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Explosionsschutz in Trockenbaustoffwerken


Eine Staubexplosion und ihre Folgen

Im Sommer 1999 ereignete sich in einer Anlage zur Herstellung von Trockenputz bei der Befüllung eines Silos mit einem Cellulosederivat (Handelsname: Methocel) eine Staubexplosion, bei der ein Versicherter schwer, ein weiterer leicht verletzt wurde. Durch die Explosion, den nachfolgenden Brand und den Produktionsausfall entstand ein erheblicher Schaden für den Betrieb.



Wie kam es zu diesem Unfall?

Am Unfalltag sollte das Methocelsilo aufgefüllt werden. Zu diesem Zweck wurde ein Big-Bag Methocel auf die Bühne über dem Silo transportiert, Silo und Big-Bag geöffnet und das Silo somit befüllt. Die aus dem Silo verdrängte ausströmende Luft riss einen Teil des Pulvers mit und bildete auf diese Weise eine explosionsfähige Staub-Luft-Wolke. Dann entzündete sich das Gemisch. Die Zündquelle konnte bislang noch nicht eindeutig identifiziert werden. Der mit der Befüllung beauftragte Mitarbeiter wurde von der explodierenden Staubwolke erfasst und erlitt schwere Verbrennungen. Ein anderer Mitarbeiter zog sich bei den Löscharbeiten eine Rauchvergiftung zu.

Bei der Herstellung von Trockenbaustoffen wie Putz- und Trockenmörtelprodukten werden neben unbrennbaren Bindemitteln wie Zement, gebranntem Kalk und Gips und unbrennbaren Zuschlägen wie Sand und Schlacke auch brennbare Additive eingesetzt. Neben Cellulosederivaten, wie in diesem Fall, werden noch zahlreiche weitere brennbare, staubförmige und damit staubexplosionsgefährliche Stoffe in stetig zunehmender Zahl und Menge verwendet. Cellulosederivate dienen als Verdicker oder Faserverstärkung. Die Palette der Additive umfasst aber auch komplexe chemische Zubereitungen wie Entschäumer, Netz- und Dispergiermittel sowie Kunststoffvergütungen. Derartige Chemikalien wurden aus Preisgründen in der Vergangenheit nur äußerst zurückhaltend eingesetzt. Durch die Weiterentwicklung nehmen jedoch sowohl die Anzahl als auch die Anteile solcher Additive an den Produkten stetig zu. Dabei werden die notwendigen Brand- und Explosionsschutzmaßnahmen bis heute nicht immer und überall getroffen. Gefährdungen durch Brand und Explosion hatten bislang in der Trockenbaustoffindustrie geringe Bedeutung. Bei einer systematischen Gefährdungsanalyse wird jedoch deutlich, dass bei bestimmten Arbeitsverfahren einige Brandschutzmaßnahmen notwendig sind, während bei anderen Produktionsverfahren, wie beim geschilderten Fall, darüber hinaus auch Explosionsgefahren bestehen können.



Wie gefährdet explosionsfähiger Staub?

Im Folgenden werden anhand eines Beispiels der für viele Produkte verwendeten und an dem Unfall beteiligten modifizierten Cellulose die auftretenden Gefährdungen analysiert und mögliche Lösungen für Gegenmaßnahmen aufgezeigt. Dieser Beitrag berücksichtigt sowohl unterschiedliche Produktionsweisen als auch aktuelle und mögliche zukünftige Produkte. Im Rahmen dieses Artikels kann jedoch auf den Aufbau und die Funktion eines Trockenbaustoffwerks und die Grundlagen des Brand- und Explosionsschutzes nicht näher eingegangen werden.


Methocel, Celluloseether, modifizierte Cellulose, was ist das eigentlich?

