Innovative Explosions-schutzkonzepte für

Entstaubungsanlagen

Mit Scheuch auf der sicheren Seite!

„Als Schutzsysteme werden alle Vorrichtungenmit Ausnahme von Komponenten bezeichnet,die anlaufende Explosionen umgehend stop-pen oder den von einer Explosion betroffenenBereich begrenzen sollen und als autonomeSysteme gesondert in Verkehr gebrachtwerden“ (RL ATEX 94/9 EG Artikel I).Im Einzelnen sind dies Entlastungseinrichtun-gen (z.B. Berstscheiben, Explosionsklappenund Q-Rohre), Unterdrückungseinrichtungenund Entkopplungseinrichtungen. Bei Entkop-plungseinrichtungen wird unterschieden insolche für Druck- und Flammenentkopplung(z. B. Zellenradschleuse, Schnellschlussschie-ber) und in partielle Entkopplungseinrich-tungen. Letztere sind eine Einrichtung zur Druck-entkopplung (z. B. Entlastungsschlot) oderEinrichtungen zur Verhinderung des Flammen-durchschlages (z. B. Löschmittelsperren).

Entkopplungseinrichtungen:

Rohgasleitung – Filter:

Explosionsschutzmaßnahmen müssen nachdem Stand der Technik ausgeführt werden.Für die Entkopplung Rohgasleitung – Filterwird für die meisten Anwendungsfälle eine sogenannte Rückschlagklappe eingesetzt. DerStand der Technik ist aus den Veröffentlichun-gen des VDMA und der Berufsgenossen-schaften zu entnehmen.Alternativ können Schnellschlussschieber,Druckentlastungsschlote oder Löschmittel-sperren oder eine Kombination aus beidenvorgesehen werden.

Rückschlagklappe:

Im Betriebsfall ist, bedingt durch den Luft-strom, die Klappe geöffnet. Ein Explosionser-

eignis im Filter schließt die Klappe auf Grundder auftretenden Druckwelle selbsttätig.Vorteil: Passives System, kostengünstig

Schnellschlussschieber:

Beiderseits des Schnellschlussschiebers an-gebrachte Sensoren erkennen eine an-laufende Explosion und lösen den Einschussdes Schieberblattes aus. Die Verschlusszeitenbetragen 50 bis 150 ms.Vorteil: Hermetischer Verschluss der Rohrlei-tung, druck- und flammendurchschlagsicherNachteile: Aktives System, kostenintensiv,längere Rohrleitungen erforderlich, Nennweitebegrenzt, die beim Schiebereinschuss auftre-tenden Rückstoßkräfte müssen abgefangenwerden.

Druckentlastungsschlot:

Der Druckentlastungsschlot leitet sowohl dieFlammenfront als auch den Druckstoß einerExplosion über eine Explosionsklappe oderüber eine Berstscheibe direkt ins Freie und ver-hindert somit die gefürchtete „Flammen-strahlzündung“ im Filter. Eine drucktechnischeEntkopplung erfolgt jedenfalls durch den En-tlastungsschlot, bei Rohrnennweiten > 650 mmist eine flammentechnische Entkopplung nichtmehr gewährleistet. In solchen Fällen kann dieFlammenfront durch zusätzlich installierteLöschmittelsperren liquidiert werden.Vorteil Druckentlastungsschlot: Passives Sys-tem, wirkt in beiden Richtungen.Nachteil Druckentlastungsschlot: Druckver-lust von 500 bis 1000 Pa, Flammendurch-schlag nicht in jedem Anwendungsfall vermei-dbar.

Löschmittelsperre:

Ein Detektorsystem erkennt eine anlaufendeExplosion, daraufhin wird zum richtigen Zeit-punkt Löschmittel in die Rohrleitung einge-blasen. Bei aktiven Systemen muss grundsät-zlich immer die Reaktionszeit desLöschsystems mit der Ausbreitungsge-schwindigkeit der Explosion in der Rohrleitungabgestimmt werden.Vorteil: Kein DruckverlustNachteil: aktives System, deshalb kostenin-tensiv, keine Entkopplung der Druckwelle

Filteraustragung:

Die Entkopplung erfolgt über eine Zellenrad-schleuse. Diese muss auf Druckstoßfestigkeitund Flammendurchschlagsicherheit geprüftsein. Scheuch- Schleusen der Type zss sindbis zur NW 630 für 1 bar zertifiziert, Schleusenmit Dichtlippen (Type zsl) bis zur Nennweite630 für 0,4 bar.

8scheuchemissionen

1/2004

BEWÄHRTE EXPLOSIONS-

SCHUTZSYSTEME VON

SCHEUCH

80% der in der industriellen Entstaubungstechnik anfallenden Stäube sind ex-

plosionsfähig. Falls nun brennbarer Staub in dispergierter Form und in geeig-

neter Konzentration vorliegt, genügend Sauerstoff und eine Zündquelle gleich-

zeitig 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 Ent-

kopplungs-, Explosionsentlastungs- und Explosionsunterdrückungseinrich-

tungen sowie Kombinationen daraus. Ein Teil dieser Einrichtungen erfüllt

die Anforderungen von so genannten Schutzsystemen.

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9 scheuchemissionen1/2004

system in einem, in beiden Richtungen wirk-sam, die Zellenradschleuse wirkt druck- undflammenstrahlentkoppelnd.

Filterreingasleitung mit Hallenrückluft:

Die Entkopplung erfolgt entweder über eineLöschmittelsperre oder über eine wesentlichkostengünstigere 2 x 90° Umlenkung in Kom-bination mit Berstscheiben (Stand der Technik,Quelle: Regelwerk der Holzberufsgenossen-schaft).

Explosionsdruckentlastungsein-

richtungen:

Die Entlastung von Filtergehäusen undBehältern erfolgt über zertifizierte Berst-scheiben oder Explosionsklappen. Die Dimen-sionierung der erforderlichen Entlastungs-fläche erfolgt nach VDI 3673, die Festigkeit desFiltergehäuses muss bekannt sein. Diese wirdbei Scheuch mittels aufwändiger Druckver-suche eruiert und das Ergebnis vom TÜV bzw.von der DMT bestätigt. Die beim Entlastungs-vorgang auftretende Flammen- und Druck-wirkung im Außenbereich ist vom Betreiber zuberücksichtigen. Grundsätzlich darf dieSchutzmaßnahme „Entlastung“ nur dann an-gewendet werden, wenn die Stäube und ihreVerbrennungsprodukte nicht toxisch sind.Wird ein Filter im Innenraum aufgestellt, oderist bei Außenaufstellung der zur Verfügung ste-hende Entlastungsbereich zu gering, kann mit-tels so genannter „Q-Rohre“ entlastet werden.Der Explosionsdruck wird dabei überherkömmliche Berstscheiben abgebaut, dieaustretende Flammenfront wird durch einenQuenchvorgang gelöscht.Vorteil: Filteraufstellung im Arbeitsraum möglich.Nachteil von Q-Rohren: kostenintensiv

Explosionsunterdrückungseinrich-

tungen:

Für die Innenraumaufstellung von Filtern und

Behältern gibt es eine weitere Alternative, dieso genannte Explosionsunterdrückung. EinSensorsystem erkennt eine anlaufende Explo-sion an ihrem zeitlichen Druckverlauf, darauf-hin wird sehr rasch pulver- oder gasförmigesLöschmittel in den zu schützenden Behältereingeblasen und somit die Explosiongestoppt. Diese Methode eignet sich sehr gutin Kombination mit Löschmittelsperren in denRohrleitungen.Vorteil: Filteraufstellung im Arbeitsraum möglichNachteil: höhere Gehäusefestigkeit notwendig,aktives System, deshalb kostenintensiv

Was passiert bei einer Staubexplosion in

einem geschlossenen Behälter (z. B. Fil-

tergehäuse)?

