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

20. Dezember 2018 1

VCI-Leitfaden zur bewährten betrieblichen Umsetzung und zu Lösungen

im Sinne der TRGS 725 im Explosionsschutz

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung .................................................................................................................... 3

2 Ziel des Leitfadens ...................................................................................................... 4

3 Allgemeine Hinweise ................................................................................................... 4

4 Erläuterungen zur Umsetzung der „Anforderungen an das PLS“ ................................ 6

5 Beispiele zur bewährten betrieblichen Umsetzung ...................................................... 6

5.1 Prozessbehälter ....................................................................................................... 6

5.2 Kreiselpumpe ......................................................................................................... 25

5.3 Mühle ..................................................................................................................... 32

5.4 Lagerbehälter mit Unterdruckabsicherung ............................................................. 40

5.5 IBC mit Rührwerk ................................................................................................... 48

5.6 Schaufeltrockner .................................................................................................... 59

5.7 Tauchpumpe .......................................................................................................... 69

5.8 Pastillierband .......................................................................................................... 78

Dieses Dokument wurde von den Mitgliedern der VCI-Ad-hoc-Gruppe „TRGS 725“ in-

nerhalb des VCI-Fachausschusses „Anlagensicherheit“ erarbeitet:

Dr. Hans Volkmar Schwarz, BASF, Vorsitzender

Dr. Klaus Joerg, BASF

Dr. Volker Diers, BASF

Dr. Hans-Jürgen Gross, Bayer

Dr. Ute Hesener, Covestro

Christian Demski, Dow

Hans-Christian Simanski, Evonik

Dr. Thomas Zimmermann, Merck

Dr. Andreas Thies, Merck

Jochen Schäfer, Sanofi

Rainer Hubert Wengler, Wacker Chemie

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Ansprechpartner:

Verband der Chemischen Industrie e. V.

Mainzer Landstraße 55, 60329 Frankfurt a. M.

Internet: http://www.vci.de

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

Dieser VCI-Leitfaden entbindet in keinem Fall von der Verpflichtung zur Beachtung der gesetzlichen Vorschriften. Der Leitfaden wurde mit großer Sorgfalt erstellt. Dennoch übernehmen die Verfasser und der VCI keine Haftung für die Richtigkeit der Angaben, Hinweise, Ratschläge sowie für eventuelle Druckfehler. Aus etwaigen Folgen können deswegen keine Ansprüche, weder gegen den Verfasser noch gegen den VCI, geltend gemacht werden. Dies gilt nicht, wenn die Schäden vom VCI oder seinen Erfüllungs-gehilfen vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht wurden.

Verantwortliches Handeln

Der VCI unterstützt die weltweite Responsible-Care-Initiative.

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mailto:[email protected]

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1 Einleitung

Die TRGS 725 konkretisiert Anforderungen an die Zuverlässigkeit von MSR- (Mess-,

Steuer- und Regel-) Einrichtungen, welche auf Grundlage der Gefährdungsbeurteilung

und dem daraus abgeleiteten Explosionsschutzkonzept als Maßnahmen im Explosi-

onsschutz eingesetzt werden. Diese MSR-Einrichtungen können abhängig von den

Ergebnissen der Gefährdungsbeurteilung und dem eingesetzten Betriebskonzept einer

Anlage die erforderlichen Explosionsschutzmaßnahmen in Gänze darstellen oder diese

in Teilen abdecken, z. B. ergänzt durch technische Installationen, organisatorische

Maßnahmen oder Prozessbedingungen.

Nehmen die MSR-Einrichtungen nur eine Teilaufgabe war, sind sie in die Gesamtheit

der Explosionsschutzmaßnahmen einzubetten, um so den sicheren Betrieb einer Anla-

ge zu gewährleisten. Die TRGS 725 stellt dafür den Zusammenhang zu anderen Teilen

des TRGS-Regelwerks her, welche jedoch keine direkten Anforderungen an die erfor-

derliche Zuverlässigkeit von MSR-Einrichtungen enthalten.

Der Anwendungsbereich der TRGS 725 gilt allgemein für „mechanische, pneumati-

sche, hydraulische elektrische, elektronische als auch programmierbare elektronische

MSR-Einrichtungen“, und umfasst damit auch Einrichtungen der inzwischen fast aus-

schließlich elektronischen Prozessleittechnik (PLT).

Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit werden in der TRGS 725 durch Klassifizie-

rungsstufen K1 bis K3 und (Explosionsschutzzonen-) Reduzierungsstufen ausge-

drückt. Bei der Ermittlung der Anforderungen an die Zuverlässigkeit der MSR-

Einrichtungen spielt jedoch das unterlagerte Anlagen- und Betriebskonzept eine wich-

tige Rolle. Anlagen- und Betriebskonzepte sind die Basis für den sicheren Betrieb einer

Anlage. Die Anforderungen an die MSR-Einrichtungen werden durch den Anteil der

MSR-Einrichtungen am Gesamtkonzept des Explosionsschutzes bestimmt. Wird dies

bei der Anwendung der Reduzierungsstufen nicht beachtet, können daraus überhöhte

Anforderungen an die MSR-Einrichtungen resultieren. Somit kann die Bewertung un-

terschiedlicher Anlagen- und Betriebskonzepte zu unterschiedlichen Klassifizierungs-

und Reduzierungsstufen bzw. zu unterschiedlichen Zuverlässigkeitsanforderungen an

die MSR-Einrichtungen führen. Um hierzu Hilfestellungen zu geben, werden in dem

Leitfaden typische Anwendungsfälle aus der Praxis von „mechanischen, pneumati-

schen, hydraulischen, elektrischen, elektronischen als auch programmierbaren elekt-

ronischen MSR-Einrichtungen“ beschrieben, welche als Ganzes oder als Teil eines

Explosionsschutzkonzeptes einer Anlage eingesetzt werden. Um die Anforderungen an

die Zuverlässigkeit von MSR-Einrichtungen zu ermitteln, ist daher zunächst festzule-

gen, welcher Anteil des Explosionsschutzkonzeptes von den MSR-Einrichtungen über-

nommen werden soll. Dazu wird – wo notwendig – deren Einbettung in ein Anlagen-

und Betriebskonzept mit dargestellt. Darauf aufbauend werden mögliche Lösungen in

Form von MSR-Einrichtungen erläutert. Die hier aufgeführten Beispiele dienen der Ori-

entierung und ersetzen nicht die erforderliche individuelle Gefährdungsbeurteilung und

die Übertragung auf die konkrete Anwendung.

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2 Ziel des Leitfadens

Dieser Leitfaden soll den VCI-Mitgliedsfirmen eine Hilfestellung bei der Anwendung der

TRGS 725 zum Einsatz von MSR-Einrichtungen als ein Teil der Explosionsschutzmaß-

nahmen geben. Den Erstellern von Explosionsschutzkonzepten werden Beispiele ge-

zeigt, welche als bewährte Lösungen in der Praxis von Bestandsanlagen Anwendung

finden. Die hier beschriebenen Beispiele basieren auf einer im Einzelfall durchgeführ-

ten Gefährdungsbeurteilung, bei der die notwendigen Reduzierungsstufen ermittelt

wurden.

3 Allgemeine Hinweise

Im Explosionsschutz ist für die Gefährdungsbeurteilung sowohl das Auftreten der ex-

plosionsfähigen Gemische als auch das Auftreten der wirksamen Zündquelle zu be-

werten. Nur ein zeitgleiches Auftreten beider Bedingungen am gleichen Ort führt zu

einem Ereignis. Basierend auf den Ergebnissen der Gefährdungsbeurteilung sind die

erforderlichen Explosionsschutzmaßnahmen festzulegen, die auch betriebliche MSR-

Einrichtungen, wie z. B. Regelungen, mit einbeziehen können. Betriebliche MSR-

Einrichtungen können damit auch Ex-Einrichtungen sein und Reduzierungsstufen erfül-

len.

Es werden in diesem Leitfaden die Begriffe und Inhalte der TRGS 725 verwendet,

weshalb auf eine gesonderte Begriffsdefinition verzichtet wird. Hierfür sei auf das Kapi-

tel 2 „Begriffsbestimmungen“ der TRGS 725 verwiesen. Für den Begriff „vorhersehba-

rer Ausfall“ in der TRGS 725, d. h. wenn der Ausfall der Ex-Vorrichtung üblicherweise

nicht auszuschließen ist, wird in diesem Leitfaden stattdessen der Begriff „zu erwar-

tender Ausfall“ verwendet. „Derartige Ausfälle können auftreten, dürfen jedoch nicht

häufig vorkommen“ (TRGS 725, 3.3 (1) 1.).

Die Vorgehensweise in der Gefährdungsbeurteilung zur Ermittlung der erforderlichen

Reduzierungsstufen und Anforderungen an Ex-Vorrichtungen ist in der TRGS 725 in

Abbildung 2 beschrieben, soweit es sich dabei um Maßnahmen der MSR handelt.

Ergibt sich aus der Gefährdungsbeurteilung die Notwendigkeit einer höheren Reduzie-

rungsstufe, kann eine Aufteilung der Ex-Vorrichtung in Funktionseinheiten gegebenen-

falls hilfreich sein soweit die erforderliche Zuverlässigkeit nicht bereits nach anderen

Methoden, z. B. aus den Normen der funktionalen Sicherheit, bewertet wurde.

Für MSR-Einrichtungen, welche betriebsbewährt sind, kann eine Bewertung nach An-

hang 2 der TRGS 725 durchgeführt werden, um die Eignung für eine Maßnahme

nachzuweisen und nach Tabelle 13 der TRGS 725 einzuordnen.

Prozessleitsysteme (PLS) können als komplexe Systeme für eine K1 Maßnahme ein-

gesetzt werden, wenn die Bedingungen gemäß Anhang 1, Nr. 1 Absatz 9 erfüllt wer-

den. Darüber hinaus können grundsätzlich von der TRGS abweichende Lösungen im

Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung festgelegt werden (z. B. auf der Grundlage der

Namur Empfehlung NE 138), wenn diese ein gleichwertiges Niveau der Sicherheit er-

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reichen.

Ein PLS als eine Funktionseinheit, welche ein- und ausgangsseitig mit zwei parallelen

Funktionseinheiten K1 kombiniert ist, kann eine zu K2 gleichwertige Sicherheit errei-

chen, wenn

Ein- und Ausgänge hinreichend unabhängig voneinander sind,

betriebsmäßig keine wirksamen Zündquellen vorhanden sind,

das Auftreten explosionsfähiger Gemische und wirksamer Zündquellen unabhängig

ist,

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

bei einem Verlust der Funktion des PLS der sichere Zustand durch technische oder

organisatorische Eingriffe in ausreichender Zeit wieder hergestellt werden kann,

oder die Anlage in einen dauerhaft sicheren Zustand übergeht bzw. sich befindet.

Zusätzlich zu den Anforderungen nach Anhang 1 Nr. 1 Absatz 9 muss für das PLS

hierzu in der Gefährdungsbeurteilung festgestellt worden sein, dass

ein zentraler Ausfall des PLS, der ausschließlich die Ex-Maßnahmen betrifft, nach

dem Stand der Technik vernünftigerweise auszuschließen ist,

der Ausfall gemeinsam genutzter Komponenten des PLS erkannt und gemeldet

wird und bei erkannten Ausfällen Korrekturmaßnahmen ergriffen werden und ein

unbeabsichtigtes Ändern der PLT-Ex-Schutzmaßnahme nach dem Stand der Tech-

nik verhindert wird.

Dies ist im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung durch den Arbeitgeber zu überprüfen.

Weitere Hinweise zu Anforderungen an das PLS finden sich in der Namur Empfehlung

NE 138. BPCS-P-Maßnahmen nach Namur Empfehlung NE 165 erfüllen auch die An-

forderungen an Ex-Einrichtungen oder –Überwachung der Klassifizierungsstufe K1

nach TRGS 725.

Die in diesem Leitfaden dargestellten Beispiele gehen insbesondere auf die Realisie-

rung von Maßnahmen mit einer Gesamteinstufung in der Klassifizierungsstufe K2 ein.