Der faserige Gerüstbaustoff von Holz besteht aus Cellulose, die großtechnisch als Rohstoff für und Grundbaustein von Papier gewonnen wird. An der in der Trockenbaustoffindustrie verwendeten Cellulose werden chemisch geringfügige Modifizierungen vorgenommen, damit sie besser verarbeitet werden kann. Der Einfachheit halber werden im Folgenden alle Cellulosemodifikationen als "Cellulose" bezeichnet. Cellulose wird in Form kurzer, pulverförmiger Fasern oder etwas längerer, zu lockeren Flocken aggregierter Fasern eingesetzt. Ihre Farbe variiert zwischen weiß und cremefarben. Cellulose ist wie Papier, das überwiegend aus Cellulose besteht, leicht brennbar. Die Brennbarkeit der Produkte nimmt zu, je kleiner die Teilchen werden. Mit Luft aufgewirbeltes, fein verteiltes Cellulosepulver verbrennt nach der Zündung explosionsartig. Theoretisch reicht eine abgelagerte Staubschicht von weniger als einem Millimeter aus, um einen zwei Meter hohen Raum mit explosionsfähigem Gemisch zu füllen.

Cellulosepulver ist kein Gefahrstoff im Sinne der Gefahrstoff-Verordnung. Aus den Sicherheitsdatenblättern gehen als hauptsächliche Gefahren die Gefahr von Staubexplosionen bei Aufwirbelung des Pulvers und die Gefahr hervor, dass nasse Böden durch verschüttete Cellulose sehr rutschig werden. Empfohlene Gegenmaßnahmen sind Sauberkeit bei der Lagerung und Verarbeitung und die Vermeidung von Zündquellen sowie von aufgewirbeltem Staub. Die Angaben in den Sicherheitsdatenblättern sind somit kaum geeignet, bei einem Laien auf dem Gebiet des Brand- und Staubexplosionsschutzes ein Bewusstsein für die von Cellulose ausgehenden Gefahren zu schaffen. Auch für die Festlegung von Explosionsschutzmaßnahmen reichen die Daten nicht aus.



Brand- und Explosionsspuren Lagerung in Kleinsilos
Brand- und Explosionsspuren
Lagerung in Kleinsilos



Welche Anlagenteile sind besonders gefährdet?

Von Staubexplosionen sind hauptsächlich die auch in der Trockenbaustoffindustrie vorhandenen Silos bzw. Bunker betroffen, Entstaubungsanlagen bzw. Abscheider sowie Förderer und Mischanlagen. Explosionen treten, wie beim oben geschilderten Fall, insbesondere beim Befüllen von Silos auf, aber auch beim Absaugen und pneumatischen sowie mechanischen Fördern von Staub, beim Mischen sowie im Zusammenhang mit hohen Temperaturen (heißen Oberflächen, Flammen, Funken usw.).

Anteil einzelner Anlagengruppen an den
ausgewerteten Staubexplosionen

Anlagengruppe Anteil in %
Silos/Bunker

19,4

Entstaubungsanlagen/Abscheider

17,5

Mahl- und Zerkleinerungsanlagen

13,4

Förderanlagen

11,0

Trockner

9,0

Feuerungsanlagen

4,5

Mischanlagen

4,3

Schleif-, Polier- und Mattiermaschinen

3,7

Siebanlagen (Sichter)

2,7

Sonstige

14,5






Anteil einzelner Zündquellen an den
ausgewerteten Staubexplosionen

Anlagengruppe Anteil in %
Silos/Bunker

19,4

Entstaubungsanlagen/Abscheider

17,5

Mahl- und Zerkleinerungsanlagen

13,4

Förderanlagen

11,0

Trockner

9,0

Feuerungsanlagen

4,5

Mischanlagen

4,3

Schleif-, Polier- und Mattiermaschinen

3,7

Siebanlagen (Sichter)

2,7

Sonstige

14,5



Welche Gefährdungen sind typisch?

Cellulose wird, wie viele andere Additive, zur Zeit nur in kleinen Mengen den Produkten der Trockenbaustoffindustrie beigemengt. Sie und die anderen Additive werden entweder in Papier- oder Kunststoffsäcken auf Paletten oder in Big-Bags angeliefert. Bei der Anlieferung und Entladung besteht die Gefahr, dass Paletten oder Big-Bags herabfallen. Sollte dabei Cellulose frei werden, dann kann bei nassem Boden Rutschgefahr entstehen. Weniger wahrscheinlich ist die Gefahr der Bildung eines explosionsfähigen Staub-Luft-Gemisches, wenn die austretende Cellulose aufgewirbelt wird.