Nach erfolgter Zündung des Staub- Luftgemi-sches steigt der Druck im Behälter nach fol-gender Charakteristik an:Der maximal auftretende ExplosionsdruckPmax beträgt im Durchschnitt 7 bis 10 bar.Demgegenüber steht die Behälterfestigkeitvon lediglich 130 bis 420 mbar (typische Fes-tigkeit von Filtergehäusen oder Silos). DieSchutzmethode Explosionsentlastung ver-hindert nun durch gezielte Freigabe von Entlas-tungsöffnungen den Anstieg des Explo-sionsdruckes im Filter über dieBehälterfestigkeit hinaus. Der maximal im Ge-häuse auftretende Druck wird als Pred,maxbezeichnet. Die Limitierung des Druckes imFilter kann auch durch die SchutzmaßnahmeExplosionsunter-drückung erreicht werden.Dabei wird die Explosion in der Anfangsphasebereits gelöscht.

Beschreibung Druckverlauf:

Die obere Kurve beschreibt den Druckverlaufeiner Staubexplosion in einem geschlossenenBehälter.

Der maximale Druckanstieg im aufsteigendenAst der Kurve ist ein Maß für die Heftigkeit derStaubexplosion. Multipliziert man diesen Wertmit der dritten Wurzel des Behältervolumenserhält man den so genannten KST-Wert.Bei der Explosionsunterdrückung wird in derAnfangsphase die Explosion gestoppt. Derauftretende maximale Druck entspricht demso genannten Pred,max. Die Behälterfestigkeitmuss etwas höher sein, um eine Zerstörungdes Behälters zu verhindern. Bei der Explo-sionsdruckentlastung verläuft der zeitlicheDruckanstieg ähnlich.

Kundenberatung:

Die Auswahl geeigneter Explosionsschutz-maßnahmen ist auf Grund technischer undprozessbedingter Unterschiede in den einzel-nen Branchen differenziert vorzunehmen.

Holzindustrie: Alois Burgstaller, DW 196Span- und Faserplattenindustrie:Gerhard Wiesner, DW 173Steine-Erden-Industrie:Christian Straif, DW 261Metallindustrie:Johann Desch, DW 142Pulverbeschichtungsanlagen:Christian Justl, DW 471Explosionsschutz allgemein: Helmut Gallhammer, DW 240

Beratung bei der

Konzepterstellung bieten

folgende Mitarbeiter

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„Als Schutzsysteme werden alle Vorrichtungenmit Ausnahme von Komponenten bezeichnet,die anlaufende Explosionen umgehend stop-pen oder den von einer Explosion betroffenenBereich begrenzen sollen und als autonomeSysteme gesondert in Verkehr gebrachtwerden“ (RL ATEX 94/9 EG Artikel I).Im Einzelnen sind dies Entlastungseinrichtun-gen (z.B. Berstscheiben, Explosionsklappenund Q-Rohre), Unterdrückungseinrichtungenund Entkopplungseinrichtungen. Bei Entkop-plungseinrichtungen wird unterschieden insolche für Druck- und Flammenentkopplung(z. B. Zellenradschleuse, Schnellschlussschie-ber) und in partielle Entkopplungseinrich-tungen. Letztere sind eine Einrichtung zur Druck-entkopplung (z. B. Entlastungsschlot) oderEinrichtungen zur Verhinderung des Flammen-durchschlages (z. B. Löschmittelsperren).

Entkopplungseinrichtungen:

Rohgasleitung – Filter:

Explosionsschutzmaßnahmen müssen nachdem Stand der Technik ausgeführt werden.Für die Entkopplung Rohgasleitung – Filterwird für die meisten Anwendungsfälle eine sogenannte Rückschlagklappe eingesetzt. DerStand der Technik ist aus den Veröffentlichun-gen des VDMA und der Berufsgenossen-schaften zu entnehmen.Alternativ können Schnellschlussschieber,Druckentlastungsschlote oder Löschmittel-sperren oder eine Kombination aus beidenvorgesehen werden.

Rückschlagklappe:

Im Betriebsfall ist, bedingt durch den Luft-strom, die Klappe geöffnet. Ein Explosionser-

eignis im Filter schließt die Klappe auf Grundder auftretenden Druckwelle selbsttätig.Vorteil: Passives System, kostengünstig

Schnellschlussschieber:

Beiderseits des Schnellschlussschiebers an-gebrachte Sensoren erkennen eine an-laufende Explosion und lösen den Einschussdes Schieberblattes aus. Die Verschlusszeitenbetragen 50 bis 150 ms.Vorteil: Hermetischer Verschluss der Rohrlei-tung, druck- und flammendurchschlagsicherNachteile: Aktives System, kostenintensiv,längere Rohrleitungen erforderlich, Nennweitebegrenzt, die beim Schiebereinschuss auftre-tenden Rückstoßkräfte müssen abgefangenwerden.

Druckentlastungsschlot:

Der Druckentlastungsschlot leitet sowohl dieFlammenfront als auch den Druckstoß einerExplosion über eine Explosionsklappe oderüber eine Berstscheibe direkt ins Freie und ver-hindert somit die gefürchtete „Flammen-strahlzündung“ im Filter. Eine drucktechnischeEntkopplung erfolgt jedenfalls durch den En-tlastungsschlot, bei Rohrnennweiten > 650 mmist eine flammentechnische Entkopplung nichtmehr gewährleistet. In solchen Fällen kann dieFlammenfront durch zusätzlich installierteLöschmittelsperren liquidiert werden.Vorteil Druckentlastungsschlot: Passives Sys-tem, wirkt in beiden Richtungen.Nachteil Druckentlastungsschlot: Druckver-lust von 500 bis 1000 Pa, Flammendurch-schlag nicht in jedem Anwendungsfall vermei-dbar.

Löschmittelsperre:

Ein Detektorsystem erkennt eine anlaufendeExplosion, daraufhin wird zum richtigen Zeit-punkt Löschmittel in die Rohrleitung einge-blasen. Bei aktiven Systemen muss grundsät-zlich immer die Reaktionszeit desLöschsystems mit der Ausbreitungsge-schwindigkeit der Explosion in der Rohrleitungabgestimmt werden.Vorteil: Kein DruckverlustNachteil: aktives System, deshalb kostenin-tensiv, keine Entkopplung der Druckwelle

Filteraustragung:

Die Entkopplung erfolgt über eine Zellenrad-schleuse. Diese muss auf Druckstoßfestigkeitund Flammendurchschlagsicherheit geprüftsein. Scheuch- Schleusen der Type zss sindbis zur NW 630 für 1 bar zertifiziert, Schleusenmit Dichtlippen (Type zsl) bis zur Nennweite630 für 0,4 bar.

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1/2004

BEWÄHRTE EXPLOSIONS-

SCHUTZSYSTEME VON

SCHEUCH

80% der in der industriellen Entstaubungstechnik anfallenden Stäube sind ex-

plosionsfähig. Falls nun brennbarer Staub in dispergierter Form und in geeig-

neter Konzentration vorliegt, genügend Sauerstoff und eine Zündquelle gleich-

zeitig 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 Ent-

kopplungs-, Explosionsentlastungs- und Explosionsunterdrückungseinrich-

tungen sowie Kombinationen daraus. Ein Teil dieser Einrichtungen erfüllt

die Anforderungen von so genannten Schutzsystemen.

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system in einem, in beiden Richtungen wirk-sam, die Zellenradschleuse wirkt druck- undflammenstrahlentkoppelnd.

Filterreingasleitung mit Hallenrückluft:

Die Entkopplung erfolgt entweder über eineLöschmittelsperre oder über eine wesentlichkostengünstigere 2 x 90° Umlenkung in Kom-bination mit Berstscheiben (Stand der Technik,Quelle: Regelwerk der Holzberufsgenossen-schaft).

