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Explosionsschutz Unterschätzte Gefahr im Silo

Autor / Redakteur: Marius Bloching* / M.A. Manja Wühr

Im persönlichen Kontakt freuen wir uns, wenn der Funke überspringt. Beim Lagern, Fördern und Dosieren von Schüttgütern gilt es, dies zu vermeiden. Nicht zu vernachlässigen bei der Risikobetrachtung sind elektrostatische Entladungen.

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Dank des Erdungsüberwachungssystems Farado kann die Befüllung des LKWs erst bei ordnungsgemäßer Erdung erfolgen.
Dank des Erdungsüberwachungssystems Farado kann die Befüllung des LKWs erst bei ordnungsgemäßer Erdung erfolgen.
(Bild: PROCESS)

Schüttgüter sind eigenwillige Produkte, deren Umgang besonderes Know-how erfordert. Insbesondere für den Explosionsschutz: Elektrostatische Aufladungen und damit verbundene Entladungen gelten als eine der 13 möglichen Zündquellenarten, die bei einer anlagenbezogenen Risikobeurteilung in Betracht gezogen werden müssen. Unterschieden werden verschiedenste Entladungsarten, die je nach ihrer Art zündwirksam für Gase oder auch Stäube sein können.

Elektrostatische Aufladungen entstehen beispielsweise beim schnellen Trennen von zwei Oberflächen, wobei mindestens eine Oberfläche ein Isolator sein muss. Kritische Prozesse im Umgang mit Schüttgütern sind z.B. pneumatische Förderungen, Big-Bag-­Abfüllstationen oder auch Silos mit der Gefahr einer Schüttkegelentladung.

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Auswahl des geeigneten Big Bags

Um elektrostatische Entladungen an Big-Bag-Abfüllstationen zu vermeiden, bedarf es sowohl der Bewertung des Schüttgutes als auch der Auswahl des richtigen Big Bags. Big Bags, auch FIBCs genannt, werden in die Typen A, B, C, D unterteilt, welche hinsichtlich ihrer Schutzeigenschaften wie folgt kategorisiert werden können:

  • Büschelentladungen vermeiden: Typ C und D
  • Gleitstielbüschelentladungen vermeiden: Typ B, C und D
  • Funkenentladungen vermeiden: Typ B, C und D

Der Typ C Big Bag verfügt dabei über leitfähige Fäden, welche eine Erdung des Big Bags Typ C erforderlich machen. Eine solche Erdung kann mittels Kabel und Klammer erfolgen. Eine andere Möglichkeit ist aber auch die Erdung ­mithilfe eines Erdungsüberwachungssystems, wie Farado FIBC. Eine Freigabefunktion ermöglicht dabei die Befüllung des Big Bags Typ C nur bei ordnungsgemäßer Erdung.

Der Typ D FIBC gibt die entstehenden Ladungen über Dissipation an die Umgebung ab. Dies erfordert jedoch eine Erdung aller leitfähigen Anlagen und Gegenstände, die in der Reichweite des Big Bags Typ D aufgestellt sind. Ebenso müssen Personen leitfähiges Schuhwerk tragen, da sonst eine Aufladung dieser Personen stattfindet.

Seminar: Risikoermittlung in der Anlagensicherheit

In unserem Seminar „Risikoermittlung in der Anlagensicherheit“ lernen Sie mit welchen Methoden die Risiko- und Gefährdungsermittlung bei Prozess- und Chemieanlagen erfolgen kann und welche Tools dazu geeignet sind. Anhand eines konkreten Beispiels der Risikoanalyse einer Betriebsvorlage (Behälter) wird mit den vorgestellten Tools unter Anwendung der Methode PAAG-/LOPA eine Risikoanalyse durchgeführt. Aufgrund der aktuellen Corona-Pandemie ist diese Veranstaltung auch als Live-Webinar buchbar.