Die Lagerung in den Originalgebinden erfolgt entweder in einem Eingangslager oder in einem dafür vorgesehenen Teil des Ausgangslagers, zuweilen auch auf der Mischerbühne oder der direkt darüber liegenden Bühne. Bei der Lagerung eines brennbaren Staubs in Säcken oder Big-Bags besteht praktisch keine Explosionsgefahr. Die Cellulose stellt lediglich eine Brandlast dar. Je nach Anlage werden die Additive wie Cellulose entweder über einen Schütttrichter von Hand direkt aus dem Gebinde in die Waage des Mischers gegeben, oder sie werden in kleinere Silos gefüllt und von dort, wie Bindemittel und Zuschläge, über Schneckenförderer in die Waage dosiert. Bei der manuellen Dosierung kann Cellulose verschüttet werden, der Boden im Bereich der Mischerbühne ist aber in der Regel trocken, so dass kaum Rutschgefahr entsteht. Im Schütttrichter kann sich dagegen durchaus eine explosionsfähige Staubwolke bilden.

Vielfältiger als bei der Anlieferung und der manuellen Dosierung sind die Gefährdungen bei der Lagerung in Silos. Hier besteht nicht nur eine indirekte Gefährdung durch die vorhandene Brandlast. Wie beim beschriebenen Unfall können sich beim Befüllen, möglicherweise auch beim Entleeren, durch Aufwirbeln explosionsfähige Staub-Luft-Gemische bilden.

Bei allen Förderern mit bewegten Anlagenteilen muss davon ausgegangen werden, dass sie beim Betrieb Zündquellen darstellen. Bei solchen Maschinen sind sowohl im Normalbetrieb als auch bei Betriebsstörungen heiße Oberflächen denkbar. Geraten Fremdkörper zwischen bewegte Maschinenteile, so können Funken entstehen. Auch elektrische Funken und statische Aufladung sind möglich.



Brandgefahr durch "wilde" Lagerung Schneckenförderer und Waage
Brandgefahr durch "wilde" Lagerung
Schneckenförderer und Waage


Bei der maschinellen Dosierung wird die Cellulose nahezu ausschließlich mit Schneckenförderern in die Waage transportiert. Beim Abzug der Cellulose aus den Kleinsilos kann sich in den Schneckenförderern ein explosionsfähiges Staub-Luft-Gemisch bilden, das durch mechanisch erzeugte Funken oder heiße Oberflächen bewegter Teilen gezündet werden kann. Sind nicht alle Anlagenteile, in denen Cellulose transportiert oder verarbeitet wird, staubdicht ausgeführt, dann kommt es zum Austritt und zur Ablagerung von Staub. In der Folge kann es in den Betriebsräumen zu einer Explosionsgefährdung durch aufgewirbelte Staub-Luft-Gemische kommen.

Beim Wiegen und Mischen brennbarer Stäube bestehen Zündgefahren durch elektrisch erzeugte Funken. Die Trockenbaustoffgemische werden in schnelllaufenden Mischern produziert. Da diese Mischer längere Zeit in Betrieb sind und mit vergleichsweise hohen Drehzahlen arbeiten, bestehen hier zusätzlich Zündgefahren durch Funken und heiße Oberflächen. Bei der Zugabe weniger Prozent Cellulose zu einer Mischung von Sand und Zement wird die Cellulose so weit verdünnt bzw. inertisiert, dass schon unmittelbar nach Zugabe und Beginn des Mischens keine Explosionsgefahr mehr besteht. Die meisten der bisher hergestellten Produkte sind in dieser Hinsicht also als ungefährlich anzusehen.

Auf die Zwischenlagerung der fertigen Produkte in den Produktsilos und die Lagerung verpackter Produkte soll hier nicht weiter eingegangen werden, da sich die Gefährdungen nicht wesentlich von denen der in Silos aufbewahrten Bindemittel und Zuschläge bzw. der Rohstoffe unterscheiden. Aus dem Produkt-zwischenlager werden die fertigen Produkte entweder direkt in ein transportables Baustellensilo bzw. ein Silofahrzeug gefüllt und darin versandt oder mittels Verpackungsmaschinen (Rotopacker) in Säcke verpackt.