Explosionsdruckentlastungsein-

richtungen:

Die Entlastung von Filtergehäusen undBehältern erfolgt über zertifizierte Berst-scheiben oder Explosionsklappen. Die Dimen-sionierung der erforderlichen Entlastungs-fläche erfolgt nach VDI 3673, die Festigkeit desFiltergehäuses muss bekannt sein. Diese wirdbei Scheuch mittels aufwändiger Druckver-suche eruiert und das Ergebnis vom TÜV bzw.von der DMT bestätigt. Die beim Entlastungs-vorgang auftretende Flammen- und Druck-wirkung im Außenbereich ist vom Betreiber zuberücksichtigen. Grundsätzlich darf dieSchutzmaßnahme „Entlastung“ nur dann an-gewendet werden, wenn die Stäube und ihreVerbrennungsprodukte nicht toxisch sind.Wird ein Filter im Innenraum aufgestellt, oderist bei Außenaufstellung der zur Verfügung ste-hende Entlastungsbereich zu gering, kann mit-tels so genannter „Q-Rohre“ entlastet werden.Der Explosionsdruck wird dabei überherkömmliche Berstscheiben abgebaut, dieaustretende Flammenfront wird durch einenQuenchvorgang gelöscht.Vorteil: Filteraufstellung im Arbeitsraum möglich.Nachteil von Q-Rohren: kostenintensiv

Explosionsunterdrückungseinrich-

tungen:

Für die Innenraumaufstellung von Filtern und

Behältern gibt es eine weitere Alternative, dieso genannte Explosionsunterdrückung. EinSensorsystem erkennt eine anlaufende Explo-sion an ihrem zeitlichen Druckverlauf, darauf-hin wird sehr rasch pulver- oder gasförmigesLöschmittel in den zu schützenden Behältereingeblasen und somit die Explosiongestoppt. Diese Methode eignet sich sehr gutin Kombination mit Löschmittelsperren in denRohrleitungen.Vorteil: Filteraufstellung im Arbeitsraum möglichNachteil: höhere Gehäusefestigkeit notwendig,aktives System, deshalb kostenintensiv

Was passiert bei einer Staubexplosion in

einem geschlossenen Behälter (z. B. Fil-

tergehäuse)?

Nach erfolgter Zündung des Staub- Luftgemi-sches steigt der Druck im Behälter nach fol-gender Charakteristik an:Der maximal auftretende ExplosionsdruckPmax beträgt im Durchschnitt 7 bis 10 bar.Demgegenüber steht die Behälterfestigkeitvon lediglich 130 bis 420 mbar (typische Fes-tigkeit von Filtergehäusen oder Silos). DieSchutzmethode Explosionsentlastung ver-hindert nun durch gezielte Freigabe von Entlas-tungsöffnungen den Anstieg des Explo-sionsdruckes im Filter über dieBehälterfestigkeit hinaus. Der maximal im Ge-häuse auftretende Druck wird als Pred,maxbezeichnet. Die Limitierung des Druckes imFilter kann auch durch die SchutzmaßnahmeExplosionsunter-drückung erreicht werden.Dabei wird die Explosion in der Anfangsphasebereits gelöscht.

Beschreibung Druckverlauf:

Die obere Kurve beschreibt den Druckverlaufeiner Staubexplosion in einem geschlossenenBehälter.

Der maximale Druckanstieg im aufsteigendenAst der Kurve ist ein Maß für die Heftigkeit derStaubexplosion. Multipliziert man diesen Wertmit der dritten Wurzel des Behältervolumenserhält man den so genannten KST-Wert.Bei der Explosionsunterdrückung wird in derAnfangsphase die Explosion gestoppt. Derauftretende maximale Druck entspricht demso genannten Pred,max. Die Behälterfestigkeitmuss etwas höher sein, um eine Zerstörungdes Behälters zu verhindern. Bei der Explo-sionsdruckentlastung verläuft der zeitlicheDruckanstieg ähnlich.

Kundenberatung:

Die Auswahl geeigneter Explosionsschutz-maßnahmen ist auf Grund technischer undprozessbedingter Unterschiede in den einzel-nen Branchen differenziert vorzunehmen.

Holzindustrie: Alois Burgstaller, DW 196Span- und Faserplattenindustrie:Gerhard Wiesner, DW 173Steine-Erden-Industrie:Christian Straif, DW 261Metallindustrie:Johann Desch, DW 142Pulverbeschichtungsanlagen:Christian Justl, DW 471Explosionsschutz allgemein: Helmut Gallhammer, DW 240

Beratung bei der

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Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2004Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2004

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1/20069 scheuch

emissionen1/2006

Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2006Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2006

Zur Festlegung des repräsentativen Versuchs-filters ermittelte Scheuch Verhältniszahlen allerFiltertypen und Größen. Dabei wurden dieRohgas- und Reingasvolumen, freie FlächeSchlauchboden, Filterfläche, max. Luftmenge,Berstscheibenfläche etc. miteinander vergli-chen und Verhältniszahlen ermittelt. Um diePrüfung praxisgerecht durchzuführen, wurdeein Ventilator mit Absaugleitung und Material-aufgabe mit Dosierstation aufgebaut. DiePrüfung erfolgte bei einer Rohgasbeladungvon 50 g/m3, 80 g/m3, 100 g/m3 und 150 g/m3.Es wurden im Filter die Staubkonzentrationenwährend des Betriebes und während desAbreinigungsvorganges ermittelt. Die Ab-schüsse erfolgten wahlweise mit leerem Bun-ker und bei Materialbunkerung.

Im Vorfeld der Explosionsversuche wurde inZusammenarbeit mit der Holz-BG ausMaschinenherstellerangaben die zu erwart-ende maximale auftretende Staubkonzentra-tion ermittelt, die vor Filtern der untersuchtenBauart in der Praxis auftreten kann. Des wei-teren wurden die Partikelgrößenverteilungenvon drei repräsentativen Staubproben, die ausHolzstaubfiltern holzbearbeitender Betriebeentnommen worden waren, bestimmt.

Ergebnisse/Erkenntnisse

Entkopplungs-maßnahmenBei allen Ver-suchen mit roh-gasseitiger Ent-lastung in Kom-bination miteiner Rück-schlagklappe,90° Umlenkungmit Entlastungnach oben und

einer Zellenradschleuse gab es vom Filter indie Absaugrohrleitung, aus dem Filteraustragund in den Reinluftkanal keine Flammen- undDruckausbreitung.Somit stellt die geprüfte Anlage in dieser Ge-samtheit - Konstruktionsbauart Scheuch - beientsprechender bestimmungsgemäßer Be-triebsweise ein geeignetes Gerät mit integrier-ter Entkopplung dar.

Einbaulage der Berstscheiben -FlammenreichweiteDie Testreihen mit Praxisbezug bestätigten dasHerausschleudern von unverbranntem Staubaus den geöffneten Druckentlastungsöffnun-gen. Es besteht die Gefahr von Sekundär-

bränden und Sekundärexplosionen. DieStaubwurfweite und die Heftigkeit sind abhän-gig vom auftretenden Explosionsdruck pred

und dem Ansprechdruck der Entlastungsein-richtung. Bisherige Annahmen, wonach mög-lichst weit oben angeordnete Berstscheiben,Einbauhöhe ab 8 m, die Gefahr in Bodennäheausschließen, können aufgrund des Staub-austritts und der nachfolgenden Zündungnicht bestätigt werden.

Bezüglich Flammenreichweite außerhalb un-serer Filteranlage kann der Betreiber für seineRisikobetrachtung entweder wie bisher dieBerechnung nach VDI oder aber unser Flam-menprofil, welches durch eine Vielzahl an Pra-xisversuchen entstanden ist, berücksichtigen.

