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Fragen zum konstruktiven Explosionsschutz eines Behälters, in dem Wasserstoff entsteht

KomNet Dialog 3722

Stand: 04.08.2010

Kategorie: Sichere Anlagen / Sicherer Betrieb > Explosionsschutz, Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen > Sicherheitstechnische Anforderungen, Sicherheitseinrichtungen

Dialog
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Frage:

1) In einem Metallbehälter (St 37-2) werden in einer Beize Drahtballen aufgelöst. Dabei entsteht Wasserstoff. Der Metallbehälter ist mit dem Werkstoff Vulcoferran in 2 Schichten ausgekleidet - eine Schicht nicht leitfähig (1012 W x cm) eine leitfähig (107 W x cm). Die Reihenfolge, in der die Schichten aufgebracht sind, ist nicht bekannt. Die Gesamtschichtdicke beträgt ca. 14 mm. Habe ich mit Hinblick auf Elektrostatik ein Problem? Betriebsmäßig – so der Betreiber – sei die Oberfläche mit einem Flüssigkeitsfilm bedeckt, was aber in Frage gestellt werden darf. Die max. Oberfläche bei nicht leitfähigem Material für Wasserstoff in Zone 0 sind 4 mm², maximal Schichtdicke 0,2 mm!! Das Einbringen eines Metallgitters über das Vulcoferran ist nicht möglich (Metall würde sich auflösen)! 2) Der Behälter ist permanent geöffnet. Das Behältervolumen beträgt 17m³ (wobei er über die Hälfte mit Flüssigkeit gefüllt ist), die Druckentlastungsfläche beträgt ca. 3,14 m². Bei einer etwaigen Explosion entsteht ein reduzierter Explosionsüberdruck von 260 mbar. Wie dick müssten die Behälterwandungen sein, damit der Behälter bedenkenlos als druckfest zu bezeichnen ist?

Antwort:

zu 1)

Die Beize (z.B. Salzsäure) ist als elektrisch guter Leiter anzusehen. Es besteht nur dann eine Gefahr der Aufladung, wenn schnelle Trennvorgänge vorkommen, wie sie ein schnell laufender Rührer oder ein Eindüsen von Beize hervorruft.

Solange die Beize nur zu- bzw. abfließt und in dem Behälter nicht gerührt wird (was wegen des Schrotts kaum möglich sein dürfte), so besteht auch bei einer Auskleidung mit einem nicht leitenden Werkstoff keine Explosionsgefahr.

Natürlich darf der aufgegebene Schrott selbst kein Ladungsträger sein.

zu 2)

Druckfestigkeit setzt voraus, dass der Behälter etwa für das 8- bis 10-fache des herrschenden Druckes, nämlich den Explosionsdruck, ausgelegt ist. Da in dem Behälter Umgebungsdruck herrscht, müsste er für etwa 10 bar ausgelegt sein. Dieses Maß übersteigt bei der Behältergröße die statische Festigkeit in der Regel bei weitem, so dass der Behälter diesem Kriterium kaum genügen dürfte, von den Konstruktions- bzw. Prüferfordernissen einmal ganz abgesehen.

Die Erstellung eines Explosionsschutzdokumentes für diese Anlage, in der auch das o.a. Detail zu behandeln ist, erfordert insgesamt spezielle Kenntnisse, für die die Beteiligung eines externen Experten dringend anzuraten ist. So ist vor einigen Jahren an einer solchen Anlage tatsächlich eine Explosion aufgetreten, deren Ursache nicht abschließend ermittelt werden konnte.

Das maßgebliche Regelwerk zur Betrachtung von Explosionsgefahren durch elektrostatische Ladungsvorgänge ist derzeit noch die BGR 132.

Weitere Auskünfte kann auch die Prüf- und Zertifizierstelle für Bauteile, Maschinen, Geräte und Schutzsysteme im Ex-Schutz (BG Exam) oder die Fachabteilung der PTB unter http://www.ptb.de/de/org/3/34/index.htm geben. Ansprechpartner finden sie bei der IFA unter: http://www.dguv.de/ifa/de/index.jsp .