In nahezu allen Trockenbaustoffwerken werden Entstaubungsanlagen eingesetzt. Die Entstaubung erfolgt durch weitgehende Kapselung der Anlagenteilen, in denen Staub entsteht, und Absaugung an der Entstehungsstelle. Aus immissionsschutzrechtlichen Gründen werden beispielsweise die Baustellensilos bzw. Silofahrzeuge möglichst ohne die Freisetzung von Staub befüllt. Die Befüllung erfolgt über Schneckenförderer und eine doppelwandige flexible Verladeeinrichtung, in der die Produkte circa vier Meter tief in das Silo fallen. Die dabei aus dem Silo entweichende Luft wird im Gegenstrom durch den ringförmigen Spalt der doppelten Wandung der Verladeeinrichtung abgesaugt. Dabei besteht die Gefahr, dass durch einen Windsichteffekt die spezifisch leichteren Bestandteile des Produkts wie Cellulose von den Komponenten höherer Dichte getrennt und bevorzugt abgesaugt werden. In einem solchen Fall kann in der Absauganlage Explosionsgefahr entstehen. Abscheider und Zyklone von Absaugungen sind häufig Ausgangspunkte von Staubexplosionen. Als Zündquellen kommen elektromechanische Betriebsmittel wie Gebläse, Funken statischer Aufladung und eingesaugte Fremdkörper wie Metallteile oder Zigarettenglut in Frage.



Mischer Beispiele möglicher Zündquelle
Mischer
Beispiele möglicher Zündquelle


Die Reinigung der Werke wird vorzugsweise mit ortsfesten oder mobilen Staubsaugern vorgenommen, die ebenfalls wie Absaugungen aufgebaut sind. Durch Fehlverhalten von Mitarbeitern, besonders bei Reparaturarbeiten, werden immer wieder schwere Explosionsunglücke ausgelöst. Beim Schweißen wird mit offenen Flammen oder hohen Temperaturen gearbeitet, wobei Schweißperlen entstehen, die Entfernungen von zehn bis 20 Meter zurücklegen können. Beim Brennschneiden wird darüber hinaus mit Sauerstoffüberschuss gearbeitet. Bei Trennarbeiten (Flexen) entstehen zahlreiche Funken, die effektive Zündquellen darstellen. Natürlich kommen auch beim alltäglichen Betrieb eines Werks Zündquellen wie Zigarettenglut oder ungeschützte Handlampen vor.


Was wurde bisher gegen diese Gefährdungen getan?

Bei Werksrevisionen wurde nicht nur in der Unglücksanlage festgestellt, dass in der Trockenbaustoffindustrie zwar die Eigenschaften von Cellulose im Wesentlichen bekannt sind; jedoch wird in der Regel — wie bei der Unglücksanlage — keine systematische, auf die spezifischen, von Cellulose ausgehenden Gefahren bezogene Gefährdungsanalyse durchgeführt und deshalb werden oft auch nur wenige Brand- und Explosionsschutzmaßnahmen getroffen. Auch beim Umgang der Mitarbeiter mit Cellulose war oft kein Gefährdungsbewusstsein vorhanden, was sich zum Beispiel darin äußerte, dass vor den Revisionen in keinem Werk ein Rauchverbot ausgesprochen worden war und Reparaturarbeiten, auch Heißarbeiten, ohne jede Vorsichtsmaßnahme durchgeführt wurden. Integraler und wesentlicher Bestandteil jeglichen Maßnahmenkonzepts sind jedoch die Kenntnisse aller an der Planung eines Werks Beteiligter und aller Mitarbeiter über die auftretenden Gefährdungen. Alle Beteiligten müssen ausreichendes Wissen über die Gefahren haben, um ihr Verhalten entsprechend anpassen zu können. Mitarbeiter, die nicht entsprechend unterwiesen werden, gefährden sich selbst, ihre Kollegen und die gesamte Anlage.



Welche Maßnahmen sind in Betracht zu ziehen?

Grundsätzlich sind bei allen Werken, in denen größere Brandlasten wie gelagerte Cellulose vorhanden sind, bei der Planung und beim Betrieb entsprechend dem Gefährdungsniveau bauliche und organisatorische Brandschutzmaßnahmen zu berücksichtigen. Mögliche bauliche Brandschutzmaßnahmen sind zum Beispiel die Errichtung des Betriebsgebäudes nach den anerkannten Regeln der Technik, die Unterteilung der Anlage in Brandabschnitte, der Einbau von Flucht- und Rettungswegen, ein abgestimmtes Lagerkonzept, wenn brennbare Stoffe gelagert werden, eine ausreichende Löschwasserversorgung und -rückhaltung, der Einbau von Zufahrts- und Aufstellflächen für die Feuerwehr und der Einbau einer Rauch- und Wärmeabzugsanlage.

