INNOVATiVE ExPlOSiONS- SChUTzkONzEPTE FüR

Innovative Explosionsschutzkonzepte für
Entstaubungsanlagen
Mit Scheuch auf der
sicheren Seite!
Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2004
Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2004
eignis im Filter schließt die Klappe auf Grund
der auftretenden Druckwelle selbsttätig.
Vorteil: Passives System, kostengünstig
2 Schnellschlussschieber:
Beiderseits des Schnellschlussschiebers angebrachte Sensoren erkennen eine anlaufende Explosion und lösen den Einschuss
des Schieberblattes aus. Die Verschlusszeiten
betragen 50 bis 150 ms.
Vorteil: Hermetischer Verschluss der Rohrleitung, druck- und flammendurchschlagsicher
Nachteile: Aktives System, kostenintensiv,
längere Rohrleitungen erforderlich, Nennweite
begrenzt, die beim Schiebereinschuss auftretenden Rückstoßkräfte müssen abgefangen
werden.
BEWÄHRTE EXPLOSIONSSCHUTZSYSTEME VON
SCHEUCH
80% der in der industriellen Entstaubungstechnik anfallenden Stäube sind explosionsfähig. Falls nun brennbarer Staub in dispergierter Form und in geeigneter Konzentration vorliegt, genügend Sauerstoff und eine Zündquelle gleichzeitig vorhanden sind, kann es zu Staubexplosionen kommen. Sind Zündquellen
nicht hundertprozentig vermeidbar - werden also Explosionen zugelassen müssen Absauganlagen „konstruktiv explosionsgeschützt“ ausgeführt werden.
Das bedeutet, die Auswirkungen von Explosionsereignissen müssen
auf ein tolerierbares Maß begrenzt werden. Möglichkeiten dazu bieten Entkopplungs-, Explosionsentlastungs- und Explosionsunterdrückungseinrichtungen sowie Kombinationen daraus. Ein Teil dieser Einrichtungen erfüllt
die Anforderungen von so genannten Schutzsystemen.
„Als Schutzsysteme werden alle Vorrichtungen
mit Ausnahme von Komponenten bezeichnet,
die anlaufende Explosionen umgehend stoppen oder den von einer Explosion betroffenen
Bereich begrenzen sollen und als autonome
Systeme gesondert in Verkehr gebracht
werden“ (RL ATEX 94/9 EG Artikel I).
Im Einzelnen sind dies Entlastungseinrichtungen (z.B. Berstscheiben, Explosionsklappen
und Q-Rohre), Unterdrückungseinrichtungen
und Entkopplungseinrichtungen. Bei Entkopplungseinrichtungen wird unterschieden in
solche für Druck- und Flammenentkopplung
(z. B. Zellenradschleuse, Schnellschlussschieber) und in partielle Entkopplungseinrichtungen. Letztere sind eine Einrichtung zur Druckentkopplung (z. B. Entlastungsschlot) oder
Einrichtungen zur Verhinderung des Flammendurchschlages (z. B. Löschmittelsperren).
scheuch
emissionen
1/2004
8
Entkopplungseinrichtungen:
Rohgasleitung – Filter:
Explosionsschutzmaßnahmen müssen nach
dem Stand der Technik ausgeführt werden.
Für die Entkopplung Rohgasleitung – Filter
wird für die meisten Anwendungsfälle eine so
genannte Rückschlagklappe eingesetzt. Der
Stand der Technik ist aus den Veröffentlichungen des VDMA und der Berufsgenossenschaften zu entnehmen.
Alternativ können Schnellschlussschieber,
Druckentlastungsschlote oder Löschmittelsperren oder eine Kombination aus beiden
vorgesehen werden.
1 Rückschlagklappe:
Im Betriebsfall ist, bedingt durch den Luftstrom, die Klappe geöffnet. Ein Explosionser-
3 Druckentlastungsschlot:
Der Druckentlastungsschlot leitet sowohl die
Flammenfront als auch den Druckstoß einer
Explosion über eine Explosionsklappe oder
über eine Berstscheibe direkt ins Freie und verhindert somit die gefürchtete „Flammenstrahlzündung“ im Filter. Eine drucktechnische
Entkopplung erfolgt jedenfalls durch den Entlastungsschlot, bei Rohrnennweiten > 650 mm
ist eine flammentechnische Entkopplung nicht
mehr gewährleistet. In solchen Fällen kann die
Flammenfront durch zusätzlich installierte
Löschmittelsperren liquidiert werden.
Vorteil Druckentlastungsschlot: Passives System, wirkt in beiden Richtungen.
Nachteil Druckentlastungsschlot: Druckverlust von 500 bis 1000 Pa, Flammendurchschlag nicht in jedem Anwendungsfall vermeidbar.
4 Löschmittelsperre:
Ein Detektorsystem erkennt eine anlaufende
Explosion, daraufhin wird zum richtigen Zeitpunkt Löschmittel in die Rohrleitung eingeblasen. Bei aktiven Systemen muss grundsätzlich
immer
die
Reaktionszeit
des
Löschsystems mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Explosion in der Rohrleitung
abgestimmt werden.
Vorteil: Kein Druckverlust
Nachteil: aktives System, deshalb kostenintensiv, keine Entkopplung der Druckwelle
5
Filteraustragung:
Die Entkopplung erfolgt über eine Zellenradschleuse. Diese muss auf Druckstoßfestigkeit
und Flammendurchschlagsicherheit geprüft
sein. Scheuch- Schleusen der Type zss sind
bis zur NW 630 für 1 bar zertifiziert, Schleusen
mit Dichtlippen (Type zsl) bis zur Nennweite
630 für 0,4 bar.
system in einem, in beiden Richtungen wirksam, die Zellenradschleuse wirkt druck- und
flammenstrahlentkoppelnd.
6 Filterreingasleitung mit Hallenrückluft:
Die Entkopplung erfolgt entweder über eine
Löschmittelsperre oder über eine wesentlich
kostengünstigere 2 x 90° Umlenkung in Kombination mit Berstscheiben (Stand der Technik,
Quelle: Regelwerk der Holzberufsgenossenschaft).
Explosionsdruckentlastungseinrichtungen:
7 Die Entlastung von Filtergehäusen und
Behältern erfolgt über zertifizierte Berstscheiben oder Explosionsklappen. Die Dimensionierung der erforderlichen Entlastungsfläche erfolgt nach VDI 3673, die Festigkeit des
Filtergehäuses muss bekannt sein. Diese wird
bei Scheuch mittels aufwändiger Druckversuche eruiert und das Ergebnis vom TÜV bzw.
von der DMT bestätigt. Die beim Entlastungsvorgang auftretende Flammen- und Druckwirkung im Außenbereich ist vom Betreiber zu
berücksichtigen. Grundsätzlich darf die
Schutzmaßnahme „Entlastung“ nur dann angewendet werden, wenn die Stäube und ihre
Verbrennungsprodukte nicht toxisch sind.
Wird ein Filter im Innenraum aufgestellt, oder
ist bei Außenaufstellung der zur Verfügung stehende Entlastungsbereich zu gering, kann mittels so genannter „Q-Rohre“ entlastet werden.
Der Explosionsdruck wird dabei über
herkömmliche Berstscheiben abgebaut, die
austretende Flammenfront wird durch einen
Quenchvorgang gelöscht.
Vorteil: Filteraufstellung im Arbeitsraum möglich.
Nachteil von Q-Rohren: kostenintensiv
Behältern gibt es eine weitere Alternative, die
so genannte Explosionsunterdrückung. Ein
Sensorsystem erkennt eine anlaufende Explosion an ihrem zeitlichen Druckverlauf, daraufhin wird sehr rasch pulver- oder gasförmiges
Löschmittel in den zu schützenden Behälter
eingeblasen und somit die Explosion
gestoppt. Diese Methode eignet sich sehr gut
in Kombination mit Löschmittelsperren in den
Rohrleitungen.