Hier besteht die Möglichkeit mit sehr unterschiedlichen Varianten und Kombinationen

von Maßnahmen eine entsprechende Risikoreduzierung zu erreichen. Eine vergleich-

bare Kombinatorik ist bei einer geforderten Reduzierungsstufe K1 nicht erforderlich, da

die geforderte Reduzierung durch einzelne Maßnahmen erreichbar ist. Bei K3 Anforde-

rungen kommen dagegen, wenn das Konzept vollständig durch MSR-Maßnahmen

umgesetzt werden soll, grundsätzlich sicherheitsgerichtete Steuerungen zum Einsatz.

Die Darstellung der in diesem Leitfaden beschriebenen Beispiele setzt sich aus mehre-

ren Teilen zusammen. Neben einer Beschreibung der Randbedingungen für das jewei-

lige Beispiel werden das realisierte Explosionsschutzkonzept und der als Ex-

Vorrichtung realisierte Teil beschrieben. Das Beispiel wird zusätzlich in einer Skizze

dargestellt. Ergänzend werden auch die MSR-Maßnahmen der Ex-Vorrichtung in ei-

nem Schaltbild beschrieben. Um die technischen, inklusive der im PLS realisierten

Maßnahmen sowie die organisatorischen Maßnahmen darzustellen, wird die in der

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NE 138 eingeführte Pfeilschreibweise der Wirkungskette übernommen. Die Zuordnung

zu den Reduzierungsstufen erfolgt mit der Tabelle der Zonen und Zündquellen aus der

TRGS 725 (Tabelle 2).

4 Erläuterungen zur Umsetzung der „Anforderungen an das PLS“

Die technische Ausführung und der Betrieb von K1 Maßnahmen richten sich nach den

Anforderungen der Anhänge der TRGS 725. Die Ausführung gemäß des sogenannten

BPCS Protection Layer (BPCS-P) nach IEC 61511 bzw. NE 165 oder entsprechend

der Namur Empfehlung NE 138 stellt eine Möglichkeit dar diesen Anforderungen zu

genügen. Die Anforderungen können jedoch auch durch andere betrieblich bewährte

PLT Ausführungen und Betriebsweisen erfüllt werden, wenn die Gefährdungsbeurtei-

lung des Betreibers dies ergibt.

5 Beispiele zur bewährten betrieblichen Umsetzung

5.1 Prozessbehälter

Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept

Prozessbehälter 5.1.1

- Stickstoffausfall zu erwarten

- Zündquelle bei gelegentlicher

Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2

2 Reduzierungsstufen

Inertisierung

mechanischer Druckregler

Drucküberwachung im PLS

5.1.2

- Stickstoffausfall selten


Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Inertisierung

Druckreglung im PLS (split range)

Überwachung in SSPS

5.1.3

- Stickstoffausfall selten


Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Inertisierung

mechanischer Druckregler (K2, mit

seltenem Ausfallverhalten)

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5.1.4



Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Inertisierung

mechanischer Druckregler (K1)

Dichtheit organisatorisch (Behälter

und Druckhaltearmatur)

5.1.5



Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Inertisierung

Druckregelung im PLS

Überwachung im PLS

(separate Sensoren)

5.1.6



Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Inertisierung

Druckregelung in PLS

Überwachung in SSPS

(gemeinsamer Sensor)

5.1.7


- Ausfall führt nicht unmittelbar zu

Ex-Gemisch


Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Inertisierung


organisatorische Maßnahme (auf

Basis Druckmessung im PLS)

5.1.8


- Ausfall führt nicht unmittelbar zu

Ex-Gemisch


Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Inertisierung

Druckregelung im PLS

organisatorische Maßnahme (auf

Basis Druckmessung im PLS)

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5.1.9


- Zündquelle bei seltener Be-

triebsstörung

- Zone 0 → Zone 1

1 Reduzierungsstufe

Inertisierung


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5.1.1 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung

plus Überwachung

Ein Prozessbehälter wird über Pumpen mit einer Flüssigkeit befüllt und entleert. So-

wohl die Zufuhr- als auch die Abfuhrleitung werden dauerhaft flüssigkeitsgefüllt betrie-

ben, so dass auch im seltenen Fehlerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vor-

und nachgeschalteten Behälter besteht. Der Behälter soll im leichten Überdruck betrie-

ben werden. Der Behälter ist an ein Abluftsystem angeschlossen. Er kann dauerhaft im

Überdruck betrieben werden und die Druckhaltung wird z. B. nicht durch Öffnen von

Mannlöchern betriebsmäßig gestört. Das Abluftsystem wird im leichten Unterdruck be-

trieben. Das Abluftsystem wurde in eine Zone 1 eingeteilt. Die zeitlich überwiegende

Anwesenheit von Sauerstoff kann nicht ausgeschlossen werden. Im Rahmen einer Ge-

fährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass ohne Inertisierungsmaßnahmen im Be-

hälter eine Zone 0 auftritt, da die Betriebstemperatur im Behälter über dem Flamm-

punkt liegt. Die Zündquellenbeurteilung ergab, dass wirksame Zündquellen bei gele-

gentlichen Betriebsstörungen auftreten können.

Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorbeugenden Explosionsschutz-

maßnahmen:

Inertisierung, so dass eine Zone 2 eingeteilt werden kann und

Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten

Geräten für die Zone 2 sowie

Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht geräte-

spezifischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für

Zone 2.

Inertisierungskonzept

Erstinertisierung

Der Behälter ist vakuumfest ausgeführt. Eine Erstinertisierung wird organisatorisch im

Druckwechselverfahren mit Stickstoff durchgeführt. Die Auslegung der Erstinertisierung

erfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinertisierung wurde

nachgewiesen und die Zuverlässigkeit der Erstinertisierung entspricht der in der Ge-

fährdungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit für die Zielzone im Gesamtprozess.

Aufrechterhaltung der Inertisierung

Die Aufrechterhaltung erfolgt mit einer Inertisierungsvorrichtung, welche mit der Vorge-

hensweise der TRGS 725 betrachtet werden kann. Zielzone im Gesamtprozess ist hier

die Zone 2. Die Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungseinrichtung

und einer unabhängigen Überwachungseinrichtung mit Verriegelungsmaßnahmen. Ein

Ausfall der Stickstoffversorgung wird erkannt.

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Inertisierungseinrichtung

Der Behälter ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicher Erst-

inertisierung über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt und mit-

tels eines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten. Ein Stickstoffausfall

wird als ‚zu erwarten‘ eingestuft. Bei dem mechanischen Druckregler und dem Druck-

halteventil handelt es sich um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbedingun-

gen nachweislich bewährt haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallver-

halten wird betreiberseitig als ‚zu erwarten‘ eingestuft. Der Behälter ist technisch dicht

und wird geschlossen betrieben.

Überwachung

Der Überdruck im Behälter wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigneten

Druckmessung überwacht. Diese Druckmessung wird über das betriebliche Prozess-

leitsystem geführt. Bei Erreichen des im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung festge-

legten minimalen Überdruckwertes wird alarmiert und die Entnahmepumpen werden

abgeschaltet. Die Überwachung besteht aus der Druckmessung, der Signalverarbei-

tung über das Prozessleitsystem und der Aktorik zum Abschalten der Pumpen. Das

weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung des sicheren Zustandes wird in einer Be-

triebsanweisung geregelt.

Ersatzschaltbild:

Stickstoffversorgungmechanischer Druckregler

mit Druckhalteventil

Druckmessung PLS Pumpe aus

Überwachung

Einrichtung, Inertisierung

Vorrichtung


Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung

Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffver-

sorgung wird erkannt. Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Das Abgas kann Sauerstoff enthalten.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wird

inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-

gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme mit

dem Ziel die Zone 2 zu erreichen.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung des Behälterdrucks mit einem mechani-

schen Druckregler und einer mechanischen Druckhaltearmatur. Die Einrichtung hat ein zu

erwartendes Ausfallverhalten.

Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung und Schal-

tung im PLS. Die Drucküberwachung schaltet die Entnahmepumpe als Unterdruckerzeuger

rechtzeitig ab.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine

erforderliche Reduzierungsstufen

im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---

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

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

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

ProduktStickstoff Abgas

Zone 2

M

Produktion

PC

PS-A-



plus Überwachung

Ein Prozessbehälter wird über Pumpen mit einer Flüssigkeit befüllt und entleert. So-

wohl die Zufuhr- als auch die Abfuhrleitung werden dauerhaft flüssigkeitsgefüllt betrie-

ben, so dass auch im seltenen Fehlerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vor-

und nachgeschalteten Behälter besteht. Der Behälter soll im leichten Überdruck betrie-

ben werden. Der Behälter ist an ein Abluftsystem angeschlossen. Das Abluftsystem

wird im leichten Unterdruck betrieben. Das Abluftsystem wurde in eine Zone 1 einge-

teilt, da gelegentlich die Sauerstoffgrenzkonzentration überschritten werden kann

(„sauerstoffarm“). Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass

ohne Inertisierungsmaßnahmen im Behälter eine Zone 0 auftritt, da die Betriebstempe-

ratur im Behälter über dem Flammpunkt liegt. Die Zündquellenbeurteilung ergab, dass

wirksame Zündquellen bei gelegentlichen Betriebsstörungen auftreten können.


maßnahmen:

Inertisierung, so dass eine Zone 2 eingeteilt werden kann;

Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten

Geräten für die Zone 2;

Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht geräte-

spezifischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für

Zone 2.


Erstinertisierung

Der Behälter ist vakuumfest ausgeführt. Damit kann eine Erstinertisierung organisato-

risch im Druckwechselverfahren mit Stickstoff durchgeführt werden. Die Auslegung der

Erstinertisierung erfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinerti-

sierung wurde nachgewiesen und die Zuverlässigkeit der Erstinertisierung entspricht

der in der Gefährdungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit, die für Zone 2 erfor-

derlich ist.

ZündquellenvermeidungInertisierung

Zone 0 → Zone 2

mechanischer Regler PLS

Druckhaltearmatur

K2

K1

Regler PC

K1

Schalter PS-A-

K1

Druckhaltearmatur


Aufrechterhaltung der Inertisierung


hensweise der TRGS 725 betrachtet werden kann. Diese Inertisierungsvorrichtung be-

steht aus einer Inertisierungseinrichtung und einer unabhängigen Überwachungsein-

richtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen. Ein Ausfall der Stickstoffversorgung

wird erkannt.


Der Behälter ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicher Ersti-

nertisierung über eine sogenannte Split-Range-Regelung mit Stickstoff beaufschlagt

und im Überdruck gehalten. Ein Stickstoffausfall wird als selten eingestuft. Die Split-

Range-Regelung besteht aus einer Druckmessung und einer Regeleinheit, die jeweils

auf ein Regelventil in der Stickstoffzufuhrleitung und in der Abluftleitung wirkt. Die

Druckmessung und Regelung ist so ausgelegt, dass die beim Betrieb auftretenden

Druckschwankungen aufgrund von Füllstandsänderungen im Behälter und Druck-

schwankungen in der Abluft ausgeglichen werden können. Damit kann die Überdruck-

haltung aufrechterhalten werden. Die Regelung hat sich unter den Prozessbedingun-

gen nachweislich bewährt. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallverhalten

wird betreiberseitig als ‚zu erwarten‘ eingestuft. Der Behälter ist technisch dicht und

wird geschlossen betrieben.

Überwachung

Der Überdruck im Behälter wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigneten

zweiten Druckmessung überwacht, so dass zusätzlich zur Regelung im feineren Be-

reich die Stickstoffzufuhr voll geöffnet werden könnte. Diese Druckmessung wird über

eine Sicherheits-SPS (SSPS) geführt. Bei Erreichen des im Rahmen der Gefähr-

dungsbeurteilung festgelegten minimalen Überdruckwertes wird alarmiert und das

zweite Stickstoffventil geöffnet. Ein Abschalten der Entleerpumpe bzw. ein Zufahren

des Abluftventils in Richtung Abluft ist nicht erforderlich, wenn das zweite Stickstoffven-

til so ausgelegt ist, dass Stickstoff in ausreichender Menge selbst für den Fall nachge-

führt wird, dass der maximale Pumpenvolumenstrom und der maximale Abluftstrom

wirksam sind. Druckveränderungen auf Grund von Temperaturschwankungen sind ge-

genüber der Entnahme vernachlässigbar. Im energielosen Zustand ist die Stellung für

das zweite Stickstoffventil offen. Die Überwachung besteht aus der zweiten Druckmes-

sung, der Signalverarbeitung über die SSPS (als vollständig unabhängiges System)

sowie der Aktorik zum Ansteuern des zweiten Stickstoffventils, ergänzt durch eine

Alarmierung.

