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Explosionsschutz

Explosionsschutz in der Pharma- und Foodindustrie

| Autor: Geof Brazier

Staubexplosionen entwickeln enorme Kräfte. Schutzmaßnahmen bei der Planung neuer Prozessanlagen sind unabdingbar. Hygienevorschriften für Lebensmittel- oder Pharma-Produktionsanlagen stellen hierbei besondere Anforderungen an den Explosionsschutz. Lesen Sie hier mehr dazu.

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Flammenfront hinter einer Explosionsdruckentlastung.
Flammenfront hinter einer Explosionsdruckentlastung.
(Bild: BS&B Safety Systems)

Nach Auslösung einer Staubexplosion bildet sich eine Flammenfront und es entsteht Druck. Beides breitet sich so schnell aus, dass es für das Personal unmöglich ist, sich selbst oder seine Umgebung zu schützen. Bei einem Temperaturanstieg von bis zu 1000 °C im Bruchteil einer Sekunde ist ein Überleben in Ausbreitungsrichtung der Flammenfront sehr unwahrscheinlich. Die bei einer eingeschlossenen Explosion entstehende Druckwelle erreicht in weniger als ein Zehntel Sekunde zerstörerisch hohe Werte. Für jeden Staub gibt es einen Druck Pmax, den er bei einer eingeschlossenen Explosion erreichen kann. Für die in der Agrar- und Pharmaindustrie üblichen Stäube liegt er typischerweise bei über 8 bar.

Prävention

Die einfachste Lösung wäre es, entsprechende Anlagenteile für einen gleich großen oder größeren Druck als Pmax auszulegen. Da aber die meisten Prozesse in den Food- und Pharmaindustrien bei oder nur wenig oberhalb des Umgebungsdrucks gefahren werden, würde das eine enorme Kostenbelastung bedeuten. Elemente wie Staubfilter, Silos oder Becherwerke werden im Allgemeinen auf Drücke von 0,2 bis 0,5 bar ausgelegt.

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Um das Risiko handhaben zu können, muss der Anlagendesigner Wert auf Explosionsprävention und -schutz legen. Dabei kann ihm das Explosionspentagramm helfen, das die fünf für die Entstehung einer Explosion wichtigen Parameter zusammenstellt. Wenn alle diese fünf Parameter vorhanden sind, gibt es eine Explosion. Für jeden dieser fünf Parameter werden im folgenden Präventivmaßnahmen vorgestellt.

Brennstoff: Für jeden Staub existiert eine „minimale entzündbare Konzentration“ (MEC), meist in der Größenordnung von etwa 10 bis 100 g/m3. Arbeitet man im Prozess unterhalb dieser Konzentration, besteht keine Gefahr. Wichtig ist, Staubansammlungen zu vermeiden. Außerhalb der Prozessanlage ist eine saubere Arbeitsumgebung die einfachste und kostengünstigste Präventivmaßnahme. Insbesondere in Staubfiltern, Becherwerken, Förderen oder Silos muss man auf jeden Fall mit explosionsgefährlichen Staubkonzentrationen rechnen.

Luft/Sauerstoff: Durch pneumatische Fördersysteme, auch für die Staubabsaugung, liegt häufig ein ausreichendes Oxidationspotential vor. In einem System wie z.B. Lagercontainern oder in kleinvolumigen Prozessanlagen kann Luft durch ein Inertgas wie Stickstoff ersetzt werden.

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