonsschutz

Die Forderungen nach Maszlignahmen des primaumlren Explosionsschutzes koumlnnen durch den Einsatz nicht brennbarer Stoffe das Verhindern von Freisetzungen und durch das Verdraumlngen des Luftsauerstoffes (Inertisierung im Anlageninneren) erreicht werden Weitere Maszlignahmen sind eine Absaugung der Emission sowie technische undoder natuumlrliche Luumlftungsmaszlignahmen (Verduumlnnung der Gaskon-zentration) ndash ggf kombiniert mit der Uumlberwachung der Brennstoffkonzentration in den Betriebsbereichen Bildung gefaumlhrlicher explosionsfaumlhiger atmosphaumlre verhindern

Auswahl der Stoffe

Einsatz nicht brennbarer Stoffe

Verwendung von Loumlsungsmitteln mit einem Flammpunkt oberhalb der Verarbei-tungstemperatur

Vermeidung staubfoumlrmiger oder staubbildender Produkte (z B Verwendung von Zuckersirup in Rezepturen anstelle von Staubzucker)

Stoffe die zu einer exothermen Oxidationsreaktion faumlhig sind gelten als brenn-bar Bei nicht klassifizierten Fluumlssigkeiten wird der Flammpunkt als Kenngroumlszlige der Entflammbarkeit herangezogen Alle Stoffe die als entzuumlndlich (R10) leicht-entzuumlndlich (R11) oder hochentzuumlndlich (R12) eingestuft und gekennzeichnet vorliegen sind als entflammbar anzusehen Die Wahrscheinlichkeit fuumlr die Bildung explosionsfaumlhiger Gemische steigt je naumlher sich die Verarbeitungstemperatur am Flammpunkt der brennbaren Fluumlssigkeit befindet oder diesen uumlbersteigt

BeeinflussungshydershyBrennstoffkonzentration

Konzentrationsabsenkung unter die UEG (untere Explosionsgrenze) durch Luumlftungsmaszlignahmen (Absaugung an der Austrittsstelle Raumbeluumlftung)

Einsatz von Fluumlssigkeiten mit hohen Flammpunkten oder Erhoumlhung der Flamm-punkte durch Zusatz nicht brennbarer Fluumlssigkeiten

Regelmaumlszligige Beseitigung von abgelagerten Staumluben ohne diese aufzuwirbeln

Verringerung oder Ausschluszlig schwer zugaumlnglicher Staubablagerungen durch konstruktive Maszlignahmen z B Vermeidung waagerechter Flaumlchen

Unterhalb der UEG ist ein Gemisch nicht zuumlndfaumlhig da es zu bdquomagerldquo ist Durch Begrenzung der freigesetzten Brennstoffmenge wird die Konzentration des GasLuftgemisches unterhalb der UEG gehalten Eine selbststaumlndig fortlaufende Verbrennungsreaktion ist ausgeschlossen

Im Falle der Konzentrationsabsenkung durch Luumlftungsmaszlignahmen werden an technische Luumlftungssysteme folgende Anforderungen gestellt

Es muss eine wirksame und gezielte Luftfuumlhrung vorliegen

Die abgesaugte Luft darf nicht mit Zuumlndquellen in Kontakt kommen

Ventilatoren muumlssen explosionsgeschuumltzt sein ndash falls eine explosionsfaumlhige Atmosphaumlre gefoumlrdert werden koumlnnte (Zoneneinteilung beachten)

DieshyBeinflussungshydershyBrenn-stoffkonzentrationenshyerfolgtshyuumlber flammpunkte luumlftungs-maszlignahmen und die Beseiti-gung von staumluben

der flammpunkt von brenn- baren fluumlssigkeiten ist eng mit der Bildung einer explosions-faumlhigen atmosphaumlre verknuumlpft

7

prImaumlrer explosIonsschutz

Zugefoumlrderte Luft darf keine brennbaren Stoffe enthaltenen

Die Wirksamkeit der Abluftanlage ist kontinuierlich zu uumlberwachen z B durch Gaswarnanlagen oder Stroumlmungswaumlchter

Luumlftungsanlagen und deren Uumlberwachungseinrichtungen sind vor der ersten Inbetriebnahme hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und regelmaumlszligig in Bezug auf ihren ordnungsgemaumlszligen Zustand zu uumlberpruumlfen

BeeinflussungshydershySauerstoffkonzentration

Durch die Konzentrationsbegrenzung des Sauerstoffanteils vermindert sich die Reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-Luft-Gemischen Dies kann durch eine Inertisierung erreicht werden die auf der Zugabe von Inertgasen (in der Regel Stickstoff) beruht Damit wird die Sauerstoffkonzentration im Gemisch soweit verringert bis sie nicht mehr explosionsfaumlhig ist Der maszliggebliche Grenzwert wird durch die Sauerstoffgrenzkonzentration definiert Die Wirksamkeit der Inertisierung ist daher durch Messung der Sauerstoffkonzentration oder des Mengenstromes des Inertgases zu uumlberwachen

Wird der zulaumlssige Grenzbereich verlassen sind entsprechende Schutzmaszlig- nahmen auszuloumlsen Dazu muss die maximale Sauerstoffkonzentration in der Anlage deutlich unterhalb der Sauerstoffgrenzkonzentration gehalten werden damit im Falle einer Stoumlrung eine ausreichende Reaktionszeit fuumlr die Aktivierung vorgesehener Schutzmaszlignahmen die z B das Wirksamwerden von Zuumlndquellen verhindern zur Verfuumlgung steht

anpassen der Betriebsbedingungen

Vermeiden des Erwaumlrmens auf uumlber den Flammpunkt (bei Fluumlssigkeiten)

Verhindern des Stoffaustrittes z B durch Unterdruck in Apparaturen

Prozesse bei denen die Betriebstemperatur unterhalb des Flammpunktes gehal-ten wird sollten so abgesichert sein dass Temperaturuumlberschreitungen nicht auftreten koumlnnen Sind diese trotzdem nicht auszuschlieszligen sollten Warnein- richtungen vorgesehen werden damit eine stoumlrungsbedingte explosionsfaumlhige Atmosphaumlre nicht unbemerkt auftreten kann

BeeinflussungshydurchshydieshyAnlagenkonstruktionshy

Vermeidung des Stoffaustritts durch Einsatz technisch dichter Anlagen und Verbindungselemente ndash z B doppelt ausgefuumlhrte Gleitringdichtungen Nut- und Federflansche geschweiszligte Verbindungen und magnetisch gekuppelte dichtungslose Pumpen