Hinweis: Der Abgasweg wird bei Ansprechen der Überwachung nicht geschlossen, da als weitere Gefährdung ein Überschreiten des zulässigen maximalen Betriebsdruckes im Behälter möglich wäre.


Ersatzschaltbild:

Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung

Ein Stickstoffausfall kann als selten eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffversorgung

wird erkannt. Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich. Das Ab-

gas kann zeitlich überwiegend Sauerstoff enthalten.

Lösungsvariante



gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks über das PLS

mit Druckhaltung über eine Split Range Regelung.


tung in einer SSPS. Die Drucküberwachung öffnet rechtzeitig ein zweites Stickstoffventil.

Anmerkung: In der Mindestanforderung genügt auch eine Ausführung der Überwachung im PLS, wie in anderen Beispielen dargestellt.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Stickstoffversorgung 1. Druckmessung

2. Druckmessung 2. Regelventil Zufuhrleitung

Überwachung, SSPS

Einrichtung, PLS

Vorrichtung

1. Regelventil Zufuhrleitung Regelventil Abluftleitung


Produkt

Stickstoff Abgas

Zone 2

M

Produktion

PC

PSZ-A-


Zone 0 → Zone 2

PLS SSPS

K2

K1

Regler PC

K1

Schalter PSZ-A-



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

chen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante


inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt sicher über dem Druck im

Abgassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem mecha-

nischen Druckregler mit seltenem Ausfallverhalten und einer mechanischen Druckhaltear-

matur.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Zone 2

M

Produktion

PC


Zone 0 → Zone 2

mechanischer Regler

Druckhaltearmatur

K2

K2

Regler PC

K2

Druckhaltearmatur


5.1.4 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung und

organisatorischer Maßnahme



Lösungsvariante



gassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem me-

chanischen Druckregler mit zu erwartendem Ausfallverhalten.

Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Zusätzlich wird durch die organi-

satorische Maßnahme einer Dichtheitsprüfung des Behälters und der Druckhaltearmatur

die Dichtheit sichergestellt, so dass bei Ausfall der Stickstoffversorgung kein Sauerstoffein-

trag zu unterstellen ist.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Zone 2

M

Produktion

PC





Lösungsvariante




Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem Druck-

regler im PLS (kann mit Alarm kombiniert werden) und einer mechanischen Druckhaltear-

matur.


tung im PLS. Die Drucküberwachung schaltet die Pumpe als Unterdruckerzeuger rechtzei-

tig ab.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Zone 0 → Zone 2

mechanischer Regler Organisatorisch

K1

Regler PC

K1





Lösungsvariante





regler im PLS unter Mitbenutzung des hochzuverlässigen Drucksensors der Überwachung

und einer mechanischen Druckhaltearmatur.


tung in einer SSPS. Die Drucküberwachung schaltet die Pumpe als Unterdruckerzeuger

rechtzeitig ab.

Anmerkung: In der Mindestanforderung genügt auch eine Ausführung der Überwachung im PLS, wie in anderen Beispielen dargestellt.


Zone 2

M

Produktion

PC

PS-


Zone 0 → Zone 2

PLS

K2

K1

Regler PC

K1

Schalter PS-


Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Zone 2

M

Produktion

PICZ-A-


Zone 0 → Zone 2

PLS SSPSK2

Druckmessung PICZ-A- K1

K1

PLS

K1

MCL (Motor aus)

K2

SSPS

K1

Regelventil und Druckhaltearmatur


5.1.7 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwa-

chung


sorgung wird erkannt. Ein Ausfall des Stickstoffs führt nicht unmittelbar zu einem explosi-

onsfähigen Gemisch, so dass eine ausreichende Zeit für Gegenmaßnahmen besteht. Eine

Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante





chanischen Druckregler und einer mechanischen Druckhaltearmatur. Die Einrichtung hat

ein zu erwartendes Ausfallverhalten.

Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch eine organisatorische Maß-

nahme wird die Überwachung der Druckanzeige (im PLS) in einem festgelegten Intervall

sichergestellt, so dass bei Ausfall der Stickstoffversorgung kein Sauerstoffeintrag zu unter-

stellen ist bzw. Gegenmaßnahmen in ausreichend kurzer Zeit getroffen werden können.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Zone 2

M

Produktion

PC PIA-


5.1.8 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus

Überwachung


sorgung wird erkannt. Ein Ausfall des Stickstoffs führt nicht unmittelbar zu einem explosi-

onsfähigen Gemisch, so dass eine ausreichende Zeit für Gegenmaßnahmen besteht. Eine

Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante




Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem

Druckregler im PLS und einer Druckhaltearmatur.

Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch eine organisatorische Maß-

nahme auf Basis der Drucküberwachung mit Alarmierung im PLS wird sichergestellt, dass

bei Ausfall der Stickstoffversorgung kein Sauerstoffeintrag zu unterstellen ist bzw. Gegen-

maßnahmen in ausreichend kurzer Zeit getroffen werden können.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Zone 0 → Zone 2

mechanischer Regler PLS + Organisat.

K1

Regler PC

K1

Druckanzeige PIA-

K1



Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Eine Zündquelle ist nur bei

seltenen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante





chanischen Druckregler und einer Druckhaltearmatur. Die Einrichtung hat ein zu erwarten-

des Ausfallverhalten.


Zone 2

M

Produktion

PIA-PC


Zone 0 → Zone 2

PLS + Organisatorisch

K1

Regler PC

K1

Druckanzeige PIA-

K1


Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Zone 1

M

Produktion

PC


Zone 0 → Zone 1

mechanischer Regler

K1

K1

Regler PC


5.2 Kreiselpumpe


Kreiselpumpe

5.2.1

- Vermeiden expl. Gemisch im

Innern der Pumpe

- Zone 0 → keine Zone


- Besondere betriebliche Randbedingungen

- Siphon - Trockenlaufschutz FS

5.2.2


Innern der Pumpe



- Siphon - Trockenlaufschutz LZ

5.2.3


Innern der Pumpe

- Zone 1 keine Zone


- Besondere betriebliche Randbedingungen

- Siphon

5.2.4


Innern der Pumpe

- Zone 1 → kein Zone


- Siphon - Trockenlaufschutz FS

5.2.1 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches

und Abschaltung durch Durchflussüberwachung

Eine Kreiselpumpe fördert innerhalb einer kontinuierlich betriebenen Anlage Flüssigkeit

aus einem Behälter in einen höher liegenden Behälter über Rohrleitungen. Verfah-

rensbedingt wird die Anlage so betrieben, dass die Behälter nicht entleert werden.

Oberhalb der Flüssigkeit im Behälter kann sich ohne Maßnahmen ein explosionsfähi-

ges Gemisch der Zone 0 bilden. Die Pumpe befindet sich im Hauptstrom, so dass das

Hauptaugenmerk des Betriebes auf der Qualität und Fördermenge des Produktes liegt,

und daher Abweichungen vom Sollzustand der Anlage anhand der visualisierten Be-

triebsdaten sehr schnell erkannt werden. Allein durch diese Randbedingungen kann

angenommen werden, dass die Pumpe im störungsfreien Betrieb flüssigkeitsgefüllt

betrieben wird.

Das An- und Abfahren der Anlage erfolgt nur selten. Für das An- und Abfahren liegt

eine separate Betriebsanweisung vor. Eine Inbetriebnahme der Pumpe erfolgt

entsprechend der in der Betriebsanleitung vorgegebenen Randbedingungen nach

Betriebsanweisung, so dass auch für diese Betriebszustände ein flüssigkeitsgefüllter

Betrieb unterstellt werden kann.

Die Pumpe befindet sich im Tiefpunkt der Installation. Die Pumpe ist nicht


selbstansaugend. Wenn es im Rahmen von Betriebsstörungen dazu kommt, dass die

Behälter entleert werden, bleibt die Pumpe durch die Anordnung im Siphon zunächst

flüssigkeitsgefüllt. Wegen des Wärmeeintrags durch die Verlustleistung wird die

Flüssigkeit erwärmt. Anhand der Verlustleistung der Pumpe und der Wärmekapazität

der im Siphon verbleibenden Flüssigkeit und des Pumpengehäuses kann die Zeit

abgeschätzt werden, die bleibt, bis die Flüssigkeit soweit erhitzt wird, dass Kavitation

oder Sieden der Flüssigkeit nicht mehr verhindert werden kann. In der Anlage ist

ständig Personal in ausreichender Anzahl vorhanden, so dass angenommen werden

kann, dass die Störung erkannt und behoben oder die Pumpe vom Betriebspersonal

abgeschaltet wird, bevor Kavitation oder Sieden der Flüssigkeit eintritt. Ein unbemerk-

tes Verdampfen der verbleibenden Restflüssigkeit wird auf Grund des vorliegenden

Volumens auf der Druckseite der Pumpe (Leitungsvolumen) und der in der Pumpe

vorhandenen Flüssigkeit bei einem einfachen Fehlerfall nicht unterstellt.

Aufgrund der gegebenen Randbedingungen wird davon ausgegangen, dass im Inne-

ren der Pumpe ohne weitere Maßnahmen nur selten und kurzzeitig ein explosionsfähi-

ges Gemisch auftreten kann.

Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches

und Abschaltung durch Durchflussüberwachung

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Im Behälter liegt Zone 0 vor. Vermeidung des Auftretens ei-

nes explosionsfähigen Gemisches in der Pumpe durch Flüssigkeitsfüllung. Das Betriebs-

konzept basiert auf den Prozessrandbedingungen in Kombination mit organisatorischen

Maßnahmen. Das Betriebskonzept ermöglicht die Reduzierung um zwei Reduzierungsstu-

fen und wird ergänzt durch eine Durchflussmessung mit Abschaltung der Pumpe. Die

Überwachung des Flüssigkeitsdurchflusses gewährleistet, dass Flüssigkeit in der Pumpe

verbleibt.

Organisatorische Maßnahme (zwei Reduzierungsstufen): Durch die Prozessrandbedin-

gungen und organisatorische Maßnahmen (Betriebskonzept) wird gewährleistet, dass ein

Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe nur bei Kombination von Fehlern nicht auszuschlie-

ßen ist.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Durchflussüberwachung mit einem Durchfluss-

messgerät im PLS. Die Überwachung schaltet die Pumpe bei Unterschreitung des Min-

destdurchflusses ab.


Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



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



Produkt Abgas

M

Produktion

FS-

Zone 1

PLSProzessrandbedingungen

und Organisatorisch

Vermeidung des explosionsfähigen Gemischs in der Pumpe

Zone 0 keine Zone

K1

Regler PC

K1


5.2.2 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches

und Abschaltung durch Standabsicherung

Lösungsvariante


nes explosionsfähigen Gemisches an der Pumpe durch Flüssigkeitsfüllung. Das Betriebs-

konzept basiert auf den Prozessrandbedingungen (Aufstellung im Siphon) in Kombination

mit organisatorischen Maßnahmen. Ein Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe kann jedoch

bei einfachen Fehlern nicht vermieden werden. Das Betriebskonzept wird ergänzt durch

die Vermeidung des Trockenlaufs der Pumpe mithilfe einer Standabsicherung im Behälter.

Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch die prozessbedingten

Randbedingungen und eine organisatorische Maßnahme wird gewährleistet, dass ein Ver-

lust der Flüssigkeit in der Pumpe im Normalbetrieb auszuschließen ist.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Standabsicherung im Behälter mit Abschalten der

Pumpe über SSPS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Produkt Abgas

M

Produktion

Zone 0

LZ-


5.2.3 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches durch

das Betriebskonzept

Lösungsvariante


nes explosionsfähigen Gemisches in der Pumpe durch Flüssigkeitsfüllung. Das Betriebs-

konzept basiert auf den Prozessrandbedingungen (Aufstellung im Siphon) in Kombination

mit organisatorischen Maßnahmen. Auf Grund der Prozessrandbedingungen in Kombinati-

on mit der organisatorischen Maßnahme wird ein Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe nur

bei Fehlerkombinationen unterstellt.

Organisatorische Maßnahme (zwei Reduzierungsstufen): Durch die Prozessrandbedin-

gungen und organisatorische Maßnahmen (Betriebskonzept) wird gewährleistet, dass ein

Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe nur bei Kombination von Fehlern nicht auszuschlie-

ßen ist.

Ex-Vorrichtung: Keine

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






SSPSProzessrandbedingungen

und Organisatorisch

Vermeidung des explosionsfähigen Gemischs

Zone 0 keine Zone

K2

Standabsicherung LZ

K2


5.2.4 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches sowie

Abschaltung durch Durchflussüberwachung

Lösungsvariante


nes explosionsfähigen Gemisches in der Pumpe durch Flüssigkeitsfüllung. Das beschrie-

bene Betriebskonzept basiert auf den Prozessrandbedingungen in Kombination mit orga-

nisatorischen Maßnahmen. Ein Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe kann jedoch nicht

ausgeschlossen werden (z. B. regelmäßige Entleerung bei Batchprozessen in Verbindung

mit einem Versagen des Betriebskonzeptes, kein ausreichendes Siphonvolumen). Eine

zusätzliche Durchflussmessung mit Abschaltung der Pumpe gewährleistet, dass die Flüs-

sigkeit in der Pumpe verbleibt.

Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch die prozessbedingten

Randbedingungen und eine organisatorische Maßnahme wird gewährleistet, dass ein

Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe im Normalbetrieb auszuschließen ist.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Mindestdurchflussüberwachung mit einer

Durchflussmessung im PLS.

Produkt Abgas

M

Produktion

Zone 1

Prozessrandbedingungen

und Organisatorisch

Vermeidung des explosionsfähigen Gemischs

Zone 1 keine Zone

Prozessrandbedingungenund Organisatorisch


Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Produkt Abgas

M

Produktion

FS-

Zone 1

Vermeidung des explosionsfähigen Gemisches

Zone 1 keine Zone

PLSProzessrandbedingungen

und Organisatorisch K1

Durchflussmessung FS-

K1


5.3 Mühle


Mühle 5.3.1 Fall 1



Betriebsstörung

- Lösemittelfreier Feststoff

- Zone 20 → Zone 22

2 Reduzierungsstufe

Inertisierung

Abschaltung des Antriebs

5.3.2 Fall 2.1


- Zündquelle betriebsmäßig mög-

lich

- Hybrides Gemisch

- Zone 0/20 → keine Zone


Inertisierung

Abschaltung des Antriebs (2 x K1)

5.3.3 Fall 2.2


- Zündquelle betriebsmäßig mög-

lich

- Hybrides Gemisch

- Zone 0/20 → keine Zone


Inertisierung

Abschaltung des Antriebs

Vermeiden der Zündquelle durch

geeignetes Gerät


5.3.1 Mühle mit Inertisierung über Druckregelung und Durchflussüber-

wachung

In einer Mühle soll diskontinuierlich ein Feststoff zu Feingut verarbeitet werden (Batch-

betrieb). Der dafür eingetragene Feststoff wird aus einem inertisierten Bereich bereit-

gestellt, so dass das Lückenvolumen im Normalbetrieb als sauerstofffrei betrachtet

werden kann. Aus einem vorgeschalteten, inertisierten Behälter gelangt der zu ver-

mahlende Stoff über freien Fall in die Mühle. Die Verbindungsleitung zwischen dem

Behälter und der Mühle ist zu Beginn des Batches durch Inertisierung vor der Inbe-

triebnahme soweit sauerstofffrei, dass die Sauerstoffgrenzkonzentration der Stoffe si-

cher unterschritten wird. Die Mühle wird im leichten Überdruck betrieben, so dass da-

von auszugehen ist, dass kein Luftsauerstoff eindringen kann. Die Mühle ist an ein Ab-

gassystem angeschlossen. Das Abgassystem wurde im Normalbetrieb als sauerstoff-

frei eingestuft. Es wird so betrieben, dass nur im Störungsfall explosionsfähige Gemi-

sche auftreten können. Im Abluftsystem besteht ein leichter Unterdruck. Im Rahmen

einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass ohne Inertisierungsmaßnahmen

in der Mühle eine Zone 20 vorliegt, da sich beim Vermahlen explosionsfähige

Staub/Luft-Gemische bilden. Die Zündquellenbeurteilung ergab, dass wirksame Zünd-

quellen bei gelegentlichen Betriebsstörungen auftreten können.

Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorliegenden Explosionsschutz-

maßnahmen:

Gewährleistung einer Zone 22 durch

o Inertisierung,

o Betrieb mit leichtem Überdruck, sodass kein Luftsauerstoff eindringen

kann;

Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten Ge-

räten für die Zone 22;

Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht gerätespezi-

fischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für Zone 22.


Erstinertisierung

Eine Erstinertisierung des Systems wird organisatorisch mit der Durchflussmethode mit

Stickstoff durchgeführt. Die Auslegung der Erstinertisierung erfolgt entsprechend

CEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinertisierung wurde nachgewiesen und die

Zuverlässigkeit der Erstinertisierung entspricht der in der Gefährdungsbeurteilung fest-

gelegten Zuverlässigkeit, die für die Aufrechterhaltung der Zone 22 erforderlich ist.

Aufrechterhaltung



hensweise der TRGS 725 betrachtet werden kann. Diese Inertisierungsvorrichtung be-

steht aus einer Inertisierungseinrichtung und einer unabhängigen Überwachungsein-

richtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen. Ein Ausfall der Stickstoffversorgung

wird erkannt.


Die Mühle ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicher Erstiner-

tisierung über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt und mittels

eines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten. Ein Stickstoffausfall

wird als zu erwarten eingestuft. Bei dem mechanischen Druckregler und dem Druckhal-

teventil handelt es sich um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbedingungen

nachweislich bewährt haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallverhalten

wird betreiberseitig als zu erwarten eingestuft. Die Mühle ist technisch dicht und wird

geschlossen betrieben.

Überwachung

Die Inertisierung in der Mühle wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigne-

ten Durchflussmessung überwacht. Diese Durchflussmessung wird über das betriebli-

che Prozessleitsystem geführt. Bei Erreichen des im Rahmen der Gefährdungsbeurtei-

lung festgelegten minimalen Durchflusswertes wird alarmiert und der Mühlenantrieb

wird abgeschaltet. Die Überwachung besteht aus der Durchflussmessung, der Signal-

verarbeitung über das Prozessleitsystem und der Aktorik zum Abschalten des Mühlen-

antriebs. Das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung des sicheren Zustandes wird in

einer Betriebsanweisung geregelt.

Ersatzschaltbild

Stickstoffversorgung mechanischer Druckregler

Durchflussmessung PLS Mühle aus

Überwachung


Vorrichtung


Mühle mit Inertisierung über Druckregelung und Durchflussüberwachung

Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Beim Vermahlen bilden sich

staubexplosionsfähige Gemische. Mit dem Auftreten von Lösemitteldämpfen ist nicht zu

rechnen. Zündquellen sind Innen bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 20 auf Zone 22. Die Mühle wird

inertisiert, mit überwachtem Stickstoffdurchfluss betrieben. Es ist davon auszugehen, dass

kein Luftsauerstoff eindringen kann. Der Druck im Inneren der Mühle liegt über dem Druck

im Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung des Drucks in der Mühle mit einem me-

chanischen Druckregler. Die Einrichtung hat ein zu erwartendes Ausfallverhalten.

Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung im

PLS. Die Durchflussüberwachung schaltet den Mühlenantrieb rechtzeitig ab und verhindert

dadurch das weitere Aufwirbeln des Staubs.

Anmerkung: Die Sicherstellung der Inertisierung des zu vermahlenden Stoffes in dem vorgeschalteten Behälter ist in dem Sicherheits-konzept des Behälters beschrieben und wird hier nicht zusätzlich aufgeführt.

Hinweis: Die Durchflussüberwachung sollte bevorzugt abgasseitig eingesetzt werden. Sie kann gegebenenfalls bei fester Verrohrung auch in der Stickstoffleitung zwischen dem Druckregler und der Mühle eingebaut werden.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Feingut

Stickstoff Abgas

PC

Feststoff

FS-

Zone 22


5.3.2 Mühle mit Inertisierung über Druckregelung und Durchfluss- und

Sauerstoffüberwachung

Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Beim Vermahlen bildet sich

ein hybrides Gemisch aus explosionsfähigem Staub und Lösemitteldämpfen. Zündquellen

sind Innen betriebsmäßig möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf keine Zone. Die Mühle

wird inertisiert im leichten Überdruck, mit überwachtem Stickstoffdurchfluss betrieben. Es

ist davon auszugehen, dass durch den Überdruck in der Mühle kein Luftsauerstoff eindrin-

gen kann. Der Druck im Inneren der Mühle liegt über dem Druck im Abgassystem. Eine

Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Drucks in der Mühle mit einem

mechanischen Druckregler. Die Einrichtung hat ein zu erwartendes Ausfallverhalten.


PLS. Die Durchflussüberwachung schaltet den Mühlenantrieb so ab, dass zwischen Total-

verlust der Inertisierung und Stillstand der Mühle ein ausreichend langer Zeitraum zu Ver-

fügung steht. Das Abschalten verhindert das weitere Aufwirbeln des Staubs.

Überwachung (K1): Überwachung der Sauerstoffkonzentration durch eine geeignete Sau-

erstoffmessung im PLS. Die Sauerstoffmessung schaltet den Mühlenantrieb rechtzeitig ab

und verhindert dadurch das weitere Aufwirbeln des Staubs.

Hinweis: Die Durchflussüberwachung sollte bevorzugt abgasseitig eingesetzt werden. Sie kann gegebenenfalls aber auch in der Stick-stoffleitung zwischen dem Druckregler und der Mühle eingebaut werden. Die Sauerstoffmessung muss abgasseitig eingebaut werden, um wirksam zu sein.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






mechanischer Regler PLS


Zone 20 → Zone 22K2

K1

Regler PC

K1



Feingut

Stickstoff Abgas

PC

Feststoff

FS-

QS+

keine Zone

Inertisierung

Zone 0 keine Zone

mechanischer Regler SSPS

K2

K1

Sauerstoffmessung QS+

K1


K1

Regler PC


5.3.3 Mühle mit Inertisierung über Druckregelung und Durchflussüber-

wachung

Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Beim Vermahlen bildet sich

ein hybrides Gemisch aus explosionsfähigem Staub und Lösemitteldämpfen. Zündquellen

sind Innen betriebsmäßig möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf keine Zone. Die Mühle

wird inertisiert im leichten Überdruck, mit überwachtem Stickstoffdurchfluss betrieben. Es

ist davon auszugehen, dass kein Luftsauerstoff eindringen kann. Der Druck im inneren der

Mühle liegt über dem Druck im Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbe-

triebnahme.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Drucks in der Mühle mit einem

mechanischen Druckregler. Die Einrichtung hat ein zu erwartendes Ausfallverhalten.

Überwachung (K2): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung in einer

SSPS, z. B. SIL 2 für die Sensor-Logik-Aktor-Kette. Die Durchflussüberwachung schaltet

den Mühlenantrieb rechtzeitig ab und verhindert dadurch das weitere Aufwirbeln des

Staubs.