Zusammenfassend kann zu diesem Punktfestgehalten werden, dass bei einer Vielzahl von„Abschüssen“ die Flammenreichweite we-sentlich geringer war, also die Druckentwick-lung nicht so heftig wie angenommen ist.

Filterstandorte sind häufig trotz unseres redu-zierten Flammenprofils bezüglich der Explo-sionsflammenreichweite problematisch.Besonders dann, wenn Fahrwege oder dieGrundgrenze innerhalb des Flammenprofilsliegen. Daher haben wir bei den Versuchenneuartige Entlastungsmöglichkeiten getestetund können demnächst unseren Kunden beiBedarf Filteranlagen anbieten, die mit unseremneuen Schutzsystem noch geringere Flam-menprofile aufweisen.

Untere Explosionsgrenzwerte (UEG) fürHolzstaubDa bei den ersten Testreihen mit 50 g/m3 Roh-gasbeladung im Filter trotz Zündenergien vonbis zu 10.000 Joule keine Zündung möglichwar, erfolgte eine Überprüfung der UEG. Siewurden in einem Behälter von 1 m3 Inhalt beiZugabe des ungünstigsten Staubes (Urmus-ter) mit einem Wert von ca. 60 g/m3 ermittelt.Die in der einschlägigen Literatur angeführtenUEG von 30 g/m3 konnten nur durch nochma-

liges Sieben des Staubes (in der Praxis ausge-schlossen) erreicht werden. Bei der UEG von30 g/m3 ist demnach schon eine Sicherheitvon 50 % enthalten.Als Stand der Technik kann hier auf die VExAt,die österreichische Umsetzung der BetreiberATEX RL 1999/9 EG, mit einer 50 % Untersch-reitung der UEG verwiesen werden. Eine zwei-fache Sicherheit von jeweils 50 % ist nicht er-forderlich.Für die Betrachtung einer explosiblen Atmos-phäre muss nur der Staubanteil zugrunde ge-legt werden. Zusätzliches Grobmaterial wieSpäne reduziert die Zündwilligkeit.

Die Wahrscheinlichkeit eines EreignissesTrotz ungünstiger Staubkonzentration undentsprechend großer Zündquelle war eineStaubexplosion nicht immer möglich. Auf-grund der Turbulenz innerhalb des Filters istjedoch eine hohe Staubkonzentration er-forderlich.Erst bei einer Rohgasstaubbeladung mit 80 -100 g/m3 kam es zu Filterbränden und leich-tem Druckanstieg. Eine Explosionsaus-wirkung wie nach VDI-Berechnung ist äußerstunwahrscheinlich, jedoch nicht auszu-schließen.

Druckbarriere Schlauchboden undFilterschläucheIm Reingasbereich des Filters wurde ein gerin-gerer Druckanstieg als im Rohgasraumgemessen. Dies führte zu der Erkenntnis, dassdie freie Fläche des Schlauchbodensgegenüber dem Rohgasvolumen wesentlichden pred im Reingasraum bestimmt.

Fazit

Es ist uns der Nachweis gelungen, dassScheuch mit seinen IMPULS-Filtern derHolz- und Holzwerkstoffindustrie ein Gesamt-system zur Verfügung stellt, das nunmehr mitdem Zertifikat eines anerkannten deutschenPrüfinstitutes bestätigt wird.

Das bei den Versuchen gewonnene Know-how in Bezug auf Auslegung, Beratung undHilfestellung im Zusammenhang mit Ex-Zonen- Zündquellenvermeidung - konstruktiver Ex-plosionsschutz - Filteraufstellung - Entkop-plung - Flammenreichweite etc. setzen wir zumNutzen unserer Kunden ein. Auch in diesemFall - Explosionsschutz und Brandschutz be-treffend - hat sich unser Aufwand für praktischeGrundlagenforschung gelohnt und wir habeneine weitere Bestätigung für unsere Aussage:„Mit Scheuch auf der sicheren Seite.“

Allgemein

Hinsichtlich der Filteranlage stellen sich vieleoffene Fragen, wie zum Beispiel:

Richtiger Standort der Filteranlage auf-grund bestehender Explosionsgefahr(Zone-Anforderung)Einbaulage der Berstscheiben: Unten imEntstehungsbereich einer Explosion odermöglichst weit oben zum Schutz des Um-feldes des Filters?Flammenreichweite: Bei welchen Bedin-gungen treten die gem. VDI errechnetenFlammenreichweiten von 35 m und mehrauf?Sind die vielfach bewährtenEntkopplungsmaßnahmen „Rückschlag-klappe“ im Rohgasbereich und die„Umlenkung mit Entlastung“ imReingasbereich geeignet nach ATEX?Um welchen Faktor muss bei einer reingas-seitigen Entlastung die Druckentlastungs-fläche erhöht werden?und so weiter und so weiter.

Ausgangssituation/Zielsetzung fürScheuch

In der Holz- und Holzwerkstoffindustrie wer-den stationäre Filteranlagen mit konstruktivemExplosionsschutz ausgeführt, meist mit Explo-

sionsdruckentlastung und Entkopplungs-maßnahmen. Anerkannte Prüfmöglichkeitengibt es zur Zeit nur für Zellenradschleusen undRohrrückschlagklappen (Scheuch hat seit ei-niger Zeit bereits geprüfte Produkte im Pro-gramm), für alles weitere jedoch fehlen bisheute offizielle Prüfmöglichkeiten. Selbst diebisherige Überprüfung von Rohrrück-schlagklappen als autonomes Schutzsystemdurch den VDI lassen Zweifel für denbestimmungsgemäßen Betrieb aufkommen.Während in der Praxis eine Durchströmungvon 20 - 30 m/s bei gleichzeitiger Materi-alförderung vorliegt und somit an die Klappenentsprechende Anforderungen gestellt wer-den, erfolgt die VDI-Prüfung rein statisch (ohneMaterialförderung). Die Frage nach der Zuläs-sigkeit der Umlegung des Prüfverfahrens aufdie Anwendung bzw. Bedenken hierzu stehensomit berechtigt im Raum.Deshalb wollten wir unter praxisnahen Bedin-gungen eine gesamte Filteranlage prüfen lassen.

Das Prüfverfahren

Die Scheuch GmbH in Aurolzmünster be-auftragte daher in Zusammenarbeit und Ab-sprache mit der deutschen Holz-BG die FSAForschungsgesellschaft für angewandte Sys-temsicherheit und Arbeitsmedizin mbH,Prüfstelle für Systemsicherheit (EU-Kenn-nummer: 0588), Dynamostraße 7 - 11,D-68165 Mannheim, mit praxisnahen Unter-suchungen an einem Versuchs-Holzstaub-filter. Für diese Versuche wurde in Abstimmungmit der Holz-Berufsgenossenschaft ein ge-eigneter Prüfstaub ausgewählt und die Rah-menbedingungen so festgelegt, dass sie fürden untersuchten Filtertyp ein Worst-Case-Szenario darstellen sollten.

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.

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Scheuch NEUScheuchheutelt. VDI-Berechnung

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ATEX-KONFORM DURCH

INTEGRIERTE SICHERHEIT

SCHEUCH-FILTERANLAGE

ALS GESAMTSYSTEM

8scheuchemissionen

1/20069 scheuch

emissionen1/2006

Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2006Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2006

Zur Festlegung des repräsentativen Versuchs-filters ermittelte Scheuch Verhältniszahlen allerFiltertypen und Größen. Dabei wurden dieRohgas- und Reingasvolumen, freie FlächeSchlauchboden, Filterfläche, max. Luftmenge,Berstscheibenfläche etc. miteinander vergli-chen und Verhältniszahlen ermittelt. Um diePrüfung praxisgerecht durchzuführen, wurdeein Ventilator mit Absaugleitung und Material-aufgabe mit Dosierstation aufgebaut. DiePrüfung erfolgte bei einer Rohgasbeladungvon 50 g/m3, 80 g/m3, 100 g/m3 und 150 g/m3.Es wurden im Filter die Staubkonzentrationenwährend des Betriebes und während desAbreinigungsvorganges ermittelt. Die Ab-schüsse erfolgten wahlweise mit leerem Bun-ker und bei Materialbunkerung.

