In vielen praktischen Fällen ist es aus verschiedenen Gründen nicht möglich oder nicht praktikabel, alle Anlagenteile so massiv auszulegen, dass sie dem maximalen Explosionsdruck von bis zu 10 bar - ohne oder mit Verformung - standhalten. In diesen Fällen erfolgt die Auslegung auf den sogenannten reduzierten maximalen Explosionsdruck (pred,max), der deutlich geringere Bauteilfestigkeiten und damit Materialstärken erfordert. Um ein Zerreißen der Anlagenteile im Explosionsfall zu verhindern, müssen zusätzliche konstruktive Maßnahmen ergriffen werden, die den maximalen Explosionsdruck auf den für die Anlage maximal verträglichen reduzierten Explosionsdruck begrenzen. Solche Maßnahmen sind:
- Explosionsunterdrückung oder
- Explosionsdruckentlastung.
Die Explosionsunterdrückung ist eine Verfahrensweise, bei der die Verbrennung einer explosionsfähigen Atmosphäre in einem geschlossenen oder im Wesentlichen geschlossenen Volumen erkannt und in der Anfangsphase durch Zugabe eines geeigneten Löschmittels abgebrochen wird, so dass es nicht zu einem gefährlichen Druckaufbau kommt.
Unter Explosionsunterdrückungssystemen versteht man die Gesamtheit von Einrichtungen zur Realisierung einer Explosionsunterdrückung. Das Explosionsunterdrückungssystem besteht im Wesentlichen aus Detektoren, einer Steuerzentrale und unter Druck stehenden Löschmittelbehältern (siehe Abb. 3.9.5 auf der folgenden Seite).
Abb. 3.9.5
Prinzipieller Aufbau eines Explosionsunterdrückungs-Systems
Beim Einsatz eines Explosionsunterdrückungssystems sind auch Gefährdungen für Beschäftigte oder Dritte durch die Freisetzung des Explosionsunterdrückungsmittels, zum Beispiel bei Instandhaltungsmaßnahmen, zu berücksichtigen.
Das Prinzip der Explosionsunterdrückung ist in Abbildung 3.9.6 dargestellt. Die Kurve stellt den nicht unterdrückten Explosionsdruck (Pmax) und den reduzierten Explosionsdruck (Pred), der durch die Aktivierung des Unterdrückungssystems erreicht wird, dar.
Abb. 3.9.6
Prinzip der Explosionsunterdrückung
Die Explosionsdruckentlastung soll den Aufbau eines unzulässig hohen Explosionsdrucks im Inneren von Behältern durch die rechtzeitige Freigabe definierter Öffnungen verhindern (siehe Abbildungen 3.9.7). Sie ist eine nur mit den Auswirkungen der Explosion arbeitende Schutzmaßnahme, die ohne zusätzliche Steuerungseinrichtungen für das Ansprechen auskommt.
Abbildung kann aus Gründen des Urheberrechts nicht dargestellt werden.
Druckentlastung über Explosionsklappen
Druckentlastung über Berstscheiben
Druckentlastung über Explosionsdeckel
Öffnungsprinzip einer Berstscheibe
Abb. 3.9.7
Anwendungsvarianten beim Schutzsystem "Explosionsdruckentlastung"
Sobald der statische Ansprechdruck erreicht/überschritten wird, beginnt ein Ausströmprozess aus der geschützten Apparatur (z. B. Filteranlage) in die Umgebung. Der mit der Explosionsdruckentlastung verbundene Ausströmprozess aus den Entlastungsöffnungen beinhaltet neben der Flamme und der Druckwelle auch verbranntes und unverbranntes Produkt. Es ist daher immer zu prüfen, ob die Explosionsfolgen am vorgesehenen Filterstandort beherrschbar sind.
Explosionsdruckentlastungseinrichtungen müssen sensortechnisch überwacht werden. Die Sensoren müssen so in die Steuerung der Anlage integriert werden, dass die gesamte Absauganlage nach Ansprechen der Druckentlastung stillgesetzt wird.
Bei Anordnung von Druckentlastungseinrichtungen auf dem Dach einer außenstehenden Filteranlage oder eines Silos ist die zusätzliche Belastung durch eine mögliche Schneelast zu berücksichtigen. Durch die zusätzliche Last öffnen die Entlastungs-Deckel später und in der Anlage kann es zu einem höheren Innendruck kommen.
Das Prinzip der Druckentlastung ist in Abbildung 3.9.8 dargestellt.
Abb. 3.9.8
Prinzip der Druckentlastung
Abb. 3.9.9
Flammlose Druckentlastung an einem Behälter
Eine Explosionsdruckentlastung ist unzulässig, wenn durch die dabei freigesetzten Stoffe Beschäftigte oder Dritte gefährdet werden können. Das ist unter anderem der Fall, wenn die freigesetzten Stoffe oder Verbrennungsprodukte toxisch wirken können. Eine Explosionsdruckentlastung ist so vorzunehmen, dass Gefährdungen für Beschäftigte und Dritte, zum Beispiel durch Druck- und Flammenwirkung oder durch weggeschleuderte Teile, vermieden werden.
Der gefährliche Flammenaustritt aus explosionsdruckentlasteten Behältern kann durch geprüfte, flammenlose Druckentlastungseinrichtungen (Bandsicherung, Quenchvorrichtung mit Staubrückhaltung) sicher unterbunden werden (siehe Abbildung 3.9.9). Die nach Öffnung der integrierten Entlastungseinrichtung austretenden Flammen werden über eine mehrlagige Edelstahl-Flammenfalle gemäß Abbildung 3.9.10 absorbiert (Kühleffekt).
Solche Systeme werden immer dort angewendet, wo es sich aufgrund örtlicher Gegebenheiten nicht vermeiden lässt, dass im Explosionsfall Flammen und/oder Druckauswirkungen die Sicherheit von Verkehrswegen, benachbarten Gebäuden, usw. beeinträchtigen können. Sie können häufig auch problemlos nachgerüstet werden. Die benötigten Sicherheitsabstä...