Vorteil: Filteraufstellung im Arbeitsraum möglich
Nachteil: höhere Gehäusefestigkeit notwendig,
aktives System, deshalb kostenintensiv
Der maximale Druckanstieg im aufsteigenden
Ast der Kurve ist ein Maß für die Heftigkeit der
Staubexplosion. Multipliziert man diesen Wert
mit der dritten Wurzel des Behältervolumens
erhält man den so genannten KST-Wert.
Bei der Explosionsunterdrückung wird in der
Anfangsphase die Explosion gestoppt. Der
auftretende maximale Druck entspricht dem
so genannten Pred,max. Die Behälterfestigkeit
muss etwas höher sein, um eine Zerstörung
des Behälters zu verhindern. Bei der Explosionsdruckentlastung verläuft der zeitliche
Druckanstieg ähnlich.
Was passiert bei einer Staubexplosion in
einem geschlossenen Behälter (z. B. Filtergehäuse)?
Nach erfolgter Zündung des Staub- Luftgemisches steigt der Druck im Behälter nach folgender Charakteristik an:
Der maximal auftretende Explosionsdruck
Pmax beträgt im Durchschnitt 7 bis 10 bar.
Demgegenüber steht die Behälterfestigkeit
von lediglich 130 bis 420 mbar (typische Festigkeit von Filtergehäusen oder Silos). Die
Schutzmethode Explosionsentlastung verhindert nun durch gezielte Freigabe von Entlastungsöffnungen den Anstieg des Explosionsdruckes
im
Filter
über
die
Behälterfestigkeit hinaus. Der maximal im Gehäuse auftretende Druck wird als Pred,max
bezeichnet. Die Limitierung des Druckes im
Filter kann auch durch die Schutzmaßnahme
Explosionsunter-drückung erreicht werden.
Dabei wird die Explosion in der Anfangsphase
bereits gelöscht.
Beschreibung Druckverlauf:
Die obere Kurve beschreibt den Druckverlauf
einer Staubexplosion in einem geschlossenen
Behälter.
Kundenberatung:
Die Auswahl geeigneter Explosionsschutzmaßnahmen ist auf Grund technischer und
prozessbedingter Unterschiede in den einzelnen Branchen differenziert vorzunehmen.
Beratung bei der
Konzepterstellung bieten
folgende Mitarbeiter
Holzindustrie:
Alois Burgstaller, DW 196
Span- und Faserplattenindustrie:
Gerhard Wiesner, DW 173
Steine-Erden-Industrie:
Christian Straif, DW 261
Metallindustrie:
Johann Desch, DW 142
Pulverbeschichtungsanlagen:
Christian Justl, DW 471
Explosionsschutz allgemein:
Helmut Gallhammer, DW 240
7
1
6
3
4
Explosionsunterdrückungseinrichtungen:
Für die Innenraumaufstellung von Filtern und
2
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emissionen
9 scheuch
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Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2004
Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2004
eignis im Filter schließt die Klappe auf Grund
der auftretenden Druckwelle selbsttätig.
Vorteil: Passives System, kostengünstig
2 Schnellschlussschieber:
Beiderseits des Schnellschlussschiebers angebrachte Sensoren erkennen eine anlaufende Explosion und lösen den Einschuss
des Schieberblattes aus. Die Verschlusszeiten
betragen 50 bis 150 ms.
Vorteil: Hermetischer Verschluss der Rohrleitung, druck- und flammendurchschlagsicher
Nachteile: Aktives System, kostenintensiv,
längere Rohrleitungen erforderlich, Nennweite
begrenzt, die beim Schiebereinschuss auftretenden Rückstoßkräfte müssen abgefangen
werden.
BEWÄHRTE EXPLOSIONSSCHUTZSYSTEME VON
SCHEUCH
80% der in der industriellen Entstaubungstechnik anfallenden Stäube sind explosionsfähig. Falls nun brennbarer Staub in dispergierter Form und in geeigneter Konzentration vorliegt, genügend Sauerstoff und eine Zündquelle gleichzeitig vorhanden sind, kann es zu Staubexplosionen kommen. Sind Zündquellen
nicht hundertprozentig vermeidbar - werden also Explosionen zugelassen müssen Absauganlagen „konstruktiv explosionsgeschützt“ ausgeführt werden.
Das bedeutet, die Auswirkungen von Explosionsereignissen müssen
auf ein tolerierbares Maß begrenzt werden. Möglichkeiten dazu bieten Entkopplungs-, Explosionsentlastungs- und Explosionsunterdrückungseinrichtungen sowie Kombinationen daraus. Ein Teil dieser Einrichtungen erfüllt
die Anforderungen von so genannten Schutzsystemen.
„Als Schutzsysteme werden alle Vorrichtungen
mit Ausnahme von Komponenten bezeichnet,
die anlaufende Explosionen umgehend stoppen oder den von einer Explosion betroffenen
Bereich begrenzen sollen und als autonome
Systeme gesondert in Verkehr gebracht
werden“ (RL ATEX 94/9 EG Artikel I).
Im Einzelnen sind dies Entlastungseinrichtungen (z.B. Berstscheiben, Explosionsklappen
und Q-Rohre), Unterdrückungseinrichtungen
und Entkopplungseinrichtungen. Bei Entkopplungseinrichtungen wird unterschieden in
solche für Druck- und Flammenentkopplung
(z. B. Zellenradschleuse, Schnellschlussschieber) und in partielle Entkopplungseinrichtungen. Letztere sind eine Einrichtung zur Druckentkopplung (z. B. Entlastungsschlot) oder
Einrichtungen zur Verhinderung des Flammendurchschlages (z. B. Löschmittelsperren).
scheuch
emissionen
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Entkopplungseinrichtungen:
Rohgasleitung – Filter:
Explosionsschutzmaßnahmen müssen nach
dem Stand der Technik ausgeführt werden.
Für die Entkopplung Rohgasleitung – Filter
wird für die meisten Anwendungsfälle eine so
genannte Rückschlagklappe eingesetzt. Der
Stand der Technik ist aus den Veröffentlichungen des VDMA und der Berufsgenossenschaften zu entnehmen.
Alternativ können Schnellschlussschieber,
Druckentlastungsschlote oder Löschmittelsperren oder eine Kombination aus beiden
vorgesehen werden.
1 Rückschlagklappe:
Im Betriebsfall ist, bedingt durch den Luftstrom, die Klappe geöffnet. Ein Explosionser-
3 Druckentlastungsschlot:
Der Druckentlastungsschlot leitet sowohl die
Flammenfront als auch den Druckstoß einer
Explosion über eine Explosionsklappe oder
über eine Berstscheibe direkt ins Freie und verhindert somit die gefürchtete „Flammenstrahlzündung“ im Filter. Eine drucktechnische
Entkopplung erfolgt jedenfalls durch den Entlastungsschlot, bei Rohrnennweiten > 650 mm
ist eine flammentechnische Entkopplung nicht
mehr gewährleistet. In solchen Fällen kann die
Flammenfront durch zusätzlich installierte
Löschmittelsperren liquidiert werden.
Vorteil Druckentlastungsschlot: Passives System, wirkt in beiden Richtungen.
Nachteil Druckentlastungsschlot: Druckverlust von 500 bis 1000 Pa, Flammendurchschlag nicht in jedem Anwendungsfall vermeidbar.
4 Löschmittelsperre:
Ein Detektorsystem erkennt eine anlaufende
Explosion, daraufhin wird zum richtigen Zeitpunkt Löschmittel in die Rohrleitung eingeblasen. Bei aktiven Systemen muss grundsätzlich
immer
die
Reaktionszeit
des
Löschsystems mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Explosion in der Rohrleitung
abgestimmt werden.
Vorteil: Kein Druckverlust
Nachteil: aktives System, deshalb kostenintensiv, keine Entkopplung der Druckwelle
5
Filteraustragung:
Die Entkopplung erfolgt über eine Zellenradschleuse. Diese muss auf Druckstoßfestigkeit
und Flammendurchschlagsicherheit geprüft
sein. Scheuch- Schleusen der Type zss sind
bis zur NW 630 für 1 bar zertifiziert, Schleusen
mit Dichtlippen (Type zsl) bis zur Nennweite
630 für 0,4 bar.
system in einem, in beiden Richtungen wirksam, die Zellenradschleuse wirkt druck- und
flammenstrahlentkoppelnd.
