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
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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
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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
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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
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Explosionsschutz – Warum? 21.09.2001 – Toulouse Unglücksursache ungeklärt
14 Tote, 17 Verletzte Ca. 113 Mio. Euro Sachschaden
Tanklager-Explosion in Toulouse
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Grundlagen Explosionsschutz – Explosionsdreieck
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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!
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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!
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Die Zündtemperatur eines Streichholzkopfes liegt bei ca. 80°C!
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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)
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575 - 640°C
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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“.
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Grundlagen Explosionsschutz – Explosionsdreieck
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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
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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
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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
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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!
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Grundlagen Explosionsschutz – Schutzmaßnahmen
Primärer ExSchutz
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Sekundärer ExSchutz
Tertiärer ExSchutz
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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
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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
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Grundlagen Explosionsschutz – Schutzmaßnahmen
Primärer ExSchutz
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Sekundärer ExSchutz
Tertiärer ExSchutz
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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
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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
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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
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Zündschutzart
Temperaturklasse
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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
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Grundlagen Explosionsschutz – Zündschutzarten Ex „d“ – Druckfeste Kapselung
Ex „e“ – erhöhte Sicherheit
Ex „p“ - Überdruckkapselung
Ex „m“ - Vergusskapselung
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Grundlagen Explosionsschutz – Zündschutzarten Ex „o“ – Ölkapselung
Ex „q“ – Sandkapselung
Ex „c“ – konstruktive Sicherheit
Ex „fr“ – schwadenhemmende Kapselung
Ex „b“ - Zündquellenüberwachung
Ex „k“ - Flüssigkeitskapselung
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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.
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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.
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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.
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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
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Grundlagen Explosionsschutz – Schutzmaßnahmen
Primärer ExSchutz
Explosionsschutz – Technologietage OSMO
Sekundärer ExSchutz
Tertiärer ExSchutz
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Grundlagen Explosionsschutz – Tertiäre Explosionsschutzmaßnahmen Ziel: die Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß beschränken Explosionsfeste Bauweise Explosionsdruckentlastung Explosionsunterdrückung Explosionstechnische Entkopplung (von Flammen und Druck)
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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
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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
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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
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bP nach Ziffer 3
5. Wiederkehrende Prüfung ZÜS
5.1 Anlage (max. 6 Jahre) 5.2 Geräte (max. 3 Jahre) 5.3 Einrichtungen (jährl.)
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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
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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
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Grundlagen Explosionsschutz
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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
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