Zum organisatorischen Brandschutz gehören zum Beispiel die Bereitstellung von Feuerlöschern gegen Entstehungsbrände, der Einbau einer Löscheinrichtung oder -anlage, die Aufstellung von Alarm- und Gefahrenabwehrplänen, der Einbau einer Brandmeldeanlage, die Kennzeichnung und regelmäßige Prüfung der Brandschutzeinrichtungen und die Kennzeichnung und das Sauberhalten der brandgefährdeten Bereiche.

Auch Explosionsschutzmaßnahmen müssen je nach den im Betrieb vorhandenen Gefährdungen getroffen werden. Zur Verhinderung der Bildung explosionsfähiger Staub-Luft-Gemische sind zum Beispiel die Verwendung eines weniger gefährlichen Ersatzstoffs, die Zumischung von Inertstoffen, das Anfeuchten von explosionsfähigem Staub, die Verwendung von Schutzgas, die Verwendung von Vakuum oder eine staubdichte Bauweise der Rohrleitungen und Apparate in Betracht zu ziehen.

Damit die Entzündung explosionsfähiger Staub-Luft-Gemische verhindert wird, können zum Beispiel ein Freigabeverfahren für Heißarbeiten und ein Rauchverbot in gefährdeten Bereichen sowie Explosionsschutzzonen eingerichtet werden. Entsprechend dieser Zonen sind dann Maßnahmen gegen Zündquellen zu treffen.

Um die Auswirkungen einer Explosion zu reduzieren, helfen konstruktive Explosionsschutzmaßnahmen wie zum Beispiel eine explosionsdruckfeste oder explosionsdruckstoßfeste Bauweise von Apparaten, eine Explosionsdruckentlastung von Rohrleitungen, Apparaten und Betriebsräumen oder eine Explosionsunterdrückung in Rohrleitungen und Apparaten.



Feuer, offenes Licht und Rauchen verboten Rettungsweg
Feuer, offenes Licht
und Rauchen verboten
Rettungsweg



Wie können die Maßnahmen konkret aussehen?

Bei der Entladung der Cellulose unbeabsichtigt freigesetztes Material sollte mit einem explosionsgeschützten Staubsauger beseitigt werden. Natürlich können größere Mengen auch erst unter Vermeidung von Staubbildung weggeschaufelt werden. Für den Fall eines Entstehungsbrandes sind geeignete Löscheinrichtungen notwendig. Cellulose sollte kühl und trocken lagern. Die Bereiche einer Anlage, in denen Cellulose in Säcken, Big-Bags oder Kleinsilos gelagert wird, sind bei der Auslegung der baulichen Brandschutzmaßnahmen besonders zu berücksichtigen.

Bereiche, die durch brennbare Stäube explosionsgefährdet sind, müssen nach den Explosionsschutz-Regeln (EX-RL) in die Zonen 20, 21 oder 22 eingeteilt werden. Bei der Befüllung und Entleerung von Kleinsilos sowie bei der manuellen Dosierung kommt es zur Aufwirbelung von Cellulose. Das Innere der Kleinsilos, Schneckenförderer und Schütttrichter, ist deshalb als Zone 20, die unmittelbare Umgebung der Silos und Trichter als Zone 21 anzusehen. Darüber hinaus ist zu prüfen, welche Bereiche der Anlage nicht als Zone 22 einzurichten sind.

Da die Cellulose oft nur in sehr geringen Mengen zudosiert wird, laufen die Schnecken der Schneckenförderer nur langsam und für kurze Zeit. Erst ab einer Umfangsgeschwindigkeit von mehr als einem Meter pro Sekunde (m/s), sicher aber ab zehn m/s, besteht erhöhte Zündgefahr. Die Motorsteuerung muss deshalb dem Explosionsrisiko entsprechen und ausreichend zuverlässig und verfügbar sein. Das Risiko von Explosionen in Anlagenteilen kann nach EN 1050 beurteilt werden. Die Anforderungen, die dann an eine solche Steuerung zu stellen sind, gehen aus EN 954 hervor. Durch eine Überlastsicherung ist die Gefahr, dass in einem solchen Förderer Funken oder heiße Oberflächen entstehen, zusätzlich zu verringern.

