Grundlagen Explosionsschutz

Herzlich Willkommen
zum
Technologieforum OSMO
am 16. & 17.09.2015
Explosionsschutz
Grundlagen und betriebliche Praxis
Verena Wieling-Schröder
Sachverständige für Wasserrecht und Explosionsschutz
Bekanntgegeben als Sachverständige nach §29b BImSchG
TÜV NORD Systems GmbH & Co. KG Region Osnabrück-Emsland
Rheinische Str. 15 • 49084 Osnabrück
Telefon: +49(0)541 5823-254
Handy: +49(0)160 888-3170
[email protected]
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
18/09/2015
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Explosionsschutz – Warum?
 21.09.1921 – Ludwigshafen
 Circa 4500 t
Ammoniumsulfatsalpeter
explodierten, nachdem man versucht
hatte, hart gewordenen Dünger in
einem Silo mit Sprengstoff
aufzulockern.
 561 Tote, 1952 Schwerverletzte
Das „Oppauer Loch“ –
Verwüstetes Werk der BASF nach
der Explosion von Düngemitteln
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Explosionsschutz – Warum?
 20.10.1944 – Cleveland (USA)
 Explosion von ausgetretenem Gas
in der Kanalisation, anschließende
Explosion eines Tanklagers
 über 300 Tote, mehr als 2000
Schwerverletzte
Gas-Explosion Cleveland
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Explosionsschutz – Warum?
 06.02.1979 – Bremen
 Ein Kabelbrand führt zu einer
gewaltigen Mehlstaubexplosion in
der Bremer Rolandmühle
 14 Tote, 17 Verletzte
Ca. 113 Mio. Euro Sachschaden
Mehlstaubexplosion in der
Rolandmühle
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Explosionsschutz – Warum?
 21.09.2001 – Toulouse
 Unglücksursache ungeklärt
 14 Tote, 17 Verletzte
Ca. 113 Mio. Euro Sachschaden
Tanklager-Explosion in Toulouse
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Grundlagen Explosionsschutz –
Explosionsdreieck
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Grundlagen Explosionsschutz –
Physikalische Grundbegriffe
Flammpunkt
Niedrigste Temperatur, bei der
sich über einem Stoff ein
zündfähiges Dampf-Luft-Gemisch
bilden kann.
Der Flammpunkt ist
ausschlaggebend bei der
Einstufung und Klassifizierung als
Gefahrstoff bzw. nach BetrSichV.
Der Flammpunkt dient der Einteilung der Stoffe in entzündbar, leicht
entzündbar und extrem entzündbar.
Liegt der Flammpunkt einer Flüssigkeit bei ≤ 55 °C, sind
Explosionsschutzmaßnahmen erforderlich!
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Grundlagen Explosionsschutz –
Physikalische Grundbegriffe
Zündtemperatur
Niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, an der eine Selbstentzündung
eines Stoffes erfolgen kann.
Brennendes Speiseöl in
Bratpfanne. Selbstentzündung bei
ca. 250°C!
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
Die Zündtemperatur eines
Streichholzkopfes liegt bei ca.
80°C!
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Grundlagen Explosionsschutz –
Physikalische Grundbegriffe
Stoff
Flammpunkt
Zündtemperatur
Zeitungspapier
175°C
Getreide
250 - 320°C
Holzkohle
300°C
Phosphor (weiß)
34°C
Diesel
67°C
255°C
Ottokraftstoff
- 35°C
220°C
Ethanol (70%)
22°C
400°C
Methan (Erdgas)
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
575 - 640°C
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Grundlagen Explosionsschutz –
Physikalische Grundbegriffe
untere / obere Explosionsgrenze
Niedrigste Konzentration von
Gasen/Dämpfen/Stäuben mit Luft, bei der
schon / noch eine Zündung erfolgen
kann.
Wenn die Konzentration des brennbaren
Stoffes in der Luft innerhalb der
Explosionsgrenzen liegt, wird das
Gemisch als explosionsfähige
Atmosphäre bezeichnet.
Unter bzw. oberhalb der
Explosionsgrenzen bezeichnet man das
Gemisch auch als „zu fett“ oder „zu
mager“.
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Grundlagen Explosionsschutz –
Explosionsdreieck
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Grundlagen Explosionsschutz –
Zündquellen
Heiße Oberflächen
Flammen
Mechanische erzeugte Funken
Elektrische Anlagen
Kommen am
häufigsten vor!