Anwendung geschlossener Stoffkreislaumlufe z B Doppelschiebersysteme beim Fuumlllen von Behaumlltern Produktschleusen beim Entnehmen von Proben etc

Verwendung von Gaspendeleinrichtungen beim Umfuumlllen brennbarer Fluumlssigkeiten

prozesse sind so abzusichern dass eine uumlberschreitung der temperatur nicht auftreten kann

eine Inertisierung vermindert die reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-LuftshyGemischenshy

8

Sicherstellung einer schnellen Verduumlnnung falls Stoffe austreten (z B durch verlagern der Arbeiten ins Freie)

Der natuumlrliche Luftwechsel in Freianlagen ist im Vergleich zu Arbeitsstaumltten im Inneren von Gebaumluden erheblich groumlszliger Eine Luftgeschwindigkeit von 05 ms gemaumlszlig DIN EN 60079-10 entspricht einer Luftwechselzahl von ca 100h In einem Raum wird gemaumlszlig BGR 104TRBS 2152 Teil 2 hingegen nur ein Wert von ca 1h erreicht

uumlberwachung durch gaswarnanlagen

Gaswarnanlagen werden eingesetzt um beispielsweise die Wirksamkeit von Luumlftungssystemen zu uumlberwachen Dadurch koumlnnen in Bereichen in denen mit dem Auftreten einer explosionsfaumlhiger Gasatmosphaumlre normalerweise nicht zu rechnen ist Industriegeraumlte eingesetzt werden die im Sinne des Explosions- schutzes eine Zuumlndquelle darstellen

Bei Erreichen einer festgelegten Brennstoffkonzentration (z B bei 10 der UEG) wird entweder uumlber eine Leistungserhoumlhung der Luumlftungsanlage oder durch Zu-schaltung einer weiteren Luumlftungseinheit der Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre entgegengewirkt Gleichzeitig werden die Beschaumlftigten vor einer sich aufbauenden Gefaumlhrdungssituation durch akustische und optische Signale gewarnt

Bei weiter ansteigender Brennstoffkonzentration wird die Zuumlndung der explosions-faumlhigen Atmosphaumlre durch rechtzeitige Abschaltung aller potenziellen Zuumlndquellen verhindert (z B automatische Abschaltung bei 25 der UEG)

die Wirksamkeit von luumlftungs- systemen wird uumlber gaswarn- anlagen geregelt

9

prImaumlrer explosIonsschutz

Solche Gaswarnanlagen muumlssen bezuumlglich ihrer Funktionssicherheit und Zuverlaumls-sigkeit den Anfor derungen der Richtlinie 949EG entsprechen da sie Sicherheits-funktionen uumlbernehmen Besonderheiten beim umgang mit staumluben

Vordringliches Ziel des primaumlren Explosionsschutzes ist es die Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre zu verhindern Ist die explosionsfaumlhige Atmoshaumlre nicht sicher vermeidbar muumlssen Maszlignahmen ergriffen werden um diese zeitlich bzw raumlumlich einzuschraumlnken Obwohl nur die aufgewirbelte Staubwolke explo-dieren kann stellt auch der abgelagerte Staub ein besonderes Risiko dar

Abgelagerter Staub besitzt eine Glimmtemperatur

Abgelagerter Staub kann jederzeit aufgewirbelt werden

Die abgelagerte Staubmenge kann sich durch kummulieren erhoumlhen

Die Glimmtemperatur des Staubes reduziert sich bei houmlherer Schichtdicke

Betriebsmittel strahlen bei houmlherer Schichtdicke weniger Verlustwaumlrme ab und werden heiszliger

Das Entfernen abgelagerter Staumlube ist daher eine wichtige Maszlignahme des primaumlren Explosionsschutzes Wird ein abgelagerter Staub mit einer Schichtdicke von 1 mm aufgewirbelt erzeugt dieser eine Wolke die den daruumlber liegenden Raum fuumlllt

das entfernen abgelagerter staumlube ist eine wichtige maszlignahme des primaumlren explosionsschutzes

abgelagerter staub stellt ein besonderes risiko dar

10

Abgelagerte Staubschichten muumlssen deshalb regelmaumlszligig beseitigt werden Das setzt voraus dass die Ablagerungsstellen frei zugaumlnglich sind Bei der Reinigung darf es nicht zu Aufwirbelungen kommen Uumlbliche Methoden sind

Nassreinigungsverfahren

Beseitigung mit Staubsaugern

Die Staubsauger muumlssen explosionsgeschuumltzt ausgefuumlhrt sein damit sie nicht als Zuumlndquelle wirksam werden koumlnnen Auszligerdem muss dem Personal durch bauliche und konstruktive Maszlignahmen die Reinigung erleichtert werden Waagerechte Flaumlchen auf denen sich Staub ablagen kann sind zu vermeiden Bei Kabelpritschen helfen zB abgeschraumlgte Uumlberdachungen die den Staub gezielt auf den Boden oder in leicht und gefahrlos zugaumlngliche Bereiche lenken Waumlnde sind moumlglichst glatt und fugenlos auszufuumlhren Bodenmarkierungen koumlnnen in Verbindung mit Reinigungsplaumlnen dafuumlr sorgen dass sich gefaumlhrliche Schichtdicken nicht unbemerkt aufbauen Kann trotz der Anwendung primaumlrer Maszlignahmen die Bildung einer explosions- faumlhigen Atmosphaumlre nicht ausgeschlossen werden sind sekundaumlre Maszlignahmen zu ergreifen Sie haben das Ziel die Zuumlndung der jeweiligen Atmosphaumlren zu verhindern Ist eine Freisetzung unterschiedlicher Stoffe moumlglich sind die Maszlignahmen auf die Kenngroumlszligen des jeweils zuumlndempfindlichsten Stoffes aus- zurichten

ruWac Industriesauger gmbh

11

seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

121

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

12

seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

13

seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

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seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

17

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

20

grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

21

Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

22

notIzenQuellen und referenzen

23

wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

prImaumlrer explosIonsschutz

Zugefoumlrderte Luft darf keine brennbaren Stoffe enthaltenen

Die Wirksamkeit der Abluftanlage ist kontinuierlich zu uumlberwachen z B durch Gaswarnanlagen oder Stroumlmungswaumlchter

Luumlftungsanlagen und deren Uumlberwachungseinrichtungen sind vor der ersten Inbetriebnahme hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und regelmaumlszligig in Bezug auf ihren ordnungsgemaumlszligen Zustand zu uumlberpruumlfen