In Betriebsräumen sollten keine toten, schlecht zu erreichenden Ecken und möglichst wenige waagerechte Flächen wie Mauervorsprünge und Leitungen vorhanden sein, auf denen sich Staub ablagern kann. So sind Kabelkanäle abzudecken und Fensterbänke in einem Winkel von 60 Grad abzuschrägen. Wände, Decken und sonstige Flächen sollten glatt, Fußböden eben und leicht zu reinigen sein. Laufstege und Decken können auch aus Gitterrosten gefertigt werden. Es empfiehlt sich ein Anstrich in Kontrastfarbe zum Staub, damit Verschmutzungen bei der regelmäßigen Reinigung leichter erkannt werden können. Staubablagerungen sollten weggesaugt und keinesfalls durch Abblasen mit Pressluft oder mit dem Besen beseitigt werden.

Bei der Auslegung von Waage und Mischer sind die für die entsprechende Explosionsschutzzone geforderten Schutzmaßnahmen bezüglich der elektrischen Ausrüstung zu beachten. Es sollte zusätzlich durch eine ausreichend zuverlässige Steuerung sichergestellt sein, dass stets die Inertstoffe vorgelegt werden und nicht explosionsfähiger Staub allein und in größeren Mengen in den Mischer gelangt. Darüber hinaus sind bei der Herstellung der üblichen, nicht brennbaren bzw. explosionsfähigen Produkte keine weitergehenden Maßnahmen notwendig. Bei Abscheidern und Zyklonen von Absaugungen können, wie die Erfahrung zeigt, Staubexplosionen nicht sicher ausgeschlossen werden. Es empfiehlt sich deshalb, neben Maßnahmen zur Verringerung des Risikos einer Zündung auch konstruktive Explosionsschutzmaßnahmen vorzusehen.

Die Strömungsgeschwindigkeit in allen Absaugungen sollte gleichbleibend mindestens 20 Meter pro Sekunde betragen. Ihre Leitungen sollten glatt und ohne toten Winkel ausgeführt werden, damit sich kein Staub ablagern kann. Filter und Filterräume sollten druckentlastet und nicht in Arbeitsräume eingebaut werden. Wegen einer möglichen Explosionsübertragung über Rohrleitungen und Filter in andere Anlagenteile sollten Absaugungen und Staubsauger dezentralisiert oder explosionstechnisch entkoppelt sein. Absaugungen und Staubsauger müssen entsprechend der Explosionsschutzzone ausgelegt sein, aus der sie absaugen oder in der sie eingesetzt werden.

Alle in einem Trockenbaustoffwerk tätigen Personen, eigenes und Personal von Fremdfirmen, sollten über die Eigenschaften von Cellulose und die von ihr ausgehenden Gefahren unterwiesen sein. Dabei sollten nicht nur triviale Dinge wie die erhöhte Rutschgefahr nasser Böden, sondern auch die Brand- bzw. Staubexplosionsgefahr zur Sprache kommen. In diesem Zusammenhang ist es sicher sinnvoll, die getroffenen Brand- und Explosionsschutzmaßnahmen zu erläutern und beispielsweise auf die Funktion von Brandschutztüren, die gerne mit Keilen blockiert werden, oder auf die Notwendigkeit eines Rauchverbots in explosionsgefährdeten Bereichen hinzuweisen, was nicht als Schikane gegen Raucher verstanden werden darf. Die Mitarbeiter sollten über richtiges und falsches Vorgehen bei Reinigungsarbeiten und die bei Reparaturarbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen zu verwendenden Werkzeuge und Arbeitsmittel unterrichtet werden.

Einen besonderen Stellenwert sollten die notwendigen, vor Beginn von Heißarbeiten durchzuführenden Maßnahmen und die Einhaltung des Freigabeverfahrens haben. Zum Beispiel ist vor Heißarbeiten die Umgebung staubfrei zu machen und mit angefeuchteten Spezialplanen abzudecken. Spalten und Öffnungen sollten verstopft, Rohrenden abgeschwenkt und abgedichtet werden. Nach der Freigabe der Heißarbeiten durch die Betriebsleitung sind die Schweiß- und Trennarbeiten sorgfältig durchzuführen. Während der Heißarbeiten sind Feuerlöscher bereitzuhalten. Danach sind bis zum Erkalten der erhitzten Teile Kontrollen notwendig.