Im Vorfeld der Explosionsversuche wurde inZusammenarbeit mit der Holz-BG ausMaschinenherstellerangaben die zu erwart-ende maximale auftretende Staubkonzentra-tion ermittelt, die vor Filtern der untersuchtenBauart in der Praxis auftreten kann. Des wei-teren wurden die Partikelgrößenverteilungenvon drei repräsentativen Staubproben, die ausHolzstaubfiltern holzbearbeitender Betriebeentnommen worden waren, bestimmt.

Ergebnisse/Erkenntnisse

Entkopplungs-maßnahmenBei allen Ver-suchen mit roh-gasseitiger Ent-lastung in Kom-bination miteiner Rück-schlagklappe,90° Umlenkungmit Entlastungnach oben und

einer Zellenradschleuse gab es vom Filter indie Absaugrohrleitung, aus dem Filteraustragund in den Reinluftkanal keine Flammen- undDruckausbreitung.Somit stellt die geprüfte Anlage in dieser Ge-samtheit - Konstruktionsbauart Scheuch - beientsprechender bestimmungsgemäßer Be-triebsweise ein geeignetes Gerät mit integrier-ter Entkopplung dar.

Einbaulage der Berstscheiben -FlammenreichweiteDie Testreihen mit Praxisbezug bestätigten dasHerausschleudern von unverbranntem Staubaus den geöffneten Druckentlastungsöffnun-gen. Es besteht die Gefahr von Sekundär-

bränden und Sekundärexplosionen. DieStaubwurfweite und die Heftigkeit sind abhän-gig vom auftretenden Explosionsdruck pred

und dem Ansprechdruck der Entlastungsein-richtung. Bisherige Annahmen, wonach mög-lichst weit oben angeordnete Berstscheiben,Einbauhöhe ab 8 m, die Gefahr in Bodennäheausschließen, können aufgrund des Staub-austritts und der nachfolgenden Zündungnicht bestätigt werden.

Bezüglich Flammenreichweite außerhalb un-serer Filteranlage kann der Betreiber für seineRisikobetrachtung entweder wie bisher dieBerechnung nach VDI oder aber unser Flam-menprofil, welches durch eine Vielzahl an Pra-xisversuchen entstanden ist, berücksichtigen.

Zusammenfassend kann zu diesem Punktfestgehalten werden, dass bei einer Vielzahl von„Abschüssen“ die Flammenreichweite we-sentlich geringer war, also die Druckentwick-lung nicht so heftig wie angenommen ist.

Filterstandorte sind häufig trotz unseres redu-zierten Flammenprofils bezüglich der Explo-sionsflammenreichweite problematisch.Besonders dann, wenn Fahrwege oder dieGrundgrenze innerhalb des Flammenprofilsliegen. Daher haben wir bei den Versuchenneuartige Entlastungsmöglichkeiten getestetund können demnächst unseren Kunden beiBedarf Filteranlagen anbieten, die mit unseremneuen Schutzsystem noch geringere Flam-menprofile aufweisen.

Untere Explosionsgrenzwerte (UEG) fürHolzstaubDa bei den ersten Testreihen mit 50 g/m3 Roh-gasbeladung im Filter trotz Zündenergien vonbis zu 10.000 Joule keine Zündung möglichwar, erfolgte eine Überprüfung der UEG. Siewurden in einem Behälter von 1 m3 Inhalt beiZugabe des ungünstigsten Staubes (Urmus-ter) mit einem Wert von ca. 60 g/m3 ermittelt.Die in der einschlägigen Literatur angeführtenUEG von 30 g/m3 konnten nur durch nochma-

liges Sieben des Staubes (in der Praxis ausge-schlossen) erreicht werden. Bei der UEG von30 g/m3 ist demnach schon eine Sicherheitvon 50 % enthalten.Als Stand der Technik kann hier auf die VExAt,die österreichische Umsetzung der BetreiberATEX RL 1999/9 EG, mit einer 50 % Untersch-reitung der UEG verwiesen werden. Eine zwei-fache Sicherheit von jeweils 50 % ist nicht er-forderlich.Für die Betrachtung einer explosiblen Atmos-phäre muss nur der Staubanteil zugrunde ge-legt werden. Zusätzliches Grobmaterial wieSpäne reduziert die Zündwilligkeit.

Die Wahrscheinlichkeit eines EreignissesTrotz ungünstiger Staubkonzentration undentsprechend großer Zündquelle war eineStaubexplosion nicht immer möglich. Auf-grund der Turbulenz innerhalb des Filters istjedoch eine hohe Staubkonzentration er-forderlich.Erst bei einer Rohgasstaubbeladung mit 80 -100 g/m3 kam es zu Filterbränden und leich-tem Druckanstieg. Eine Explosionsaus-wirkung wie nach VDI-Berechnung ist äußerstunwahrscheinlich, jedoch nicht auszu-schließen.

Druckbarriere Schlauchboden undFilterschläucheIm Reingasbereich des Filters wurde ein gerin-gerer Druckanstieg als im Rohgasraumgemessen. Dies führte zu der Erkenntnis, dassdie freie Fläche des Schlauchbodensgegenüber dem Rohgasvolumen wesentlichden pred im Reingasraum bestimmt.

Fazit

Es ist uns der Nachweis gelungen, dassScheuch mit seinen IMPULS-Filtern derHolz- und Holzwerkstoffindustrie ein Gesamt-system zur Verfügung stellt, das nunmehr mitdem Zertifikat eines anerkannten deutschenPrüfinstitutes bestätigt wird.

Das bei den Versuchen gewonnene Know-how in Bezug auf Auslegung, Beratung undHilfestellung im Zusammenhang mit Ex-Zonen- Zündquellenvermeidung - konstruktiver Ex-plosionsschutz - Filteraufstellung - Entkop-plung - Flammenreichweite etc. setzen wir zumNutzen unserer Kunden ein. Auch in diesemFall - Explosionsschutz und Brandschutz be-treffend - hat sich unser Aufwand für praktischeGrundlagenforschung gelohnt und wir habeneine weitere Bestätigung für unsere Aussage:„Mit Scheuch auf der sicheren Seite.“

Allgemein

Hinsichtlich der Filteranlage stellen sich vieleoffene Fragen, wie zum Beispiel:

Richtiger Standort der Filteranlage auf-grund bestehender Explosionsgefahr(Zone-Anforderung)Einbaulage der Berstscheiben: Unten imEntstehungsbereich einer Explosion odermöglichst weit oben zum Schutz des Um-feldes des Filters?Flammenreichweite: Bei welchen Bedin-gungen treten die gem. VDI errechnetenFlammenreichweiten von 35 m und mehrauf?Sind die vielfach bewährtenEntkopplungsmaßnahmen „Rückschlag-klappe“ im Rohgasbereich und die„Umlenkung mit Entlastung“ imReingasbereich geeignet nach ATEX?Um welchen Faktor muss bei einer reingas-seitigen Entlastung die Druckentlastungs-fläche erhöht werden?und so weiter und so weiter.

