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Flammensperren Schutz vor Explosionen bei der Produktion von Farbpigmenten

Autor / Redakteur: Anja Fischbeck / Sabine Mühlenkamp

Ob bunt oder schwarz und weiß – universell einsetzbar geben Pigmente Dispersions- und Druckfarben, Lacken, Kunststoffen, Papier oder Textilien einen intensiven, lange haltbaren Farbton. Damit die Anlagen im Falle einer Explosion vor teuren Schäden bewahrt werden, kommen Flammensperren zum Einsatz.

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Aufbereitungsanlage für die lösungsmittelhaltige Abluft aus der Pigmentfertigung bei Allessa in Frankfurt am Main.
Aufbereitungsanlage für die lösungsmittelhaltige Abluft aus der Pigmentfertigung bei Allessa in Frankfurt am Main.
(Bild: Bormann & Neupert by BSB & B)

Pigmente sind ein unverzichtbares Farbmittel in zahlreichen Industrie- und Konsumgütern. Hergestellt wird dieser Grundstoff für die fertigende Industrie etwa in den Anlagen der Allessa in Frankfurt am Main. Bei der Aufbereitung von zündfähiger Abluft aus der Pigmentproduktion schützen Flammensperren von Bormann & Neupert by BS&B die Anlagen vor den Auswirkungen einer Explosion.

Bei dem Produktionsprozess für Pigmente entsteht lösungsmittelhaltige Abluft. Um die Umgebungsluft vor einer erhöhten Konzentration der Lösungsmittel zu schützen, wird die Abluft in einer Aufbereitungsanlage unter Zufuhr von Erdgas verbrannt. So ist sichergestellt, dass die Grenzwerte nach der TA-Luft jederzeit zuverlässig eingehalten werden. Positiver Zusatzeffekt: Die bei der Verbrennung erzeugte Wärmeenergie wird genutzt, um das Dampfnetz des Produktionsstandorts zu speisen. So können Energiekosten eingespart und Ressourcen geschont werden.

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Zündpotenzial im Rohrleitungssystem

Allerdings entsteht in dem Rohrleitungssystem, durch das die Abluft aus dem Produktionsbereich zur Verbrennungsanlage geleitet wird, ein – unvermeidbares – Zündpotenzial. Ein effektiver Explosionsschutz ist also gefragt. Ein Feuer oder eine Explosion in diesem geschlossenen verfahrenstechnischen System muss mit absoluter Sicherheit ausgeschlossen werden. Sonst besteht die Gefahr, dass das Abluftsystem und auch die Produktionsanlagen selbst durch den Explosionsdruckstoß erheblich beschädigt werden. Zudem ergebe sich ein Produktionsausfall, während die Anlage wieder instandgesetzt werden muss. Neben den Reparaturkosten bedeutet eine solche Unterbrechung des Betriebs einen zusätzlichen wirtschaftlichen Verlust für das Unternehmen.

Allessa setzt darum als Ergänzung zu allen vorbeugenden Maßnahmen auf Flame Saf-Flammensperren des Typs 933-S als konstruktiven, sekundären Schutz. In den beiden parallel laufenden, untereinander schaltbaren Leitungssträngen der Abluftanlage sind insgesamt vier Flammensperren verbaut. Der Luftstrom kann mithilfe von Verteilern so flexibel durch die Rohrleitungen mit Nenndurchmessern von 300 mm geleitet werden, dass er dabei immer durch zwei von ihnen fließt.

Diese Anordnung der bidirektional wirkenden Schutzarmaturen verhindert wirksam, dass im Fall einer Explosion die Flammen auf andere Anlagenteile übergreifen. Eine Ausbreitung wird sowohl in Richtung der Produktionsanlagen, als auch in Richtung der Abluftverbrennung unterbunden und somit eine Kettenreaktion zuverlässig verhindert. Alle Bereiche sind damit explosionstechnisch wirkungsvoll entkoppelt und vor den Auswirkungen eines Feuers sicher geschützt.

Zusätzlich verfügt das Abluftsystem über eine Notabführung, die bei Gefahrenhinweisen, etwa dem Überschreiten eines festgelegten Temperaturgrenzwerts oder dem Abfall der Strömungsgeschwindigkeit, aktiviert wird. Dann werden die beiden regulären Stränge von zwei schnellschließenden Klappen automatisch verschlossen und die Klappe zur Notabführung über das Gebäudedach geöffnet. In dieser Leitung mit 200 mm Nenndurchmesser ist eine weitere Flammensperre vom Typ 933-S verbaut, die das Abluftsystem vor einer potenziellen Zündquelle am Auslass der Notabführung schützt.

Regelmäßige Wartung bei Flammensperren

„Ganz unabhängig von der Stelle im Prozessablauf: Sollte sich die Abluft entzünden, kühlen die Atex-zertifizierten Flame Saf-Flammensperren die Flammenfront sofort auf eine Temperatur unterhalb des Flammpunktes ab und das Feuer erlischt“, erläutert Martin Klug, Projektingenieur bei Bormann & Neupert by BS&B.

„Neben der hohen Funktionssicherheit bei einer Explosion war vor allem das sehr gute Strömungsverhalten und die Wartungsfreundlichkeit ausschlaggebend für den Einsatz der Flammensperren“, beschreibt Klug weiter. „Die Gestaltung der korrosionsbeständigen Hastelloy-Sperrelemente in ihrem Inneren stellt sicher, dass Druckverluste beim Durchfluss im Regulärbetrieb auf ein Minimum reduziert sind. Die Abluft aus der Pigmentherstellung kann nahezu ungehindert durch die Armatur strömen.“

Um dieses sehr gute Strömungsverhalten auch bei der stark partikelhaltigen Abluft dauerhaft sicherzustellen, werden die Flammensperren regelmäßig gewartet und gereinigt. Dazu sind vor und hinter jeder Armatur manuell bedienbare Klappen angeordnet, mit denen sie individuell vom übrigen Strang isoliert werden kann. Die Abluft wird in dieser Zeit durch die verbleibenden Leitungen geführt. Zur Reinigung wird Dampf von oben über einen am Rohrkompensator montierten Kugelhahn in die Armatur eingeleitet. Nach der Reinigung kann das Kondensat über einen unterhalb der Sperre liegenden weiteren Kugelhahn abgelassen werden und das Bauteil ist wieder einsatzbereit. Selbstverständlich entsprechen die Flame Saf 933-S für den Einsatz bei Allessa der DIN EN ISO 16852 für Flammensperren sowie der aktuellen Atex-Richtlinie 2014/34/EU. Denn eine Zertifizierung gemäß Atex ist Grundvoraussetzung für den Einsatz von Sicherheitsarmaturen in explosionsgefährdeten Bereichen und nur sie gewährleistet Anwendern die notwendige Sicherheit.

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