Häufig gestellte Fragen zu industriellen Explosionen

Unter Explosionsschutzmaßnahmen versteht man zusammenfassend die Maßnahmen, durch die wir Entzündungsgefahren verringern, die deflagrierende Explosionen mit gefährlichen, zerstörerischen und teuren Folgen hervorrufen können, SOWIE die Maßnahmen zur Minimierung der Folgen solcher Explosionen. Explosionsschutzmaßnahmen beinhalten:

Explosionsschutz – durch Vermeiden von Zündungen und/oder Prozesssteuerungen;

Explosionseindämmung – hierbei setzen wir auf druckbeständige Konstruktionen, die sicherstellen, dass infolge einer Zündung in den Prozessgeräten keine Druckwellen, kein Flammenaustritt und keine Verformungen oder Risse an den Geräten entstehen;

Explosionsdruckentlastung – hierbei ergreifen wir Maßnahmen, um den durch eine Explosion entstandenen Überdruck entweichen zu lassen und so das Risiko von Schäden an der Konstruktion und/oder das unkontrollierte Entweichen von Flammen oder einer Druckwelle zu minimieren;

Explosionsunterdrückung – hierbei erkennen und unterdrücken wir eine Explosion, bevor der Druck innerhalb des Prozesses eine schädliche Grenze überschreitet, und unterdrücken anschließend die verbleibende explosionsartige Verbrennung;

Explosionsentkopplung – hierbei minimieren wir die Möglichkeit der Ausbreitung eines Brands oder einer Explosion auf angeschlossene Prozessgeräte;

Fortschrittliche Inertisierung – hierbei setzen wir eine inertisierende Konzentration eines Löschmittels in Gas- oder Pulverform ein, bevor die Flammen den geschützten Bereich erreichen.

Die extremsten Folgen jeder Explosion und Folgeexplosion innerhalb von Prozessgeräten entstehen, wenn die primäre Explosion wider Erwarten nicht eingedämmt wird – durch die Ausbreitung der Flammen und der Druckwelle in den Anlagenkomplex oder das Gebäude können beispielsweise Staubschichten zu einer explosiven Staubwolke aufgewirbelt werden, was wiederum zu einer wesentlich größeren sekundären Explosion im Anlagenkomplex oder innerhalb des Gebäudes führen kann. Hierbei besteht die Gefahr katastrophaler Schäden und Folgen. Sekundäre Explosionen sind ein Risiko für alle Prozesse, in denen Staub in die Luft abgegeben werden kann und kein effektiver Schutz gegen primäre Explosionen zum Einsatz kommt.

Eine deflagrierende Explosion kann in eine Detonation übergehen, bei der die Flammen von einer Druckwelle vorangetrieben werden, sofern bestimmte Bedingungen zur Vorkomprimierung erfüllt werden (üblicherweise die Folge einer Flammenbeschleunigung in langen, ungeschützten Rohren und Schächten). Ein Hauptziel der Konstruktion des industriellen Explosionsschutzsystems von IEP Technologies ist es, durch geeignete, konstruktive Explosionsschutzmaßnahmen das Risiko einer solchen Regression zu einer Detonation zu minimieren.

Alle brennbaren Stäube können explosive Staubwolken bilden, wenn die Staubkonzentration eine bestimmte Untergrenze überschreitet. Diesen Grenzwert nennt man „untere Explosionsgrenze“ (Lower Explosion Limit, LEL). Wenn Sie unsicher sind, sollten Sie eine Produktprobe für Labortests einreichen, um zu ermitteln, ob eine Explosion möglich wäre und um die Zündfähigkeit, die Explosivität und die untere Explosionsgrenze quantitativ zu bestimmen.

Manchmal können Sie das, doch erst dann, wenn zwischen der maximalen Konzentration im Betrieb und der LEL-Konzentration eine ausreichende Sicherheitsspanne eingehalten werden kann UND das Risiko einer ungeplanten mechanischen Störung oder eines anderen Fehlermechanismus, durch den sich explosive Staubwolken bilden können, sich im akzeptablen Bereich befindet. Die LEL-Konzentration ist abhängig vom Prozessmaterial (typische Werte reichen von 10 bis 100 g/m3) und sinkt schon in Gegenwart der geringsten Konzentrationen jeglicher brennbarer Dämpfe weiter. In der industriellen Praxis ist es eher die Regel, sich hierauf nicht als primäre Explosionsschutzmaßnahme zu verlassen.

Obwohl es eine sinnvolle ingenieurstechnische Praxis ist, die Zündquellen zu minimieren, ist es nicht möglich, alle Zündquellen aus regulären und/oder gestörten Betriebsbedingungen zu beseitigen. Der erste Schritt zu Reduzierung der Wahrscheinlichkeit einer Zündung ist die Bewertung des verarbeiteten Materials im Hinblick auf seine Mindestzündenergie (Minimum Ignition Energy, MIE). Die MIE des Produkts bestimmt, ob die häufigeren/wahrscheinlicheren Zündquellen (Reibungshitze, mechanische Funkenbildung, statische Entladung usw.) die Gefahr einer Zündung darstellen und ob weitere Zündrisiken (Blitzschlag, Lichtbogenbildung, Schwelbrände, externe Brände usw.) berücksichtigt werden müssen. Die MIE ist abhängig vom verarbeiteten Material und sinkt in Gegenwart kleinster Konzentrationen jeglicher brennbarer Gase oder Dämpfe auf wenige Millijoule. Das Zentrum für Explosionsforschung kann Ihnen zu den MIE-Tests Auskunft geben.

