Explosionsschutz für Stäube: Druckentlastung von Anlagen
Wie schützt man eine Anlage vor Staubexplosionen?
Verfügbare Lösungen zur Druckentlastung einer Anlage im Falle einer Staubexplosion
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| Zusammenfassung des Abschnitts |
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| 1. Einführung: Welche Arten von Entlastungseinrichtungen sind für den Staubexplosionsschutz verfügbar? |
| 2. Explosionsentlastungen: Klappen und Berstscheiben |
| 3. Flammenlöschung: flammenlose Druckentlastung |
Die Druckentlastung bei Staubexplosionen ist die letzte Schutzmaßnahme, um Personen und Anlagen im Falle einer Staubexplosion zu schützen: Diese Seite gibt einen Überblick über Lösungen, die zur sicheren Druckentlastung eingesetzt werden können, wie Explosionsklappen, Berstscheiben, Flammenlöscher usw.
1. Einführung
Welche Ausrüstung ist zu installieren, um vor einer Staubexplosion zu schützen?
Bei der Untersuchung des Ablaufs einer Staubexplosionist zu erkennen, dass der Druck anfangs leicht ansteigt und dann sehr stark zunimmt, mit einer Druckzunahme über die Zeit, die dem Kst-Wert entspricht, bis schließlich ein maximaler Druck Pmax erreicht wird. Wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, zerstört die Explosion die Prozessanlage und verletzt oder tötet Personen in der Umgebung.
Wenn eine Risikoanalyse für Staubexplosionen, wie sie im Rahmen von DHA, DSEAR ATEX -Analysen durchgeführt wird, ergibt, dass die Möglichkeit einer Explosion nicht ausgeschlossen werden kann, dann ist eine der Schutzstrategien, die Prozessanlage zu entlasten, sobald der Druck zu steigen beginnt. Auf diese Weise bleibt der Druck innerhalb der Anlage innerhalb der Auslegungsgrenzen, und der Druckstoß sowie die Flammen werden in einen sicheren Bereich abgeleitet.
Die Entlastung kann je nach Größe der Anlage durch eine Berstscheibe oder eine Explosionstür erfolgen.
2. Explosionsentlastungen: Klappen und Berstscheiben
Wie entlastet man eine Explosion?
Die häufigste Art der Explosionsentlastung besteht darin, eine Öffnung in einem Trichter oder Silo mit einer vorgefertigten Membran, in der Regel aus Stahl, abzudecken. Die Membran ist so ausgelegt, dass sie den normalen Prozessbedingungen in Bezug auf Vakuum oder Druck standhält, sich jedoch öffnet, wenn der Druck ein bestimmtes Niveau erreicht, was auf eine Explosion hindeutet. Solche Entlastungseinrichtungen werden unter dem Oberbegriff "Explosionsentlastungen" zusammengefasst, werden aber manchmal als Explosionsklappen (bei rechteckiger Form) oder Berstscheiben (bei kreisförmiger Form) bezeichnet.
Die Auslegung solcher Entlastungsklappen muss bestimmten Normen entsprechen, um in Bezug auf Öffnungsdruck und Größe (Fläche) korrekt dimensioniert zu werden. Diese Art der Auslegung muss von geschulten Fachleuten durchgeführt werden.
Die Klappe muss mit einem Sensor ausgestattet sein, der deren Öffnung erkennt; das Automatisierungssystem muss dann den Prozess abschalten, da dies darauf hindeuten könnte, dass eine Explosion stattgefunden hat (Berstscheiben sind empfindlich und können sich z. B. bei unsachgemäßer Installation auch ohne Explosion öffnen). Die Klappe muss in einem Bereich positioniert werden, in dem eine Entlastung sicher möglich ist, typischerweise dort, wo sich während der Produktion keine Personen aufhalten. Falls dies nicht möglich ist, z. B. in einem Gebäude, kann ein Entlastungskanal installiert werden, der jedoch in der Auslegung berücksichtigt werden muss.
Hinweis: Bei großen Silos kann es möglich sein, Explosionstüren oder -klappen zu installieren. Diese basieren nicht auf einer Membran, sondern auf einer schwenkbaren Klappe, die sich im Falle einer Explosion öffnet und anschließend wieder schließt.
