Bis hier und nicht weiter

Flammensperren als effektive Schutzmaßnahme

Anlagenbau
Chemie
Pharma
Ausrüster
Planer
Betreiber
Einkäufer
Manager

17.07.2017 Ein Feuer oder eine Explosion in einem geschlossenen verfahrenstechnischen System kann verheerende Folgen haben. Neben Schäden an der Anlage selbst ist auch die Gefahr für Sicherheit und Gesundheit der Mitarbeiter durch austretende Flammen und Druckwellen groß. Zudem ergibt sich ein Produktionsausfall, während die Anlage wieder instandgesetzt werden muss. Neben den Reparaturkosten bedeutet diese Unterbrechung des Betriebs einen zusätzlichen wirtschaftlichen Verlust für das Unternehmen.

Anzeige

Entscheider-Facts für Betreiber

  • Ein auf die Gefahrenquelle abgestimmter konstruktiver Explosionsschutz bewahrt Anlagen vor den Auswirkungen von Flammen und Druckwellen.
  • Nur entsprechend gestaltete Flammensperren ermöglichen ein nahezu unbeeinträchtigtes Strömungsverhalten im Regulärbetrieb.
  • Flammenlose Druckentlastungen ermöglichen einen prozessoptimierten Anlagenaufbau auch in explosionsgefährdeten Umgebungen.

Flammensperren halten Feuer unter Kontrolle, bevor sich Brände in einer Anlage ausbreiten können. Bild: Sentavio, eyewave, blueringmedia – Fotolia

Flammensperren
halten Feuer unter Kontrolle, bevor sich Brände in einer Anlage ausbreiten können. Bild: Sentavio, eyewave, blueringmedia – Fotolia

2: Anordnung der Flammensperren Flamesaf 933-S in den Abluftleitungen: Zwei parallele Stränge mit je zwei Sperren werden durch eine Notabführung (rechts) ergänzt. Bild: Bormann & Neupert by BS&

Anordnung der Flammensperren Flamesaf 933-S in den Abluftleitungen: Zwei parallele Stränge mit je zwei Sperren werden durch eine Notabführung (rechts) ergänzt. Bild: Bormann & Neupert by BS&

3: Jede Flammensperre lässt sich mit zwei manuell zu bedienenden Klappen für die Wartung und Reinigung isolieren. Dabei wird über den Kugelhahn am Rohrkompensator oberhalb der Sperre Heißdampf (rote Zuleitung) eingeleitet. Bild: Bormann & Neupert by BS&

Jede Flammensperre lässt sich mit zwei manuell zu bedienenden Klappen für die Wartung und Reinigung isolieren. Dabei wird über den Kugelhahn am Rohrkompensator oberhalb der Sperre Heißdampf (rote Zuleitung) eingeleitet.
Bild: Bormann & Neupert by BS&

4: Aufbereitungsanlage für die lösungsmittelhaltige Abluft aus der Pigmentfertigung bei Allessa in Frankfurt/Main Bild: Bormann & Neupert by BS&

Aufbereitungsanlage für die lösungsmittelhaltige Abluft aus der Pigmentfertigung bei Allessa in Frankfurt/Main
Bild: Bormann & Neupert by BS&

Ein effektiver Brand- und Explosionsschutz ist also für jeden Anlagenbetreiber – ob in der chemischen, petrochemischen oder pharmazeutischen Industrie – unverzichtbar. Ein sogenannter primärer Explosionsschutz – also das rigorose Vermeiden einer zündfähigen Atmosphäre – wäre der effektivste mögliche Schutz. Er ist jedoch im industriellen Umfeld kaum zu realisieren. Denn die Prozessmedien selbst bestehen häufig aus entzündlichen Gasen, Dämpfen oder Stäuben. Dann ist ein sekundärer, konstruktiver Schutz, der die Ausbreitung einer Flammenfront so schnell wie möglich ausbremst und so ein Worst-Case-Szenario wirkungsvoll verhindert, die wichtige Ergänzung zu allen vorbeugenden Brandschutzmaßnahmen. Je nach Beschaffenheit der Prozessmedien und abhängig von der Anlagenkonstruktion sind angepasste Schutzmechanismen notwendig. So bietet Bormann & Neupert by BS&B die für gas- und dampfförmige Medien entwickelten Flamesaf-Flammensperren. Sie stoppen die Ausbreitung einer Flammenfront in einem geschlossenen Rohrleitungssystem oder einer Tankanlage, ohne dabei im regulären Betrieb das Strömungsverhalten zu beeinträchtigen.

Zündfähige Atmosphäre durch brennbaren Staub

Zündfähige Atmosphären entstehen aber auch durch brennbare Stäube – häufig bei der Verarbeitung oder dem Handling pulverförmiger Schüttgüter. Aufgewirbelte Mikropartikel vermischen sich mit der Umgebungsluft, und schnell entsteht eine hochentzündliche Mischung. Vermeiden lässt sich das mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand in der Regel kaum. So stellen brennbare Stäube ein erhebliches Risiko für verfahrenstechnische Anlagen und ihre Bediener dar. Schutz vor den Auswirkungen einer Explosion bieten dann beispielsweise die flammenlosen Druck­entlastungen R-IQR.

