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Explosionsschutzmaßnahmen und Risikoanalyse Das 1x1 des Explosionsschutzes

| Autor/ Redakteur: Dr.-Ing. Johannes Lottermann* / Manja Wühr

Was beinhaltet die Risikoanalyse? Welche Explosionsschutzmaßnahmen gibt es? Was sind die geläufigsten Konzepte des konstruktiven Explosionsschutzes? Hier ein kompakter Einstieg in das breite Aufgabengebiet des Explosionsschutzes.

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Grundlagen des Explosionsschutzes und die zur Verfügung stehenden Schutzsysteme
Grundlagen des Explosionsschutzes und die zur Verfügung stehenden Schutzsysteme
(Bild: Rembe)

Eine systematische Risikobeurteilung bildet die Entscheidungsgrundlage dafür, ob und in welchem Umfang Schutzmaßnahmen ergriffen werden müssen. Dabei wird im ersten Schritt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens explosionsfähiger Atmosphären sowie potentiell wirksamer Zündquellen überprüft, bevor die Heftigkeit der Auswirkungen einer Explosion klassifiziert wird. Beide Bewertungen werden in einer Matrix zusammengeführt. Die so ermittelten Kennzahlen geben an, ob und in welchem Maße eine Anlage bzw. ein Anlagenteil geschützt werden muss. Grün hinterlegte Felder: Es sind keine Schutzmaßnahmen erforderlich. Rot hinterlegte Felder: Schutzmaßnahmen sind erforderlich. Je höher die Bewertung (Zahl), desto umfassender ist Schutz notwendig.

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Wie entstehen Explosionen?

Die Grundlage einer Explosion bildet das Vorhandensein von Luftsauerstoff, einer Zündquelle, sowie eines brennbaren Stoffes. Hinzu kommt bei Staubexplosionen die Staubverteilung. Nicht jedes Staub-Luft Gemisch ist explosionsfähig. Entscheidend ist das Mischungsverhältnis. Für jeden gängigen Staub wurden sog. Explosionsgrenzen ermittelt, innerhalb derer das Mischungsverhältnis explosionsfähig ist. Die untere Explosionsgrenze definiert die benötigte Mindestkonzentration, um eine explosionsfähige Atmosphäre zu schaffen. Die obere Explosionsgrenze gibt an, ab wann das Gemisch zu fett ist und keine explosionsfähige Atmosphäre mehr gegeben ist. Zusätzlich bedarf es einer wirksamen Zündquelle: „Eine wirksame Zündquelle ist eine Zündquelle, die in der zu betrachtenden explosionsfähigen Atmosphäre eine Entzündung auslösen kann.“ [TRBS 2152 Teil 3, „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Vermeidung der Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre“ Seite 2] Häufig auftretende Zündquellen sind heiße Oberflächen, elektrische Funken oder Glimmnester, die im Prozess entstehen.

Explosionsschutzmaßnahmen

In Abhängigkeit zu den Ergebnissen der Gefährdungs- und Risikoanalyse müssen probate Schutzmaßnahmen ergriffen werden. Diese werden u.a. in den primären, sekundären und tertiären Explosionsschutz unterteilt. Der primäre Explosionsschutz beschäftigt sich ausschließlich mit präventiven Maßnahmen zur Vermeidung einer explosionsfähigen Atmosphäre und reduziert so die Eintrittswahrscheinlichkeit einer Explosion. Dabei gilt es, brennbare Stoffe wann immer es möglich ist durch solche zu ersetzen, die keine explosionsfähigen Gemische bilden können. Außerdem kann durch Überlagerung des Stoff-Luftgemischs mit Schutzgasen der Luftsauerstoffgehalt so weit gesenkt werden, dass keine Explosion stattfinden kann.

Der sekundäre Explosionsschutz konzentriert sich auf die Vermeidung wirksamer Zündquellen. Dies beinhaltet z.B. die Verwendung geeigneter Betriebsmittel, den Schutz des Produktstroms vor Verunreinigungen sowie die Erdungsüberwachung zur Verhinderung elektrostatischer Entladungen.

Der tertiäre Explosionsschutz, auch als konstruktiver Explosionsschutz bezeichnet, befasst sich mit der Reduzierung der Auswirkungen einer Explosion auf ein erträgliches Maß, er reduziert als die Schadensschwere. Diese Art des Explosionsschutzes ist in nahezu allen Anlagen notwendig, denn:

  • Die absolute und vollständige Vermeidung wirksamer Zündquellen ist prozessbedingt fast nie realisierbar.
  • Inertisierung ist meist zu kostenintensiv und/oder prozessbedingt nicht möglich. Weitere Maßnahmen des primären Explosionsschutzes helfen zwar partiell, können das Explosionsrisiko aber meist nicht vollständig eliminieren.

Die hohe Relevanz des konstruktiven Explosionsschutzes legt einen eingehenden Blick auf die gängigsten Konzepte nahe:

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