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Druckentlastung

So vermeiden Sie potenzielle Dichtigkeitsrisiken bei Sicherheitsventilen

| Redakteur: M.A. Manja Wühr

Durch veränderte Gesetze bzw. entsprechende Umweltauflagen müssen Betreiber chemischer Produktionsanlagen die Emissionen ihrer Anlagen reduzieren. Eine potenzielle Leckage-Gefahr können auch Druckentlastungseinrichtungen darstellen – sofern sie nicht richtig ausgelegt sind.

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Ideale Kombination für dichte Prozesse – Sicherheitsventil und Berstscheibe
Ideale Kombination für dichte Prozesse – Sicherheitsventil und Berstscheibe
(Bild: Rembe; ©brovarky - stock.adobe.com)

Blockierte Ableitungen, ein Brand, ein Rohrbruch bei Wärmetauschern oder eine Störung im Kühlungssystem – die Gründe für Überdruck in verfahrenstechnischen Anlagen können vielfältig sein. Sicherheitsventile schützen als Druckentlastungseinrichtung vor derartigen Druckanstiegen. Anspruchsvolle Prozessbedingungen allerdings führen zu einer dauerhaft hohen Beanspruchung des Sicherheitsventils. Regelmäßige und kostenintensive Wartungen sind notwendig, um Undichtigkeiten oder Korrosionsschäden bereits im Ansatz zu erkennen. Produktionsausfallzeiten und Wartungskosten sowie eine gegebenenfalls notwendige Reparatur sind unausweichlich.

Neuentwicklungen im Bereich der Sicherheitsventile erreichen durch hochwertige Materialien und veränderte konstruktive Eigenschaften tatsächlich niedrigere Emissionsniveaus. Das Ziel „Zero Emission“ kann aber gerade bei Anlagen mit sehr aggressiven und leicht flüchtigen Medien selbst mit Sicherheitsventilen modernster Bauart kaum dauerhaft realisiert werden. Mit hochwertigen Ventilen können bei der Auslegung einer Neuanlage die für die Zertifizierungen und Zulassungen notwendigen niedrigeren Emissionsniveaus zwar erreicht werden – auf jeden Fall erhöhen diese Ventile aber deutlich die Investitionskosten.

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Die Lösung: Berstscheibe und Sicherheitsventil

Mit Berstscheibe und Sicherheitsventil sind die zwei beliebtesten und gängigsten Konzepte der mechanischen Druckentlastung genannt. Die Vorteile dieser Kombination sind mannigfaltig und vor allem betriebswirtschaftlich sehr attraktiv. Mit dieser Kombination steht eine praktikable Option zur Erhöhung der Dichtigkeit sowohl für Neuanlagen als auch für die Nachrüstung bestehender Anlagen zur Verfügung. Sie besteht aus einer dem Sicherheitsventil vorgeschalteten Berstscheibe, mit der die Anforderungen an dauerhafte Dichtigkeit erfüllt werden und zudem eine höchstmögliche Anlagenverfügbarkeit durch lange Wartungsintervalle erreicht wird. Die Dichtigkeit einer hochwertigen Berstscheibe ist immer höher als die eines Sicherheitsventils. Das liegt an diversen Unterschieden wie z.B. Konstruktion und Druckbeständigkeit. Neben den Kostenersparnissen bei der Anschaffung der Armaturen bieten geeignete Berstscheiben also auch die gewünschte Dichtigkeit und, sofern die entsprechenden Materialien, etwa Nickel oder Tantal, genutzt werden, auch die so elementare, dauerhafte Korrosionsbeständigkeit.