BeeinflussungshydershySauerstoffkonzentration

Durch die Konzentrationsbegrenzung des Sauerstoffanteils vermindert sich die Reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-Luft-Gemischen Dies kann durch eine Inertisierung erreicht werden die auf der Zugabe von Inertgasen (in der Regel Stickstoff) beruht Damit wird die Sauerstoffkonzentration im Gemisch soweit verringert bis sie nicht mehr explosionsfaumlhig ist Der maszliggebliche Grenzwert wird durch die Sauerstoffgrenzkonzentration definiert Die Wirksamkeit der Inertisierung ist daher durch Messung der Sauerstoffkonzentration oder des Mengenstromes des Inertgases zu uumlberwachen

Wird der zulaumlssige Grenzbereich verlassen sind entsprechende Schutzmaszlig- nahmen auszuloumlsen Dazu muss die maximale Sauerstoffkonzentration in der Anlage deutlich unterhalb der Sauerstoffgrenzkonzentration gehalten werden damit im Falle einer Stoumlrung eine ausreichende Reaktionszeit fuumlr die Aktivierung vorgesehener Schutzmaszlignahmen die z B das Wirksamwerden von Zuumlndquellen verhindern zur Verfuumlgung steht

anpassen der Betriebsbedingungen

Vermeiden des Erwaumlrmens auf uumlber den Flammpunkt (bei Fluumlssigkeiten)

Verhindern des Stoffaustrittes z B durch Unterdruck in Apparaturen

Prozesse bei denen die Betriebstemperatur unterhalb des Flammpunktes gehal-ten wird sollten so abgesichert sein dass Temperaturuumlberschreitungen nicht auftreten koumlnnen Sind diese trotzdem nicht auszuschlieszligen sollten Warnein- richtungen vorgesehen werden damit eine stoumlrungsbedingte explosionsfaumlhige Atmosphaumlre nicht unbemerkt auftreten kann

BeeinflussungshydurchshydieshyAnlagenkonstruktionshy

Vermeidung des Stoffaustritts durch Einsatz technisch dichter Anlagen und Verbindungselemente ndash z B doppelt ausgefuumlhrte Gleitringdichtungen Nut- und Federflansche geschweiszligte Verbindungen und magnetisch gekuppelte dichtungslose Pumpen

Anwendung geschlossener Stoffkreislaumlufe z B Doppelschiebersysteme beim Fuumlllen von Behaumlltern Produktschleusen beim Entnehmen von Proben etc

Verwendung von Gaspendeleinrichtungen beim Umfuumlllen brennbarer Fluumlssigkeiten

prozesse sind so abzusichern dass eine uumlberschreitung der temperatur nicht auftreten kann

eine Inertisierung vermindert die reaktionsfaumlhigkeit von Brennstoff-LuftshyGemischenshy

8

Sicherstellung einer schnellen Verduumlnnung falls Stoffe austreten (z B durch verlagern der Arbeiten ins Freie)

Der natuumlrliche Luftwechsel in Freianlagen ist im Vergleich zu Arbeitsstaumltten im Inneren von Gebaumluden erheblich groumlszliger Eine Luftgeschwindigkeit von 05 ms gemaumlszlig DIN EN 60079-10 entspricht einer Luftwechselzahl von ca 100h In einem Raum wird gemaumlszlig BGR 104TRBS 2152 Teil 2 hingegen nur ein Wert von ca 1h erreicht

uumlberwachung durch gaswarnanlagen

Gaswarnanlagen werden eingesetzt um beispielsweise die Wirksamkeit von Luumlftungssystemen zu uumlberwachen Dadurch koumlnnen in Bereichen in denen mit dem Auftreten einer explosionsfaumlhiger Gasatmosphaumlre normalerweise nicht zu rechnen ist Industriegeraumlte eingesetzt werden die im Sinne des Explosions- schutzes eine Zuumlndquelle darstellen

Bei Erreichen einer festgelegten Brennstoffkonzentration (z B bei 10 der UEG) wird entweder uumlber eine Leistungserhoumlhung der Luumlftungsanlage oder durch Zu-schaltung einer weiteren Luumlftungseinheit der Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre entgegengewirkt Gleichzeitig werden die Beschaumlftigten vor einer sich aufbauenden Gefaumlhrdungssituation durch akustische und optische Signale gewarnt

Bei weiter ansteigender Brennstoffkonzentration wird die Zuumlndung der explosions-faumlhigen Atmosphaumlre durch rechtzeitige Abschaltung aller potenziellen Zuumlndquellen verhindert (z B automatische Abschaltung bei 25 der UEG)

die Wirksamkeit von luumlftungs- systemen wird uumlber gaswarn- anlagen geregelt

9

prImaumlrer explosIonsschutz

Solche Gaswarnanlagen muumlssen bezuumlglich ihrer Funktionssicherheit und Zuverlaumls-sigkeit den Anfor derungen der Richtlinie 949EG entsprechen da sie Sicherheits-funktionen uumlbernehmen Besonderheiten beim umgang mit staumluben

Vordringliches Ziel des primaumlren Explosionsschutzes ist es die Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre zu verhindern Ist die explosionsfaumlhige Atmoshaumlre nicht sicher vermeidbar muumlssen Maszlignahmen ergriffen werden um diese zeitlich bzw raumlumlich einzuschraumlnken Obwohl nur die aufgewirbelte Staubwolke explo-dieren kann stellt auch der abgelagerte Staub ein besonderes Risiko dar

Abgelagerter Staub besitzt eine Glimmtemperatur

Abgelagerter Staub kann jederzeit aufgewirbelt werden

Die abgelagerte Staubmenge kann sich durch kummulieren erhoumlhen

Die Glimmtemperatur des Staubes reduziert sich bei houmlherer Schichtdicke

Betriebsmittel strahlen bei houmlherer Schichtdicke weniger Verlustwaumlrme ab und werden heiszliger

Das Entfernen abgelagerter Staumlube ist daher eine wichtige Maszlignahme des primaumlren Explosionsschutzes Wird ein abgelagerter Staub mit einer Schichtdicke von 1 mm aufgewirbelt erzeugt dieser eine Wolke die den daruumlber liegenden Raum fuumlllt

das entfernen abgelagerter staumlube ist eine wichtige maszlignahme des primaumlren explosionsschutzes

abgelagerter staub stellt ein besonderes risiko dar

10

Abgelagerte Staubschichten muumlssen deshalb regelmaumlszligig beseitigt werden Das setzt voraus dass die Ablagerungsstellen frei zugaumlnglich sind Bei der Reinigung darf es nicht zu Aufwirbelungen kommen Uumlbliche Methoden sind