6 Filterreingasleitung mit Hallenrückluft:
Die Entkopplung erfolgt entweder über eine
Löschmittelsperre oder über eine wesentlich
kostengünstigere 2 x 90° Umlenkung in Kombination mit Berstscheiben (Stand der Technik,
Quelle: Regelwerk der Holzberufsgenossenschaft).
Explosionsdruckentlastungseinrichtungen:
7 Die Entlastung von Filtergehäusen und
Behältern erfolgt über zertifizierte Berstscheiben oder Explosionsklappen. Die Dimensionierung der erforderlichen Entlastungsfläche erfolgt nach VDI 3673, die Festigkeit des
Filtergehäuses muss bekannt sein. Diese wird
bei Scheuch mittels aufwändiger Druckversuche eruiert und das Ergebnis vom TÜV bzw.
von der DMT bestätigt. Die beim Entlastungsvorgang auftretende Flammen- und Druckwirkung im Außenbereich ist vom Betreiber zu
berücksichtigen. Grundsätzlich darf die
Schutzmaßnahme „Entlastung“ nur dann angewendet werden, wenn die Stäube und ihre
Verbrennungsprodukte nicht toxisch sind.
Wird ein Filter im Innenraum aufgestellt, oder
ist bei Außenaufstellung der zur Verfügung stehende Entlastungsbereich zu gering, kann mittels so genannter „Q-Rohre“ entlastet werden.
Der Explosionsdruck wird dabei über
herkömmliche Berstscheiben abgebaut, die
austretende Flammenfront wird durch einen
Quenchvorgang gelöscht.
Vorteil: Filteraufstellung im Arbeitsraum möglich.
Nachteil von Q-Rohren: kostenintensiv
Behältern gibt es eine weitere Alternative, die
so genannte Explosionsunterdrückung. Ein
Sensorsystem erkennt eine anlaufende Explosion an ihrem zeitlichen Druckverlauf, daraufhin wird sehr rasch pulver- oder gasförmiges
Löschmittel in den zu schützenden Behälter
eingeblasen und somit die Explosion
gestoppt. Diese Methode eignet sich sehr gut
in Kombination mit Löschmittelsperren in den
Rohrleitungen.
Vorteil: Filteraufstellung im Arbeitsraum möglich
Nachteil: höhere Gehäusefestigkeit notwendig,
aktives System, deshalb kostenintensiv
Der maximale Druckanstieg im aufsteigenden
Ast der Kurve ist ein Maß für die Heftigkeit der
Staubexplosion. Multipliziert man diesen Wert
mit der dritten Wurzel des Behältervolumens
erhält man den so genannten KST-Wert.
Bei der Explosionsunterdrückung wird in der
Anfangsphase die Explosion gestoppt. Der
auftretende maximale Druck entspricht dem
so genannten Pred,max. Die Behälterfestigkeit
muss etwas höher sein, um eine Zerstörung
des Behälters zu verhindern. Bei der Explosionsdruckentlastung verläuft der zeitliche
Druckanstieg ähnlich.
Was passiert bei einer Staubexplosion in
einem geschlossenen Behälter (z. B. Filtergehäuse)?
Nach erfolgter Zündung des Staub- Luftgemisches steigt der Druck im Behälter nach folgender Charakteristik an:
Der maximal auftretende Explosionsdruck
Pmax beträgt im Durchschnitt 7 bis 10 bar.
Demgegenüber steht die Behälterfestigkeit
von lediglich 130 bis 420 mbar (typische Festigkeit von Filtergehäusen oder Silos). Die
Schutzmethode Explosionsentlastung verhindert nun durch gezielte Freigabe von Entlastungsöffnungen den Anstieg des Explosionsdruckes
im
Filter
über
die
Behälterfestigkeit hinaus. Der maximal im Gehäuse auftretende Druck wird als Pred,max
bezeichnet. Die Limitierung des Druckes im
Filter kann auch durch die Schutzmaßnahme
Explosionsunter-drückung erreicht werden.
Dabei wird die Explosion in der Anfangsphase
bereits gelöscht.
Beschreibung Druckverlauf:
Die obere Kurve beschreibt den Druckverlauf
einer Staubexplosion in einem geschlossenen
Behälter.
Kundenberatung:
Die Auswahl geeigneter Explosionsschutzmaßnahmen ist auf Grund technischer und
prozessbedingter Unterschiede in den einzelnen Branchen differenziert vorzunehmen.
Beratung bei der
Konzepterstellung bieten
folgende Mitarbeiter
Holzindustrie:
Alois Burgstaller, DW 196
Span- und Faserplattenindustrie:
Gerhard Wiesner, DW 173
Steine-Erden-Industrie:
Christian Straif, DW 261
Metallindustrie:
Johann Desch, DW 142
Pulverbeschichtungsanlagen:
Christian Justl, DW 471
Explosionsschutz allgemein:
Helmut Gallhammer, DW 240
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Explosionsunterdrückungseinrichtungen:
Für die Innenraumaufstellung von Filtern und
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emissionen
9 scheuch
1/2004
Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2006
ATEX-KONFORM DURCH
INTEGRIERTE SICHERHEIT
SCHEUCH-FILTERANLAGE
ALS GESAMTSYSTEM
Für die nationale Umsetzung der ATEX-Richtlinien wurden
die Anforderungen neu definiert bzw. weiter verschärft.
Je nach Betrachtungsweise gibt es auch für die Fachwelt
diverse Unklarheiten, die zur Verunsicherung führen.
Allgemein
Hinsichtlich der Filteranlage stellen sich viele
offene Fragen, wie zum Beispiel:
• Richtiger Standort der Filteranlage aufgrund bestehender Explosionsgefahr
(Zone-Anforderung)
• Einbaulage der Berstscheiben: Unten im
Entstehungsbereich einer Explosion oder
möglichst weit oben zum Schutz des Umfeldes des Filters?
• Flammenreichweite: Bei welchen Bedingungen treten die gem. VDI errechneten
Flammenreichweiten von 35 m und mehr
auf?
• Sind die vielfach bewährten
Entkopplungsmaßnahmen „Rückschlagklappe“ im Rohgasbereich und die
„Umlenkung mit Entlastung“ im
Reingasbereich geeignet nach ATEX?
• Um welchen Faktor muss bei einer reingasseitigen Entlastung die Druckentlastungsfläche erhöht werden?
und so weiter und so weiter.
scheuch
emissionen
1/2006
8
Ausgangssituation/Zielsetzung für
Scheuch
In der Holz- und Holzwerkstoffindustrie werden stationäre Filteranlagen mit konstruktivem
Explosionsschutz ausgeführt, meist mit Explo-
Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2006
sionsdruckentlastung und Entkopplungsmaßnahmen. Anerkannte Prüfmöglichkeiten
gibt es zur Zeit nur für Zellenradschleusen und
Rohrrückschlagklappen (Scheuch hat seit einiger Zeit bereits geprüfte Produkte im Programm), für alles weitere jedoch fehlen bis
heute offizielle Prüfmöglichkeiten. Selbst die
bisherige Überprüfung von Rohrrückschlagklappen als autonomes Schutzsystem
durch den VDI lassen Zweifel für den
bestimmungsgemäßen Betrieb aufkommen.
Während in der Praxis eine Durchströmung
von 20 - 30 m/s bei gleichzeitiger Materialförderung vorliegt und somit an die Klappen
entsprechende Anforderungen gestellt werden, erfolgt die VDI-Prüfung rein statisch (ohne
Materialförderung). Die Frage nach der Zulässigkeit der Umlegung des Prüfverfahrens auf
die Anwendung bzw. Bedenken hierzu stehen
somit berechtigt im Raum.
Deshalb wollten wir unter praxisnahen Bedingungen eine gesamte Filteranlage prüfen lassen.
