In diesem Artikel werfen wir zunächst einen Blick darauf, wie eine Staubexplosion entsteht. Dann schauen wir uns die ATEX-Zonen an, die für Umgebungen mit (Staub-)Explosionsrisiko verwendet werden, und welche Schutzmaßnahmen angewendet werden können. Schließlich geben wir einen Einblick in Sensoren, die in explosionsgefährdeten Umgebungen und Produktionsprozessen mit Staubexplosionsrisiko nützlich sind.
Eine Explosion ist ein Phänomen, das von drei Elementen abhängt, die die Bedingungen für das Auftreten einer Explosion bilden; diese sind im so genannten Gefahrendreieck zusammengefasst.
Diese drei Faktoren bilden zusammen die Grundvoraussetzung, unter der eine Staubexplosion auftreten kann. Die drei Elemente des Explosionsdreiecks bestehen aus:
Die Beseitigung mindestens eines dieser Faktoren verhindert das Auftreten einer Explosion.
Wenn sich eine Staubschicht aufbaut, kann durch statische Entladung oder Verbrühung in der Staubschicht ein Funke entstehen. Wenn dieser Funke durch Sauerstoff in der Atmosphäre gespeist wird, kann sich die Staubschicht entzünden und zu einer Staubexplosion führen.
In der Praxis liegt das Hauptaugenmerk auf dem Ausschluss der Zündquelle, da der Brennstoff oft nicht durch eine Alternative ersetzt werden kann und auch der Ausschluss von Sauerstoff oft nicht möglich ist.
Industrieunfälle und große (Staub-)Explosionen haben gezeigt, dass es notwendig ist, über das Offensichtliche hinauszuschauen.
Staubexplosionen können bei allen Arten von industriellen Prozessen auftreten, bei denen nicht oxidierte, oxidationsanfällige Stoffe gehandhabt werden. Zu den Anwendungsbeispielen gehören Fabriken, die mit Holzstaub, Mehl, Milch, Graphit, Metallpulvern usw. umgehen.
Beispiele für gefährdete Situationen sind:
In diesen Situationen kann es aufgrund der Anwesenheit von Staubpartikeln und Sauerstoff zu einer Explosionsgefahr kommen. Wenn sich Staubschichten in ausreichendem Maße aufbauen können, kann die Reibung (Erhitzung) in der Staubschicht zu einem Anstieg der Kerntemperatur führen. Wenn die Temperatur hoch genug ansteigt, besteht die Gefahr der Selbstentzündung des Staubgemischs, so dass die Schmelze eine potenzielle Zündquelle darstellt.
Gemäß der Richtlinie ATEX 153 werden explosionsfähige Atmosphären in staubigen Umgebungen nach den vorhandenen Explosionsgefahren und dem Ausmaß, in dem die Explosionsgefahren vorhanden sind oder sein können, klassifiziert.
Es werden die folgenden Zonen unterschieden:
Zone 20: Ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre regelmäßig und über lange Zeiträume vorhanden ist. Als Ausgangspunkt kann angenommen werden, dass die Explosionsgefahr während mindestens 1000 Stunden pro Jahr oder mindestens 10% der Betriebszeit vorhanden ist.
Zone 21: Ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine hohe Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins einer explosionsfähigen Atmosphäre besteht. Dabei wird von einer Dauer von mindestens 10 bis 1000 Stunden pro Jahr oder 0,1% bis 10% Betriebszeit ausgegangen.
Zone 22: Ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine geringe Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins einer explosionsfähigen Atmosphäre besteht. Es wird angenommen, dass dies weniger als 0,1% der Betriebszeit oder weniger als 10 Stunden pro Jahr ist.
Die Atex-Zone 22 ist die am häufigsten vorkommende Ex-Zone, schätzungsweise 95% der ATEX-Anwendungen tragen die Bezeichnung Zone 22. Von den verbleibenden 5% erhält die überwiegende Mehrheit eine Kennzeichnung der Zone 21 und die Zone 20 ist relativ selten.
Wenn die Bildung einer Staubschicht nicht verhindert werden kann, um die Verbrühungsgefahr zu beseitigen, ist ein Brand- und Verbrühungsdetektionssystem zur aktiven Überwachung der Staubschicht einzusetzen.
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