Ausgangssituation/Zielsetzung fürScheuch

In der Holz- und Holzwerkstoffindustrie wer-den stationäre Filteranlagen mit konstruktivemExplosionsschutz ausgeführt, meist mit Explo-

sionsdruckentlastung und Entkopplungs-maßnahmen. Anerkannte Prüfmöglichkeitengibt es zur Zeit nur für Zellenradschleusen undRohrrückschlagklappen (Scheuch hat seit ei-niger Zeit bereits geprüfte Produkte im Pro-gramm), für alles weitere jedoch fehlen bisheute offizielle Prüfmöglichkeiten. Selbst diebisherige Überprüfung von Rohrrück-schlagklappen als autonomes Schutzsystemdurch den VDI lassen Zweifel für denbestimmungsgemäßen Betrieb aufkommen.Während in der Praxis eine Durchströmungvon 20 - 30 m/s bei gleichzeitiger Materi-alförderung vorliegt und somit an die Klappenentsprechende Anforderungen gestellt wer-den, erfolgt die VDI-Prüfung rein statisch (ohneMaterialförderung). Die Frage nach der Zuläs-sigkeit der Umlegung des Prüfverfahrens aufdie Anwendung bzw. Bedenken hierzu stehensomit berechtigt im Raum.Deshalb wollten wir unter praxisnahen Bedin-gungen eine gesamte Filteranlage prüfen lassen.

Das Prüfverfahren

Die Scheuch GmbH in Aurolzmünster be-auftragte daher in Zusammenarbeit und Ab-sprache mit der deutschen Holz-BG die FSAForschungsgesellschaft für angewandte Sys-temsicherheit und Arbeitsmedizin mbH,Prüfstelle für Systemsicherheit (EU-Kenn-nummer: 0588), Dynamostraße 7 - 11,D-68165 Mannheim, mit praxisnahen Unter-suchungen an einem Versuchs-Holzstaub-filter. Für diese Versuche wurde in Abstimmungmit der Holz-Berufsgenossenschaft ein ge-eigneter Prüfstaub ausgewählt und die Rah-menbedingungen so festgelegt, dass sie fürden untersuchten Filtertyp ein Worst-Case-Szenario darstellen sollten.

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.

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Scheuch NEUScheuchheutelt. VDI-Berechnung

3

2

1

1

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ATEX-KONFORM DURCH

INTEGRIERTE SICHERHEIT

SCHEUCH-FILTERANLAGE

ALS GESAMTSYSTEM

12scheuchemissionen

2/200813 scheuch

emissionen2/2008

Pneumatische Befüllung Befüllung im freien Fall

Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 2/2008 Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 2/2008

Ausgangssituation

Der Betreiber ist üblicherweise der Inverkehr-bringer von Siloanlagen und nach der ATEX-Richtlinie RL 1999/92 EG unter anderemverantwortlich für die Schnittstelle „Silo /Befüllung“. Dabei bestanden Defizite bei derplanerischen Abstimmung und Umsetzungzwischen den Anla- genherstellern

von Absauganlagen, die zuständig sind für dieEntkopplungsmaßnahmen ihrer Komponen-ten, und dem Silobauer, der die Berechnungund bauliche Ausführung der Behälterstatikund seiner Druckentlastung vornimmt.

Bei der Materialeinbringung in das Silo unter-scheidet man zwischen „pneumatischer Be-füllung“ - hauptsächlich eingesetzt in derMöbelindustrie - und der „Befüllung im freienFall“, die vorwiegend in der Massivholz- undin der Holzwerkstoffindustrie angewandt wird.

Basis für dieBerechnung der

Druckentlastung an Silos mittels Berst-scheiben ist die EN 14491:2006. Für spezielleBeschickungsbedingungen erlaubt diese eineAbweichung der Berechnung wie z. B. nachder anerkannten Reduzierformel nach VDI

3673/Anhang A oder aber auch durch nach-gewiesene und gesicherte Versuche einesakkreditierten Prüfinstitutes.

Zielsetzung

Das bekannt große Gefährdungspotenzialdurch hohen Druck und lange Flammenreich-weiten bis 60 m führte dazu, dass anstelle seit-licher Entlastung durch Berstscheiben immeröfter die Entlastung „nach oben“ angestrebtwurde. Die geringe zur Verfügung stehendeDruckentlastungsfläche in der Silodecke er-fordert unbedingt eine Berechnung nach VDI3673/Anhang A. Trotz Anwendung dieser Be-rechnungsmethode ergaben sich immer nochderart große Druckentlastungsflächen in derSilodecke, sodass eine gefahrlose Aufstellungvon Abscheidern bzw. ein Zugang für War-tungsarbeiten auf der Silodecke nur einge-schränkt möglich war.

Daher wurde mit einem renommierten Siloher-steller ein Versuchsprojekt gestartet, um Er-kenntnisse und Nachweise über den Gefähr-dungsbereich bei seitlicher und nach obengerichteter Druckentlastung, ähnlich des be-kannten Scheuch-Explosionsschutzkonzep-tes für Filteranlagen, zu erzielen.Darüber hinaus war es Ziel, eine Erweiterungder Reduzierformel nach VDI 3673/Anhang Azu erreichen, unabhängig vom max. Silo-Durchbruch von 300 mm, der sich in der Holz-industrie als nicht praktikabel erwies. Eine

Die Bildung von explosionsfähigen Stäuben gefährdet die Sicherheit von Siloan-

lagen, 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

müssen Silos gezielt mit entsprechenden Entlastungsvorrichtungen bzw.

explosionsschutztechnischen Entkopplungen versehen werden.

maximale Staubmenge war das angestrebteKriterium. Letztlich sollten für die pneuma-tischen Förderanlagen auch die Entkopp-lungseinrichtungen geprüft werden.

Projektablauf

Gemeinsam mit der Wolf Systembau Scharn-stein/Österreich wurden bei der FSA For-schungsgesellschaft für angewandte System-sicherheit und Arbeitsmedizin mbH in Mann-heim/Deutschland im vergangenen Jahr um-fangreiche Versuchsmaßnahmen durchge-führt. Fast ein Jahr wurde benötigt für die Pla-nung, den Aufbau, die Abstimmung, Durch-führung und Auswertung der Explosionsver-suche. In insgesamt 40 Einzelversuchen beiunterschiedlichen Befüllungsvarianten unterpraxisnahen Bedingungen durch den Einsatz

von Holzstaub konnten die von Scheuch an-fangs „vermuteten“ Verbesserungen in Bezugauf Entlastungsflächen und Flammenreich-weite nachgewiesen werden.

Resultat

Scheuch hat mit einer Reihe von Versucheneinerseits die vorhandene Schnittstellenpro-blematik von Siloanlagen gelöst und anderer-seits ein geringeres Gefährdungspotenzialnachgewiesen. Mit den vorgestellten, zertifi-zierten Lösungen besteht jetzt Sicherheit fürden Betreiber.Der Vorteil bei den Scheuch-Befüllvarianten fürHolz- und artverwandte Stäube ist für die Be-rechnung der Druckentlastung nach VDI3673/Anhang A nicht mehr der einschrän-kende Silodurchbruch von 300 mm, sondern

die in den Silo effektiv eingebrachte, explo-sionsfähige Staubmenge ist maßgebend. Diesgestattet bei pneumatischer Befüllung einenmaximalen Förderrohrdurchmesser von NW400 oder bei Befüllung im freien Fall eine maxi-male Staubmenge von 5.400 kg/h.Speziell für diese Varianten wurde auch dasFlammenprofil für einen reduzierten Explo-sionsdruck im Silo bei 300 bzw. 500 mbar er-mittelt.Mit der anschließenden Begutachtung durchInburex wurden Schutzanforderungen defi-niert und Schutzbereiche festgelegt.

Neben der bereits zertifizierten Zellenrad-schleuse zur Entkopplung konnte auch imRahmen dieses Projektes die Eignung derScheuch-Rückschlagklappe als Entkopp-lungsorgan und die Entkopplung der Retour-leitung nachgewiesen werden.