Nassreinigungsverfahren

Beseitigung mit Staubsaugern

Die Staubsauger muumlssen explosionsgeschuumltzt ausgefuumlhrt sein damit sie nicht als Zuumlndquelle wirksam werden koumlnnen Auszligerdem muss dem Personal durch bauliche und konstruktive Maszlignahmen die Reinigung erleichtert werden Waagerechte Flaumlchen auf denen sich Staub ablagen kann sind zu vermeiden Bei Kabelpritschen helfen zB abgeschraumlgte Uumlberdachungen die den Staub gezielt auf den Boden oder in leicht und gefahrlos zugaumlngliche Bereiche lenken Waumlnde sind moumlglichst glatt und fugenlos auszufuumlhren Bodenmarkierungen koumlnnen in Verbindung mit Reinigungsplaumlnen dafuumlr sorgen dass sich gefaumlhrliche Schichtdicken nicht unbemerkt aufbauen Kann trotz der Anwendung primaumlrer Maszlignahmen die Bildung einer explosions- faumlhigen Atmosphaumlre nicht ausgeschlossen werden sind sekundaumlre Maszlignahmen zu ergreifen Sie haben das Ziel die Zuumlndung der jeweiligen Atmosphaumlren zu verhindern Ist eine Freisetzung unterschiedlicher Stoffe moumlglich sind die Maszlignahmen auf die Kenngroumlszligen des jeweils zuumlndempfindlichsten Stoffes aus- zurichten

ruWac Industriesauger gmbh

11

seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

121

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

12

seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

13

seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

14

seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

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nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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notIzenQuellen und referenzen

23

wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

Sicherstellung einer schnellen Verduumlnnung falls Stoffe austreten (z B durch verlagern der Arbeiten ins Freie)

Der natuumlrliche Luftwechsel in Freianlagen ist im Vergleich zu Arbeitsstaumltten im Inneren von Gebaumluden erheblich groumlszliger Eine Luftgeschwindigkeit von 05 ms gemaumlszlig DIN EN 60079-10 entspricht einer Luftwechselzahl von ca 100h In einem Raum wird gemaumlszlig BGR 104TRBS 2152 Teil 2 hingegen nur ein Wert von ca 1h erreicht

uumlberwachung durch gaswarnanlagen

Gaswarnanlagen werden eingesetzt um beispielsweise die Wirksamkeit von Luumlftungssystemen zu uumlberwachen Dadurch koumlnnen in Bereichen in denen mit dem Auftreten einer explosionsfaumlhiger Gasatmosphaumlre normalerweise nicht zu rechnen ist Industriegeraumlte eingesetzt werden die im Sinne des Explosions- schutzes eine Zuumlndquelle darstellen

Bei Erreichen einer festgelegten Brennstoffkonzentration (z B bei 10 der UEG) wird entweder uumlber eine Leistungserhoumlhung der Luumlftungsanlage oder durch Zu-schaltung einer weiteren Luumlftungseinheit der Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre entgegengewirkt Gleichzeitig werden die Beschaumlftigten vor einer sich aufbauenden Gefaumlhrdungssituation durch akustische und optische Signale gewarnt

Bei weiter ansteigender Brennstoffkonzentration wird die Zuumlndung der explosions-faumlhigen Atmosphaumlre durch rechtzeitige Abschaltung aller potenziellen Zuumlndquellen verhindert (z B automatische Abschaltung bei 25 der UEG)

die Wirksamkeit von luumlftungs- systemen wird uumlber gaswarn- anlagen geregelt

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prImaumlrer explosIonsschutz

Solche Gaswarnanlagen muumlssen bezuumlglich ihrer Funktionssicherheit und Zuverlaumls-sigkeit den Anfor derungen der Richtlinie 949EG entsprechen da sie Sicherheits-funktionen uumlbernehmen Besonderheiten beim umgang mit staumluben

Vordringliches Ziel des primaumlren Explosionsschutzes ist es die Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre zu verhindern Ist die explosionsfaumlhige Atmoshaumlre nicht sicher vermeidbar muumlssen Maszlignahmen ergriffen werden um diese zeitlich bzw raumlumlich einzuschraumlnken Obwohl nur die aufgewirbelte Staubwolke explo-dieren kann stellt auch der abgelagerte Staub ein besonderes Risiko dar

Abgelagerter Staub besitzt eine Glimmtemperatur

Abgelagerter Staub kann jederzeit aufgewirbelt werden

Die abgelagerte Staubmenge kann sich durch kummulieren erhoumlhen

Die Glimmtemperatur des Staubes reduziert sich bei houmlherer Schichtdicke

Betriebsmittel strahlen bei houmlherer Schichtdicke weniger Verlustwaumlrme ab und werden heiszliger

Das Entfernen abgelagerter Staumlube ist daher eine wichtige Maszlignahme des primaumlren Explosionsschutzes Wird ein abgelagerter Staub mit einer Schichtdicke von 1 mm aufgewirbelt erzeugt dieser eine Wolke die den daruumlber liegenden Raum fuumlllt

das entfernen abgelagerter staumlube ist eine wichtige maszlignahme des primaumlren explosionsschutzes

abgelagerter staub stellt ein besonderes risiko dar

10

Abgelagerte Staubschichten muumlssen deshalb regelmaumlszligig beseitigt werden Das setzt voraus dass die Ablagerungsstellen frei zugaumlnglich sind Bei der Reinigung darf es nicht zu Aufwirbelungen kommen Uumlbliche Methoden sind

Nassreinigungsverfahren

Beseitigung mit Staubsaugern

Die Staubsauger muumlssen explosionsgeschuumltzt ausgefuumlhrt sein damit sie nicht als Zuumlndquelle wirksam werden koumlnnen Auszligerdem muss dem Personal durch bauliche und konstruktive Maszlignahmen die Reinigung erleichtert werden Waagerechte Flaumlchen auf denen sich Staub ablagen kann sind zu vermeiden Bei Kabelpritschen helfen zB abgeschraumlgte Uumlberdachungen die den Staub gezielt auf den Boden oder in leicht und gefahrlos zugaumlngliche Bereiche lenken Waumlnde sind moumlglichst glatt und fugenlos auszufuumlhren Bodenmarkierungen koumlnnen in Verbindung mit Reinigungsplaumlnen dafuumlr sorgen dass sich gefaumlhrliche Schichtdicken nicht unbemerkt aufbauen Kann trotz der Anwendung primaumlrer Maszlignahmen die Bildung einer explosions- faumlhigen Atmosphaumlre nicht ausgeschlossen werden sind sekundaumlre Maszlignahmen zu ergreifen Sie haben das Ziel die Zuumlndung der jeweiligen Atmosphaumlren zu verhindern Ist eine Freisetzung unterschiedlicher Stoffe moumlglich sind die Maszlignahmen auf die Kenngroumlszligen des jeweils zuumlndempfindlichsten Stoffes aus- zurichten

ruWac Industriesauger gmbh

11

seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

121

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

12

seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

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seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