Statische Elektrizität
Blitzschlag
Elektromagnetische Felder
Elektromagnetische Strahlung
Ionisierende Strahlung
Ultraschall
Adiabatische Kompression
Chemische Reaktionen
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Grundlagen Explosionsschutz –
Staubexplosionsschutz
auch brennbare Stäube als Brennstoff können unter bestimmten
Umständen zu Explosionen führen
Brennbare Stäube können als Puder vorliegen, oder bei Be- und
Verarbeitung brennbarer Feststoffe z.B. durch Schleifen, Mahlen, Fräsen
usw. entstehen
Bei Brennbaren Stäuben müssen zum Teil noch andere und weitere
explosionstechnische Kennzahlen berücksichtigt werden.
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Grundlagen Explosionsschutz –
Rechtliche Grundlagen
Betriebliche
Anforderungen
Beschaffenheitsanforderungen
RL 1999/92/EG
RL 2014/34/EU
„ATEX-Betriebsrichtlinie“
„ATEX-Produktrichtlinie“
(Mindestanforderungen)
Umsetzung 1:1!
Betriebssicherheitsverordnung
(BetrSichV) neu 2015
Explosionsschutzverordnung
(11. ProdSV)
Gefahrstoffverordnung
(GefStoffV) neu 2015
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Grundlagen Explosionsschutz –
Betriebliche Anforderungen
Betriebssicherheitsverordnung
§3 Gefährdungsbeurteilung
Der Arbeitgeber hat vor der
Verwendung von Arbeitsmitteln die
auftretenden Gefährdungen zu
beurteilen (Gefährdungsbeurteilung)
und daraus notwendige und geeignete
Schutzmaßnahmenabzuleiten!
§9 Weitere Schutzmaßnahmen bei der Verwendung von Arbeitsmitteln
(4) Werden Arbeitsmittel in Bereichen mit explosionsfähiger Atmosphäre
verwendet, oder kommt es durch deren Verwendung zur Bildung
explosionsfähiger Atmosphäre, so müssen besondere Schutzmaßnahmen
getroffen werden. […] Diese sind vor der erstmaligen Verwendung der
Arbeitsmittel im Explosionsschutzdokument nach §6 Absatz 8 und 9 der
Gefahrstoffverordnung zu dokumentieren!
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Grundlagen Explosionsschutz –
Schutzmaßnahmen
Primärer ExSchutz
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
Sekundärer ExSchutz
Tertiärer ExSchutz
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Grundlagen Explosionsschutz –
Primäre Explosionsschutzmaßnahmen
Vermeidung von Stoffen, die zur Bildung explosionsfähiger
Atmosphäre führen (Substitution)
Konzentrationsbegrenzung
Inertisierung
Dichtheit von Anlagenteilen
Lüftungsmaßnahmen
Überwachung der Konzentration in der Umgebung von
Anlagenteilen, z.B. Gaswarnanlagen
Maßnahmen zum Beseitigen von Staubablagerungen in der
Umgebung staubführender Anlagenteile und Behälter
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Grundlagen Explosionsschutz –
Zoneneinteilung (GefStoffV, Anhang 1, Nr. 1.6/1.7)
Kann das Auftreten gefährlicher explosionsfähiger Gemische nicht sicher
verhindert werden, sind Schutzmaßnahmen zu ergreifen, um eine
Zündung zu vermeiden.
Für die Festlegung von Maßnahmen und die Auswahl der Arbeitsmittel
kann der Arbeitgeber explosionsgefährdete Bereiche einteilen und
zuordnen.
Dampf-Luft-Gemisch /
Staub-Luft
Häufigkeit und Dauer des Auftretens einer geA
Zone 0 / 20
ständig, über längere Zeiträume
Zone 1 / 21
im Normalbetrieb gelegentlich
Zone 2 / 22
Normalerweise nicht;
wenn, dann nur kurzfristig
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Grundlagen Explosionsschutz –
Schutzmaßnahmen
Primärer ExSchutz
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
Sekundärer ExSchutz
Tertiärer ExSchutz
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Grundlagen Explosionsschutz –
Sekundäre Explosionsschutzmaßnahmen
Ziel: Vermeidung von Zündquellen
 Auswahl und Einbau von Geräten, die für die Verwendung in
explosionsgefährdeten Bereichen geeignet sind
 Verwendung von Werkzeugen mit potentieller Zündquelle nur in exgeschützter Ausführung oder funkenarm
 Ableitfähigkeit der verwendeten Materialien
 Potentialausgleich / Erdung
 Bei Heißarbeiten nur mit Freigabeschein und vorheriger Freimessung
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Grundlagen Explosionsschutz –
Rechtliche Grundlagen
Betriebliche
Anforderungen
Beschaffenheitsanforderungen
RL 1999/92/EG
RL 2014/34/EU
„ATEX-Betriebsrichtlinie“
„ATEX-Produktrichtlinie“
(Mindestanforderungen)
Umsetzung 1:1!
