Explosionsschutz

Explosionsschutz

Die Sicherheit von Personen, ein sicherer Produktionsprozess ohne Störfälle und eine saubere Umwelt sind wichtige Ziele der Prozess-­ und Verfahrenstechnik. Um diese Ziele zu erreichen, ist das Wissen um die Entstehung von Explosionen und Maßnahmen zu deren Vermeidung (Explosionsschutz) überall dort notwendig, wo brenn­bare Stoffe, Sauerstoff und Zündquellen auf einander treffen können. Eine Explosion ist „eine plötzliche Oxidations- oder Zerfallsreaktion mit Anstieg der Temperatur, des Drucks oder beider gleichzeitig“ (ISO 8421-1, EN 1127-1). Eine Explosion ist nur möglich, wenn ein bestimmtes Mischungsverhältnis zwischen brennbarer Substanz (Gas, Staub) und Luft besteht und eine Zünd­quelle besteht. Fehlt eine dieser Komponenten wird die exotherme Reaktion nicht erfolgen.

Explosionsfähige Stoffe

Explosionsfähige Stoffe liegen in Form von Gas, Nebel, Dampf oder Staub vor­. Ein Explosionsschutz ist daher nicht nur im Zusammenhang mit Gasen erforderlich. Auch bei Stäu­ben können explosionsfähige Atmosphären entstehen. Grundsätzlich gilt: Bei Stoffen, die mit Sauerstoff reagieren können, ist dann mit einer Explosionsgefahr zu rechnen, wenn der brennbare Stoff in einem Raumvolumen mit einem bestimmten Partialdruck oder als feinkörniger Staub vorliegt. Nebel und Stäube sind explosionsfähig bzw. bilden eine explosionsgefährliche Atmosphäre, wenn die Größe der Tröpfchen­ bzw. Teilchen­ weniger als 1 mm beträgt und eine Mindestdichte herrscht. Hier gilt: Je kleiner die Körner, umso größer ist die Oberfläche und damit steigt die Reaktionsgeschwindigkeit. Stäube mit einer größeren Teilchengröße sind in der Regel nicht zündfähig. In der Praxis vorkommende Nebel, Aerosole und Stäube haben Teilchen­größen zwischen 0,001 mm und 0,1 mm. Bei Gasen ist das Konzent­rationsverhältnis der Parameter, der darüber entscheidet, ob eine Explosion möglich ist. Ein explosives Gas-Luft-Gemisch ist immer dann gegeben, wenn der Anteil des brennbaren Gases oder einer verdampften Flüssigkeit zwischen der unteren (UEG) und oberen (OEG) Explosionsgrenze liegt. Einige chemisch unbeständige Stoffe (z.B. Acetylen, Ethylenoxid) können auch ohne Sauerstoff durch Selbst­zersetzung exotherme Reaktionen eingehen.

Teilbereich der Sicherheitstechnik

Als Teilbereich der Sicherheitstechnik dient der Explosionsschutz dem Schutz vor der Entstehung von Explosionen und der Vermeidung von Schäden an Personen und Gegenständen (technische Produkte, Anlagen und andere Einrichtungen). Der Explosionsschutz wird durch Definitionen wie Zündschutzarten und Zoneneinteilung beschrieben und durch Normen (z. B. IEC oder EN) definiert. Grundlage sind dabei gesetzliche Regelungen wie die ATEX-Richtlinien der Europäischen Union oder der National Electrical Code (NEC) in den USA. Im Bereich der Europäischen Union sind für den Explosionsschutz die ATEX-­Richtlinie 2014/34/EU für Hersteller sowie die Richtlinie 1999/92/EG für Betreiber eingeführt. Diese Richtlinien sind in den Mitgliedsstaaten in nationales Recht – Elfte Verord­nung zum Produktsicherheitsgesetz (11. ProdSV) und Betriebssicherheits­verordnung (BetrSichV) – umgesetzt. Explosionsgefährdete Bereiche werden dabei nach Häufigkeit und Dauer des Auftretens von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in Zonen unterteilt. Bei Gasen wird zwischen Bereichen, in denen gefährliche explosionsfähige Atmosphären ständig, über lange Zeiträume oder häufig (Zone 0), gelegentlich (Zone 1) oder nie bzw. nur kurzzeitig (Zone 2) vorhanden sind, unterschieden. Bei Stäuben erfolgt die Untergliederung in Bereiche, in denen gefährliche explosionsfähige Atmosphären ständig, über lange Zeiträume oder häufig (Zone 20), gelegentlich (Zone 21) oder nie bzw. nur kurzzeitig (Zone 22) auftreten.