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grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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notIzenQuellen und referenzen

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wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

prImaumlrer explosIonsschutz

Solche Gaswarnanlagen muumlssen bezuumlglich ihrer Funktionssicherheit und Zuverlaumls-sigkeit den Anfor derungen der Richtlinie 949EG entsprechen da sie Sicherheits-funktionen uumlbernehmen Besonderheiten beim umgang mit staumluben

Vordringliches Ziel des primaumlren Explosionsschutzes ist es die Entstehung einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre zu verhindern Ist die explosionsfaumlhige Atmoshaumlre nicht sicher vermeidbar muumlssen Maszlignahmen ergriffen werden um diese zeitlich bzw raumlumlich einzuschraumlnken Obwohl nur die aufgewirbelte Staubwolke explo-dieren kann stellt auch der abgelagerte Staub ein besonderes Risiko dar

Abgelagerter Staub besitzt eine Glimmtemperatur

Abgelagerter Staub kann jederzeit aufgewirbelt werden

Die abgelagerte Staubmenge kann sich durch kummulieren erhoumlhen

Die Glimmtemperatur des Staubes reduziert sich bei houmlherer Schichtdicke

Betriebsmittel strahlen bei houmlherer Schichtdicke weniger Verlustwaumlrme ab und werden heiszliger

Das Entfernen abgelagerter Staumlube ist daher eine wichtige Maszlignahme des primaumlren Explosionsschutzes Wird ein abgelagerter Staub mit einer Schichtdicke von 1 mm aufgewirbelt erzeugt dieser eine Wolke die den daruumlber liegenden Raum fuumlllt

das entfernen abgelagerter staumlube ist eine wichtige maszlignahme des primaumlren explosionsschutzes

abgelagerter staub stellt ein besonderes risiko dar

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Abgelagerte Staubschichten muumlssen deshalb regelmaumlszligig beseitigt werden Das setzt voraus dass die Ablagerungsstellen frei zugaumlnglich sind Bei der Reinigung darf es nicht zu Aufwirbelungen kommen Uumlbliche Methoden sind

Nassreinigungsverfahren

Beseitigung mit Staubsaugern

Die Staubsauger muumlssen explosionsgeschuumltzt ausgefuumlhrt sein damit sie nicht als Zuumlndquelle wirksam werden koumlnnen Auszligerdem muss dem Personal durch bauliche und konstruktive Maszlignahmen die Reinigung erleichtert werden Waagerechte Flaumlchen auf denen sich Staub ablagen kann sind zu vermeiden Bei Kabelpritschen helfen zB abgeschraumlgte Uumlberdachungen die den Staub gezielt auf den Boden oder in leicht und gefahrlos zugaumlngliche Bereiche lenken Waumlnde sind moumlglichst glatt und fugenlos auszufuumlhren Bodenmarkierungen koumlnnen in Verbindung mit Reinigungsplaumlnen dafuumlr sorgen dass sich gefaumlhrliche Schichtdicken nicht unbemerkt aufbauen Kann trotz der Anwendung primaumlrer Maszlignahmen die Bildung einer explosions- faumlhigen Atmosphaumlre nicht ausgeschlossen werden sind sekundaumlre Maszlignahmen zu ergreifen Sie haben das Ziel die Zuumlndung der jeweiligen Atmosphaumlren zu verhindern Ist eine Freisetzung unterschiedlicher Stoffe moumlglich sind die Maszlignahmen auf die Kenngroumlszligen des jeweils zuumlndempfindlichsten Stoffes aus- zurichten

ruWac Industriesauger gmbh

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seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

121

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

14

seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

15

tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

16

explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

17

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

18

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

19

Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

20

grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

21

Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

22

notIzenQuellen und referenzen

23

wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

Abgelagerte Staubschichten muumlssen deshalb regelmaumlszligig beseitigt werden Das setzt voraus dass die Ablagerungsstellen frei zugaumlnglich sind Bei der Reinigung darf es nicht zu Aufwirbelungen kommen Uumlbliche Methoden sind

Nassreinigungsverfahren

Beseitigung mit Staubsaugern

Die Staubsauger muumlssen explosionsgeschuumltzt ausgefuumlhrt sein damit sie nicht als Zuumlndquelle wirksam werden koumlnnen Auszligerdem muss dem Personal durch bauliche und konstruktive Maszlignahmen die Reinigung erleichtert werden Waagerechte Flaumlchen auf denen sich Staub ablagen kann sind zu vermeiden Bei Kabelpritschen helfen zB abgeschraumlgte Uumlberdachungen die den Staub gezielt auf den Boden oder in leicht und gefahrlos zugaumlngliche Bereiche lenken Waumlnde sind moumlglichst glatt und fugenlos auszufuumlhren Bodenmarkierungen koumlnnen in Verbindung mit Reinigungsplaumlnen dafuumlr sorgen dass sich gefaumlhrliche Schichtdicken nicht unbemerkt aufbauen Kann trotz der Anwendung primaumlrer Maszlignahmen die Bildung einer explosions- faumlhigen Atmosphaumlre nicht ausgeschlossen werden sind sekundaumlre Maszlignahmen zu ergreifen Sie haben das Ziel die Zuumlndung der jeweiligen Atmosphaumlren zu verhindern Ist eine Freisetzung unterschiedlicher Stoffe moumlglich sind die Maszlignahmen auf die Kenngroumlszligen des jeweils zuumlndempfindlichsten Stoffes aus- zurichten

ruWac Industriesauger gmbh

11

seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

121

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

12

seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

13

seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

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seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

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grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

22

notIzenQuellen und referenzen

23

wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

seKundaumlrer explosIonsschutz

ermittlung der explosionsfaumlhigen Bereiche (zonen)

Ex-Zonen unterscheiden sich durch die Haumlufigkeit und Dauer des Auftretens einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre Durch eine Zoneneinteilung werden unter-schied liche Bereiche in Abhaumlngigkeit vom Charakter der brennbaren Stoffe (Gase Daumlmpfe Nebel und Staumlube) festgelegt Hinzu kommen die Umstaumlnde der Frei- setzung (zeitlich uumlberwiegend ndash gelegentlich im Normalbetrieb ndash im Normal-betrieb nicht bei Stoumlrung kurzzeitig)

zone Brennstoffart auftreten explosionsfaumlhiger atmosphaumlreexistenzdauer

0 20

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

staumlndig haumlufig uumlber laumlngere Zeitraumlume

121

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

gelegentlich bei Normalbetrieb

222

Gase Daumlmpfe NebelStaubwolken

im Normalbetrieb nicht zu erwarten bei Ab-weichungen davon kurzzeitiges Auftreten moumlglich

zonenplan festdachtank (zeichenbuumlro elke meyer)

einteilung der ex-zonen nachshydenshyStoffeigenschafftenshyund den umstaumlnden der freisetzung