Betriebssicherheitsverordnung
(BetrSichV) neu 2015
Explosionsschutzverordnung
(11. ProdSV)
Gefahrstoffverordnung
(GefStoffV) neu 2015
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Grundlagen Explosionsschutz –
Beschaffenheitsanforderungen
Beispiele:
Gerätegruppe (I oder II)
Schutzsystem
G=Gas, Dampf oder Nebel
D=Staub
II G IIB
(z.B. Flammendurchschlagsicherung)
Kennzeichen zur
Verhütung von
Explosionen
Explosionsgruppe
Gerät
(z.B. Elektromotor)
II 2G Ex d IIB T4
Kategorie
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
Zündschutzart
Temperaturklasse
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Grundlagen Explosionsschutz –
Kennzeichnung von Betriebsmitteln
Gerätegruppe
Einsatzbereich
Medium
Einsatzbereich
I
Bergbau
G
Gase, Dämpfe, Nebel
II
Sonstige
D
Stäube (Dust)
Explosionsgruppe
IIA
Gerätekategorie
Einsetzbar in
Ex-Zone
1
0, 1 und 2 bzw. 20,21 und 22
2
1 und 2 bzw. 21 und 22
3
2 bzw. 22
IIB
IIC
Temperaturklasse
T1
T2
T3
T4
T5
T6
Max. zulässige
Oberflächentemperatur
450°C
300°C
200°C
135°C
100°C
85°C
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Grundlagen Explosionsschutz –
Zündschutzarten
Ex „d“ – Druckfeste Kapselung
Ex „e“ – erhöhte Sicherheit
Ex „p“ - Überdruckkapselung
Ex „m“ - Vergusskapselung
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Grundlagen Explosionsschutz –
Zündschutzarten
Ex „o“ – Ölkapselung
Ex „q“ – Sandkapselung
Ex „c“ – konstruktive Sicherheit
Ex „fr“ – schwadenhemmende
Kapselung
Ex „b“ - Zündquellenüberwachung
Ex „k“ - Flüssigkeitskapselung
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Grundlagen Explosionsschutz –
Normen
Elektrische Betriebsmittel in gasexplosionsgefährdeten Bereichen








DIN EN 60079-7 – Zündschutzarte „e“ erhöhte Sicherheit
DIN EN 60079-1 – Zündschutzart „d“ Druckfeste Kapselung
DIN EN 60079-2 – Zündschutzart „p“ Überdruckkapselung
DIN EN 60079-11 – Zündschutzart „i“ Eigensicherheit
DIN EN 60079-25
DIN EN 60079-27
DIN EN 60079-6 – Zündschutzart „o“ Ölkapselung
DIN EN 60079-6 – Zündschutzart „q“ Sandkapselung
DIN EN 60079-18 – Zündschutzart „m“ Vergusskapselung
usw.
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Grundlagen Explosionsschutz –
Normen
Elektrische Betriebsmittel in staubexplosionsgefährdeten Bereichen





DIN EN 61241-1 – Zündschutzart „tD“ Schutz durch Gehäuse
DIN EN 61241-4 – Zündschutzart „pD“ Überdruckkapselung
DIN EN 61241-11 – Zündschutzart „iD“ Eigensicherheit
DIN EN 61241-18 – Zündschutzart „mD“ Vergusskapselung
usw.
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Grundlagen Explosionsschutz –
Normen
Nicht-Elektrische Betriebsmittel in gasexplosionsgefährdeten Bereichen und
in Bereichen mit brennbaren Stäuben
 DIN EN 13463-5 – Zündschutzart „c“ konstruktive Sicherheit
 DIN EN 13463-3 – Zündschutzart „d“ druckfeste Kapselung
 DIN EN 13463-7 – Zündschutzart „p“ Überdruckkapselung
 DIN EN 13463-6 – Zündschutzart „b“ Zündquellenüberwachung
 DIN EN 13463-8 – Zündschutzart „k“ Flüssigkeitskapselung
 DIN EN 13463-2 – Zündschutzart „fr“ Schwadenhemmende Kapselung
 usw.
