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 2 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 18/09/2015 3 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 18/09/2015 4 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 18/09/2015 5 Explosionsschutz – Warum? 21.09.2001 – Toulouse Unglücksursache ungeklärt 14 Tote, 17 Verletzte Ca. 113 Mio. Euro Sachschaden Tanklager-Explosion in Toulouse Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 6 Grundlagen Explosionsschutz – Explosionsdreieck Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 7 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! Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 8 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! 18/09/2015 9 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 18/09/2015 10 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 18/09/2015 11 Grundlagen Explosionsschutz – Explosionsdreieck Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 12 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 18/09/2015 13 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. Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 14 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 Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 15 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 18/09/2015 16 Grundlagen Explosionsschutz – Schutzmaßnahmen Primärer ExSchutz Explosionsschutz – Technologietage OSMO Sekundärer ExSchutz Tertiärer ExSchutz 18/09/2015 17 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 Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 18 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 Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 19 Grundlagen Explosionsschutz – Schutzmaßnahmen Primärer ExSchutz Explosionsschutz – Technologietage OSMO Sekundärer ExSchutz Tertiärer ExSchutz 18/09/2015 20 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 Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 21 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 Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 22 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 18/09/2015 23 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 Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 24 Grundlagen Explosionsschutz – Zündschutzarten Ex „d“ – Druckfeste Kapselung Ex „e“ – erhöhte Sicherheit Ex „p“ - Überdruckkapselung Ex „m“ - Vergusskapselung Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 25 Grundlagen Explosionsschutz – Zündschutzarten Ex „o“ – Ölkapselung Ex „q“ – Sandkapselung Ex „c“ – konstruktive Sicherheit Ex „fr“ – schwadenhemmende Kapselung Ex „b“ - Zündquellenüberwachung Ex „k“ - Flüssigkeitskapselung Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 26 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. Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 27 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 18/09/2015 28 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 18/09/2015 29 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 18/09/2015 30 Grundlagen Explosionsschutz – Schutzmaßnahmen Primärer ExSchutz Explosionsschutz – Technologietage OSMO Sekundärer ExSchutz Tertiärer ExSchutz 18/09/2015 31 Grundlagen Explosionsschutz – Tertiäre Explosionsschutzmaßnahmen Ziel: die Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß beschränken Explosionsfeste Bauweise Explosionsdruckentlastung Explosionsunterdrückung Explosionstechnische Entkopplung (von Flammen und Druck) Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 32 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 Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 33 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 Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 34 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.) 18/09/2015 35 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 18/09/2015 36 Grundlagen Explosionsschutz Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 37 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] Explosionsschutz – Technologietage OSMO 18/09/2015 38
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