12

seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

13

seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

14

seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

15

tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

16

explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

17

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

18

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

19

Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

20

grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

21

Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

22

notIzenQuellen und referenzen

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wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

seKundaumlrer explosIonsschutz

zuumlndquellenermittlung

Innerhalb der Zonen sind alle Zuumlndquellen auszuschlieszligen bzw auf das not- wen dige Maszlig zu reduzieren Durch die Gefaumlhrdungsbeurteilung sind die Zuumlnd-quellen nicht nur zu identifizieren sondern auch die Wahrscheinlichkeit und die Umstaumlnde zu ermitteln unter denen diese wirksam werden koumlnnten

Moumlglicherweise entstehen Zuumlndgefahren erst durch Taumltigkeiten und Aktivitaumlten der Beschaumlftigten in der Anlage zB bei Reinigungsvorgaumlngen oder im Rahmen von Instand haltungsarbeiten Auch diese Betriebsvarianten sind grundlegende Bestandteile jeder Gefaumlhrdungsbeurteilung

Beispiele typischer zuumlndquellen (dIn en 1127-1)

heiszlige Oberflaumlchen Flammen elektrische Funken elektrostatische Funkenentladungen mechanische Funken elektrische Ausgleichsstroumlme ionisierende Strahlung elektromagnetische Felder UV- IR-Strahlung Ultraschall Blitzschlag adiabatische Kompression exotherme Reaktionen

Betriebsmittel ohne explosionsschutz

Betriebsmittel ohne Explosionsschutz sind auszligerhalb der genannten Zonen zu errichten Dadurch kann das raumlumliche Zusammentreffen einer explosionsfaumlhigen Atmosphaumlre und wirksamer Zuumlndquelle nicht stattfinden Alternativ koumlnnten solche Betriebsmittel innerhalb der Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 betrieben werden solange das zeitliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen ausgeschlossen ist Ein Beispiel ist das rechtzeitige Abschalten potentieller Zuumlndquellen in Abhaumlngigkeit von der Brennstoffkonzen-tration

Bereitstellung explosionsgeschuumltzter Betriebsmittel

Falls weder eine raumlumliche Trennung noch das Abschalten der Betriebsmittel und somit der Zuumlndquellen uumlber eine entsprechende Einrichtung praktikabel ist muumlssen explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel eingesetzt werden Ihr Vorteil besteht darin dass sie bei bestimmungsgemaumlszliger Anwendung fuumlr die jeweiligen Zonen keine Zuumlndquelle darstellen und deshalb nicht abgeschaltet werden muumlssen Bedingung ist dass sie bestimmten Kategorien entsprechen die durch die jeweilige Zonen vorgegeben sind

mitarbeiter muumlssen sich so verhalten dass sie keine zuumlndquelle erzeugen

explosionsgeschuumltzte Betriebsmittel stellen bei richtiger anwendung keine zuumlndquelle dar

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seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

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seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

18

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

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grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

21

Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

22

notIzenQuellen und referenzen

23

wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

seKundaumlrer explosIonsschutz

zone geraumltekategorie anforderungen

0 20

II 1GII 1D

Sicherheit muss auch bei selten auftretenden Geraumltestoumlrungen gewaumlhrleistet sein

121

II 2GII 2D

Sicherheit muss bei haumlufig auftretenden Geraumltestoumlrungen bzw zu erwartenden Fehler-zustaumlnden gewaumlhrleistet sein

222

II 3GII 3D

Arbeitsmittel darf bei Normalbetrieb nicht als Zuumlndquelle wirken

Der vom Hersteller zu erfuumlllende Schutzaufwand fuumlr diese Betriebsmittel richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit ob explosionsfaumlhige Atmosphaumlren zu erwarten sind Folglich sind Betriebsmittel fuumlr die Zonen 2 bzw 22 deutlich einfacher zu realisieren als solche fuumlr die Zonen 0 bzw 20 Generell bieten Geraumlte der Katego-rie 1G bzw 1D ein sehr hohes Maszlig an Sicherheit und koumlnnen auch in den weniger kritischen Zonen 1 und 2 bzw 21 und 22 eingesetzt werden

auswahl der Betriebsmittel nach temperaturklassen

Durch die unterschiedlichen Zuumlndtemperaturen der Gase und Daumlmpfe ist die maxi-male zulaumlssige Oberflaumlchentemperatur der Betriebsmittel begrenzt Bei der Festlegung der Temperaturklassen addiert der Hersteller fuumlr alle Kategorien

einen Sicherheitsaufschlag auf die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) Dieser betraumlgt bei den Temperaturklassen T6 bis T3 jeweils 5 K bei den Temperaturklassen T2 und T1 jeweils 10 K Fuumlr die Katego-rie 1 duumlrfen nur 80 der jeweiligen Temperaturklasse erreicht werden

temperaturklasse zuumlndtemperatur der gase

maximale ober-flaumlchentemperaturshy

des Betriebsmittels

T1 gt 450 deg C lt 450 deg CT2 gt 300 deg C lt 300 deg CT3 gt 200 deg C lt 200 deg CT4 gt 135 deg C lt 135 deg CT5 gt 100 deg C lt 100 deg CT6 gt 85 deg C lt 85 deg C

Bei den temperaturklassen der Betriebsmittel hat der hersteller bereits sicherheits-aufschlaumlge beruumlcksichtigt

geraumltekategorien und zonen stehen im direkten zusammen-hang

14

seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

15

tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

16

explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

17

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

18

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

19

Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

20

grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

21

Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

22

notIzenQuellen und referenzen

23

wwwpepperlshyfuchscom Aumlnderungen vorbehalten copy Pepperl+Fuchs Printed in Germany Part No 253411 1014 02

seKundaumlrer explosIonsschutz

AuswahlshynachshyOberflaumlchentemperaturenshybeishyStaumluben

Der Geraumltehersteller ermittelt die houmlchste gemessene Oberflaumlchentemperatur (Normalbetrieb oder Fehlerfall) seines Betriebsmittels und gibt diese an