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3. Flammenlöschung – flammenlose Druckentlastung
Was ist eine Flammenlöschung?
Es kann erforderlich sein, die Explosion innerhalb eines Gebäudes zu entlasten. Dies kann der Fall sein, wenn die Route für einen Abluftkanal zu kompliziert ist oder aus hygienischen Gründen nicht empfohlen wird. Eine einfache Entlastung der Explosion innerhalb eines Gebäudes hätte katastrophale Folgen, da der Druckstoß das Gebäude, andere Anlagen beschädigen oder schlimmstenfalls eine Sekundärexplosion auslösen könnte, indem Staub im Produktionsbereich aufgewirbelt wird, der durch die Flammen der Primärexplosion entzündet würde.
Wie funktioniert eine flammenlose Druckentlastung?
In diesem Fall besteht eine Möglichkeit darin, eine Flammenlöscheinrichtung, auch Flammensperre oder -falle genannt, zu installieren.Dies ist eine große Vorrichtung, die die Explosionsklappe abdeckt und die Ausbreitung der Flammen stoppt. Sie besteht aus einem Edelstahlgitter und Filtern, die es ermöglichen, die Flammen zu stoppen und gleichzeitig den Druckstoß zu reduzieren.
Die Auslegung einer Flammensperre muss sehr sorgfältig erfolgen. Dies sollte von spezialisierten Herstellern dieser Art von Ausrüstung durchgeführt werden. Folgende Eingangsparameter müssen für die korrekte Dimensionierung der Flammenlöscheinrichtung berücksichtigt werden [PPI]:
- Partikelgröße und -morphologie: verschiedene Stäube mit unterschiedlichen Partikelgrößen oder solche, die während der Explosion schmelzen, haben unterschiedliche Auswirkungen auf den Flammenfilter. Wenn bekannt ist, dass der Staub den Filter stark verstopfen kann, muss dieser in der Größe angepasst werden, um einen zu hohen Druck im Behälter zu vermeiden. Falls ein für ein bestimmtes Produkt ausgelegter Behälter umgenutzt wird und das gehandhabte Produkt wechselt, muss der Hersteller der Flammenlöscheinrichtung konsultiert werden, da sich die Staubeigenschaften ändern können, was die Effizienz des Flammenfilters beeinträchtigen könnte.
- Staubkonzentration: wie im vorherigen Punkt erwähnt, hat die Staubkonzentration einen starken Einfluss auf die Menge der Partikel, die zum Filter gelangen, dort gestoppt werden und dann den Druckabfall bei einer Explosion erhöhen.
- Behältervolumen: größere Behälter neigen dazu, im Falle einer Explosion eine höhere Partikellast zu erzeugen, die zum Filter gelangt.
- Behältergeometrie: je nachdem, wo die Explosion im Behälter auftritt und wo sich die Flammensperre befindet, kann sich die Partikelkonzentration, die zur Flammensperre gelangt, ändern.
Bei der Installation der Flammenlöscheinrichtung sind einige Vorsichtsmaßnahmen zu beachten:
- Sie sollte nicht in einem Durchgangsbereich installiert werden, in dem sich Personen aufhalten könnten (das aus der Flammensperre austretende Gas ist heiß, Druckwelle), und nicht zu nah an einer Wand.
- Wenn die Flammensperre zu klein dimensioniert ist, können bei einer Explosion noch unverbrannte Partikel entweichen. Um eine Sekundärexplosion zu vermeiden, sollte in einem bestimmten Abstand zur Flammenlöscheinrichtung eine Zone 22 deklariert werden.
Jeder Hersteller hat spezifische Empfehlungen, die unbedingt zu befolgen sind.
Diese Vorrichtung muss auch gewartet werden, insbesondere um sicherzustellen, dass das Gitter und der Filter nicht mit der Zeit verstopfen. Zu diesem Zweck kann eine vom Hersteller bereitgestellte Abdeckung installiert werden.
Der Bedarf an Explosionsentlastungen muss durch eine Staubexplosions-Risikoanalyse definiert werden. Die Schlussfolgerungen der Risikoanalyse müssen von der Fabrik umgesetzt werden.