Was ist bei der Planung zuberücksichtigen?

Bisher wurden von der Trockenbaustoffindustrie Produkte hergestellt, die nur geringe Anteile brennbarer Additive wie Cellulose beinhalten. Diese Produkte sind aufgrund der inertisierenden Wirkung der Bindemittel und Zuschläge unbrennbar und als Staub-Luft-Gemische nicht explosionsgefährlich. Es ist denkbar, dass in Zukunft Produkte mit höheren Anteilen brennbarer Stoffe entwickelt werden. Dabei kann sich die aktuelle apparative Ausstattung der Werke aufgrund neu hinzukommender Gefährdungen aus sicherheitstechnischer Sicht als problematisch erweisen. Schon bei einem Gehalt von mehr als 20 Vol.-% an brennbarem Material können Staub-Luft-Gemische explosionsgefährlich sein, bei mehr als 50 Vol.-% muss in jedem Fall damit gerechnet werden. Ab einem Gehalt von 20 Vol.-% brennbarer Additive ist deshalb eine Überprüfung des Produkts von einer dafür zugelassenen Stelle unbedingt erforderlich.



Welche Gefährdungen können in Zukunft durch neue Produkte auftreten?

Die durch den höheren Verbrauch bedingten größeren Additivmengen könnten dann in größeren Silos gelagert werden, ihre Anlieferung könnte in Silofahrzeugen erfolgen. Beim Einblasen von Cellulose in Silos entstehen explosionsfähige Staub-Luft-Gemische. Durch die komprimierte und erhitzte Luft können insbesondere bei lärmgedämmten Kompressoren Zündgefahren durch hohe Temperaturen auftreten. Es sind auch Zündfunken durch statische Aufladung möglich. Große Silos benötigen Filteranlagen, bei denen die bereits bei den Absaugungen beschriebenen Risiken auftreten.

Produkte mit hohen Anteilen an Cellulose können im Mischer explosionsfähige Gemische bilden. Bei Standardmischern sind Explosionsschutzmaßnahmen bislang nicht vorgesehen. Bei der Abfüllung explosionsfähiger Produkte in Baustellensilos oder Silofahrzeugen treten ebenfalls explosionsfähige Staubwolken auf. Bei der Absackung mit den aktuellen Rotopackern können die Bildung explosionsfähiger Gemische und Zündquellen nicht sicher ausgeschlossen werden.


Welche Maßnahmen können gegen diese neuen Gefährdungen getroffen werden?

Die beim Einblasen von Cellulose in Silos verwendeten Schläuche, Leitungen und Kupplungen müssen ausreichend leitfähig ausgelegt sein. Zusätzlich ist zwischen dem Silofahrzeug, dem Silo und der Erdung der Anlage ein Potenzialausgleich herzustellen. Bei großen Silos sind Maßnahmen gegen Explosionen vorzusehen, die aus Filtern in das Silo hineinschlagen. Die Anlagenteile sind zum Beispiel explosionstechnisch zu entkoppeln. Da erfahrungsgemäß auch Silos selbst zuweilen von Explosionen betroffen sind, sollten entweder primäre Explosionsschutzmaßnahmen wie eine Schutzgasinertisierung oder konstruktive Maßnahmen wie der Einbau von Druckentlastungseinrichtungen vorgesehen werden, wobei das Silo zusätzlich zumindest druckstoßfest für den reduzierten Überdruck ausgelegt sein muss.

Für die Herstellung staubexplosionsfähiger Produkte sind an den Mischern Maßnahmen gegen Zündquellen und konstruktive Explosionsschutzmaßnahmen wie explosionsdruckstoßfeste Bauweise oder Druckentlastung erforderlich, sofern nicht unter Inertgas oder Vakuum gearbeitet wird. Bei der Beladung von Baustellensilos und Silofahrzeugen sind ebenfalls Explosionsschutzmaßnahmen erforderlich. Hier kommen beispielsweise eine Entkopplung von der Anlage durch eine Zellenradschleuse und ein Potenzialausgleich in Frage. Bei der Auslegung der Baustellensilos ist zu bedenken, dass Explosionsschutzmaßnahmen auf Baustellen aufgrund der zahlreichen dort tätigen Firmen und Personen nur schwer zu gewährleisten sind. Die Silos sollten deshalb zumindest explosionsdruckstoßfest ausgelegt werden.