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Grundlagen Explosionsschutz –
Normen
DIN EN 60079-14
Anforderungen an das Errichten von
elektrischen Anlagen in
gasexplosionsgefährlichen
Bereichen
DIN EN 61241-14
Anforderungen an das Errichten von
elektrischen Anlagen in Bereichen
mit brennbarem Staub
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Grundlagen Explosionsschutz –
Schutzmaßnahmen
Primärer ExSchutz
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
Sekundärer ExSchutz
Tertiärer ExSchutz
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Grundlagen Explosionsschutz –
Tertiäre Explosionsschutzmaßnahmen
Ziel: die Auswirkungen einer Explosion auf ein
unbedenkliches Maß beschränken
 Explosionsfeste Bauweise
 Explosionsdruckentlastung
 Explosionsunterdrückung
 Explosionstechnische Entkopplung (von Flammen und Druck)
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Grundlagen Explosionsschutz –
Gesetze, Normen, technische Regeln
 TRBS 1111 - Gefährdungsbeurteilung und sicherheitstechnische Bewertung
 TRBS 1112 - Instandhaltung
 TRBS 1112 Teil 1 - Explosionsgefährdungen bei und durch Instandhaltungsarbeiten Beurteilung und Schutzmaßnahmen
 TRBS 1123 - Änderungen und wesentliche Veränderungen von Anlagen nach § 1 Abs. 2
Satz 1 Nr. 3 BetrSichV – Ermittlung der Prüfnotwendigkeit gemäß § 14 Abs. 1 und 2
BetrSichV
 TRBS 1201 - Prüfungen von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen
 TRBS 1201 Teil 1 - Prüfung von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen und
Überprüfung von Arbeitsplätzen in explosionsgefährdeten Bereichen
 TRBS 1201 Teil 3 - Instandsetzung an Geräten, Schutzsystemen, Sicherheits-/Kontrollund Regelvorrichtungen im Sinne der RL 94/9/EG – Ermittlung der Prüfnotwendigkeit
gemäß § 14 Abs. 6 BetrSichV
 TRBS 1201 Teil 5 - Prüfung von Lageranlagen, Füllstellen, Tankstellen und
Flugfeldbetankungsanlagen und soweit entzündliche, leichtentzündliche oder
hochentzündliche Flüssigkeiten gelagert oder abgefüllt werden hinsichtlich Gefährdungen
durch Brand und Explosion
 TRBS 1203 - Befähigte Personen
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Grundlagen Explosionsschutz –
Technische Regeln
 TRBS 2152, TRGS 720 - Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Allgemeines
 TRBS 2152 Teil 1, TRGS 721 - Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Beurteilung
der Explosionsgefährdung
 TRBS 2152 Teil 2, TRGS 722 - Vermeidung oder Einschränkung gefährlicher
explosionsfähiger Atmosphäre
 TRBS 2152 Teil 3 - Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Vermeidung der
Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre
 TRBS 2152 Teil 4 - Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Maßnahmen des
konstruktiven Explosionsschutzes, welche die Auswirkung einer Explosion auf ein
unbedenkliches Maß beschränken
 TRBS 2153 - Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen
 TRBS 2210 - Gefährdungen durch Wechselwirkungen
 TRBS 3151, TRGS 751 - Vermeidung von Brand-, Explosions- und Druckgefährdungen an
Tankstellen und Füllanlagen zur Befüllung von Landfahrzeugen
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Prüfungen des Explosionsschutz
§14 BetrSichV
Prüfung von
Arbeitsmitteln
§15 BetrSichV
Prüfung vor
Inbetriebnahme
ÜA
§16 BetrSichV
Wiederkehrende
Prüfung
ÜA
BetrSichV – Anhang 2 – Abschnitt 3 - Explosionsgefährdungen
4. Prüfung vor
Inbetriebnahme
4.1 vor IBN
4.2 Instandsetzung
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
bP
nach
Ziffer 3
5. Wiederkehrende
Prüfung
ZÜS
5.1 Anlage (max. 6 Jahre)
5.2 Geräte (max. 3 Jahre)
5.3 Einrichtungen (jährl.)
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Prüfzyklen nach BetrSichV - Explosionsschutz
■
■
■
■
PvI
nach 4.1
Explosionsschutzdokument
technische Unterlagen
Errichtung und Zustand
technische + organisatorische
Maßnahmen
5.3
5.3
■ Lüftungs■ Gaswarn■ Inertisierungsanlagen
Vor
Inbetriebnahme
1 Jahr
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
5.3
5.2
3 Jahre
5.3
wiederk.
nach 5.1
5.3
(inkl. 5.2
+ 5.3)
■ Geräte
■ Schutzsysteme
■ SKR-Vorrichtungen
nach 94/9/EG (2014/34/EU)
inkl. Wechselwirkungen
6 Jahre
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Grundlagen Explosionsschutz
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
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Grundlagen Explosionsschutz
Bei weiteren Fragen:
Verena Wieling-Schröder
Sachverständige für Wasserrecht und Explosionsschutz
Bekanntgegeben als Sachverständige nach §29b BImSchG
TÜV NORD Systems GmbH & Co. KG Region Osnabrück-Emsland
Rheinische Str. 15 • 49084 Osnabrück
Telefon: +49(0)541 5823-254
Handy: +49(0)160 888-3170
[email protected]
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