Hinweis: Die Durchflussüberwachung sollte bevorzugt abgasseitig eingesetzt werden. Sie kann gegebenenfalls aber auch in der Stick-stoffleitung zwischen dem Druckregler und der Mühle eingebaut werden.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Feingut

Stickstoff Abgas

PC

Feststoff

FZ-

keine Zone

Inertisierung

Zone 0 keine Zone

mechanischer Regler SSPS

K1

Regler PC

K2

Durchflussmessung FZ-


5.4 Lagerbehälter mit Unterdruckabsicherung


Lagerbehälter 5.4.1 Fall 1.1


- Zündquelle bei seltener Be-

triebsstörung

- Zone 0 → Zone 1

1 Reduzierungsstufe

Inertisierung

Alarmierung bei Druckabfall

5.4.2 Fall 1.2



Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Inertisierung

Abschaltung des Unterdrucker-

zeugers

5.4.3 Fall 1.3



Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Inertisierung


zeugers

5.4.4 Fall 1.4



Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Inertisierung PLS


zeugers

5.4.1 Lagerbehälter mit Inertisierung über Druckregelung und Drucküber-

wachung, Inertisierungsstufe 1

Ein Lagerbehälter wird über Pumpen mit einer Flüssigkeit befüllt und entleert. Sowohl

die Zufuhr- als auch die Abfuhrleitung werden dauerhaft flüssigkeitsgefüllt betrieben, so

dass auch im seltenen Fehlerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vor- und

nachgeschalteten Behälter besteht. Der Lagerbehälter soll im leichten Überdruck be-

trieben werden. Auf dem Tank befindet sich ein Belüftungsventil zur Atmosphäre. Der

Behälter ist an ein Abluftsystem angeschlossen. Das Abluftsystem wird im leichten Un-

terdruck betrieben. Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass

ohne Inertisierungsmaßnahmen im Lagerbehälter eine Zone 0 auftritt, da die Betriebs-

temperatur im Lagerbehälter über dem Flammpunkt liegt. Die Zündquellenbeurteilung

ergab, dass wirksame Zündquellen bei gelegentlichen Betriebsstörungen auftreten


können.


maßnahmen:

Inertisierung, so dass eine Zone 1 eingeteilt werden kann;






Erstinertisierung

Eine Erstinertisierung des Systems wird organisatorisch mit der Durchflussmethode mit

Stickstoff durchgeführt, da der Lagerbehälter nicht druckfest ist. Die Auslegung der

Erstinertisierung erfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinerti-

sierung wurde nachgewiesen und die Zuverlässigkeit der Erstinertisierung entspricht

der in der Gefährdungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit, die für die Aufrechter-

haltung der Zone 1 erforderlich ist.

Aufrechterhaltung

Der Lagerbehälter ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicher

Erstinertisierung über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt und

mittels eines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten. Bei dem mecha-

nischen Druckregler und dem Druckhalteventil handelt es sich um eine Armatur, wel-

che sich unter den Prozessbedingungen nachweislich bewährt haben. Es liegt gute

Betriebserfahrung vor. Das Ausfallverhalten wird betreiberseitig als zu erwarten einge-

stuft.

Ex-Vorrichtung

Die Überwachung des in der Gefährdungsbeurteilung festgelegten Mindestdrucks stellt

für die Aufrechterhaltung der Inertisierung die Sicherheitsfunktion dar. Der Druck im

Lagerbehälter wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigneten Druckmes-

sung überwacht. Diese Druckmessung wird über das betriebliche Prozessleitsystem

geführt. Bei Erreichen des im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung festgelegten mini-

malen Unterdruckwertes (z.B. Ansprechen der Unterdrucksicherung) wird alarmiert.

Die Ex-Vorrichtung besteht aus der Druckmessung, der Signalverarbeitung über das

Prozessleitsystem und wird hinsichtlich ihres Ausfallverhaltens als K1 eingestuft. Das

weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung des sicheren Zustandes wird in einer Be-



Ersatzschaltbild

Lagerbehälter mit Inertisierung und Druckmessung,

Inertisierungsstufe 1

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

nen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 1 nach Vorgabe der

TRGS 509. Das Belüftungsventil dient dem Schutz des Lagerbehälters gegen Unterdruck.

Absicherung des Belüftungsventils zur Atmosphäre mit einer Flammendurchschlag-

sicherung. Der Lagerbehälter wird inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behäl-

terdruck liegt über dem Druck im Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbe-

triebnahme organisatorisch. Das Stickstoffvolumen und der Stickstoffvolumenstrom erfül-

len die Anforderungen gemäß TRGS 509, Abb. A2-1 und A2-2.

Als Ex-Einrichtung dient die Druckmessung mit Alarmierung im PLS. Die Vorgehensweise

bei Alarm ist über Betriebsanweisung geregelt.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckmessung mit zu erwartendem Ausfallverhal-

ten.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Druckmessung PLS Alarmierung


Vorrichtung



Zone 1

M

Produktion

PA-

PC

Über- / Unterdruck-absicherung


Zone 0 Zone 1

PLS +

Organisatorisch

K1

K1

Druckmessung


5.4.2 Lagerbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung,


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

gentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Belüftungs-

ventil dient dem Schutz des Lagerbehälters gegen Unterdruck. Absicherung des Belüf-

tungsventils zur Atmosphäre mit einer Flammendurchschlagsicherung und einem seltenen

Ansprechverhalten gemäß TRGS 509. Der Lagerbehälter wird inertisiert im leichten Über-

druck betrieben. Der Behälterdruck liegt über Umgebungsdruck und über dem Druck im

Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme organisatorisch. Das

Stickstoffvolumen und der Stickstoffvolumenstrom erfüllen die Anforderungen gemäß

TRGS 509, Abb. A2-1 und A2-2.



Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung im PLS. Die

Drucküberwachung schaltet die Entnahmepumpe rechtzeitig ab, damit der Tank den in der

Gefährdungsbeurteilung festgelegten Mindestdruck nicht unterschreitet.

Anmerkung: das Abschalten der Entnahmepumpe kann auch organisatorisch erfolgen.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






ProduktStickstoff

Zone 2

M

Produktion

PC

Über-/ Unterdruck-absicherung

PS-A-

Abgas






Lösungsvariante



tungsventils mit einer Flammendurchschlagsicherung kann entfallen. Der Lagerbehälter

wird inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im

Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme organisatorisch. Min-

destens 5 mbar Druckdifferenz zwischen Ansprechdruck Belüftung und Abschalten der

Pumpe. Das Stickstoffvolumen und der Stickstoffvolumenstrom erfüllen, wie die gesamte

Auslegung, die Anforderungen gemäß TRGS 509, Abb. A2-1 und A2-2.

Die geforderten redundanten Maßnahmen zur Aufrechterhaltung des Tankdrucks erfolgt

durch den mechanischen Druckregler und eine unabhängige Überwachung.




Drucküberwachung schaltet die Pumpe als weiteren Unterdruckerzeuger rechtzeitig ab.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






mechanischer Regler


Zone 0 Zone 2

PLS +

Organisatorisch

K2

K1

Regler PC

K1

Drucküberwachung PS-A-






Lösungsvariante



tungsventils mit einer Flammendurchschlagsicherung kann entfallen. Der Lagerbehälter

wird inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im

Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme organisatorisch. Min-

destens 5 mbar Druckdifferenz zwischen Ansprechdruck Belüftung und Abschalten der

Pumpe. Das Stickstoffvolumen und der Stickstoffvolumenstrom erfüllen, wie die gesamte

Auslegung, die Anforderungen gemäß TRGS 509, Abb. A2-1 und A2-2.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks über PLS mit

Alarmierung und zu erwartendem Ausfallverhalten.

Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine zweite Druckmessung im

PLS. Die Drucküberwachung schaltet die Entnahmepumpe als weiteren Unterdruckerzeu-

ger rechtzeitig ab.


Zone 2

M

Produktion

PC

Über-/ Unterdruck-absicherungPS-A-

PA-


Zone 0 Zone 1

PLS +

Organisatorisch

K1

Regler PC

K1

Drucküberwachung PS-

K2


Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Zone 2

M

Produktion

PCA-

Über- / Unterdruck-absicherung

PS-A-


Zone 0 Zone 2

PLS + Organisatorisch


5.5 IBC mit Rührwerk


IBC mit Rührwerk 5.5.1



Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Erstinertisierung/Aufrechterhaltung

Abschaltung der Zündquelle

5.5.2



Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


Erstinertisierung/Aufrechterhaltung


5.5.3



Betriebsstörung

- Zone 0 → Zone 2


(Erst-) Inertisierung

In einem IBC werden inerte Feststoffe in organischen Lösemitteln gelöst. Hierzu wird

der mit einem Rührwerk ausgestattete IBC mit dem Lösemittel und dem Feststoff be-

füllt und die fertige Lösung anschließend entleert. Der Anschluss des IBC zum Befüllen

und Entleeren erfolgt über Schlauchanschlüsse. Der dichte Anschluss dieser

Schlauchleitungen wird organisatorisch sichergestellt. Der Flüssigkeits- und Feststoffe-

intrag erfolgt aus gleichwertig inertisierten Apparaten. Der Feststoffeintrag wurde be-

wertet und stellt keine wirksame Zündquelle dar. Es werden ausschließlich metallische,

geerdete IBC verwendet. Ebenso sind die mit dem IBC in Verbindung stehenden

Schläuche und Rohrleitungen aus leitfähigen Materialen gefertigt und geerdet. Als Lö-

semittel werden ausschließlich Lösemittel hoher Leitfähigkeit eingesetzt. Die Durchmi-

schung erfolgt mit einem Rührwerk, das gemäß Herstellervorgabe nur für den Betrieb

in Zone 2 geeignet ist (Gerätekategorie 3G). Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung

wurde ermittelt, dass ohne Inertisierungsmaßnahmen im IBC eine Zone 0 vorliegt, da

die Betriebstemperatur oberhalb des Flammpunktes der Lösemittel liegt. Beim Befüllen

wird die verdrängte Gasatmosphäre aus dem Behälter über ein mechanisches Druck-

halteventil an ein Abgassystem abgegeben. Beim Entleeren des IBC wird zum Druck-

ausgleich Stickstoff aus dem Stickstoffnetz in den IBC nachgespeist. Zusätzlich verfügt

der IBC über eine im Notfall wirkende Über-/Unterdruckarmatur.



maßnahmen:

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






Das gesamte Inertisierungskonzept besteht aus zwei Schritten. Im ersten Schritt wird

im IBC mittels der Durchflussmethode eine Erstinertisierung durchgeführt. Anschlie-

ßend wird im IBC ein leichter Stickstoffüberdruck eingestellt, um die Inertisierung für

den Befüll-, Misch- und Entleervorgang aufrecht zu erhalten.

Erstinertisierung

Die Erstinertisierung des Systems wird automatisiert (Schrittkette im PLS) mit Hilfe der

Durchflussmethode unter Verwendung von Stickstoff durchgeführt. Hierzu wird der IBC

solange mit Stickstoff durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichen

Grenzwert unterschreitet. Die Auslegung erfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Die

hierzu notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurchfluss an Stickstoff wur-

den ermittelt und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vor erstmaliger Inbetrieb-

nahme verifiziert. Die Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungseinrich-

tung und einer unabhängigen Überwachungseinrichtung sowie aus Verriegelungsmaß-

nahmen.

Inertisierungseinrichtung (Erstinertisierung)

Der IBC ist zur Erstinertisierung über einen mechanischen Druckregler an ein Stick-

stoffnetz angeschlossen. Hiermit wird der IBC mit dem notwendigen Stickstoffstrom

beaufschlagt. Ein Stickstoffausfall wird als zu erwarten eingestuft. Bei dem mechani-

schen Druckregler handelt es sich um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbe-

dingungen nachweislich bewährt haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Aus-

fallverhalten wird betreiberseitig als zu erwarten eingestuft. Der Behälter ist technisch

dicht und wird geschlossen betrieben. Der dichte Anschluss der Stickstoffversorgung

am IBC muss gewährleistet sein. Im Abgassystem herrscht leichter Unterdruck.

