10 Brand- und Explosionsschutzmaßnahmen bei brennbaren Luftverunreinigungen

Enthält die Erfassungsluft brennbare Stoffe (z. B. Gase, Lösemitteldämpfe, brennbare Stäube), ist zu ermitteln, inwieweit eine Brand- oder Explosionsgefahr besteht. An Anlagen zur Abscheidung brennbarer Gase, Gasgemische oder Dämpfe sind ggf. weitere als die in dieser Regel beschriebenen Maßnahmen erforderlich.

Brände können an allen Stellen der Anlage entstehen, an denen sich Ablagerungen bilden und entzündet werden. Zündquellen können beispielsweise sein:

• Funken aus dem Bearbeitungsprozess,
• Funken aus elektrostatischen Aufladungen,
• Selbstentzündung reaktionsfähiger (nicht oxidierter) Stäube,
• geräteeigene Zündquellen (z. B. heiße Oberflächen),
• Blitzschlag (bei Außenaufstellung),
• …

Zur Vermeidung von Bränden soll vermieden werden, dass Funken in der lufttechnischen Anlage Schaden verursachen. Hierfür können spezielle Vorabscheider (z. B. Massenkraftabscheider, Zyklone, Metallgeflechte) bei der Erfassung oder in der Rohrleitung eingesetzt werden. Zur Brandvermeidung können auch Funkenlöschanlagen als präventiv wirkende Schutzeinrichtungen eingesetzt werden.

Zum Löschen von Entstehungsbränden können Wasser- oder Gas-Löschanlagen zum Einsatz kommen. Eine explosionsfähige Atmosphäre kann auftreten, wenn Staubablagerungen im Arbeitsraum aufgewirbelt werden. Auch im Rohrleitungssystem (durch Aufwirbeln) oder im Abscheider (während der Abreinigung), kann explosionsfähige Atmosphäre auftreten. Sobald Ablagerungen brennbarer Stäube auftreten, ist zu prüfen, ob eine Zone festzulegen ist. Weitere Hinweise hierzu finden sich in der TRGS 722 und in der VDI-Richtlinie 2263 Blatt 6 und Blatt 6.1.

Zur Festlegung der erforderlichen Explosionsschutzmaßnahmen ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre zu bewerten. Auf dieser Grundlage sind durch die Betreiberinnen und Betreiber explosionsgefährdete Bereiche festzulegen.

Empfohlen wird eine Einteilung in Zonen (Näheres hierzu siehe TRGS 720ff. und DGUV Regel 113-001 Anlage 4). Von Explosionsschutzmaßnahmen kann nur abgesehen werden, wenn bei allen möglichen Betriebszuständen und vorhersehbaren Störungen sichergestellt ist, dass die Konzentration der brennbaren Luftverunreinigungen im Brennstoff/Luft-Gemisch die untere Explosionsgrenze (UEG) sicher unterschritten wird.

Hinweis: Die UEG ist eine stoffabhängige Kenngröße. Bei Stäuben hängt die UEG unter anderem von der Korngrößenverteilung ab; sie kann zwischen wenigen Gramm und mehreren Hundert Gramm pro Kubikmeter liegen.

Informationen zu den Explosionskenngrößen verschiedener Stäube und weitere Hinweise können der GESTIS-STAUB-EX Datenbank (www.dguv.de, Web-Code d6253) entnommen werden. Weitere anwendungsspezifische Hinweise zum Explosionsschutz enthalten die DGUV Information 209-046 und die DGUV Information 209-044.

10.1 Erfassungseinrichtungen

Da Staubablagerungen eine Brandlast sowie eine potentielle Staubexplosionsgefahr darstellen, ist darauf zu achten, dass an und in den Erfassungseinrichtungen Staubablagerungen möglichst nicht auftreten oder regelmäßig beseitigt werden.

Dient die lufttechnische Anlage zur Umsetzung des Explosionsschutzkonzepts "Vermeiden/Verringern von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre durch sicheres Unterschreiten der unteren Explosionsgrenze (UEG)", gilt: Je schlechter der Erfassungsgrad, umso häufiger kann gefährliche explosionsfähige Atmosphäre auftreten.

10.2 Luftleitungen

In Abhängigkeit von den Gegebenheiten am Einbauort ist aus Gründen des Brandschutzes häufig mindestens eine schwerentflammbare Ausführung der Luftleitungen erforderlich. Luftleitungen müssen brandschutztechnischen Anforderungen genügen (siehe DIN EN 1366-1, -2). Die brandschutztechnischen Anforderungen müssen mit den zuständigen Brandschutzstellen abgestimmt werden.