Das Prüfverfahren
Die Scheuch GmbH in Aurolzmünster beauftragte daher in Zusammenarbeit und Absprache mit der deutschen Holz-BG die FSA
Forschungsgesellschaft für angewandte Systemsicherheit und Arbeitsmedizin mbH,
Prüfstelle für Systemsicherheit (EU-Kennnummer: 0588), Dynamostraße 7 - 11,
D-68165 Mannheim, mit praxisnahen Untersuchungen an einem Versuchs-Holzstaubfilter. Für diese Versuche wurde in Abstimmung
mit der Holz-Berufsgenossenschaft ein geeigneter Prüfstaub ausgewählt und die Rahmenbedingungen so festgelegt, dass sie für
den untersuchten Filtertyp ein Worst-CaseSzenario darstellen sollten.
Zur Festlegung des repräsentativen Versuchsfilters ermittelte Scheuch Verhältniszahlen aller
Filtertypen und Größen. Dabei wurden die
Rohgas- und Reingasvolumen, freie Fläche
Schlauchboden, Filterfläche, max. Luftmenge,
Berstscheibenfläche etc. miteinander verglichen und Verhältniszahlen ermittelt. Um die
Prüfung praxisgerecht durchzuführen, wurde
ein Ventilator mit Absaugleitung und Materialaufgabe mit Dosierstation aufgebaut. Die
Prüfung erfolgte bei einer Rohgasbeladung
von 50 g/m3, 80 g/m3, 100 g/m3 und 150 g/m3.
Es wurden im Filter die Staubkonzentrationen
während des Betriebes und während des
Abreinigungsvorganges ermittelt. Die Abschüsse erfolgten wahlweise mit leerem Bunker und bei Materialbunkerung.
Im Vorfeld der Explosionsversuche wurde in
Zusammenarbeit mit der Holz-BG aus
Maschinenherstellerangaben die zu erwartende maximale auftretende Staubkonzentration ermittelt, die vor Filtern der untersuchten
Bauart in der Praxis auftreten kann. Des weiteren wurden die Partikelgrößenverteilungen
von drei repräsentativen Staubproben, die aus
Holzstaubfiltern holzbearbeitender Betriebe
entnommen worden waren, bestimmt.
bränden und Sekundärexplosionen. Die
Staubwurfweite und die Heftigkeit sind abhängig vom auftretenden Explosionsdruck pred
und dem Ansprechdruck der Entlastungseinrichtung. Bisherige Annahmen, wonach möglichst weit oben angeordnete Berstscheiben,
Einbauhöhe ab 8 m, die Gefahr in Bodennähe
ausschließen, können aufgrund des Staubaustritts und der nachfolgenden Zündung
nicht bestätigt werden.
3
2
1
1
2
3
Scheuch NEU
Scheuch
heute
lt. VDIBerechnung
Bezüglich Flammenreichweite außerhalb unserer Filteranlage kann der Betreiber für seine
Risikobetrachtung entweder wie bisher die
Berechnung nach VDI oder aber unser Flammenprofil, welches durch eine Vielzahl an Praxisversuchen entstanden ist, berücksichtigen.
Ergebnisse/Erkenntnisse
Entkopplungsmaßnahmen
Bei allen Versuchen mit rohgasseitiger Entlastung in Kombination
mit
einer
Rückschlagklappe,
90° Umlenkung
mit Entlastung
nach oben und
einer Zellenradschleuse gab es vom Filter in
die Absaugrohrleitung, aus dem Filteraustrag
und in den Reinluftkanal keine Flammen- und
Druckausbreitung.
Somit stellt die geprüfte Anlage in dieser Gesamtheit - Konstruktionsbauart Scheuch - bei
entsprechender bestimmungsgemäßer Betriebsweise ein geeignetes Gerät mit integrierter Entkopplung dar.
Einbaulage der Berstscheiben Flammenreichweite
Die Testreihen mit Praxisbezug bestätigten das
Herausschleudern von unverbranntem Staub
aus den geöffneten Druckentlastungsöffnungen. Es besteht die Gefahr von Sekundär-
liges Sieben des Staubes (in der Praxis ausgeschlossen) erreicht werden. Bei der UEG von
30 g/m3 ist demnach schon eine Sicherheit
von 50 % enthalten.
Als Stand der Technik kann hier auf die VExAt,
die österreichische Umsetzung der Betreiber
ATEX RL 1999/9 EG, mit einer 50 % Unterschreitung der UEG verwiesen werden. Eine zweifache Sicherheit von jeweils 50 % ist nicht erforderlich.
Für die Betrachtung einer explosiblen Atmosphäre muss nur der Staubanteil zugrunde gelegt werden. Zusätzliches Grobmaterial wie
Späne reduziert die Zündwilligkeit.
Zusammenfassend kann zu diesem Punkt
festgehalten werden, dass bei einer Vielzahl von
„Abschüssen“ die Flammenreichweite wesentlich geringer war, also die Druckentwicklung nicht so heftig wie angenommen ist.
Filterstandorte sind häufig trotz unseres reduzierten Flammenprofils bezüglich der Explosionsflammenreichweite
problematisch.
Besonders dann, wenn Fahrwege oder die
Grundgrenze innerhalb des Flammenprofils
liegen. Daher haben wir bei den Versuchen
neuartige Entlastungsmöglichkeiten getestet
und können demnächst unseren Kunden bei
Bedarf Filteranlagen anbieten, die mit unserem
neuen Schutzsystem noch geringere Flammenprofile aufweisen.
Untere Explosionsgrenzwerte (UEG) für
Holzstaub
Da bei den ersten Testreihen mit 50 g/m3 Rohgasbeladung im Filter trotz Zündenergien von
bis zu 10.000 Joule keine Zündung möglich
war, erfolgte eine Überprüfung der UEG. Sie
wurden in einem Behälter von 1 m3 Inhalt bei
Zugabe des ungünstigsten Staubes (Urmuster) mit einem Wert von ca. 60 g/m3 ermittelt.
Die in der einschlägigen Literatur angeführten
UEG von 30 g/m3 konnten nur durch nochma-
Die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses
Trotz ungünstiger Staubkonzentration und
entsprechend großer Zündquelle war eine
Staubexplosion nicht immer möglich. Aufgrund der Turbulenz innerhalb des Filters ist
jedoch eine hohe Staubkonzentration erforderlich.
Erst bei einer Rohgasstaubbeladung mit 80 100 g/m3 kam es zu Filterbränden und leichtem Druckanstieg. Eine Explosionsauswirkung wie nach VDI-Berechnung ist äußerst
unwahrscheinlich, jedoch nicht auszuschließen.
Druckbarriere Schlauchboden und
Filterschläuche
Im Reingasbereich des Filters wurde ein geringerer Druckanstieg als im Rohgasraum
gemessen. Dies führte zu der Erkenntnis, dass
die freie Fläche des Schlauchbodens
gegenüber dem Rohgasvolumen wesentlich
den pred im Reingasraum bestimmt.
Fazit
Es ist uns der Nachweis gelungen, dass
Scheuch mit seinen IMPULS-Filtern der
Holz- und Holzwerkstoffindustrie ein Gesamtsystem zur Verfügung stellt, das nunmehr mit
dem Zertifikat eines anerkannten deutschen
Prüfinstitutes bestätigt wird.
Das bei den Versuchen gewonnene Knowhow in Bezug auf Auslegung, Beratung und
Hilfestellung im Zusammenhang mit Ex-Zonen
- Zündquellenvermeidung - konstruktiver Explosionsschutz - Filteraufstellung - Entkopplung - Flammenreichweite etc. setzen wir zum
Nutzen unserer Kunden ein. Auch in diesem
Fall - Explosionsschutz und Brandschutz betreffend - hat sich unser Aufwand für praktische
Grundlagenforschung gelohnt und wir haben
eine weitere Bestätigung für unsere Aussage:
„Mit Scheuch auf der sicheren Seite.“
emissionen
9 scheuch
1/2006
Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2006
ATEX-KONFORM DURCH
INTEGRIERTE SICHERHEIT
SCHEUCH-FILTERANLAGE
ALS GESAMTSYSTEM
Für die nationale Umsetzung der ATEX-Richtlinien wurden
die Anforderungen neu definiert bzw. weiter verschärft.