Überwachung (Erstinertisierung)

Die Erstinertisierung des IBCs wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigne-

ten Durchflussmessung überwacht. Diese Messung wird über das betriebliche Pro-

zessleitsystem geführt. Bei Unterschreiten des im Rahmen der Gefährdungsbeurtei-

lung festgelegten minimalen Durchflusswertes wird alarmiert. Der Durchflusswert muss

über die gesamte notwendige Spülzeit gehalten werden. Bei Unterschreiten des Min-

destdurchflusses wird die Inertisierung neu gestartet. Der Rührer wird nicht betrieben


und kann erst gestartet werden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich durchlaufen ist

(Einschaltbedingung). Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerventile. Die

Überwachung für die Erstinertisierung besteht aus der Durchflussmessung, der Signal-

verarbeitung über das Prozessleitsystem, der Alarmierung und den Freigabebedingun-

gen für das Einschalten des Rührers und das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerventile

Aufrechterhaltung

Nach der Erstinertisierung muss der inerte Zustand für die weiteren Prozessschritte im

IBC aufrechterhalten werden. Dies erfolgt durch Einstellung eines leichten Stickstoff-

überdrucks im IBC. Die Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungsein-

richtung und einer unabhängigen Überwachungseinrichtung sowie aus Verriegelungs-

maßnahmen.

Inertisierungseinrichtung (Aufrechterhaltung)

Der IBC ist zur Aufrechterhaltung der Inertisierung über einen mechanischen Druckreg-

ler an das Stickstoffnetz angeschlossen. Es wird hierfür die gleiche Einrichtung ver-

wendet wie zur Erstinertisierung. Zusätzlich ist ein mechanisches Druckhalteventil vor-

handen, um den IBC beim Befüll-, Misch- und Entleervorgang auf leichtem Überdruck

zu halten. Im Abgassystem herrscht leichter Unterdruck.

Überwachung (Aufrechterhaltung)

Die Aufrechterhaltung der Inertisierung im IBC wird mittels einer für die Prozessbedin-

gungen geeigneten Druckmessung überwacht. Bei Erreichen des im Rahmen der Ge-

fährdungsbeurteilung festgelegten minimalen Druckwertes wird der Rührer abgeschal-

tet und die Befüll- und Entleerventile geschlossen. Die Überwachung besteht aus der

Druckmessung, der Signalverarbeitung über das Prozessleitsystem und der Aktorik

zum Abschalten des Rührerantriebs und Schließen der Befüll- und Entleerventile.


5.5.1 IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über mechanische

Druckregelung plus Überwachung, Erstinertisierung

Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-


Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wird mittels

Stickstoff erstinertisiert. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem. Die Ersti-

nertisierung erfolgt mit der Durchflussmethode. Hierzu wird der IBC solange mit Stickstoff

durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichen Grenzwert unterschreitet. Die

notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurchfluss an Stickstoff wurden ermittelt

und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vor erstmaliger Inbetriebnahme verifiziert.

Bei Unterschreiten des Mindestdurchflusses wird die Inertisierung neu gestartet. Der Rührer

wird nicht betrieben und kann erst gestartet werden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich

durchlaufen ist (Einschaltbedingung). Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerven-

tile.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Mechanischer Druckregler in Kombination mit einer

Endlagenüberwachung des Zuflussventils im PLS.

Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung mit Spül-

zeit im PLS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung,

Aufrechterhaltung



Lösungsvariante


Stickstoff zur Aufrechterhaltung der Inertisierung bei leichtem Überdruck gehalten. Der Behäl-

terdruck liegt über dem Druck im Abgassystem.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem mechani-

schen Druckregler in Kombination mit einer Endlagenüberwachung des Zuflussventils im

PLS.


Drucküberwachung schließt bei Unterschreiten des Grenzwertes die Befüll- und Entleerventile

und schaltet den Rührerantrieb ab.

Feststoff

Stickstoff

Abgas

Produktion

Lösemittel

Zone 2

M

PC GOS+ FA-

mechanischer Regler


Zone 0 Zone 2

PLS

K2

K1

Regler PC

K1

Durchflussüberwachung FA-

K1

Endlagenüberwachung GOS+


Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Feststoff

Stickstoff

Abgas

Produktion

Lösemittel

Zone 2

M

PC GOS+

PS-A-

mechanischer Regler


Zone 0 Zone 2

PLS

K2

K1

Regler PC

K1


K1



5.5.2 IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung im PLS plus

Überwachung, Erstinertisierung



Lösungsvariante


Stickstoff erstinertisiert. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem. Die Ersti-

nertisierung erfolgt mit der Durchflussmethode. Hierzu wird der IBC solange mit Stickstoff

durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichen Grenzwert unterschreitet. Die

notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurchfluss an Stickstoff wurden ermittelt

und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vor erstmaliger Inbetriebnahme verifiziert.

Bei Unterschreiten des Mindestdurchflusses wird die Inertisierung neu gestartet. Der Rührer

wird nicht betrieben und kann erst gestartet werden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich

durchlaufen ist (Einschaltbedingung). Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleer-

ventile.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregler im PLS in Kombination mit einer Endla-

genüberwachung des Zuflussventils im PLS.

Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung mit Spül-

zeit im PLS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung,

Aufrechterhaltung



Lösungsvariante


Stickstoff zur Aufrechterhaltung der Inertisierung bei leichtem Überdruck gehalten. Der Be-

hälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem.


regler im PLS in Kombination mit einer Endlagenüberwachung des Zuflussventils im PLS.


Drucküberwachung schließt bei Unterschreiten des Grenzwertes die Befüll- und Entleerventi-

le und schaltet den Rührerantrieb ab.

Feststoff

Stickstoff

Abgas

Produktion

Lösemittel

Zone 2

M

PC GOS+ FA-


Zone 0 Zone 2

PLS

K2

K1

Regler PC

K1

Durchflussüberwachung FA-

K1



Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Feststoff

Stickstoff

Abgas

Produktion

Lösemittel

Zone 2

M

PS-A-

PC GOS+


Zone 0 Zone 2

PLS

K2

K1

Regler PC

K1


K1



5.5.3 IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung plus

organisatorische Überwachung, Erstinertisierung

Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei

gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wird

mittels Stickstoff erstinertisiert. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassys-

tem. Die Erstinertisierung erfolgt mit der Durchflussmethode. Hierzu wird der IBC so-

lange mit Stickstoff durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichen

Grenzwert unterschreitet. Die notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurch-

fluss an Stickstoff wurden ermittelt und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vor

erstmaliger Inbetriebnahme verifiziert. Bei Unterschreiten des Mindestdurchflusses wird

die Inertisierung neu gestartet. Der Rührer wird nicht betrieben und kann erst gestartet

werden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich durchlaufen ist (Einschaltbedingung).

Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerventile.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Mechanischer Druckregler.


PLS in Kombination mit einer organisatorischen Maßnahme (eine Reduzierstufe): Hier-

zu wird die Inertisierung mit Spülzeit anhand der Durchflussmessung und des Drucks

in der zuführenden Stickstoffleitung zusätzlich durch das Anlagenpersonal überwacht.

Der Rührer kann erst geartet und die Entleer-/ Befüllventile geöffnet werden, wenn die

fehlerfreie Erstinertisierung durch das Anlagenpersonal bestätigt wurde.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Neben der Erstinertisierung ist hierbei das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung der

Inertisierung separat festzulegen.

Feststoff

Stickstoff

Abgas

Produktion

Lösemittel

Zone 2

M

PC FA-PI


Zone 0 → Zone 2

mechanischer Regler PLS + Organisat.

K1

mech. Regler PC

K1

Durchflussmessung FA-

K1


5.6 Schaufeltrockner


Schaufeltrockner 5.6.1 Erstinertisierung



Betriebsstörung

- Zone 0/20 → Zone 2/22


Erstinertisierung

5.6.2 Befüllen



Betriebsstörung

- Zone 0/20 → Zone 2/22


Aufrechterhaltung

5.6.3 Vakuumbetrieb und Trock-

nen



Betriebsstörung

- Zone 0/20 → Zone 2/22

- Zündquelle von gelegentlicher

Betriebsstörung → seltener Be-

triebsstörung


Aufrechterhaltung


5.6.4 Entleerung



Betriebsstörung

- Zone 0/20 → Zone 2/22


Aufrechterhaltung

In einem Schaufeltrockner werden lösemittelfeuchte Feststoffe unter Vakuum diskonti-

nuierlich getrocknet. Beim Trocknungsvorgang werden die im Feststoff enthaltenen

entzündbaren Lösemittel frei. Der getrocknete Feststoff ist staubexplosionsfähig. Die

Beheizung des Trockners erfolgt so, dass die Zündtemperaturen von Feststoff bzw.

Lösemittel sicher unterschritten werden. Der Trockner ist an eine Vakuumpumpe an-

geschlossen.

Der Gesamtprozess gliedert sich dabei in die Prozessschritte „Dichtigkeits-

test/Erstinertisierung“, „inertisiert Befüllen“, „Trocknung unter Vakuum“ und „inertisiert


Entleeren“. Der eingetragene Feststoff wird aus einem inertisierten Bereich bereitge-

stellt, so dass das Lückenvolumen als sauerstofffrei betrachtet werden kann. Aus ei-

nem vorgeschalteten, inertisierten Behälter gelangt der zu trocknende Stoff über freien

Fall in den Schaufeltrockner. Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung wurde festge-

stellt, dass mit keiner gefährlichen Aufladung durch den Staub zu rechnen ist. Die Ver-

bindungsleitung zum Schaufeltrockner und der Schaufeltrockner selbst sind zu Beginn

des Batches durch Inertisierung vor der Inbetriebnahme soweit sauerstofffrei, dass die

Sauerstoffgrenzkonzentration der Stoffe sicher unterschritten wird. Während der

Trocknung wird der Schaufeltrockner im Unterdruck betrieben. Aufgrund des Dicht-

heitstest vor jedem Batch ist davon auszugehen, dass kein Luftsauerstoff in relevanten

Mengen eindringen kann. Der Schaufeltrockner ist an ein Abgassystem angeschlos-

sen. Er wird so betrieben, dass nur im Störungsfall explosionsfähige Gemische auftre-

ten können. Im Abluftsystem besteht ein leichter Unterdruck. In Rahmen einer Gefähr-

dungsbeurteilung wurde festgestellt, dass ohne Inertisierungsmaßnahmen im Schau-

feltrockner eine Zone 0/20 vorliegt und mit der Bildung hybrider Gemische zu rechnen

ist. Die Zündquellenbeurteilung ergab, dass wirksame Zündquellen bei gelegentlichen

Betriebsstörungen auftreten können.


maßnahmen:

Inertisierung bzw. Unterdruckfahrweise, so dass das Innere des Trockners als Zo-

ne 2/22 eingestuft werden kann;


räten für die Zone 2/22;


fischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für Zone 2/22.

Vor dem Prozessstart wird zunächst ein Vakuumdichtigkeitstest durchgeführt. An-

schließend wird in Abhängigkeit des jeweiligen Prozessschrittes beim Befüllen, Trock-

nen und Entleeren mittels Inertisierung oder Unterdruckfahrweise das Auftreten gefähr-

licher explosionsfähiger Gemische im Inneren des Trockners vermieden. Die einzelnen

Prozessschritte zur Herstellung und Aufrechterhaltung der Inertisierung bzw. der Un-

terdruckfahrweise erfolgen automatisiert. Der Trockner wird mittels Stickstoff erstinerti-

siert und anschließend beim Befüllen zur Aufrechterhaltung der Inertisierung bei leich-

tem Stickstoffüberdruck gegenüber der Atmosphäre und dem Abgassystem gehalten.

Beim Befüllen wird die verdrängte Gasatmosphäre aus dem Behälter mittels eines me-

chanischen Druckhalteventils an ein Abgassystem abgegeben. Beim Entleeren wird

zum Druckausgleich Stickstoff aus dem Stickstoffnetz nachgespeist. Der Trocknungs-

prozess erfolgt im Vakuum unterhalb 100 mbar a. Der dabei zu erwartende maximale

Explosionsdruck im Falle einer Zündung liegt maximal bei Atmosphärendruck, und so-

mit ist ein unzulässiger Überdruck im Trockner auszuschließen. Zusätzlich ist eine ex-

plosionstechnische Entkopplung (Druck, Flammen) zu angeschlossenen Apparaten

und Leitungen mit abweichendem Explosionsschutzkonzept zu berücksichtigen, so


dass eine Explosionsausbreitung in angeschlossene Apparate (Vakuumanlage) ver-

hindert wird. Nach dem Trocknungsprozess wird das Vakuum mit Stickstoff gebrochen

und zur Aufrechterhaltung der Inertisierung beim Entleeren des Trockners bei leichtem

Stickstoffüberdruck gehalten.