Die Auswahl des Big Bags muss streng nach den Anforderungen der TRGS 727 „Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen“ erfolgen. Wichtig dabei: Die Auswahl muss in Abhängigkeit von der Mindestzündenergie (MZE) und der Zonen­einteilung getroffen werden. Verarbeitet man beispielsweise Zucker, der über eine MZE > 3 mJ verfügt, so ist der Einsatz eines Typ B Big Bags ausreichend, der aufgrund seiner Durchschlag­spannung < 4 kV die infrage kommenden elektrostatischen Entladungen sicher vermeidet. Abhängig ist die Einteilung aber auch von der außen definierten Zone. Bei gleichzeitigem Vorhandensein einer Gas Zone, sind besondere Maßnahmen zu berücksichtigen.

Silobefüllung mit pneumatischer Befüllung

Ein weiterer Entstehungsort elektrostatischer Aufladungen stellt der pneumatische Transport oder auch die pneumatische Befüllung von Silos durch LKWs dar. Entsteht außerhalb des LKWs eine explosionsfähige Atmosphäre und lädt sich der LKW aufgrund der Förderung elektrostatisch auf, besteht akute Explosionsgefahr. Zu diesem Zweck ist stets auf eine angemessene Erdung des LKWs zu achten. Auch hier sind Systeme auf dem Markt, die in der Lage sind, die ordnungsgemäße Erdung des LKWs zu überwachen, und über Relais eine Freigabemöglichkeit bieten, mit der Ventile oder andere Einrichtungen gesteuert werden können. Neben der Erdung des LKWs ist ebenfalls auf eine adäquate Ausführung der Förderleitung zu achten. Adäquat bedeutet, dass diese elektrisch leitfähig/ableitfähig und geerdet auszuführen ist. Isolierende Zwischenstücke wie Sichtgläser o.Ä. sind zu vermeiden, da diese unter Umständen zu Gleitstielbüschelentladungen führen können.

Gefahr: Schüttkegelentladung in Silos

Ein oft nicht berücksichtigter Umstand ist die Möglichkeit von so genannten Schüttkegelentladungen in Silos. Schüttgüter sind in der Regel nicht als leitfähig anzusehen und laden sich bei der pneumatischen Förderung gefährlich auf. Ist das Silo entsprechend groß und der Median des Schüttgutes ebenfalls, besteht die Gefahr der Zündung der über der Schüttung stehenden Staubwolke durch eine Schüttkegelentladung. Mithilfe des Medians des Schüttgutes und des Silodurchmessers kann die äquivalente Energie berechnet werden, die durch diese Entladung entstehen kann.

Kann z.B. die Schüttkegelentladung als wirksame Zündquelle nicht ausgeschlossen werden, muss im Zweifelsfall konstruktiv geschützt werden. Möglichkeiten bieten bei der Innenaufstellung flammenlose Druckentlastungen mittels Q-Box oder Explosionsunterdrückung mittels Q-Bic. Beim konstruktiven Schutz ist auch auf den Schutz angrenzender Anlagenteile zu achten. So muss die Zuleitung gegen Druck und Flamme einer möglichen Explosion entkoppelt werden. Somit wird vermieden, dass die Explosion z.B. in den fördernden LKW oder in die Big-Bag-Aufgabestation zurückschlägt. Zudem muss der Siloaustrag mit einer entsprechend zertifizierten Zellenradschleuse, z.B. Ex II (1) 2 D ausgestattet sein, um eine Ausbreitung der Explosion in diese Richtung ebenfalls zu unterbinden.

Fazit: Elektrostatische Entladungen sind schwer greifbar, da sie nicht unmittelbar sichtbar sind und stark von den verwendeten Betriebsmitteln und eingesetzten Schüttgütern abhängig sind. Umso mehr ist eine adäquate Bewertung der Elektrostatik als mögliche Zündquelle wichtig. Die in Deutschland anzuwendende Richtlinie ist die TRGS 727, welche zum Staub- wie auch Gasexplosionsschutz entsprechende Bewertungsmethoden vorhält.

* Der Autor ist Corporate Senior Engineer Explosion Safety bei Rembe, Brilon.

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