Je nach Betrachtungsweise gibt es auch für die Fachwelt
diverse Unklarheiten, die zur Verunsicherung führen.
Allgemein
Hinsichtlich der Filteranlage stellen sich viele
offene Fragen, wie zum Beispiel:
• Richtiger Standort der Filteranlage aufgrund bestehender Explosionsgefahr
(Zone-Anforderung)
• Einbaulage der Berstscheiben: Unten im
Entstehungsbereich einer Explosion oder
möglichst weit oben zum Schutz des Umfeldes des Filters?
• Flammenreichweite: Bei welchen Bedingungen treten die gem. VDI errechneten
Flammenreichweiten von 35 m und mehr
auf?
• Sind die vielfach bewährten
Entkopplungsmaßnahmen „Rückschlagklappe“ im Rohgasbereich und die
„Umlenkung mit Entlastung“ im
Reingasbereich geeignet nach ATEX?
• Um welchen Faktor muss bei einer reingasseitigen Entlastung die Druckentlastungsfläche erhöht werden?
und so weiter und so weiter.
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emissionen
1/2006
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Ausgangssituation/Zielsetzung für
Scheuch
In der Holz- und Holzwerkstoffindustrie werden stationäre Filteranlagen mit konstruktivem
Explosionsschutz ausgeführt, meist mit Explo-
Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2006
sionsdruckentlastung und Entkopplungsmaßnahmen. Anerkannte Prüfmöglichkeiten
gibt es zur Zeit nur für Zellenradschleusen und
Rohrrückschlagklappen (Scheuch hat seit einiger Zeit bereits geprüfte Produkte im Programm), für alles weitere jedoch fehlen bis
heute offizielle Prüfmöglichkeiten. Selbst die
bisherige Überprüfung von Rohrrückschlagklappen als autonomes Schutzsystem
durch den VDI lassen Zweifel für den
bestimmungsgemäßen Betrieb aufkommen.
Während in der Praxis eine Durchströmung
von 20 - 30 m/s bei gleichzeitiger Materialförderung vorliegt und somit an die Klappen
entsprechende Anforderungen gestellt werden, erfolgt die VDI-Prüfung rein statisch (ohne
Materialförderung). Die Frage nach der Zulässigkeit der Umlegung des Prüfverfahrens auf
die Anwendung bzw. Bedenken hierzu stehen
somit berechtigt im Raum.
Deshalb wollten wir unter praxisnahen Bedingungen eine gesamte Filteranlage prüfen lassen.
Das Prüfverfahren
Die Scheuch GmbH in Aurolzmünster beauftragte daher in Zusammenarbeit und Absprache mit der deutschen Holz-BG die FSA
Forschungsgesellschaft für angewandte Systemsicherheit und Arbeitsmedizin mbH,
Prüfstelle für Systemsicherheit (EU-Kennnummer: 0588), Dynamostraße 7 - 11,
D-68165 Mannheim, mit praxisnahen Untersuchungen an einem Versuchs-Holzstaubfilter. Für diese Versuche wurde in Abstimmung
mit der Holz-Berufsgenossenschaft ein geeigneter Prüfstaub ausgewählt und die Rahmenbedingungen so festgelegt, dass sie für
den untersuchten Filtertyp ein Worst-CaseSzenario darstellen sollten.
Zur Festlegung des repräsentativen Versuchsfilters ermittelte Scheuch Verhältniszahlen aller
Filtertypen und Größen. Dabei wurden die
Rohgas- und Reingasvolumen, freie Fläche
Schlauchboden, Filterfläche, max. Luftmenge,
Berstscheibenfläche etc. miteinander verglichen und Verhältniszahlen ermittelt. Um die
Prüfung praxisgerecht durchzuführen, wurde
ein Ventilator mit Absaugleitung und Materialaufgabe mit Dosierstation aufgebaut. Die
Prüfung erfolgte bei einer Rohgasbeladung
von 50 g/m3, 80 g/m3, 100 g/m3 und 150 g/m3.
Es wurden im Filter die Staubkonzentrationen
während des Betriebes und während des
Abreinigungsvorganges ermittelt. Die Abschüsse erfolgten wahlweise mit leerem Bunker und bei Materialbunkerung.
Im Vorfeld der Explosionsversuche wurde in
Zusammenarbeit mit der Holz-BG aus
Maschinenherstellerangaben die zu erwartende maximale auftretende Staubkonzentration ermittelt, die vor Filtern der untersuchten
Bauart in der Praxis auftreten kann. Des weiteren wurden die Partikelgrößenverteilungen
von drei repräsentativen Staubproben, die aus
Holzstaubfiltern holzbearbeitender Betriebe
entnommen worden waren, bestimmt.
bränden und Sekundärexplosionen. Die
Staubwurfweite und die Heftigkeit sind abhängig vom auftretenden Explosionsdruck pred
und dem Ansprechdruck der Entlastungseinrichtung. Bisherige Annahmen, wonach möglichst weit oben angeordnete Berstscheiben,
Einbauhöhe ab 8 m, die Gefahr in Bodennähe
ausschließen, können aufgrund des Staubaustritts und der nachfolgenden Zündung
nicht bestätigt werden.
3
2
1
1
2
3
Scheuch NEU
Scheuch
heute
lt. VDIBerechnung
Bezüglich Flammenreichweite außerhalb unserer Filteranlage kann der Betreiber für seine
Risikobetrachtung entweder wie bisher die
Berechnung nach VDI oder aber unser Flammenprofil, welches durch eine Vielzahl an Praxisversuchen entstanden ist, berücksichtigen.
Ergebnisse/Erkenntnisse
Entkopplungsmaßnahmen
Bei allen Versuchen mit rohgasseitiger Entlastung in Kombination
mit
einer
Rückschlagklappe,
90° Umlenkung
mit Entlastung
nach oben und
einer Zellenradschleuse gab es vom Filter in
die Absaugrohrleitung, aus dem Filteraustrag
und in den Reinluftkanal keine Flammen- und
Druckausbreitung.
Somit stellt die geprüfte Anlage in dieser Gesamtheit - Konstruktionsbauart Scheuch - bei
entsprechender bestimmungsgemäßer Betriebsweise ein geeignetes Gerät mit integrierter Entkopplung dar.
Einbaulage der Berstscheiben Flammenreichweite
Die Testreihen mit Praxisbezug bestätigten das
Herausschleudern von unverbranntem Staub
aus den geöffneten Druckentlastungsöffnungen. Es besteht die Gefahr von Sekundär-
liges Sieben des Staubes (in der Praxis ausgeschlossen) erreicht werden. Bei der UEG von
30 g/m3 ist demnach schon eine Sicherheit
von 50 % enthalten.
Als Stand der Technik kann hier auf die VExAt,
die österreichische Umsetzung der Betreiber
ATEX RL 1999/9 EG, mit einer 50 % Unterschreitung der UEG verwiesen werden. Eine zweifache Sicherheit von jeweils 50 % ist nicht erforderlich.
Für die Betrachtung einer explosiblen Atmosphäre muss nur der Staubanteil zugrunde gelegt werden. Zusätzliches Grobmaterial wie
Späne reduziert die Zündwilligkeit.
Zusammenfassend kann zu diesem Punkt
festgehalten werden, dass bei einer Vielzahl von
„Abschüssen“ die Flammenreichweite wesentlich geringer war, also die Druckentwicklung nicht so heftig wie angenommen ist.
Filterstandorte sind häufig trotz unseres reduzierten Flammenprofils bezüglich der Explosionsflammenreichweite
problematisch.
Besonders dann, wenn Fahrwege oder die
Grundgrenze innerhalb des Flammenprofils
liegen. Daher haben wir bei den Versuchen
neuartige Entlastungsmöglichkeiten getestet
und können demnächst unseren Kunden bei
Bedarf Filteranlagen anbieten, die mit unserem
neuen Schutzsystem noch geringere Flammenprofile aufweisen.