Erstinertisierung

Eine Erstinertisierung des Systems wird nach einer Dichtheitsprüfung automatisiert mit

der Druckwechselmethode mit Stickstoff durchgeführt. Die Wirksamkeit der Erstinerti-

sierung wurde nachgewiesen und die Erstinertisierung entspricht der in der Gefähr-

dungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit, die für die Aufrechterhaltung der Zo-

ne 2/22 erforderlich ist. Die hierzu notwendigen Druckwechsel und die erforderliche

Mindestmenge an Stickstoff wurden entsprechend CEN/TR 15281 ermittelt.

Inertisierungseinrichtung (Erstinertisierung)

Der Schaufeltrockner ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird über einen me-

chanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt sowie mittels eines mechanischen

Druckhalteventils im Überdruck gehalten. Zur Erstinertisierung wird ein Unterdruck er-

zeugt der mit Stickstoff gebrochen wird. Ein Stickstoffausfall wird als zu erwarten ein-

gestuft. Bei dem mechanischen Druckregler und dem Druckhalteventil handelt es sich

um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbedingungen nachweislich bewährt

haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallverhalten wird betreiberseitig

als zu erwarten eingestuft. Der Schaufeltrockner ist technisch dicht und wird geschlos-

sen betrieben. Der Behälterdruck liegt nach den Druckwechseln über dem Druck im

Abgassystem.

Überwachung (Erstinertisierung)

Die Inertisierung des Schaufeltrockners wird mittels einer für die Prozessbedingungen

geeigneten Druckmessung überwacht. Diese Messung wird über das betriebliche Pro-

zessleitsystem geführt. Die Überwachung besteht aus der Druckmessung, der Signal-

verarbeitung über das Prozessleitsystem und der Alarmierungen und Verriegelungen.

Das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung des sicheren Zustandes wird in einer Be-


Aufrechterhaltung für Befüllen und Entleeren

Die Aufrechterhaltung erfolgt mit einer Inertisierungsvorrichtung im leichten Überdruck.

Diese Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungseinrichtung und einer

unabhängigen Überwachungseinrichtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen.

Inertisierungseinrichtung (Aufrechterhaltung)

Es wird die gleiche Inertisierungseinrichtung wie zur Erstinertisierung verwendet. Der

Schaufeltrockner wird über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beauf-


schlagt sowie mittels eines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten.

Überwachung (Aufrechterhaltung)

Es wird die gleiche Überwachung wie zur Erstinertisierung verwendet und die Inertisie-

rung des Schaufeltrockners mit einer für die Prozessbedingungen geeigneten Druck-

messung überwacht.

Vakuumbetrieb zur Trocknung

Die Trocknung erfolgt mit einer Vakuumpumpe im Unterdruck unterhalb 0,1 bar. Diese

Vorrichtung besteht aus dem Unterdruckerzeuger und einer unabhängigen Überwa-

chungseinrichtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen.

Unterdruckerzeuger (Vakuumbetrieb und Trocknung)

Ausgehend von einer inertisierten Atmosphäre im Inneren des Schaufeltrockners wird

mit der Vakuumpumpe ein Unterdruck erzeugt und gehalten. Nach Erreichen eines

Drucks von weniger als 0,1 bar kann der Schaufelantrieb gestartet werden.

Überwachung (Vakuumbetrieb und Trocknung)

Es wird die gleiche Überwachung wie zur Erstinertisierung verwendet und der Unter-

druck des Schaufeltrockners mit einer für die Prozessbedingungen geeigneten Druck-

messung überwacht. Bei Überschreiten des Druckwerts von 0,1 bar wird der Schaufel-

antrieb gestoppt und das Vakuum mit Stickstoff gebrochen.


5.6.1 Schaufeltrockner mit Inertisierung über Druckregelung plus

Überwachung, Erstinertisierung



Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Der Schaufel-

trockner wird mittels Stickstoff erstinertisiert. Nach der Erstinertisierung liegt der Behälter-

druck über dem Druck im Abgassystem. Die Erstinertisierung erfolgt mit der Druckwechsel-

methode. Die Unterdruckerzeugung im Behälter erfolgt mit einer Vakuumpumpe.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Druckwechsel durch eine Druckmes-

sung und des Stickstoff-Vakuumventile im PLS.

Überwachung (K1): Überwachung der Druckwechsel durch eine zweite Druckmessung im

PLS. Die Drucküberwachung verriegelt bis zur korrekten Ausführung der Druckwechsel die

Befüll- und Entleerventile und den Schaufelantrieb.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Produktaufgabe

Stickstoff

Abgas

M

Zone 2/22

Wärmeträger-vorlauf

Wärmeträger-rücklauf

Produktaustrag

PS±A±PS±A±



Überwachung, Befüllen



Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Die Inertisie-

rung im Schaufeltrockner wird beim Befüllen mittels Stickstoffüberdruck aufrechterhalten. Der

Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks im PLS.

Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine zweite Druckmessung im PLS.

Die Drucküberwachung verriegelt das Befüllventil.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Zone 0/20 → Zone 2/22

PLS

K1

Befüll- und Entleerventile

K1


K1

PLS

K2

K1

Stickstoff-/ Vakuumventil

K1K1

Druckmessung PS-A-


Produktaufgabe

Stickstoff

Abgas

M

Zone 2/22



Produktaustrag

PS-A-PS-A-


Zone 0/20 → Zone 2/22

PLS

K1

Befüllventil

K1


K1

PLS

K2

K1

Stickstoff-/ Abgasventil

K1K1

Druckmessung PS-A-



Überwachung, Vakuumbetrieb und Trocknen

Ein Stickstoffausfall / Ausfall der Vakuumpumpe kann als zu erwarten eingestuft werden. Ei-

ne Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Während der

Trockenphase wird ein Vakuum eingehalten. Erst wenn das geforderte Vakuum erreicht wird,

kann der Trocknerantrieb zugeschaltet werden. Wird das geforderte Vakuum nicht gehalten,

wird dieses mit Stickstoff gebrochen und der Trocknungsprozess gestoppt. -> Unterdrucker-

zeugung im Behälter mit Vakuumpumpe.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung des Unterdrucks durch eine Druckmessung

und des Vakuumventils im PLS.

Überwachung (K1): Überwachung des Unterdrucks durch eine zweite Druckmessung im PLS.

Die Drucküberwachung schaltet den Schaufelantrieb aus und öffnet das Stickstoffventil.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Produktaufgabe

Stickstoff

Abgas

Zone 2/22



Produktaustrag

PS+A+PS+A+

M



Überwachung, Entleerung



Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Das Vakuum

wird mit Stickstoff gebrochen. Die Aufrechterhaltung beim Entleeren wird mit einer Stickstoff-

überschleierung im Überdruck sichergestellt.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks im PLS.

Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine zweite Druckmessung im PLS.

Die Drucküberwachung verriegelt das Entleerventil.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Zone 0/20 → Zone 2/22

PLS

K1

Stickstofventil aufSchaufelantrieb aus

K1

Drucküberwachung PS+A+

PLS

K2

K1

Vakuumventil

K2

K1

Druckmessung PS+A+


Produktaufgabe

Stickstoff

Abgas

Zone 2/22



Produktaustrag

PS-A-PS-A-

M


Zone 0/20 → Zone 2/22

PLS

K2

K1


K1



5.7 Tauchpumpe


Tauchpumpe 5.7.1

- Becken in Zone 1

- Pumpe wird flüssigkeitsüber-

deckt betrieben

- Pumpe nicht für die Anwesen-

heit von Explosionsfähiger At-

mosphäre geeignet

- Zündquelle betriebsmäßig



Vermeiden des explosionsfähi-

gen Gemisches durch Füllstands-

überwachung in SSPS

5.7.2

- Becken in Zone 1

- Regelmäßige Betriebszustände

ohne vollständige Flüssigkeits-

überdeckung möglich

- Einsatz eines Gerätes der Ka-

tegorie 2G (für Einsatz in Zone

1 geeignet)

2 Reduzierstufen

Vermeiden der Zündquelle nach

Herstellervorgaben mittels Tem-

peraturüberwachung

5.7.3

- Becken in Zone 1

- Flüssigkeitsüberdeckt betrieben


heit von explosionsfähiger At-

mosphäre geeignet

2 Reduzierstufen


gen Gemisches (organisatorisch)

durch Beprobung

Betriebskonzept mittels Füll-

standsregelung im PLS

5.7.4

- Becken in Zone 1


deckt betrieben

- Pumpe für den Einsatz in Zone

2 geeignet.

- Einsatz eines Gerätes der Ka-

tegorie 3G (für Einsatz in Zone

2 geeignet) Zone 1 Zone 2

2 Reduzierstufen

Vermeiden der Zündquelle nach

Herstellervorgabe mittels Tem-

peraturüberwachung im PLS





5.7.5

- Becken in Zone 1


deckt betrieben


heit von Explosionsfähiger At-

mosphäre geeignet



gen Gemisches durch:



Füllstandsüberwachung im PLS

In einem Sammelbecken für verschiedene Flüssigkeiten können auch entzündbare

Flüssigkeiten eingetragen werden. Das Sammelbecken wird mit einer Tauchpumpe

entleert. Oberhalb der Flüssigkeit kann sich ohne Maßnahmen ein explosionsfähiges

Gemisch mit Zone 1 bilden. Es werden in den Beispielen unterschiedliche Pumpen be-

trachtet, die unterschiedliche Gerätekategorien erfüllen. Daher muss laut Hersteller die

Pumpe entweder flüssigkeitsüberdeckt betrieben werden und/oder hinsichtlich der

Zündquellen überwacht werden.

Anmerkung: Varianten 5.7.3 und 5.7.5 werden mit ’nicht explosionsgeschützten‘ Geräten betrieben. Daraus resultiert die Anforde-rung, dass ein Verlust der Überdeckung sicher zu vermeiden ist. Mit der TRGS 725 kann ein derartiges Konzept nur durch eine sicherheitsgerichtete Abschaltung, zwei K1 Maßnahmen, gelöst werden.


5.7.1 Tauchpumpe mit Füllstandsüberwachung

Lösungsvariante

Betriebsbedingungen: Die Betriebsart kann so gewählt werden, dass die Pumpe nicht tro-

ckenfällt. Das Becken ist in Zone 1 eingeteilt.

Laut Hersteller ist die Pumpe konstruktionsbedingt für den Betrieb bei Anwesenheit explosi-

onsfähiger Atmosphären nicht geeignet.

Explosionsschutzkonzept: Sicherstellen der Flüssigkeitsüberdeckung. Reduzierung der

Zone 1 auf keine Zone. Die Pumpe wird flüssigkeitsüberdeckt betrieben und soll bei zu erwar-

tenden Störungen nicht trocken fallen. Der Flüssigkeitsstand soll so geregelt werden, dass

die Pumpe stets flüssigkeitsüberdeckt ist und mit keinen explosionsfähigen Gemischen in

Kontakt kommt.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Sicherstellung des Flüssigkeitsstands mit einer Stand-

messung z. B. SIL 2 für die Sensor-Logik-Aktor-Kette.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Zone 1

Austrag LZ±

Flüssigkeitsüberdeckung

Zone 1 keine Zone

SSPS

K2

Füllstandsmessung LSZ-


5.7.2 Tauchpumpe mit Temperaturüberwachung

Lösungsvariante

Betriebsbedingungen: Die eingesetzte Tauchpumpe fällt betriebsmäßig trocken, da der

Schaltpunkt der Standmessung liegt aufgrund der Beckengröße unter dem Pumpenkörper.

Das Becken ist in Zone 1 eingeteilt.

Die Pumpe erfüllt laut Hersteller die Anforderungen an die Gerätekategorie 2G d. h. sie ist

für den Betrieb in der Zone 1 geeignet. Laut Betriebsanleitung ist für den sicheren Betrieb in

der Zone 1 die Zündquellenüberwachung durch Überwachung der Lager- und Wicklungs-

temperatur erforderlich.