Der Austritt des Prozessmediums und ein Kontakt mit dem Sicherheitsventil werden im Normalbetrieb verhindert. So kann eine Funktionseinschränkung infolge von gebrochenen oder gerissenen Federn, korrodierten und gerissenen Faltenbalge oder sogar ein kompletter Funktionsausfall durch eine beeinträchtigte Funktionsfähigkeit des Sicherheitsventils sicher ausgeschlossen werden. Der Anlagenbetreiber kann ein Standardsicherheitsventil verbauen, damit sich die Aufwendungen von beispielsweise besonders beschichteten Sicherheitsventilen für eine geeignete Korrosionsbeständigkeit reduzieren und zugleich alle Dichtigkeitsanforderungen erfüllen. Denn die vorgeschaltete Berstscheibe schützt das Sicherheitsventil vor aggressiven Medien, senkt somit die Betriebskosten und erhöht die Betriebszeiten bzw. reduziert die Stillstandzeiten einer Anlage.

Eine weitere sinnvolle Kombination von Sicherheitsventil und Berstscheibe innerhalb des Anlagenprozesses besteht auf der Abblaseseite der Sicherheitsventile. Der Auslass ist in vielen Fällen nicht an eine separate Abblaseeinrichtung angeschlossen, sondern an ein Sammelrohr. Durch das Sammelrohr können Prozessgase oder -dämpfe in den Auslass des Sicherheitsventils eindringen. Beeinträchtigungen und Beschädigungen des Sicherheitsventils sind möglich. Diese Gefahr lässt sich leicht durch eine nachgeschaltete Berstscheibe eliminieren, die jegliche Prozessgase daran hindert, von der Abblaseseite in das Sicherheitsventil zu gelangen.

Fachbuch „Technische Strömungslehre“

Das Standardwerk „Technische Strömungslehre“ dient dem Leser mit 46 durchgerechneten Beispielen, zahlreichen Tabellen, Diagrammen mit Stoffeigenschaften und empirischen Beiwerten als Nachschlagewerk für Lösungen von strömungstechnischen Aufgaben in der Praxis.

Instandhalter wissen: Berstscheiben und zugehörige Halter verursachen in Summe deutlich geringere Kosten als hochwertige, korrosionsbeständige Sicherheitsventile. Die Wartungskosten reduzieren sich auf ein Minimum bei gleichzeitig höherer Betriebszeit und geringeren Still- standzeiten. Auch dem „Zero-Emissions“-Ziel kommt man mit dieser günstigen und einfach umsetzbaren Lösung näher.

Spezial-Berstscheiben für Sicherheitsventile

Der Spezialist für Druckentlastung, Rembe, hat Berstscheiben mit ideal darauf abgestimmten Haltern entwickelt, die speziell auf den Schutz hoch belasteter Sicherheitsventile ausgelegt sind. Die Kombination Rembe-Berstscheibe und Sicherheitsventil kann im Normalbetrieb über einen langen Zeitraum höchste Dichtigkeit sicher gewährleisten. Die regelmäßige Durchführung einer Sichtprüfung ist bei Verwendung der Berstscheibe KUB V durch den Betreiber selbst vor Ort möglich. Zudem besteht die Möglichkeit, die Funktion der Sicherheitsventile in eingebautem Zustand durch einen In-situ-Test zu überprüfen.

Nach der Inspektion können die Rembe-Berstscheiben – einwandfreier Zustand vorausgesetzt – problemlos erneut eingebaut werden. Ein Austausch der Berstscheiben ist, solange keine Entlastung aufgrund unzulässigen Überdruckes stattgefunden hat, nicht nötig. Werden zusätzlich zu den Berstscheiben ebenfalls von Rembe entwickelte Berstsignalisierungen installiert, ist sogar eine komfortable Fernüberwachung über das Prozessleitsystem möglich.

Geht eine Druckentlastungseinrichtung zu früh auf, verliert man unnötig Produktionszeit und Material. Entlastet sie zu spät, sind Schäden an der Anlage oder am Personal die Folge und unvermeidbar. Wenn man Sicherheitsarmaturen sinnvoll kombiniert, kann das Kosten reduzieren und die Anlagenverfügbarkeit erhöhen. Welche der genannten Kombinationen sinnvoll sind, sollte vor Ort besprochen und auf den jeweiligen Prozess abgestimmt werden. Nur dann stellen Betreiber sicher, dass keine ungewollten Austritte ihres Mediums stattfinden.

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