Eine Explosion kann sich über die Verbindungen zwischen geschützten Prozessbehältern ausbreiten. Eine derartige Explosionsausbreitung kann durch Drucküberhöhung, entstehende Verwirbelungen und Flammenstrahlzündungseffekte eine verstärkte (heftigere) Explosion im angeschlossenen Behälter auslösen als bei einer einfachen Entzündung in dem jeweiligen Behälter zu erwarten wäre. Diese Explosionsverstärkungen können die Effizienz des installierten Explosionsschutzes im angeschlossenen Behälter beeinträchtigen, sofern dieser nicht als Teil der IEP-Prozessbehälterkonstruktion berücksichtigt wurde. Explosionsentkopplung ist eine bewährte Methode zur Reduzierung von derartigen verstärkten Explosionen und kann eine notwendige Voraussetzung für eine ausreichende Risikoreduzierung durch das Explosionsschutzsystem in seiner Gesamtheit darstellen.

Wir empfehlen, die Funktionen aller Lösungen zu bedenken. Die Vorteile der gewählten Möglichkeit bezüglich Umsetzbarkeit, Effizienz und Risikominderung sollten bedacht werden;
– Der Bereich, in den eine Explosion sicher entlastet werden kann (als Faustregel gilt, dass der entlastete Feuerball wahrscheinlich achtmal so groß sein wird wie der entlastete Prozessbehälter),
– Die Toxizität oder die verunreinigende Wirkung einer entlasteten Entladung,
– Die Folgen und die Anforderungen an die Minimierung aller Brände im Prozessbehälter nach einer Explosion,
– Die Reparaturzeit nach einem geschützten Explosionsereignis und ggf. der zusätzliche Bedarf eines Brand- und Explosionsschutzes für die Verbindungen und weitere angeschlossene Prozessbehälter im Vorfeld oder im weiteren Verlauf, in Verbindung mit den wirtschaftlichen Faktoren Kosten, Langlebigkeit und Zweckmäßigkeit als Unterstützung für die Entscheidung.

Da die Metriken zum Explosionsschutz eine Funktion der Explosivitätsmerkmale des angegebenen verarbeiteten Materials sind, beeinflusst wahrscheinlich jede Änderung dieses Materials die Effizienz der installierten Explosionsschutzmaßnahmen. Wenn in Prozessen verschiedene Materialien verarbeitet werden sollen, ist es wichtig, in der Konstruktionsphase das zündfähigste und das explosivste Material anzugeben. Einige Betreiber bevorzugen es, lediglich eine Explosionsklasse anzugeben – z. B. Grenzmaterial ST1, organischer Staub – und selbstverständlich beziehen sich die festgelegten Metriken des Explosionsschutzsystems auf dieses Grenzmaterial. Verbesserte Risikominderungsfaktoren können bestehen bleiben, wenn im praktischen Betrieb weniger explosive Materialien verarbeitet werden.

Sollte ein explosiveres Material verarbeitet werden oder ein Material aus einer anderen Klasse, wie ein Gas-Staub-Gemisch, ist eine vollständige Überprüfung und eine mögliche Aufrüstung des Schutzsystems notwendig.

Manchmal. Dies ist abhängig von der Brandlast und den Abschalteinrichtungen des geschützten Prozesses. Wo durch Lufteintritt nach einer Explosion ein dauerhaft brennendes Feuer wahrscheinlich ist, wird die Integration eines auf die Folgen einer Explosion ausgerichteten Brandschutzes normalerweise als Teil der gesamten Explosionsschutzmaßnahmen empfohlen. Ein entscheidendes Konstruktionsziel von IEP Technologies ist im Normalfall die Eindämmung von Explosionen, das Herunterfahren des Prozesses und die Kontrolle aller Brände nach einer Explosion auf eine Weise, die das Risiko einer nachträglichen Neuzündung des primären Ereignisses minimiert.

Wo externe Brände oder nicht mit dem primären Explosionsereignis in Verbindung stehende Brände ein Risiko darstellen, können zusätzliche Maßnahmen erforderlich sein – einschließlich der Notwendigkeit, die Sicherheit der Feuerwehrleute zu beachten.

IEP Technologies gibt einen empfohlenen Wartungszyklus vor, der sehr wahrscheinlich von den ausgewählten Schutzgeräten, deren Arbeitszyklen und der Betriebsumgebung abhängt, der das System ausgesetzt ist. Bitte beachten Sie, dass jede Verlängerung der Wartungsfrequenz tatsächlich auch den geplanten Risikominderungsfaktor des installierten Explosionsschutzsystems verringert.

Explosionsschutzsysteme müssen gemäß den Empfehlungen von IEP Technologies geprüft und gewartet werden, um ihre angegebenen Leistungsmetriken aufrechtzuerhalten. Diese Wartung beinhaltet den planmäßigen Austausch aller Systemkomponenten, deren Lebensdauer abgelaufen ist, sowie eine Konformitätsprüfung/Neuzertifizierung der Geräte, wie beispielsweise der Druckbehälter. Vorausgesetzt, dass das System wie empfohlen gewartet wird, verhängt IEP Technologies im Normalfall keine Beschränkung der Lebensdauer für das System – jedoch wird berücksichtigt, dass in der Praxis ein System oder eine Systemkomponente möglicherweise durch neu erlassene Gesetze überholt sein kann oder den neuen Vorschriften nicht mehr entspricht, oder auf andere Weise nicht mehr wirtschaftlich sinnvoll repariert werden kann.