Explosionsentkopplung

Definition

Explosionsentkopplung ist eine sicherheitstechnische Maßnahme des konstruktiven Explosionsschutzes, die verhindert, dass sich eine Explosion von einem Anlagenteil über Rohrleitungen, Förderorgane oder andere Verbindungen auf benachbarte Bereiche ausbreitet. Ziel ist es, den Explosionsvorgang lokal zu begrenzen und angeschlossene Behälter, Silos, Filter, Zuführungen oder nachgeschaltete Prozessanlagen vor Flammen, Druckwellen und Folgeexplosionen zu schützen.

In der Praxis ist Explosionsentkopplung besonders wichtig, wenn brennbare Stäube verarbeitet werden, etwa in Mischern, Förderleitungen, Entstaubungsanlagen oder Silos.

Funktionsprinzip

Die Entkopplung unterbricht im Explosionsfall die Verbindung zwischen zwei Anlagenteilen innerhalb kürzester Zeit, damit Flammenfront und Druckanstieg nicht in den nächsten Anlagenteil übergreifen.

Sie ist in der Regel kein einzelnes eigenständiges Schutzsystem, sondern wird mit weiteren Maßnahmen des Explosionsschutzes kombiniert, insbesondere mit:

• Explosionsdruckentlastung
• Explosionsunterdrückung
• druckstoßfester Bauweise
• Maßnahmen zur Verhinderung der Flammen- und Explosionsübertragung

Gängige Systeme

Passive Systeme

• Rückschlagklappen und Explosionsschutzventile: schließen selbsttätig durch die Druckwirkung der Explosion
• Zellenradschleusen: können als mechanisches Entkopplungselement zwischen Silo und Mischer eingesetzt werden
• Doppelschieber-Systeme: trennen Prozessräume mechanisch

Aktive Systeme

• HRD-Löschmittelsperren: Sensoren erkennen den Explosionsbeginn, anschließend wird ein Löschmittel in die Leitung eingebracht, um die Flammenfront zu unterdrücken
• Schnellschlussschieber: schließen elektronisch angesteuert innerhalb von Millisekunden

Anwendung an Mischern

Bei Mischern ist die Explosionsentkopplung vor allem an den Schnittstellen zur restlichen Anlage relevant:

Gerade bei staubförmigen Produkten wie Zucker, Stärke, Mehl, Milchpulver, Metallpulver, Kunststoffgranulat oder pharmazeutischen Stoffen ist die Ausbreitung einer Explosion über Verbindungsleitungen ein wesentliches Schutzziel.

Auslegung und Planung

Für die richtige Auslegung sind unter anderem folgende Kenngrößen und Randbedingungen wichtig:

• Kst-Wert
• pmax
• Mindestzündenergie (MZE)
• Rohrleitungsdurchmesser und -geometrie
• Einbauort und Einbaulänge
• mechanische und thermische Belastbarkeit des Systems

Entkopplungssysteme müssen so geplant und projektiert sein, dass ihre Zünddurchschlagsicherheit und mechanische Belastbarkeit unter realen Einsatzbedingungen gewährleistet sind. Liegt ein hybrides Gemisch aus Staub und brennbarem Gas oder Dampf vor, steigt die Flammengeschwindigkeit; die Entkopplung ist dann auf die Kennwerte des Gemisches auszulegen.

Richtlinien und Normen

Die Einordnung und Auslegung von Explosionsschutzmaßnahmen erfolgt im Rahmen der europäischen und nationalen Richtlinien und Normen, insbesondere nach der Richtlinie 2014/34/EU sowie den einschlägigen Normen und Vorschriften für den Explosionsschutz.

Wichtige Grundlagen sind unter anderem:

• EN 1127-1 für Grundlagen und Methodik des Explosionsschutzes
• EN 14491 für die Druckentlastung von Staubexplosionen

• nationale Anforderungen wie die Betriebssicherheitsverordnung und das Explosionsschutzdokument

   

Nutzen für Betreiber

• Personenschutz durch Vermeidung von Folgeexplosionen
• Anlagenschutz durch Begrenzung von Sachschäden
• Produktionssicherheit durch geringere Ausfallzeiten
• Rechtssicherheit durch normgerechte Umsetzung des Explosionsschutzkonzepts

Die Auswahl des passenden Entkopplungssystems sollte bereits in der Planungsphase erfolgen, damit Produktdaten, Anlagengeometrie und Schutzkonzept aufeinander abgestimmt sind und der Mischer sicher in die Gesamtanlage integriert werden kann.