Beide Atex-zertifizierten Lösungen bieten effektiven Schutz vor den Folgen einer Explosion, unterscheiden sich aber – entsprechend der jeweiligen Gefahrenquellen – grundlegend in ihrer Konstruktion und Funktionsweise. „Unsere Flammensperren werden in Rohrleitungen oder als Endarmatur verbaut. Entzündet sich das gas- oder prozessförmige Medium innerhalb des Leitungssystems, kühlen sie die Flammenfront sofort auf eine Temperatur unterhalb des Flammpunktes ab und das Feuer erlischt“, erläutert Stefan Crass, verantwortlich für den Bereich Industrial Explosion Protection bei Bormann & Neupert by BS&B.

Explosionsgefahr durch lösungsmittelhaltige Abluft

Zum Einsatz kommen die Flammensperren etwa in der Aufbereitung der Abluft aus der Pigmentfertigung beim Unternehmen Allessa in Frankfurt am Main. Die stark lösungsmittelhaltige Abluft der Explosionsgruppe IIB3 wird aus dem Produktionsbereich durch ein geschlossenes Rohrleitungssystem zu einer Verbrennungsanlage geleitet und dort unter Zufuhr von Erdgas verbrannt. Die erzeugte Wärmeenergie speist das Dampfnetz des Produktionsstandorts.

Die in der Abluft enthaltenen Lösungsmittel verursachen ein erhebliches – dabei unvermeidbares – Zündpotenzial und erfordern einen effektiven sekundären Explosionsschutz. Diesen bieten insgesamt vier Flammensperren vom Typ 933-S in den beiden parallellaufenden, untereinander schaltbaren Leitungssträngen. Der Luftstrom lässt sich mithilfe von Verteilern so flexibel durch die Rohrleitungen mit Nenndurchmessen von 300 mm leiten, dass er dabei immer durch zwei Flammensperren fließt.

Diese Anordnung der bidirektional wirkenden Schutzarmaturen verhindert, dass im Fall einer Explosion die Flammen auf andere Anlagenteile übergreifen. Sie unterbindet eine Ausbreitung sowohl in Richtung der Produktionsanlagen als auch in Richtung der Abluftverbrennung und verhindert eine Kettenreaktion. Alle Bereiche sind damit explosionstechnisch entkoppelt und vor den Auswirkungen eines Feuers geschützt.

Flammensperre schützt vor Rückzündung

Zusätzlich verfügt das Abluftsystem über eine Notabführung, die bei Gefahrenhinweisen aktiviert wird, etwa beim Überschreiten eines festgelegten Temperaturgrenzwerts oder dem Abfall der Strömungsgeschwindigkeit. Dann werden die beiden regulären Stränge von zwei schnell schließenden Klappen automatisch verschlossen und die Klappe zur Notabführung über das Gebäudedach geöffnet. In der Leitung mit 200 mm Nenndurchmesser ist eine weitere Flammensperre vom Typ 933-S verbaut, die das Austreten brennbarer Gase vor Rückzündung in die Anlage schützt.
„Neben der hohen Funktionssicherheit bei einer Explosion war vor allem das sehr gute Strömungsverhalten und die Wartungsfreundlichkeit ausschlaggebend für den Einsatz der Flamesaf-Flammensperren“, beschreibt Crass. „Die Gestaltung der korrosionsbeständigen Hastelloy-Sperrelemente in ihrem Inneren stellt sicher, dass Druckverluste beim Durchfluss im Regulärbetrieb auf ein Minimum reduziert sind. Die Abluft aus der Pigmentherstellung kann nahezu ungehindert durch die Armatur strömen.“

Um dieses Strömungsverhalten dauerhaft sicherzustellen, werden die Flammensperren regelmäßig gewartet und gereinigt. Dazu sind vor und hinter jeder Armatur manuell bedienbare Klappen angeordnet, mit denen sie individuell vom übrigen Strang zu isolieren ist. Die Abluft wird in dieser Zeit durch die verbleibende Leitung geführt. Zur Reinigung wird Dampf von oben über einen am Rohrkompensator montierten Kugelhahn in die Armatur eingeleitet. Nach der Reinigung lässt sich das Kondensat über einen unterhalb der Sperre liegenden weiteren Kugelhahn wieder ablassen.

Zertifizierte Sicherheit für anspruchsvolle Umgebungen

Die Flamesaf 933-S für den Einsatz bei Allessa entsprechen wie alle Varianten des Herstellers der DIN EN ISO 16852 für Flammensperren sowie der aktuellen Atex-Richtlinie 94/9/EC. Auch die bereits erwähnten flammenlosen Druckentlastungen R-IQR sind nach diesen Vorgaben geprüft. Sie bieten wirksamen Schutz vor Explosionen durch brennbare Stäube. Ihr bogenförmiges, mehrlagiges Edelstahl-Filtergewebe bewirkt einen konstruktiven Explosionsschutz, indem es die Explosionsdruckwelle stoppt und zugleich die Flammenfront effizient herabkühlt. So ermöglichen sie auch in explosionsgefährdeten Umgebungen einen prozessoptimierten Anlagenaufbau. Konstruktiv aufwendige und teure Ablasskanäle sind dadurch unnötig.

Powtech 2017 Halle 2 – 530

Weitere CT-Artikel zum Thema.

Link zum Anbieter.

Heftausgabe: Juli 2017
Anja Fischbeck, Ingenieurin bei Bormann & Neupert by BS&B

Über den Autor

Anja Fischbeck, Ingenieurin bei Bormann & Neupert by BS&B
Loader-Icon