Der Anwender muss nun sicherstellen dass die Zuumlndtemperatur der Staubwolke nur zu 23 erreicht wird und fuumlr die Glimmtemperatur der Staubschicht ein Sicher-heitsabstand von 75 K eingehalten wird Uumlbersteigen die Ablagerungen eine Schicht dicke von 5 mm ist der zulaumlssige Temperaturgrenzwert entsprechend zu reduzieren

auswahl der Betriebsmittel nach explosionsgruppen

Gase und Daumlmpfe der Gruppe II (Einsatz in Uumlbertagebereichen) werden entspre-chend ihrer Mindestzuumlndenergie in die drei Untergruppen IIA IIB und IIC unterteilt

IIA hohe Zuumlndenergie IIB mittlere Zuumlndenergie IIC geringe Zuumlndenergie

Die Zuumlndwahrscheinlichkeit nimmt von IIA nach IIC zu Stoffe der Explosions- gruppe IIC benoumltigen die geringsten Zuumlndenergien koumlnnen also relativ leicht gezuumlndet werden Da es bei einigen Zuumlndschutzarten und bei moumlglichen elektro-statischen Entladungen zu einer Energiefreisetzung kommen kann werden die Betriebsmittel nach den entsprechenden Untergruppen gekennzeichnet und danach ausgewaumlhlt Zuumlndschutzarten mit Energiefreisetzung sind z B die Eigensicherheit (Energie-freisetzung durch Funken) und die druckfeste Kapselung (Energiefreisetzung durch das Design der Gehaumlusespalte) Bei der druckfesten Kapselung benennt die jeweilige Untergruppe die stoffspezifische Grenzspaltweite des Betriebs- mittels bei der ein Flammendurchschlag nicht stattfindet (maximale Weite eines Spaltes ohne zuumlndfaumlhigen Flammendurchschlag)

Betriebsmittel mit moumlglicher energiefreisetzung werden nach untergruppen gekenn-zeichnet

Bei staumluben muss der anwen-der sicherheitsaufschlaumlge vorsehen

15

tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

16

explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

17

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

19

Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

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20

grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

21

Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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notIzenQuellen und referenzen

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tertIaumlre schutzmassnahmen

Der tertiaumlre Explosionsschutz (auch konstruktiver Explosionsschutz genannt) ist immer dann vorzusehen wenn das zeitliche und raumlumliche Zusammentreffen explosionsfaumlhiger Atmosphaumlren mit wirksamen Zuumlndquellen nicht ausgeschlossen werden kann Durch die entsprechende Auslegung von Behaumlltern und Apparaten auf den maximal zu erwartenden Explosionsdruck koumlnnen die Explosionswirkun-gen aber beherrscht werden Zusaumltzlich muss die Explosionsausbreitung auf andere Anlagenbereiche durch explosionstechnische Entkopplungen verhindert werden Folgende Moumlglichkeiten stehen zur Verfuumlgung

explosionsdruckfeste auslegung

Derartige Behaumllter halten dem Explosionsdruck ohne bleibende Verformungen oder Schaumldigungen stand Die Dimensionierung erfolgt uumlber die Berechnungs- und Bauvorschriften fuumlr Druckbehaumllter

explosionsdruckstoszligfeste auslegung

Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten muumlssen dem maximalen Explosions-druck standhalten ohne aufzureiszligen ndash Verformungen sind aber zulaumlssig Die benoumltigte Festigkeit kann mit Hilfe von Prototypen experimentell nachgewiesen werden Nach einer Explosion ist eine Pruumlfung notwendig um festzustellen ob die betroffenen Geraumlte Schutzsysteme und Komponenten noch sicher weiter- betrieben werden koumlnnen

die festigkeit von Behaumlltern kann mit prototypen nachge-wiesen werden

16

explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

17

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

18

verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

19

Ihr traInerteam

dr andreas hildebrandtTUumlV Functional Safety Engineer im Bereich Safety Instrumented Systems gemaumlszlig des TUumlV Functional Safety Program und damit Ihr Spezialist fuumlr alle Themen rund um SIL

gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

Weitere Informationen zu unseren Schulungen und Terminen finden Sie unter wwwpepperl-fuchsdetrainings

ralf KnittIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funktionale Sicherheit

Unsere international erfahrenen Referenten halten Schulungen in deutscher englischer und franzoumlsischer Sprache

20

grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

21

Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

22

notIzenQuellen und referenzen

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explosionsdruckentlastung

Die Entlastung erfolgt durch eine gezielte Ableitung der Verbrennungsprodukte und der unverbrannten Gemischanteile uumlber eine ausreichend groszlige Entlastungs-oumlffnung Durch diese Entlastung reduziert sich der maximale Explosionsdruck auf den maximalen reduzierten explosionsdruck Nach ihm werden die Anlagenteile ausgelegt Die Groumlszlige der Entlastungsoumlffnung richtet sich nach der maximalen Druckanstiegsrate Verbrennungsprodukte (verbrannt unverbrannt brennend) muumlssen so abgeleitet werden dass sie keine Gefahr darstellen

explosionsunterdruumlckung

Systeme zur Explosionsunterdruumlckung verhindern im Falle einer Explosion das Er reichen des maximalen Explosionsdruckes durch das schnelle Einblasen von geeigneten Loumlschmitteln in die anlaufende Explosion Ausgeloumlst wird dieser Vorgang durch ein kombiniertes Detektorsystem (schneller Druckanstieg bei zeitgleicher Infrarotstrahlung) Dieses stoppt die Explosion und der reduzierte Explosionsdruck uumlbersteigt nicht den maximal zulaumlssigen Uumlberdruck der Anlage Auszligerdem koumlnnen die zu schuumltzenden Geraumlte und Anlagen fuumlr einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden Vorteile der Explosionsunterdruumlckung

Kein Flammenaustritt und keine Druckauswirkungen in den Raum

Unabhaumlngig vom Aufstellungsort und einsetzbar fuumlr toxische Produkte

Keine Produktfreisetzung

durch das einblasen von loumlschmitteln wird die anlau-fende explosion gestoppt

explosionsunterdruumlckung (KIdde Brand- und explosionsschutz gmbh)

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

Busch dienst gmbh

zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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gerhard JungIhr Trainer fuumlr alle Themen rund um den Explosionsschutz sowie die funk-tionale Sicherheit

michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

thomas WestersIhr Trainer fuumlr die Themen Feldbus Remote IO WirelessHARTreg und Explosionsschutz

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nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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verhinderung der explosionsuumlbertragung bei gasen durch