Flammenprofil:

In diesem Bereich kann es zur direkten Beauf-schlagung mit der Flamme kommen. DieserBereich wurde aus den Videoaufzeichnungenermittelt und mit einem Sicherheitsfaktorversehen. In diesem Bereich sind direkte phy-siologische Einflüsse auf dort befindliche Per-sonen zu befürchten.

Brennbare Stoffe können dort in Brand gera-ten, sicherheitstechnisch relevante Bauteilewürden beschädigt werden.

Bereich 1:

In diesem Bereich besteht keine direkte Ein-wirkung durch die Flamme, durch die Strahlungerfolgt kurzzeitig eine erhöhte Wärmebelastung,durch die es allerdings erfahrungsgemäß nichtzur Schädigung von Personen oder Bauteilenkommt.

Bereich 2:

In diesem Bereich besteht nur noch eine Ein-wirkung der Flammenstrahlung. Diese ist aller-dings so gering, dass keine Schädigung vonPersonen möglich ist.

Herkömmliches Flammenprofil bei Dimensionierung der Druckent-lastung nach EN 14491:2006

N E U: Von Scheuchnachgewiesenes Flammenprofilfür spezielle Beschickungsbe-dingungen nach VDI 3673, An-hang A bei predmax < 300 mbar

MAXIMUM AN SICHERHEIT

Vorteile und Nutzen für den Betreiber

Durch das neue Silo-Sicherheitskonzept vonScheuch ergeben sich grundlegende undweitreichende Vorteile. Bei Anwendung derReduzierformel können die Berstscheiben je nach Silovolumen und Befüllungsart um 30- 60 % verringert werden. Eine seitliche, ziel-gerichtete Entlastung ist dadurch möglich.

Außerdem kann dieses Gutachten für dieRisikobewertung im Explosionsschutzdoku-ment herangezogen werden und schafft Rechts-sicherheit für den Betreiber, vorausgesetzt,es werden Original-Scheuch-Komponenteneingesetzt. Durch die stark reduzierten Flam-menreichweiten und somit geringeren Ge-

fährdungsbereiche ergeben sich zusätzlicheFlächen zur betrieblichen Nutzung (Ge-bäude, Aufstellung Anlagen, Geh- und Fahr-wege, Grundstücksabstand etc.) und bei derErrichtung von neuen Siloanlagen ist zu-künftig ein geringerer Platzbedarf einzu-planen bzw. aufzuwenden.

12scheuchemissionen

2/200813 scheuch

emissionen2/2008

Pneumatische Befüllung Befüllung im freien Fall

Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 2/2008 Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 2/2008

Ausgangssituation

Der Betreiber ist üblicherweise der Inverkehr-bringer von Siloanlagen und nach der ATEX-Richtlinie RL 1999/92 EG unter anderemverantwortlich für die Schnittstelle „Silo /Befüllung“. Dabei bestanden Defizite bei derplanerischen Abstimmung und Umsetzungzwischen den Anla- genherstellern

von Absauganlagen, die zuständig sind für dieEntkopplungsmaßnahmen ihrer Komponen-ten, und dem Silobauer, der die Berechnungund bauliche Ausführung der Behälterstatikund seiner Druckentlastung vornimmt.

Bei der Materialeinbringung in das Silo unter-scheidet man zwischen „pneumatischer Be-füllung“ - hauptsächlich eingesetzt in derMöbelindustrie - und der „Befüllung im freienFall“, die vorwiegend in der Massivholz- undin der Holzwerkstoffindustrie angewandt wird.

Basis für dieBerechnung der

Druckentlastung an Silos mittels Berst-scheiben ist die EN 14491:2006. Für spezielleBeschickungsbedingungen erlaubt diese eineAbweichung der Berechnung wie z. B. nachder anerkannten Reduzierformel nach VDI

3673/Anhang A oder aber auch durch nach-gewiesene und gesicherte Versuche einesakkreditierten Prüfinstitutes.

Zielsetzung

Das bekannt große Gefährdungspotenzialdurch hohen Druck und lange Flammenreich-weiten bis 60 m führte dazu, dass anstelle seit-licher Entlastung durch Berstscheiben immeröfter die Entlastung „nach oben“ angestrebtwurde. Die geringe zur Verfügung stehendeDruckentlastungsfläche in der Silodecke er-fordert unbedingt eine Berechnung nach VDI3673/Anhang A. Trotz Anwendung dieser Be-rechnungsmethode ergaben sich immer nochderart große Druckentlastungsflächen in derSilodecke, sodass eine gefahrlose Aufstellungvon Abscheidern bzw. ein Zugang für War-tungsarbeiten auf der Silodecke nur einge-schränkt möglich war.

Daher wurde mit einem renommierten Siloher-steller ein Versuchsprojekt gestartet, um Er-kenntnisse und Nachweise über den Gefähr-dungsbereich bei seitlicher und nach obengerichteter Druckentlastung, ähnlich des be-kannten Scheuch-Explosionsschutzkonzep-tes für Filteranlagen, zu erzielen.Darüber hinaus war es Ziel, eine Erweiterungder Reduzierformel nach VDI 3673/Anhang Azu erreichen, unabhängig vom max. Silo-Durchbruch von 300 mm, der sich in der Holz-industrie als nicht praktikabel erwies. Eine

Die Bildung von explosionsfähigen Stäuben gefährdet die Sicherheit von Siloan-

lagen, 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

müssen Silos gezielt mit entsprechenden Entlastungsvorrichtungen bzw.

explosionsschutztechnischen Entkopplungen versehen werden.

maximale Staubmenge war das angestrebteKriterium. Letztlich sollten für die pneuma-tischen Förderanlagen auch die Entkopp-lungseinrichtungen geprüft werden.

Projektablauf

Gemeinsam mit der Wolf Systembau Scharn-stein/Österreich wurden bei der FSA For-schungsgesellschaft für angewandte System-sicherheit und Arbeitsmedizin mbH in Mann-heim/Deutschland im vergangenen Jahr um-fangreiche Versuchsmaßnahmen durchge-führt. Fast ein Jahr wurde benötigt für die Pla-nung, den Aufbau, die Abstimmung, Durch-führung und Auswertung der Explosionsver-suche. In insgesamt 40 Einzelversuchen beiunterschiedlichen Befüllungsvarianten unterpraxisnahen Bedingungen durch den Einsatz

von Holzstaub konnten die von Scheuch an-fangs „vermuteten“ Verbesserungen in Bezugauf Entlastungsflächen und Flammenreich-weite nachgewiesen werden.

Resultat

Scheuch hat mit einer Reihe von Versucheneinerseits die vorhandene Schnittstellenpro-blematik von Siloanlagen gelöst und anderer-seits ein geringeres Gefährdungspotenzialnachgewiesen. Mit den vorgestellten, zertifi-zierten Lösungen besteht jetzt Sicherheit fürden Betreiber.Der Vorteil bei den Scheuch-Befüllvarianten fürHolz- und artverwandte Stäube ist für die Be-rechnung der Druckentlastung nach VDI3673/Anhang A nicht mehr der einschrän-kende Silodurchbruch von 300 mm, sondern

die in den Silo effektiv eingebrachte, explo-sionsfähige Staubmenge ist maßgebend. Diesgestattet bei pneumatischer Befüllung einenmaximalen Förderrohrdurchmesser von NW400 oder bei Befüllung im freien Fall eine maxi-male Staubmenge von 5.400 kg/h.Speziell für diese Varianten wurde auch dasFlammenprofil für einen reduzierten Explo-sionsdruck im Silo bei 300 bzw. 500 mbar er-mittelt.Mit der anschließenden Begutachtung durchInburex wurden Schutzanforderungen defi-niert und Schutzbereiche festgelegt.