Untere Explosionsgrenzwerte (UEG) für
Holzstaub
Da bei den ersten Testreihen mit 50 g/m3 Rohgasbeladung im Filter trotz Zündenergien von
bis zu 10.000 Joule keine Zündung möglich
war, erfolgte eine Überprüfung der UEG. Sie
wurden in einem Behälter von 1 m3 Inhalt bei
Zugabe des ungünstigsten Staubes (Urmuster) mit einem Wert von ca. 60 g/m3 ermittelt.
Die in der einschlägigen Literatur angeführten
UEG von 30 g/m3 konnten nur durch nochma-
Die Wahrscheinlichkeit eines Ereignisses
Trotz ungünstiger Staubkonzentration und
entsprechend großer Zündquelle war eine
Staubexplosion nicht immer möglich. Aufgrund der Turbulenz innerhalb des Filters ist
jedoch eine hohe Staubkonzentration erforderlich.
Erst bei einer Rohgasstaubbeladung mit 80 100 g/m3 kam es zu Filterbränden und leichtem Druckanstieg. Eine Explosionsauswirkung wie nach VDI-Berechnung ist äußerst
unwahrscheinlich, jedoch nicht auszuschließen.
Druckbarriere Schlauchboden und
Filterschläuche
Im Reingasbereich des Filters wurde ein geringerer Druckanstieg als im Rohgasraum
gemessen. Dies führte zu der Erkenntnis, dass
die freie Fläche des Schlauchbodens
gegenüber dem Rohgasvolumen wesentlich
den pred im Reingasraum bestimmt.
Fazit
Es ist uns der Nachweis gelungen, dass
Scheuch mit seinen IMPULS-Filtern der
Holz- und Holzwerkstoffindustrie ein Gesamtsystem zur Verfügung stellt, das nunmehr mit
dem Zertifikat eines anerkannten deutschen
Prüfinstitutes bestätigt wird.
Das bei den Versuchen gewonnene Knowhow in Bezug auf Auslegung, Beratung und
Hilfestellung im Zusammenhang mit Ex-Zonen
- Zündquellenvermeidung - konstruktiver Explosionsschutz - Filteraufstellung - Entkopplung - Flammenreichweite etc. setzen wir zum
Nutzen unserer Kunden ein. Auch in diesem
Fall - Explosionsschutz und Brandschutz betreffend - hat sich unser Aufwand für praktische
Grundlagenforschung gelohnt und wir haben
eine weitere Bestätigung für unsere Aussage:
„Mit Scheuch auf der sicheren Seite.“
emissionen
9 scheuch
1/2006
Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 2/2008
Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 2/2008
3673/Anhang A oder aber auch durch nachgewiesene und gesicherte Versuche eines
akkreditierten Prüfinstitutes.
maximale Staubmenge war das angestrebte
Kriterium. Letztlich sollten für die pneumatischen Förderanlagen auch die Entkopplungseinrichtungen geprüft werden.
von Holzstaub konnten die von Scheuch anfangs „vermuteten“ Verbesserungen in Bezug
auf Entlastungsflächen und Flammenreichweite nachgewiesen werden.
Projektablauf
Resultat
Gemeinsam mit der Wolf Systembau Scharnstein/Österreich wurden bei der FSA Forschungsgesellschaft für angewandte Systemsicherheit und Arbeitsmedizin mbH in Mannheim/Deutschland im vergangenen Jahr umfangreiche Versuchsmaßnahmen durchgeführt. Fast ein Jahr wurde benötigt für die Planung, den Aufbau, die Abstimmung, Durchführung und Auswertung der Explosionsversuche. In insgesamt 40 Einzelversuchen bei
unterschiedlichen Befüllungsvarianten unter
praxisnahen Bedingungen durch den Einsatz
Scheuch hat mit einer Reihe von Versuchen
einerseits die vorhandene Schnittstellenproblematik von Siloanlagen gelöst und andererseits ein geringeres Gefährdungspotenzial
nachgewiesen. Mit den vorgestellten, zertifizierten Lösungen besteht jetzt Sicherheit für
den Betreiber.
Der Vorteil bei den Scheuch-Befüllvarianten für
Holz- und artverwandte Stäube ist für die Berechnung der Druckentlastung nach VDI
3673/Anhang A nicht mehr der einschränkende Silodurchbruch von 300 mm, sondern
Zielsetzung
Das bekannt große Gefährdungspotenzial
durch hohen Druck und lange Flammenreichweiten bis 60 m führte dazu, dass anstelle seitlicher Entlastung durch Berstscheiben immer
öfter die Entlastung „nach oben“ angestrebt
wurde. Die geringe zur Verfügung stehende
Druckentlastungsfläche in der Silodecke erfordert unbedingt eine Berechnung nach VDI
3673/Anhang A. Trotz Anwendung dieser Berechnungsmethode ergaben sich immer noch
derart große Druckentlastungsflächen in der
Silodecke, sodass eine gefahrlose Aufstellung
von Abscheidern bzw. ein Zugang für Wartungsarbeiten auf der Silodecke nur eingeschränkt möglich war.
MAXIMUM AN SICHERHEIT
Die Bildung von explosionsfähigen Stäuben gefährdet die Sicherheit von Siloanlagen, weil trotz aller technischen Maßnahmen ein Zündquelleneintrag nicht sicher
ausgeschlossen werden kann. Bei einer Explosion entstehen sehr hohe Drücke,
die von den Behälterstrukturen nicht aufgenommen werden können. Daher
Daher wurde mit einem renommierten Silohersteller ein Versuchsprojekt gestartet, um Erkenntnisse und Nachweise über den Gefährdungsbereich bei seitlicher und nach oben
gerichteter Druckentlastung, ähnlich des bekannten Scheuch-Explosionsschutzkonzeptes für Filteranlagen, zu erzielen.
Darüber hinaus war es Ziel, eine Erweiterung
der Reduzierformel nach VDI 3673/Anhang A
zu erreichen, unabhängig vom max. SiloDurchbruch von 300 mm, der sich in der Holzindustrie als nicht praktikabel erwies. Eine
müssen Silos gezielt mit entsprechenden Entlastungsvorrichtungen bzw.
explosionsschutztechnischen Entkopplungen versehen werden.
Ausgangssituation
Der Betreiber ist üblicherweise der Inverkehrbringer von Siloanlagen und nach der ATEXRichtlinie RL 1999/92 EG unter anderem
verantwortlich für die Schnittstelle „Silo /
Befüllung“. Dabei bestanden Defizite bei der
planerischen Abstimmung und Umsetzung
zwischen den Anlagenherstellern
Bei der Materialeinbringung in das Silo unterscheidet man zwischen „pneumatischer Befüllung“ - hauptsächlich eingesetzt in der
Möbelindustrie - und der „Befüllung im freien
Fall“, die vorwiegend in der Massivholz- und
in der Holzwerkstoffindustrie angewandt wird.
Basis für die
Berechnung der
In diesem Bereich kann es zur direkten Beaufschlagung mit der Flamme kommen. Dieser
Bereich wurde aus den Videoaufzeichnungen
ermittelt und mit einem Sicherheitsfaktor
versehen. In diesem Bereich sind direkte physiologische Einflüsse auf dort befindliche Personen zu befürchten.
Brennbare Stoffe können dort in Brand geraten, sicherheitstechnisch relevante Bauteile
würden beschädigt werden.
Neben der bereits zertifizierten Zellenradschleuse zur Entkopplung konnte auch im
Rahmen dieses Projektes die Eignung der
Scheuch-Rückschlagklappe als Entkopplungsorgan und die Entkopplung der Retourleitung nachgewiesen werden.
N E U:
Von Scheuch
nachgewiesenes Flammenprofil
für spezielle Beschickungsbedingungen nach VDI 3673, Anhang A bei predmax < 300 mbar
Herkömmliches Flammenprofil bei Dimensionierung der Druckentlastung nach EN 14491:2006
Flammenprofil:
die in den Silo effektiv eingebrachte, explosionsfähige Staubmenge ist maßgebend. Dies
gestattet bei pneumatischer Befüllung einen
maximalen Förderrohrdurchmesser von NW
400 oder bei Befüllung im freien Fall eine maximale Staubmenge von 5.400 kg/h.