Deflagrationssicherungen

Deflagrationssicherungen oder Flammensperren werden verwendet um eine Explosionsuumlbertragung uumlber Rohrleitungen (zB Fuumlll- oder Entleerungsleitungen) oder Atmungsoumlffnungen in benachbarte Anlagenteile zu vermeiden Sie verhin-dern eine Uumlbertragung der Explosion durch Flammen und koumlnnen dem Explosions-druck und der Temperaturbelastung einer Deflagration widerstehen

Detonationssicherungen

Falls hohe Geschwindigkeiten bei der Flammenausbreitung oder Detonationen zu er warten sind werden Detonationssicherungen benoumltigt Diese halten den mechanischen und thermischen Beanspruchungen einer Detonation stand und verhindern deren Fortpflanzung

Loumlschmittelsperren

Diese Loumlsung verhindern die Explosionsausbreitung in Rohrleitungen indem die Explosionsflamme durch das Einblasen von geeignetem Loumlschmittel geloumlscht wird Die Aktivierung erfolgt uumlber Detektoren

Ruumlckschlagsicherungen fuumlr Flammen

Ein Flammruumlckschlag kann konstruktiv verhindert werden Steigt beispielsweise die Temperatur an einer Flammensperre ist dies meist auf eine stetige Flamme auf der einen Seite der Flammensperre zuruumlckzufuumlhren In diesem Fall werden Maszlignahmen ausgeloumlst die den Flammenweg wie zum Beispiel durch Schieber voumlllig unterbrechen

verhinderung der explosionsuumlbertragung bei staumluben

Aufgrund der Verstopfungsgefahr durch Staubpartikel eignen sich nicht alle genannten Verfahren zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen Fuumlr Staumlube sind geeignet

Loumlschmittelsperren

Siehe Loumlschmittelsperren bei Gasen

Schnellschlussschieber Schnellschlussklappen

Diese muumlssen in der Lage sein sich in sehr kurzer Zeit zu schlieszligen um eine Flammen- und Druckausbreitung in Rohrleitungen zu verhindern Der Schlieszlig-vorgang kann entweder durch mechanisch bewegte Teile erfolgen die sich auf-grund der Druckwelle verlagern oder durch einen Detektor der eine Antriebsein-heit steuert

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verhInderung der explosIonsuumlBertragung BeI gasen und staumluBen

Zellenradschleusen

Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

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zellenradschleusen verhindern eine flammen- und druckuumlber-tragung

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michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

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nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

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zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

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InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

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eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

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Diese Bauteile die speziell fuumlr diesen Zweck konstruiert sein muumlssen verhindern die Flammen- und Druckuumlbertragung Im Explosionsfall muss der Rotor automa-tisch stillgelegt werden um das Austragen von glimmendem oder brennendem Staub auszuschlieszligen

Doppelschiebersysteme

Hier sind zwei Schieber so kombiniert dass nur jeweils einer geoumlffnet sein kann Durch diesen Schleuseneffekt kann eine Explosionsuumlbertragung im Produktstrom verhindert werden

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michael WenglorzIhr Trainer fuumlr alle Themen zum Explo-sionsschutz sowie der funktionalen Sicherheit

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schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

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zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

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stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

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dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

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grundlagenBroschuumlren von pepperl+fuchs

nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

21

Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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notIzenQuellen und referenzen

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nIcht-eleKtrIscher explosIonsschutz Besonderheiten nicht-elektrischer Geraumlte Zuumlndgefahrbewertung Zuumlndschutzarten Kennzeichnung

physIKalIsch-technIsche grundlagen Begriffsbestimmungen Explosionen Beispiele Voraussetzungen brennbare Stoffe und Kennwerte Zuumlndquellen

schutzmaszlignahmenMaszlignahmen zum primaumlren sekundaumlren und konstruktiven Explosionsschutz

rIchtlInIe 199992eg Europaumlische Mindestvorschriften zum Arbeitnehmerschutz in explosions gefaumlhrdeten Bereichen

rIchtlInIe 949egEuropaumlische Vorschriften zum Inverkehrbringen von explosionsgeschuumltzten Betriebsmitteln

zuumlndschutzarten fuumlr eleKtrIsche BetrIeBsmIttelZuumlndschutzarten fuumlr Gas-Ex-Bereiche Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

pruumlfung und InstandhaltungPruumlfung und Instandhaltung gemaumlszlig IECEN 60079-17

reparatur explosIonsgeschuumltzter BetrIeBsmIttelReparatur gemaumlszlig IECEN 60079-19

zuumlndschutzart eIgensIcherheItNachweis der Eigensicherheit und Installationsanforderungen

In Vorbereitung

BetrIeBssIcherheItsverordnung Nationale Umsetzung der Richtlinie 199992EG Betrieb uumlberwachungsbeduumlrftiger Anlagen

InstallatIon In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchen DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) Errichtung elektrischer Anlage

stauBexplosIonsschutz Zuumlndschutzarten fuumlr Staub-Ex-Bereiche Besonderheiten brennbarer Staumlube Funktionsprinzip Kennzeichnung Besonderheiten bei der Anwendung

feldBusse In explosIonsgefaumlhrdeten BereIchenNachweis der Eigensicherheit FISCO

eleKtrostatIKVermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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Quellen und referenzen

dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

trBs 2153Vermeidung von Zuumlndgefahren infolge elektrostatischer Aufladung

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dIn en 1127-1 2011-10Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Teil 1 Grundlagen und Methodik

dIn en 14522 2005-12 Bestimmung der Zuumlndtemperatur von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 1839 2010-01Bestimmung der Explosionsgrenzen von Gasen und Daumlmpfen

dIn en 15967 2011-10 Verfahren zur Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes und des maximalen zeitlichen Druckanstieges fuumlr Gase und Daumlmpfe

dIn en 13821 2003-03 Explosionsfaumlhige Atmosphaumlren ndash Explosionsschutz ndash Bestimmung der Mindestzuumlndenergie von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-1 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 1 Bestimmung des maximalen Explosionsdruckes

dIn en 14034-2 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 2 Bestimmung des maximalen zeitlichen Druckanstiegs

dIn en 14034-3 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 3 Bestimmung der unteren Explosionsgrenze UEG von StaubLuft-Gemischen

dIn en 14034-4 2011-04 Bestimmung der Explosionskenngroumlszligen von StaubLuft-Gemischen ndash Teil 4 Bestimmung der Sauerstoffgrenzkonzentration SGK von StaubLuft-Gemischen

vdI 2263 Staubbraumlnde und Staubexplosionen Gefahren Beurteilung Schutzmaszlignahmen

trBs (trgs 720) teIl 1 BIs teIl 4Gefaumlhrliche explosionsfaumlhige Atmosphaumlre

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