Konstruktiver Explosionsschutz Systematische Beurteilung senkt Risiko von Staubexplosionen

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Zahlreiche Ereignisse der letzten Jahre, einhergehend mit zum Teil großen wirtschaftlichen Verlusten, dokumentieren das existente Risiko von Staubexplosionen in Mühlen und Futtermittelwerken. Eine systematische Risikobeurteilung hilft, die richtigen Maßnahmen für den Explosionsschutz risikogerecht abzuleiten.

Die Voraussetzung einer Explosion bildet das Vorhandensein von Luftsauerstoff, einer Zündquelle und eines brennbaren Stoffes – all dies innerhalb eines geschlossenen Behälters. Brennbare Stoffe können beispielsweise in Form von aufgewirbelten feinem Mehl oder Getreidestaub jederzeit gegeben sein. Zündquellen sind in der Praxis nur schwer sicher auszuschließen. Häufig auftretende Zündquellen in Mühlen und Futtermittelwerken sind neben elektrostatischen Phänomenen, heiße Oberflächen, elektrische Funken oder Glimmnester, die im Prozess entstehen können. Nicht zuletzt stellen auch ein offenes Feuer und Heißarbeiten wirksame Zündquellen dar und können somit eine Explosion auslösen.

Um derartige Katastrophen zu vermeiden, empfiehlt sich eine systematische Risikobeurteilung. Sie bildet die Entscheidungsgrundlage dafür, ob und in welchem Umfang Schutzmaßnahmen ergriffen werden müssen. Dabei werden zunächst die Wahrscheinlichkeit des Auftretens explosionsfähiger Atmosphären sowie potenziell wirksamer Zündquellen überprüft, bevor die Heftigkeit der Auswirkungen einer Explosion klassifiziert wird. Erst danach greifen im letzten Schritt konstruktive Maßnahmen, um die Auswirkungen einer Explosion zu begrenzen, wie Explosionsdruckentlastung, Explosionsunterdrückung oder explosionstechnische Entkopplung.

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Meilenstein Explosionsschutz/Druckentlastung

Was leisten moderne Explosionsschutz- und Druckentlastungslösungen von Rembe?

Konstruktiver Explosionsschutz in der Praxis

Besondere Gefahrenschwerpunkte in Mühlen und Kraftfutterbetrieben sind Siloanlagen, Filteranlagen/Aspirationsfilter und Förderelemente/Elevatoren. In Siloanlagen ist das Gefahrenpotenzial bei der Befüllung der Silos am höchsten. Wirksamen Schutz bieten eine Druckentlastung der Silos durch Berstscheiben und eine Entkopplung, um eine Explosionsausbreitung zu vermeiden. Da kaum ein Prozess dem anderen gleicht, gibt es unterschiedliche Berstscheibentypen, die sich in Form, Material, Temperatur- und Druck-/Vakuumbeständigkeit unterscheiden.

Moderne Filteranlagen verfügen über automatische Abreinigungsysteme, um den Druckverlust zu minimieren. Gerade während dieser Abreinigung kann ein explosionsfähiges Staub-Luft-Gemisch im Filtergehäuse entstehen. Lösungen des konstruktiven Explosionsschutzes sind hier eine Druckentlastung des Filters im Außenbereich über Berstscheiben. Dabei müssen die Flammen- und Druckwirkung in die Umgebung berücksichtigt werden. Im Falle einer Explosion außerhalb von Gebäuden öffnen Berstscheiben und entlasten die Explosionsflamme und den -druck in die Umgebung. Notwendig sind hierzu ausreichend große Sicherheitsbereiche, die weder bebaut noch befahren oder begangen werden dürfen. Das ist freizuhaltende Fläche, die wirtschaftlich nicht genutzt werden kann, aber dennoch die Betriebskosten belastet. Mit dem Öffnungswinkelbegrenzer Targo-Vent werden Explosionen abgelenkt, um Personen, Fahrzeuge oder nachträgliche Bebauungen zu schützen. Das System hilft durch das Verringern von Gefährdungsbereichen, die Fläche der Sicherheitsbereiche auf ein Minimum zu reduzieren. Dadurch wird mehr nutzbare Fläche bei optimalem Schutz vor Explosionen geschützt.

Bei Anlagen innerhalb von Gebäuden sind Berstscheiben zur Druckentlastung nicht geeignet, da kein ausreichend großer Sicherheitsbereich zum Entlasten der austretenden Stäube und Flammen vorhanden ist: eine enorme Gefährdung für Personen und Anlagenteile. Häufig wird dieses Problem durch Abblasekanäle, auch Entlastungskanäle genannt, gelöst. Dabei wird die sich ausbreitende Explosion über Kanäle nach Außen geleitet. Abblasekanäle verhindern allerdings häufig ein prozessoptimiertes Anlagendesign. Sie sind meist sehr kostspielig, da mit zunehmender Entfernung der Explosion vom Explosionsherd der Druck zunimmt, dem der Kanal und die Anlage standhalten müssen. Dadurch steigen die (Anschaffungs-)Kosten für den Abblasekanal. Abhilfe schafft da die von Rembe erfundene flammenlose Druckentlastung. Im Innenbereich bietet die Q-Box eine wirtschaftliche Lösung. Dabei werden Berstscheibe und Flammenfalle kombiniert, sodass minimale Sicherheitsabstände eingehalten werden können. Die Q-Box ist für Anlagenteile mit geringer Festigkeit und großen Druckentlastungsflächen konzipiert. Der rechteckige Anschlussquerschnitt ist abgestimmt auf die Abmessungen von Standard-Berstscheiben und kann so ideal auch zur Nachrüstung im Innen- und Außenbereich eingesetzt werden.

In der Industriepraxis sind Behälter, Silos und Apparate vielfach durch Rohrleitungen pneumatischer Förder-, Entstaubungs- oder Aspirationsanlagen miteinander verbunden. Kommt es zu einer Staubexplosion, bringt diese auch eine Ausbreitung von Flammen und Druck in andere Anlagenteile mit sich. Vorkompressionen und Flammenstrahlzündungen erhöhen die Explosionsheftigkeit in verbundenen Behältern. Die Folge sind Sekundärexplosionen, die noch katastrophalere Schäden anrichten. Ein Entkopplungssystem verhindert die Ausbreitung einer Explosion und reduziert so die Explosionsauswirkungen auf ein Minimum. Angrenzende Anlagenteile sind optimal geschützt. So sind bei Filteranlagen zusätzliche Entkopplungslösungen wie Q-Flap RX erforderlich.

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