Entzündliche Medien oder Gas-Luft-Gemische verursachen in komplexen geschlossenen Tankanlagen und Rohrleitungssystemen ein nicht zu unterschätzendes Brand- und Explosionsrisiko. Die europaweit gültige Atex-Richtlinie 94/9/EG schreibt daher Schutzarmaturen vor, die Anlagen und Mitarbeiter vor den Auswirkungen einer möglichen Explosion bestmöglich schützen - zum Beispiel Armaturen wie statische Flammendurchschlagsicherungen, die das Risiko effektiv entschärfen und eine sichere Prozessführung gewährleisten. Zudem sind sie wirtschaftlicher als alternative Lösungen.
Dank ihrer speziellen Konstruktion aus spiralförmig gewickelten Edelstahlbändern verursachen diese Sicherheitsarmatu-ren geringe Druckdifferenzen bei reibungslosem Durchfluss. Bewährt haben sie sich in der petrochemischen Industrie, wo hochentzündliche Atmosphären unvermeidbar sind. Aber auch in Klär-, Deponie- und Biogasanlagen ermöglichen sie die sichere energetische Nutzung der anfallenden Gase. Hinzu kommt eine Vielzahl hochsicherheitsrelevanter Anwendungen in der chemischen und pharmazeutischen Industrie.
Gefährdungssituationen bestimmen
Im Falle einer Explosion unterscheiden internationale Normen zwischen Deflagrationen und Detonationen. Der Unterschied liegt in der Geschwindigkeit, mit der sich die Flammen ausbreiten. Bei einer Deflagration breitet sich die Flammenfront langsamer als der Schall aus, bei einer Detonation dagegen mit Überschallgeschwindigkeit. Da sich die Flammenfront bei einer Deflagration in einem Rohr durch physikalische Effekte jedoch beschleunigt, kann sie in eine Detonation übergehen. Der Übergang ist dabei abhängig von Rohrdurchmesser und -länge sowie dem Medium und seiner sogenannten Ex-plosionsgruppe.
Welche Art der Flammendurchschlagsicherung - Defla-grations- oder Detonationssicherung - jeweils die richtige ist, um die erforderliche Prozesssicherheit zu gewährleisten, hängt von zahlreichen Parametern ab. Anlagenbetreiber sollten sich deswegen bei der Auslegung der Armatur durch erfahrene Sicherheitsexperten beraten lassen. Grundsätzlich gilt dabei:
�?� Größere Entfernungen zwischen der potenziellen Zündquelle und dem Einbauort der Sicherung machen den Einsatz einer Detonationssicherung notwendig - ab einem Verhältnis von Rohrlänge zu Durchmesser von 50:1.
�?� Deflagrationssicherungen haben den Vorteil, dass sie einen geringeren Differenzdruck verursachen, dem durch-strömenden Medium also weniger Widerstand bieten.
Sicherheit individuell anpassen
In Konstruktion und Funktionsweise gleichen sich die beiden Varianten. Abgekantete und flache Metallbänder werden abwechselnd spiralförmig zu einem Zylinder aufgewickelt. Es entsteht eine Vielzahl enger Spalte, über deren Weite und Länge das Löschvermögen eingestellt werden kann. Engere, längere Spalte sorgen für ein effektiveres Löschvermögen; weitere, kürzere verursachen einen geringeren Druckverlust im Medium. Die Spaltlänge, also die Dicke der Sicherung, sollte jedoch nicht weniger als 12 Millimeter betragen, da die Effektivität ansonsten rapide abnimmt.
Als passive Bauteile verfügen die Flammendurchschlagsicherungen über keine beweglichen mechanischen Teile. Ihr Wirkprinzip beruht auf der Wärmeabgabe an die im Verhältnis zur Spaltweite sehr große Oberfläche. Das entzündete Medium wird so schlagartig auf eine Temperatur unterhalb des Brennpunktes abgekühlt und die Flammenfront bricht in sich zusammen. Die optimale Ausführung der Sicherheitsarmaturen gilt es anhand einer differenzierten Analyse des Rohrleitungssystems zu bestimmen.
Konstruktionsbedingt arbeiten die Flammendurchschlagsicherungen richtungsunabhängig und können so in Rohrleitungen bidirektional eingesetzt werden. Alternativ gibt es auch Endarmaturen, die atmosphärische Deflagrationen in die Umgebung oder den Flammenübergang von außen in die Rohrleitung verhindern.
Wirtschaftliche Betriebssicherheit
Der Wartungsaufwand der statischen Flammendurchschlagsicherungen ist stark abhängig vom durchströmenden Medium. Verunreinigungen verstopfen die Spalte und eine Reinigung ist erforderlich, um den reibungslosen Durchlass zu erhalten. Dazu lassen sich die Elemente nach dem Lösen weniger Schraubverbindungen entnehmen. Die Halterung verbleibt dabei inklusive Gehäuse in der Rohrleitung. Je nach Verschmutzung erfolgt die Reinigung mit Druckluft, Heißdampf oder durch Auswaschen mit speziellen Lösungsmitteln. Das bedeutet dauerhaft einen wesentlich wirtschaftlicheren Einsatz als zum Beispiel bei aufwendigen automatischen Löschmittelsperren oder sogenannten dynamischen Sicherungen, die einen hohen konstruktiven Aufwand erfordern.
Einsatzbedingungen der Sicherungen
Standardausführungen der Deflagrations- und Detonationssicherungen eignen sich für Betriebstemperaturen bis 200 °C und Arbeitsdrücke bis zu 2 bar. Bei extremeren Betriebsbedingungen sind Spezialausführungen notwendig, die höheren Arbeitsdrücken und Betriebstemperaturen gewachsen sind.
Für hochaggressive Medien bieten sich Ausführungen aus dem besonders korrosionsbeständigen Hastelloy an. Die Tankschutzarmaturen decken fast alle Anwendungen ab, bei denen entzündliche Atmosphären der Explosionsgruppen I und IIA bis IIC entstehen können. Sie sind nach DIN EN 12874 geprüft und nach Atex-Richtlinie 94/9/EG als Tankschutzarmaturen zugelassen. Zudem verfügen sie über eine RTN-Genehmigung und sind vom Germanischen Lloyd abgenommen.