In explosionsgefährdeten Bereichen sind Luftleitungen aus elektrisch ableitfähigen oder leitfähigen Materialien zu verwenden; die Leitungen sind zu erden oder leitfähig mit Erde zu verbinden (siehe TRGS 727 "Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen"). Auch die Erfassungseinrichtungen müssen berücksichtigt werden.

Werden Schläuche mit Metallwendel als Saugschlauch eingesetzt, ist auch die Wendel in die Erdung der Anlage einzubinden. Die Erdung ist an beiden Enden der Wendel sicherzustellen. Außerdem müssen die zusätzlichen Hinweise in der TRGS 727 berücksichtigt werden.

Hinweis: Beim Transport von festen oder flüssigen Partikeln durch den Schlauch wird der Schlauch elektrostatisch aufgeladen, wenn keine Erdung vorhanden oder keine elektrische Leit- oder Ableitfähigkeit des Schlauchmaterials gegeben ist.

Ablagerungen in Luftleitungen stellen eine Brandlast und eine potenzielle Staubexplosionsgefahr dar und müssen daher vermieden oder regelmäßig beseitigt werden (siehe auch Strömungsgeschwindigkeiten in Tabelle 7).

Abhängig von der Häufigkeit und der Dauer des Auftretens von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in der Luftleitung kommt eine Zoneneinteilung in Zone 0, 1 oder 2 bei gas- bzw. dampfförmigen sowie in Zone 20, 21 oder 22 bei staubförmigen Luftverunreinigungen in Betracht. Zone 22 beinhaltet auch Staubablagerungen! Kann das Auftreten gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre sicher ausgeschlossen werden, ist die Luftleitung zonenfrei.

10.3 Abscheider

Besteht auf Grund von Art und Menge der Luftverunreinigung Explosionsgefahr, muss bei der Auswahl eines Abscheiders auch aus Sicht des Explosionsschutzes auf eine Eignung für den geplanten Einsatz geachtet werden.

Abscheider oder Bauteile, die eigene potenzielle Zündquellen aufweisen und in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, müssen einer Gerätekategorie entsprechen, die für die festgelegte Zone geeignet ist, zum Beispiel Geräte mit der Bezeichnung II 2 GD für Zone 1 und 21 (GefStoffV, Anhang 1, § 8, Absatz 8 und § 11 Absatz 3, Nr. 1, Kapitel 1.8, Richtlinie 1999/92/EG; die Ausführungen der Kennzeichnung sind im Leitfaden § 146 ATEX 2014/34/EU Guidelines und in den Normen zur Richtlinie enthalten).

Hinweis: Abscheider weisen häufig keine eigene potenzielle Zündquelle auf und unterliegen dann nicht der Richtlinie 2014/34/EU.

Kann die Zündquellenfreiheit entsprechend der Zone im Abscheider nicht realisiert werden, zum Beispiel, weil Zündquellen eingesaugt werden können, müssen konstruktive Explosionsschutzmaßnahmen, typischerweise eine explosionsfeste Bauweise, eine Explosionsdruckentlastung oder eine Explosionsunterdrückung, getroffen werden. Dabei ist zu beachten, dass eine Explosionsdruckentlastung in der Regel nicht in den Arbeitsraum, in Arbeitsbereiche oder in Richtung von Verkehrswegen entlasten darf. Werden zugelassene Vorrichtungen zur flammlosen Druckentlastung eingesetzt, ist die Explosionsdruckentlastung auch in Arbeitsräumen zulässig, wenn die Gefährdung für die Beschäftigten und die Gefahr einer Sekundärexplosion sicher ausgeschlossen werden können.

Ist ein Abscheider mit konstruktiven Explosionsschutzmaßnahmen ausgeführt, sind vor- und nachgeschaltete explosionsgefährdete Bereiche und Anlagenteile explosionstechnisch zu entkoppeln. Dadurch wird die Ausbreitung von Flammen und Druck durch die Luftleitungen verhindert, die zu einem Brand im Arbeitsbereich und bei Staubaufwirbelung zu Sekundärexplosionen führen kann.