Da bei Rotopackern aufgrund der bewegten Teile Zündquellen vorhanden sind und bei der üblichen offenen Bauweise weder der Betrieb unter Inertgas noch konstruktive Explosionsschutzmaßnahmen realisierbar erscheinen, verbleiben als Möglichkeiten zur Risikominimierung die Druckentlastung des Aufstellungsraums und eine explosionstechnische Entkopplung von der restlichen Anlage. Dies ist jedoch wegen des im Bereich von Verpackungsmaschinen normalerweise notwendigen Wartungs- und Bedienungspersonals unbefriedigend. Hier müssten in Anlehnung an die Verpackungsmaschinen der chemischen Industrie neue Verpackungsverfahren entwickelt oder grundsätzlich auf explosionsfähige Produkte verzichtet werden.

Literatur:

1) BIA-Report 11/97, Dokumentation Staubexplosionen, Analyse und Einzelfalldarstellung (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, Hrsg.), St. Augustin (1997), zu beziehen über: Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften (HVBG), Alte Heerstr. 111, 53754 Sankt Au-gustin, Tel. 0 22 41/2 31-01, Fax 0 22 41/2 31-13 33.

2) Staubexplosionsschutz an Maschinen und Apparaten, Grundlagen (IVSS, Sektion Maschinensicherheit, Hrsg.) Mannheim (1998), zu beziehen über: IVSS Sektion Maschinensicherheit, Dynamostr. 7 - 11, 68165 Mannheim.

3) BGV C15 (alt: VBG 3 Unfallverhütungsvorschrift) Kohlenstaubanlagen (Steinbruchs-Berufsgenossenschaft, Hrsg.), Hannover (1992), zu beziehen über: Steinbruchs-Berufsgenossenschaft, Postfach 10 15 40, 30836 Langenhagen, Tel. 0511/72 57- 0, Fax 0511/72 57-7 90.

4) BGV C12 (alt: VBG 112 Unfallverhütungsvorschrift) Silos (Steinbruchs-Berufsgenossenschaft, Hrsg.), Hannover (1989), zu beziehen über: vgl. 3.

5) BGR 104 (alt: ZH 1/10), Regeln für Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Arbeit - Explosionsschutz-Regeln (EX-RL), (Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, Hrsg.), St. Augustin (1998), zu beziehen über: Carl Heymanns Verlag KG, Luxemburger Str. 449, 50939 Köln, Tel. 02 21/9 43 73-0, Fax 0221/9 43 73 - 6 03.

6) CHV 11 (alt: ZH 1/309), Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Räumen (ElexV) vom 27.02.1980, Carl Heymanns Verlag, vgl. 5.

7) CHV 5 (alt: ZH 1/220), Verordnung zum Schutz vor gefährlichen Stoffen (Gefahrstoff-Verordnung - GefStoffV) vom 26.10.1993, Carl Heymanns Verlag, vgl. 5.

8) EN 954, Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen (Beuth-Verlag), Berlin, zu beziehen über: Beuth Verlag GmbH, Burggrafenstr. 6, 10787 Berlin,Tel. 0 30/26 01-22 60, Fax 0 30/26 01-12 60.
9) EN 1050 Leitsätze zur Risikobeurteilung (Beuth-Verlag), Berlin, vgl. 8.

10) DIN VDE 0165, Errichten elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (Beuth-Verlag), Berlin, vgl. 8.
11) DIN VDE 0185, Blitzschutz baulicher Anlagen (Beuth-Verlag), Berlin, vgl. 8.

12) VDI 2263, Staubbrände und Staubexplosionen, Gefahren - Beurteilung - Schutzmaßnahmen; Teil 1, Untersuchungsmethoden zur Ermittlung von sicherheitstechnischen Kenngrößen von Stäuben; Teil 2 Schutzmaßnahmen, Inertisierung; Teil 3 Explosionsdruckstoßfeste Behälter und Apparate, Berechnung, Bau und Prüfung; Teil 4 Unterdrückung von Staubexplosionen, (Beuth-Verlag), Berlin, vgl. 8.

13) VDI 3673, Druckentlastung von Staubexplosionen (Beuth-Verlag), Berlin, vgl. 8.


Dr. Hansmartin Reimann



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