Speziell für diese Varianten wurde auch das
Flammenprofil für einen reduzierten Explosionsdruck im Silo bei 300 bzw. 500 mbar ermittelt.
Mit der anschließenden Begutachtung durch
Inburex wurden Schutzanforderungen definiert und Schutzbereiche festgelegt.
Bereich 1:
In diesem Bereich besteht keine direkte Einwirkung durch die Flamme, durch die Strahlung
erfolgt kurzzeitig eine erhöhte Wärmebelastung,
durch die es allerdings erfahrungsgemäß nicht
zur Schädigung von Personen oder Bauteilen
kommt.
Bereich 2:
In diesem Bereich besteht nur noch eine Einwirkung der Flammenstrahlung. Diese ist allerdings so gering, dass keine Schädigung von
Personen möglich ist.
Vorteile und Nutzen für den Betreiber
Pneumatische Befüllung
von Absauganlagen, die zuständig sind für die
Entkopplungsmaßnahmen ihrer Komponenten, und dem Silobauer, der die Berechnung
und bauliche Ausführung der Behälterstatik
und seiner Druckentlastung vornimmt.
scheuch
emissionen
2/2008
12
Befüllung im freien Fall
Druckentlastung an Silos mittels Berstscheiben ist die EN 14491:2006. Für spezielle
Beschickungsbedingungen erlaubt diese eine
Abweichung der Berechnung wie z. B. nach
der anerkannten Reduzierformel nach VDI
Durch das neue Silo-Sicherheitskonzept von
Scheuch ergeben sich grundlegende und
weitreichende Vorteile. Bei Anwendung der
Reduzierformel können die Berstscheiben je
nach Silovolumen und Befüllungsart um 30
- 60 % verringert werden. Eine seitliche, zielgerichtete Entlastung ist dadurch möglich.
Außerdem kann dieses Gutachten für die
Risikobewertung im Explosionsschutzdokument herangezogen werden und schafft Rechtssicherheit für den Betreiber, vorausgesetzt,
es werden Original-Scheuch-Komponenten
eingesetzt. Durch die stark reduzierten Flammenreichweiten und somit geringeren Ge-
fährdungsbereiche ergeben sich zusätzliche
Flächen zur betrieblichen Nutzung (Gebäude, Aufstellung Anlagen, Geh- und Fahrwege, Grundstücksabstand etc.) und bei der
Errichtung von neuen Siloanlagen ist zukünftig ein geringerer Platzbedarf einzuplanen bzw. aufzuwenden.
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2/2008
Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 2/2008
Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 2/2008
3673/Anhang A oder aber auch durch nachgewiesene und gesicherte Versuche eines
akkreditierten Prüfinstitutes.
maximale Staubmenge war das angestrebte
Kriterium. Letztlich sollten für die pneumatischen Förderanlagen auch die Entkopplungseinrichtungen geprüft werden.
von Holzstaub konnten die von Scheuch anfangs „vermuteten“ Verbesserungen in Bezug
auf Entlastungsflächen und Flammenreichweite nachgewiesen werden.
Projektablauf
Resultat
Gemeinsam mit der Wolf Systembau Scharnstein/Österreich wurden bei der FSA Forschungsgesellschaft für angewandte Systemsicherheit und Arbeitsmedizin mbH in Mannheim/Deutschland im vergangenen Jahr umfangreiche Versuchsmaßnahmen durchgeführt. Fast ein Jahr wurde benötigt für die Planung, den Aufbau, die Abstimmung, Durchführung und Auswertung der Explosionsversuche. In insgesamt 40 Einzelversuchen bei
unterschiedlichen Befüllungsvarianten unter
praxisnahen Bedingungen durch den Einsatz
Scheuch hat mit einer Reihe von Versuchen
einerseits die vorhandene Schnittstellenproblematik von Siloanlagen gelöst und andererseits ein geringeres Gefährdungspotenzial
nachgewiesen. Mit den vorgestellten, zertifizierten Lösungen besteht jetzt Sicherheit für
den Betreiber.
Der Vorteil bei den Scheuch-Befüllvarianten für
Holz- und artverwandte Stäube ist für die Berechnung der Druckentlastung nach VDI
3673/Anhang A nicht mehr der einschränkende Silodurchbruch von 300 mm, sondern
Zielsetzung
Das bekannt große Gefährdungspotenzial
durch hohen Druck und lange Flammenreichweiten bis 60 m führte dazu, dass anstelle seitlicher Entlastung durch Berstscheiben immer
öfter die Entlastung „nach oben“ angestrebt
wurde. Die geringe zur Verfügung stehende
Druckentlastungsfläche in der Silodecke erfordert unbedingt eine Berechnung nach VDI
3673/Anhang A. Trotz Anwendung dieser Berechnungsmethode ergaben sich immer noch
derart große Druckentlastungsflächen in der
Silodecke, sodass eine gefahrlose Aufstellung
von Abscheidern bzw. ein Zugang für Wartungsarbeiten auf der Silodecke nur eingeschränkt möglich war.
MAXIMUM AN SICHERHEIT
Die Bildung von explosionsfähigen Stäuben gefährdet die Sicherheit von Siloanlagen, weil trotz aller technischen Maßnahmen ein Zündquelleneintrag nicht sicher
ausgeschlossen werden kann. Bei einer Explosion entstehen sehr hohe Drücke,
die von den Behälterstrukturen nicht aufgenommen werden können. Daher
Daher wurde mit einem renommierten Silohersteller ein Versuchsprojekt gestartet, um Erkenntnisse und Nachweise über den Gefährdungsbereich bei seitlicher und nach oben
gerichteter Druckentlastung, ähnlich des bekannten Scheuch-Explosionsschutzkonzeptes für Filteranlagen, zu erzielen.
Darüber hinaus war es Ziel, eine Erweiterung
der Reduzierformel nach VDI 3673/Anhang A
zu erreichen, unabhängig vom max. SiloDurchbruch von 300 mm, der sich in der Holzindustrie als nicht praktikabel erwies. Eine
müssen Silos gezielt mit entsprechenden Entlastungsvorrichtungen bzw.
explosionsschutztechnischen Entkopplungen versehen werden.
Ausgangssituation
Der Betreiber ist üblicherweise der Inverkehrbringer von Siloanlagen und nach der ATEXRichtlinie RL 1999/92 EG unter anderem
verantwortlich für die Schnittstelle „Silo /
Befüllung“. Dabei bestanden Defizite bei der
planerischen Abstimmung und Umsetzung
zwischen den Anlagenherstellern
Bei der Materialeinbringung in das Silo unterscheidet man zwischen „pneumatischer Befüllung“ - hauptsächlich eingesetzt in der
Möbelindustrie - und der „Befüllung im freien
Fall“, die vorwiegend in der Massivholz- und
in der Holzwerkstoffindustrie angewandt wird.
Basis für die
Berechnung der
In diesem Bereich kann es zur direkten Beaufschlagung mit der Flamme kommen. Dieser
Bereich wurde aus den Videoaufzeichnungen
ermittelt und mit einem Sicherheitsfaktor
versehen. In diesem Bereich sind direkte physiologische Einflüsse auf dort befindliche Personen zu befürchten.
Brennbare Stoffe können dort in Brand geraten, sicherheitstechnisch relevante Bauteile
würden beschädigt werden.
Neben der bereits zertifizierten Zellenradschleuse zur Entkopplung konnte auch im
Rahmen dieses Projektes die Eignung der
Scheuch-Rückschlagklappe als Entkopplungsorgan und die Entkopplung der Retourleitung nachgewiesen werden.
