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 [email protected] Explosionsschutz – Technologietage OSMO

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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 [email protected]

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