Bei den Maßnahmen zum Explosionsschutz wird unterschieden zwischen:

  • Primärer Explosionsschutz: Maßnahmen, die die Bildung einer gefährlichen explosionsfähiger Atmosphäre verhindern oder einschränken. Hier sind die Anforderungen gemäß Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV), Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) und Explosionsschutzverordnung (11. ProdSV) einzuhalten
  • Sekundärer Explosionsschutz: Maßnahmen, die die Entzündung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre vermeiden. Bereiche, in denen eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre (g. e. A.) auftreten kann, müssen dabei als explosionsgefährdete Zonen ausgewiesen werden, in denen keine wirksamen Zündquellen vorhanden oder erwartbar sind wie z.B. Blitzschlag, Lichtbogen, elektrostatische Aufladung o.ä.
  • Tertiärer Explosionsschutz: Maßnahmen, die die Explosionsauswirkungen auf ein unbedenkliches Maß beschränken. Der tertiäre Explosionsschutz wird dann angewandt, wenn die Maßnahmen des primären und sekundären Explosionsschutz nicht ausreichen, um die Gefahr einer Explosion auf das geforderte Maß zu reduzieren

Wird vor Ort festgestellt, dass eine der genannten Maßnahmen zum Explosionsschutz nicht ausreichend ist, können die Maßnahmen kombiniert werden.

Nicht nur in klassischen verfahrenstechnischen Anlagen der che­mischen und petrochemischen Industrie sowie im Bergbau ist ein wirksamer Explosionsschutz erforderlich. Auch in nur vermeintlich harmlosen Bereichen wie z. B. der Lebens-, Textil- oder der holzverarbeitenden Industrie ist ein erheb­liches Gefahrenpotential vorhanden. Der Trend zu immer größeren Produktionseinheiten und steigenden Produktionsvolumina sowie die zunehmend restriktiveren rechtlichen Bestimmungen haben die Anzahl der potentiell betroffenen Betriebe signifikant erhöht.

Verpflichtende Gefährdungsbeurteilung

Aufgrund des Arbeitsschutzgesetzes (ArbSchG), der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV), der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) und der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV) ist jeder Arbeitgeber dazu verpflichtet, eine Gefährdungsbeurteilung vorzunehmen. Wird dabei deutlich, dass eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre vorliegt, muss ein Explosionsschutzdokument erstellt werden. Lässt sich die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre nicht sicher vermeiden, muss der Arbeitgeber folgende Aspekte beurteilen:

  • die Wahrscheinlichkeit und Dauer des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphären
  • die Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins, der Aktivierung und des Wirksamwerdens von Zündquellen
  • das Ausmaß der zu erwartenden Auswirkungen von Explosionen

Die Beurteilung ist unabhängig davon, ob Zündquellen vorhanden sind oder nicht, da davon ausgegangen werden muss, dass die Entzündung einer eventuell vorhandenen explosionsfähigen Atmosphäre stets möglich ist. Auf Basis dieser Beurteilung sind explosionsgefährdete Bereiche in Zonen einzuteilen. Darüber hinaus ist ein Explosionsschutzdokument zu erstellen und kontinuierlich zu aktualisieren. Vor der ersten Inbetriebnahme oder nach einer wesentlichen Veränderung sowie wiederkehrend mindestens alle 3 Jahre sind Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen durch eine befähigte Person oder eine zugelassene Überwachungsstelle (ZÜS) zu prüfen (§§ 14 und 15 BetrSichV).

Wir sind Ihr Partner für den EMV-orientierten Gebäudeschutz. Gerne beantworten wir Ihre Fragen und beraten Sie hinsichtlich Ihres Anliegens. Entsprechende Informationen finden Sie im Kontaktbereich.