N E U:
Von Scheuch
nachgewiesenes Flammenprofil
für spezielle Beschickungsbedingungen nach VDI 3673, Anhang A bei predmax < 300 mbar
Herkömmliches Flammenprofil bei Dimensionierung der Druckentlastung nach EN 14491:2006
Flammenprofil:
die in den Silo effektiv eingebrachte, explosionsfähige Staubmenge ist maßgebend. Dies
gestattet bei pneumatischer Befüllung einen
maximalen Förderrohrdurchmesser von NW
400 oder bei Befüllung im freien Fall eine maximale Staubmenge von 5.400 kg/h.
Speziell für diese Varianten wurde auch das
Flammenprofil für einen reduzierten Explosionsdruck im Silo bei 300 bzw. 500 mbar ermittelt.
Mit der anschließenden Begutachtung durch
Inburex wurden Schutzanforderungen definiert und Schutzbereiche festgelegt.
Bereich 1:
In diesem Bereich besteht keine direkte Einwirkung durch die Flamme, durch die Strahlung
erfolgt kurzzeitig eine erhöhte Wärmebelastung,
durch die es allerdings erfahrungsgemäß nicht
zur Schädigung von Personen oder Bauteilen
kommt.
Bereich 2:
In diesem Bereich besteht nur noch eine Einwirkung der Flammenstrahlung. Diese ist allerdings so gering, dass keine Schädigung von
Personen möglich ist.
Vorteile und Nutzen für den Betreiber
Pneumatische Befüllung
von Absauganlagen, die zuständig sind für die
Entkopplungsmaßnahmen ihrer Komponenten, und dem Silobauer, der die Berechnung
und bauliche Ausführung der Behälterstatik
und seiner Druckentlastung vornimmt.
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2/2008
12
Befüllung im freien Fall
Druckentlastung an Silos mittels Berstscheiben ist die EN 14491:2006. Für spezielle
Beschickungsbedingungen erlaubt diese eine
Abweichung der Berechnung wie z. B. nach
der anerkannten Reduzierformel nach VDI
Durch das neue Silo-Sicherheitskonzept von
Scheuch ergeben sich grundlegende und
weitreichende Vorteile. Bei Anwendung der
Reduzierformel können die Berstscheiben je
nach Silovolumen und Befüllungsart um 30
- 60 % verringert werden. Eine seitliche, zielgerichtete Entlastung ist dadurch möglich.
Außerdem kann dieses Gutachten für die
Risikobewertung im Explosionsschutzdokument herangezogen werden und schafft Rechtssicherheit für den Betreiber, vorausgesetzt,
es werden Original-Scheuch-Komponenten
eingesetzt. Durch die stark reduzierten Flammenreichweiten und somit geringeren Ge-
fährdungsbereiche ergeben sich zusätzliche
Flächen zur betrieblichen Nutzung (Gebäude, Aufstellung Anlagen, Geh- und Fahrwege, Grundstücksabstand etc.) und bei der
Errichtung von neuen Siloanlagen ist zukünftig ein geringerer Platzbedarf einzuplanen bzw. aufzuwenden.
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Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2007
NEUES ZUM THEMA
SICHERHEIT
Dem Thema Sicherheit bei Filteranlagen wurde in den vergangenen Jahren von
Scheuch große Bedeutung beigemessen und mit zahlreichen Maßnahmen
erfolgreich zum Abschluss gebracht. Auch für die Betreiber von ScheuchFilteranlagen in der Holz- und Holzwerkstoffindustrie
ist das Resultat sehr erfreulich.
Das komplette IMPULS-Schlauchfilterprogramm ist sowohl hinsichtlich Explosions- und
Brandschutz von einem anerkannten Prüfinstitut ATEX-zertifiziert als auch in Sachen Arbeitsschutz mit dem H3-Zeichen der HolzBerufsgenossenschaft bestätigt worden. Beides bezieht sich auf das Gesamtsystem der
Filteranlage. Scheuch ist somit das erste Unternehmen, das für sein gesamtes ReihenfilterProgramm den Nachweis der H3-Prüfung aufweisen kann.
zukünftig die üblichen Kosten für die Erstmessung vor Ort seitens des Betreibers entfallen.
Gleiches gilt für die bisher notwendigen
wiederkehrenden Messungen, da die kontinuierliche Reststaubüberwachung ebenfalls geprüft wurde. Durch die Sicherstellung von
< 0,1 mg/m3 besteht Ex-Zonenfreiheit in der
Rückluft.
H3-Zeichen
Ziel von Scheuch war die Sicherstellung des Reststaubgehaltes unter 0,1 mg/m3
bei möglichst langer Filterschlauch-Standzeit und geringem Filterwiderstand sowie für den Betreiber Kosten
für laufende Prüfungen zu
vermeiden.
Um die Bestätigung durch das BGPRÜFZERT-Zeichen H3 der Holz-BG zu erhalten, wurden die entsprechenden Prüfungen
an einer ausgeführten IMPULS-Filteranlage
durch die BIA (Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitsschutz) durchgeführt. Nach
Abschluss aller Messungen ist diese Filteranlage somit das erste H3-geprüfte, stationäre
Filter. Eine sichere Unterschreitung des Reststaubgehaltes von 0,1 mg/m3 und eine ständige Überwachung werden bestätigt (wie in
der BGI 739 bzw. in der EN 12779 - Sicherheitstechnische Anforderungen für Absauganlagen für Holzstaub und Späne gefordert). Für
den Betreiber ergeben
sich daraus folgende
Nutzen: Mit diesem
staubtechnischen Nachweis (Filterschlauch, Filterschlauchbefestigung
und
Schlauchboden
wurden geprüft) können
scheuch
emissionen
1/2007
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Neues zum ATEXZertifikat für das Gesamtsystem
Zuvor war in einem aufwändigen Prüfverfahren
in Zusammenarbeit und Absprache mit der
deutschen Holz-BG bei der FSA Forschungsgesellschaft für angewandte Systemsicherheit
und Arbeitsmedizin GmbH in Mannheim/Deutschland ein Versuchsholzstaubfilter
praxisnah untersucht worden.
Bereits vor rund einem
Jahr ist der Nachweis gelungen, dass ScheuchIMPULS-Filter in der
Holz-und Holzwerkstoffindustrie als Gesamtsystem - Filteranlage inklusive
Entkopplungsmaßnahmen und Staubaustragung - ATEX konform
sind. Da Filterstandorte trotz des geringen
Scheuch-Flammenprofils
bezüglich der Explosionsflammenreichweite
problematisch bleiben besonders wenn Fahrwege oder die
Grundgrenze innerhalb liegen - hat
Scheuch weitere neuartige Entlastungsmöglichkeiten getestet. Es liegt
nun die Bestätigung über die Wirksamkeit von vier unterschiedlichen Explosionsschutzkonzepten mit nochmals kleineren Flammenprofilen vor.
Auf der Basis der Prüfergebnisse der FSA
beauftragte Scheuch einen anerkannten
Gutachter, die Gefahrenbereiche zu definieren
bzw. die Einschränkungen zu beschreiben.
Das Gutachten unterteilt in drei Bereiche:
Flammenprofil:
In diesem Bereich kann es zur direkten Beaufschlagung mit der Flamme kommen. Dieser
Bereich wurde aus den Videoaufzeichnungen
ermittelt und mit einem Sicherheitsfaktor
versehen. In diesem Bereich sind direkte physiologische Einflüsse auf dort befindliche Personen zu befürchten. Brennbare Stoffe können
dort in Brand geraten, sicherheitstechnisch
relevante Bauteile würden beschädigt werden.
Bereich 1:
In diesem Bereich besteht keine direkte Einwirkung durch die Flamme, durch die Strahlung erfolgt kurzzeitig eine erhöhte Wärmebelastung, durch die es allerdings erfahrungsgemäß nicht zur Schädigung von Personen
oder Bauteilen kommt.
Bereich 2:
In diesem Bereich besteht nur noch eine Einwirkung der Flammenstrahlung. Diese ist allerdings so gering, dass keine Schädigung von
Personen möglich ist.
Dieses Gutachten kann für die Risikobewertung im Explosionsschutzdokument herangezogen werden. Es bestätigt darüber hinaus,
dass sich Fahr- und Gehwege innerhalb des Bereiches befinden dürfen.

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