Neben der bereits zertifizierten Zellenrad-schleuse zur Entkopplung konnte auch imRahmen dieses Projektes die Eignung derScheuch-Rückschlagklappe als Entkopp-lungsorgan und die Entkopplung der Retour-leitung nachgewiesen werden.

Flammenprofil:

In diesem Bereich kann es zur direkten Beauf-schlagung mit der Flamme kommen. DieserBereich wurde aus den Videoaufzeichnungenermittelt und mit einem Sicherheitsfaktorversehen. In diesem Bereich sind direkte phy-siologische Einflüsse auf dort befindliche Per-sonen zu befürchten.

Brennbare Stoffe können dort in Brand gera-ten, sicherheitstechnisch relevante Bauteilewürden beschädigt werden.

Bereich 1:

In diesem Bereich besteht keine direkte Ein-wirkung durch die Flamme, durch die Strahlungerfolgt kurzzeitig eine erhöhte Wärmebelastung,durch die es allerdings erfahrungsgemäß nichtzur Schädigung von Personen oder Bauteilenkommt.

Bereich 2:

In diesem Bereich besteht nur noch eine Ein-wirkung der Flammenstrahlung. Diese ist aller-dings so gering, dass keine Schädigung vonPersonen möglich ist.

Herkömmliches Flammenprofil bei Dimensionierung der Druckent-lastung nach EN 14491:2006

N E U: Von Scheuchnachgewiesenes Flammenprofilfür spezielle Beschickungsbe-dingungen nach VDI 3673, An-hang A bei predmax < 300 mbar

MAXIMUM AN SICHERHEIT

Vorteile und Nutzen für den Betreiber

Durch das neue Silo-Sicherheitskonzept vonScheuch ergeben sich grundlegende undweitreichende Vorteile. Bei Anwendung derReduzierformel können die Berstscheiben je nach Silovolumen und Befüllungsart um 30- 60 % verringert werden. Eine seitliche, ziel-gerichtete Entlastung ist dadurch möglich.

Außerdem kann dieses Gutachten für dieRisikobewertung im Explosionsschutzdoku-ment herangezogen werden und schafft Rechts-sicherheit für den Betreiber, vorausgesetzt,es werden Original-Scheuch-Komponenteneingesetzt. Durch die stark reduzierten Flam-menreichweiten und somit geringeren Ge-

fährdungsbereiche ergeben sich zusätzlicheFlächen zur betrieblichen Nutzung (Ge-bäude, Aufstellung Anlagen, Geh- und Fahr-wege, Grundstücksabstand etc.) und bei derErrichtung von neuen Siloanlagen ist zu-künftig ein geringerer Platzbedarf einzu-planen bzw. aufzuwenden.

12scheuchemissionen

1/2007

Sonderdruck aus der Kundenzeitung emissionen 1/2007

Das komplette IMPULS-Schlauchfilterpro-gramm ist sowohl hinsichtlich Explosions- undBrandschutz von einem anerkannten Prüf-institut ATEX-zertifiziert als auch in Sachen Ar-beitsschutz mit dem H3-Zeichen der Holz-Berufsgenossenschaft bestätigt worden. Bei-des bezieht sich auf das Gesamtsystem derFilteranlage. Scheuch ist somit das erste Un-ternehmen, das für sein gesamtes Reihenfilter-Programm den Nachweis der H3-Prüfung auf-weisen kann.

H3-Zeichen

Ziel von Scheuch war die Si-cherstellung des Reststaub-gehaltes unter 0,1 mg/m3

bei möglichst langer Filter-schlauch-Standzeit und ger-ingem Filterwiderstand sow-ie für den Betreiber Kostenfür laufende Prüfungen zuvermeiden.

Um die Bestätigung durch das BG-PRÜFZERT-Zeichen H3 der Holz-BG zu erh-alten, wurden die entsprechenden Prüfungenan einer ausgeführten IMPULS-Filteranlagedurch die BIA (Berufsgenossenschaftliches In-stitut für Arbeitsschutz) durchgeführt. NachAbschluss aller Messungen ist diese Filteran-lage somit das erste H3-geprüfte, stationäreFilter. Eine sichere Unterschreitung des Rests-taubgehaltes von 0,1 mg/m3 und eine stän-dige Überwachung werden bestätigt (wie inder BGI 739 bzw. in der EN 12779 - Sicherheit-stechnische Anforderungen für Absauganla-gen für Holzstaub und Späne gefordert). Für

den Betreiber ergeben

sich daraus folgendeNutzen: Mit diesemstaubtechnischen Nach-weis (Filterschlauch, Fil-terschlauchbefestigungund Schlauchbodenwurden geprüft) können

zukünftig die üblichen Kosten für die Erstmes-sung vor Ort seitens des Betreibers entfallen.Gleiches gilt für die bisher notwendigenwiederkehrenden Messungen, da die kontinu-ierliche Reststaubüberwachung ebenfalls ge-prüft wurde. Durch die Sicherstellung von< 0,1 mg/m3 besteht Ex-Zonenfreiheit in derRückluft.

Neues zum ATEX-Zertifikat für das Gesamtsystem

Zuvor war in einem aufwändigen Prüfverfahrenin Zusammenarbeit und Absprache mit derdeutschen Holz-BG bei der FSA Forschungs-gesellschaft für angewandte Systemsicherheitund Arbeitsmedizin GmbH in Mann-heim/Deutschland ein Versuchsholzstaubfilterpraxisnah untersucht worden.

Bereits vor rund einemJahr ist der Nachweis ge-lungen, dass Scheuch-IMPULS-Filter in derHolz-und Holzwerkstoff-industrie als Gesamtsys-tem - Filteranlage inklusiveE n t k o p p l u n g s m a ß -nahmen und Staubaus-tragung - ATEX konformsind. Da Filterstand-orte trotz des geringenScheuch-Flammenprofilsbezüglich der Explo-sionsflammenreichweiteproblematisch bleiben -besonders wenn Fahrwege oder dieGrundgrenze innerhalb liegen - hatScheuch weitere neuartige Entlas-tungsmöglichkeiten getestet. Es liegtnun die Bestätigung über die Wirksam-keit von vier unterschiedlichen Explosi-onsschutzkonzepten mit nochmals klei-neren Flammenprofilen vor.

Auf der Basis der Prüfergebnisse der FSAbeauftragte Scheuch einen anerkanntenGutachter, die Gefahrenbereiche zu definierenbzw. die Einschränkungen zu beschreiben.Das Gutachten unterteilt in drei Bereiche:

Flammenprofil:

In diesem Bereich kann es zur direkten Beauf-schlagung mit der Flamme kommen. DieserBereich wurde aus den Videoaufzeichnungenermittelt und mit einem Sicherheitsfaktorversehen. In diesem Bereich sind direkte phys-iologische Einflüsse auf dort befindliche Perso-nen zu befürchten. Brennbare Stoffe könnendort in Brand geraten, sicherheitstechnischrelevante Bauteile würden beschädigt werden.

Bereich 1:

In diesem Bereich besteht keine direkte Ein-wirkung durch die Flamme, durch die Strahl-ung erfolgt kurzzeitig eine erhöhte Wärmebe-lastung, durch die es allerdings erfahrungs-gemäß nicht zur Schädigung von Personenoder Bauteilen kommt.

Bereich 2:

In diesem Bereich besteht nur noch eine Ein-wirkung der Flammenstrahlung. Diese ist aller-dings so gering, dass keine Schädigung vonPersonen möglich ist.

Dieses Gutachten kann für die Risikobewer-tung im Explosionsschutzdokument herange-zogen werden. Es bestätigt darüber hinaus,

dass sich Fahr- und Geh-wege innerhalb des Berei-

ches befinden dürfen.

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 Scheuch-

Filteranlagen in der Holz- und Holzwerkstoffindustrie

ist das Resultat sehr erfreulich.

NEUES ZUM THEMA

SICHERHEIT