Probleme, die es zu vermeiden gilt, am Beispiel filternder Abscheider für brennbare Stäube:

• Eignung:
  Bei der Beschaffung muss darauf geachtet werden, dass in der Festlegung der "bestimmungsgemäßen Verwendung" der Einsatz zur Abscheidung brennbarer Stäube eingeschlossen ist. Diese Festlegung muss in der Betriebsanleitung des herstellenden Unternehmens beschrieben sein.
  Andernfalls ist eine Nachrüstung oder der Ersatz durch einen geeigneten Abscheider erforderlich.


• Die Häufigkeit der Filterabreinigung hat Einfluss auf die Zoneneinteilung im Rohluftbereich: Im Rohluftraum kann beim Abreinigen der Filterelemente eine so hohe Konzentration des aufgewirbelten Staubs erreicht werden, dass eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre vorliegt, auch wenn die Konzentration des erfassten und abzuscheidenden Staubs betriebsmäßig nicht im Explosionsbereich liegt.
  Vgl. hierzu Punkt 3.3.5 in DGUV Regel 113-001 Anlage 4 Beispielsammlung.


• Neben der Zone im Rohluftbereich bestimmt auch der Abscheidertyp die Zone im Reinluftbereich:
  Besteht die Möglichkeit, dass, z. B. wegen eines Filterdurchbruchs oder Undichtigkeiten in Folge falschen Einbaus von Filterelementen, gefährliche explosionsfähige Atmosphäre im Reinluftbereich auftreten kann, ist dort eine Zone einzuteilen.
  Die Art der Zone hängt davon ab, welche Zone im Rohluftbereich vorliegt und ob der Filterdurchbruch, z. B. durch ein Stauberkennungssystem oder ein nachgeschaltetes Sicherheitsfilter ("Polizeifilter"), kurzfristig erkannt und unverzüglich beseitigt werden kann.
  Vgl. hierzu Punkt 3.3.5 in DGUV Regel 113-001 Anlage 4 Beispielsammlung.


• Dichtigkeit und Vorgehensweise bei der Entleerung der Staubsammelbehälter bestimmen die Zone um die Anlage:
  Abgelagerter Staub, der z. B. von undichten Verbindungen, mangelnder Sorgfalt beim Umgang mit den Staubsammelbehältern und nicht ausreichender Beseitigung von Ablagerungen herrührt, führt zu einer Staubexplosionsgefahr und kann bewirken, dass eine Zone 22 in der Umgebung vorliegt. Je besser darauf geachtet wird, dass möglichst kein Staub freigesetzt wird und Staubablagerungen sofort beseitigt werden, desto geringer ist die Ausdehnung der auszuweisenden Zone.
  Vgl. hierzu Punkt 3.1.1 in DGUV Regel 113-001 Anlage 4 Beispielsammlung.

10.4 Ventilatoren

Der Begriff Ventilator bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Einheit aus Ventilator, Gehäuse und elektrischem Antrieb. Die Gerätekategorie (im Sinne der Richtlinie 2014/34/EU, der sogenannten ATEX-Richtlinie) der eingesetzten Ventilatoren muss entsprechend den Zonen gewählt werden, die im Inneren oder in der Umgebung festgelegt sind.

• Im Inneren des Ventilators ist die Zone u. a. abhängig vom Staubgehalt der geförderten Luft.
  Eine Reduzierung der Geräteanforderungen ist beispielsweise möglich, wenn ein Filterdurchbruch des dem Ventilator vorgeschalteten Filters automatisch erkannt wird und zu einer Abschaltung des Ventilators führt (siehe Kapitel 10.3).


• Ist der Ventilator auch außen von einem explosionsgefährdeten Bereich umgeben, muss eine Ausführung der entsprechenden Gerätekategorie eingesetzt werden. Die maximale Oberflächentemperatur und gegebenenfalls die Explosionsgruppe des Ventilators einschließlich aller elektrischen Komponenten (z. B. Motor, Schalter etc.) muss für die vorliegenden explosionsfähigen Stäube oder Gase/Lösemittel geeignet sein.

10.5 Absaugen brennbarer Stäube außerhalb einer explosionsfähigen Atmosphäre

Wenn am Einsatzort und in der Einsatzzeit das Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre ausgeschlossen werden kann, ist das Absaugen von brennbaren Stäuben auch mit Entstaubern zulässig, deren staubbeladener Bereich frei von inneren Zündquellen ist.

Es sollten daher nur Entstauber eingesetzt werden, für die das herstellende Unternehmen schriftlich erklärt (z. B. in der Betriebsanleitung), dass das Gerät zum Absaugen brennbarer Stäube geeignet ist.