Explosionsschutzkonzept: Einsatz eines Gerätes der Gerätekategorie 2G mit Temperatu-

rüberwachung gemäß Herstellervorgaben. Der Arbeitgeber kommt in seiner Gefährdungs-

beurteilung zu der Einschätzung, dass die erforderlichen Temperaturüberwachungen ent-

sprechend der TRGS 725 in K2 auszuführen ist.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Sicherstellung der maximal zulässigen Temperaturen

mit den entsprechenden Temperaturmessungen z. B. SIL 2 (High Demand Mode) für die

Sensor-Logik-Aktor-Kette.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Zone 1

Austrag

TZ+

TZ+

Lagtertemp.

Wicklungstemp.


5.7.3 Tauchpumpe mit Füllstandsregelung

Lösungsvariante

Betriebsbedingungen: Laut Hersteller ist die Pumpe konstruktionsbedingt für den Betrieb

bei Anwesenheit explosionsfähiger Atmosphären nicht geeignet. Die Betriebsart kann so

gewählt werden, dass die Pumpe nicht trockenfällt. Das Becken ist in Zone 1 eingeteilt.

Explosionsschutzkonzept: Das Betriebskonzept der Zweipunktregelung der Pumpe stellt

sicher, dass sie flüssigkeitsüberdeckt betrieben wird. Zusätzlich wird eine Reduzierung der

Auftretenswahrscheinlichkeit der gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre durch eine

organisatorische Maßnahme, die in der Analyse der zu verpumpenden Flüssigkeit vor jeder

Verpumpung besteht, realisiert.

Wenn die Analyse ergeben hat, dass eine explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann,

wird der Verpumpungsvorgang vom Operator überwacht, um das Trockenlaufen unabhän-

gig von der betrieblichen Zweipunktregelung zu verhindern.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Zweipunktregelung mit unterem Schaltpunkt oberhalb

des Pumpenkörpers im PLS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Zündquellenvermeidung

betriebmäßig selten

SSPS

K2

MCL (Motor aus) K2

K2

Wicklungstemperatur-messung TZ+ K2

SSPS

K2

Lagertemperatur-messung TZ+


Zone 1

AustragLS±

Vor jedem Abpumpen wird die Flüssigkeit auf die Anteile von gefährlichen Stoffen überprüft, die gesondert entsorgt werden müssen. (z.B. der Abwasseraufbereitung zugeführt werden)


Zone 1 keine Zone

PLSOrganisatorisch

K1

K1

Zweipunktregelung LS±


5.7.4 Tauchpumpe mit Füllstandsregelung und Temperaturüberwachung

Lösungsvariante

Betriebsbedingungen: Die Pumpe erfüllt laut Hersteller die Anforderungen an die Geräte-

kategorie 3G d.h. sie ist für den Betrieb in der Zone 2 geeignet. Zur Gewährleistung der Zo-

ne 2 Eignung ist lt. Betriebsanleitung jeweils eine Temperaturüberwachung des Lagers und

der Wicklung erforderlich. Die Betriebsart kann so gewählt werden, dass die Pumpe nicht

trockenfällt. Das Becken ist in Zone 1 eingeteilt.

Der Arbeitgeber kommt in seiner Gefährdungsbeurteilung zu der Einschätzung, die erforder-

liche Maßnahme entsprechend der TRGS 725 in K1 auszuführen.

Explosionsschutzkonzept: Einsatz eines Gerätes der Gerätekategorie 3G mit Temperatu-

rüberwachung gemäß Herstellervorgabe. Der Arbeitgeber kommt in seiner Gefährdungsbe-

urteilung zu der Einschätzung, dass die erforderlichen Temperaturüberwachungen entspre-

chend der TRGS 725 in K1 auszuführen sind. Die Flüssigkeitsüberdeckung der Pumpe er-

folgt mittels einer betrieblichen 2 Punkt Standregelung (Betriebskonzept). Die Pumpe wird

flüssigkeitsüberdeckt betrieben, mit dem Betriebskonzept 2 Punkt Standregelung LS+- in K1

Qualität. Die Gefährdungsbeurteilung ergab, dass der vollständige Ausfall des PLS und das

gleichzeitige Auftreten eines explosionsfähigen Gemisches nicht zu unterstellen ist.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Zweipunktregelung mit unterem Schaltpunkt oberhalb

des Pumpenkörpers im PLS.

Überwachung(K1): Überwachung der relevanten Temperatur an der Pumpe mit einer Tem-

peraturschaltung im PLS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine





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


5.7.5 Tauchpumpe mit Füllstandsüberwachung

Lösungsvariante

Betriebsbedingungen: Laut Hersteller ist die Pumpe konstruktionsbedingt für den Be-

trieb bei Anwesenheit explosionsfähiger Atmosphären nicht geeignet. Die Betriebsart

kann so gewählt werden, dass die Pumpe nicht trockenfällt. Das Becken ist in Zone 1

eingeteilt

Explosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 1 auf Zone 2 mittels 2 Punktrege-

lungen des Standes. Die „seltenen Betriebsstörungen“ werden durch eine zusätzliche

Abschaltung im PLS abgefangen.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Zweipunktregelung mit unterem Schaltpunkt

oberhalb des Pumpenkörpers im PLS.

Überwachung (K1) der Füllstandüberdeckung durch die gleiche Füllstandsmessung

und Ausschalten der Pumpe mittels dem gleichen Aktor.

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

Zone 1

Austrag

TS+

LS±

TS+

Lagtertemp.

Wicklungstemp.Schaltpunkt

ZündquellenvermeidungFlüssigkeitsüberdeckung

Zone 1 Zone 2

PLS

betriebsmäßig gelegentlich

PLS

K1

MCL (Motor aus) K1

K1

Wicklungstemperatur-messung TS+ K1

PLS

K2

Lagertemperatur-messung TS+

K1

MCL (Motor aus)

K1K1

Füllstandsmessung LS±


Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine






Zone 1

AustragLS±LS-


Zone 1 keine Zone

PLS

K2

Füllstandsmessung LS± S- K1

K1

PLS

K2

MCL (Motor aus)

K2


5.8 Pastillierband


Pastillierband 5.8.1

- Zündquelle gelegentlich

- Zone 0 → Zone 2



gen Gemisches

5.8.2

- Zündquelle betriebsmäßig




gen Gemisches

5.8.3


Zündquelle gelegentlich

- Zone 0 → Zone 2



gen Gemisches

Inertisierung

5.8.1 Pastillierband mit Überwachung der Schmelztemperatur

Zur Pastillierung wird aufgeschmolzenes Produkt über eine mit Dampf beheizte Rohr-

leitung in einen unbeheizten Vorlagebehälter gefüllt und von dort auf ein Pastillierband

getropft. Die Zufuhrleitung ist dauerhaft mit Produkt gefüllt, so dass auch im seltenen

Fehlerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vorgeschalteten Behälter besteht.

Der Vorlagebehälter ist technisch dicht und kann leer laufen. Der Behälter kann im

leichten Überdruck betrieben werden. Ohne Beheizung erstarrt das Produkt bei Umge-

bungstemperatur. Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass

der netzseitig abgesicherte Dampfdruck und vor allem die zugehörige netzseitig abge-

sicherte Dampftemperatur über dem Flammpunkt bzw. unteren Explosionspunkt der

Schmelze liegen. Oberhalb der Flüssigkeit kann sich ohne Maßnahmen ein explosions-

fähiges Gemisch mit Zone 0 bilden. Die Zündquellenbeurteilung ergab damit, dass

wirksame Zündquellen bei gelegentlichen Betriebsstörungen auftreten können.


maßnahmen:

Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches im Sinne einer Zone 2;


räten für die Zone 2 sowie




Schutzkonzept

Einrichtung

Messung der Schmelzetemperatur und Regelung der Dampfzufuhr, so dass die

Schmelzetemperatur entsprechend gemäß TRGS 721/722 mit sicherem Abstand unter

dem Flammpunkt bzw. unteren Explosionspunkt gehalten wird.

Überwachung

Bei Erreichen der im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung festgelegten maximalen

Temperatur wird die Schmelzezufuhr abgeschaltet. Die Überwachung besteht aus der

Temperaturmessung, der Signalverarbeitung über das Prozessleitsystem und der Ak-

torik zum Schließen der Schmelzeleitung. Das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung

des sicheren Zustandes wird in einer Betriebsanweisung geregelt.

Pastillierband mit Überwachung der Schmelztemperatur

Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Pastillierband

wird so betrieben, dass der Flammpunkt bzw. UEP der Schmelze mit sicherem Ab-

stand unterschritten wird. Die Gefährdungsbeurteilung ergab, dass damit ein explosi-

onsfähiges Gemisch nur selten und kurzzeitig auftreten kann.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Schmelzetemperatur über die

Dampfzufuhr im PLS.

Überwachung (K1): Überwachung der Schmelzetemperatur und Schließen der

Schmelzeleitung über PLS.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







5.8.2 Pastillierband mit Überwachung der Schmelztemperatur

Eine Zündquelle ist betriebsmäßig möglich.

Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 0 auf keine Zone. Das Pastillier-

band wird so betrieben, dass der Flammpunkt bzw. UEP der Schmelze mit sicherem

Abstand unterschritten wird. Die Gefährdungsbeurteilung ergab, dass damit ein explo-

sionsfähiges Gemisch nicht mehr auftreten kann.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Schmelzetemperatur über die

Dampfzufuhr im PLS.

Überwachung (K2): Überwachung der Schmelzetemperatur Schließen der Schmelze-

leitung z. B. SIL 2 für die Sensor-Logik-Aktor-Kette.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine



im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstö-

rungen 2 1 --- ---



Schmelze

TC

Dampf

Kondensat

Pastillen

keine Zone

TZ+

PLS

ZündquellenvermeidungVermeidung explosionsfähiges Gemisch

Zone 0 → Zone 2K2

K1

Regler TCS+

K1

Temperaturüberwachung TS+


Schmelze

TC

Dampf

Kondensat

Pastillen

keine Zone

TZ+

SSPS

Unterschreitung Flammpunkt

Zone 0 keine Zone

PLS

K1

Regler TC

K2

Temperaturüberwachung TZ+


5.8.3 Pastillierband mit Überwachung der Schmelztemperatur und

Inertisierung



Lösungsvariante

Explosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Pastillierband wird

so betrieben, dass der Flammpunkt bzw. UEP der Schmelze mit sicherem Abstand unter-

schritten wird. Gleichzeitig wird das Innere des Vorlagebehälters mittels einer Erstinertisie-

rung inertisiert und über eine Druckregelung mit Stickstoff im leichten Überdruck gehalten.

Die Gefährdungsbeurteilung ergab, dass die Temperaturregelung und die Inertisierung

hinreichend unabhängig sind und damit ein explosionsfähiges Gemisch nur selten und

kurzzeitig auftreten kann.

Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Schmelzetemperatur über die Dampf-

zufuhr im PLS.

Überwachung (K1): Druckregelung des Inertgasstroms zum Vorlagebehälter mit einem

mechanischen Druckregler mit zu erwartendem Ausfallverhalten.

Anmerkung: Die Betrachtung berücksichtigt nur das Innere des Schmelzebehälters. Die Inertisierung ist für den Austritt aus dem Schmelzebehälter nicht wirksam und ggfs. müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden.

Zone

Zündquelle

0/20 1/21 2/22 keine







Schmelze

TCS+

Dampf

Kondensat

Pastillen

Zone 2

PC

Abgas

Stickstoff

PLS

ZündquellenvermeidungUnterschreitung Flammpunkt, Inertisierung

Zone 0 → Zone 2

mechanischer Regler

K2

K1

Regler TCS+

K1

Druckregelung PC


Literaturverzeichnis

1. TRGS 725 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre - Mess-, Steuer- und Re-

geleinrichtungen im Rahmen von Explosionsschutzmaßnahmen“

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

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

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

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

tern sowie Füll- und Entleerstellen für ortsbewegliche Behälter“

7. TRGS 721 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre - Beurteilung der Explosi-

onsgefährdung

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

mosphäre

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

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