Leitfaden ATEX 137: 3. Technische Maßnahmen des Explosionsschutzes

3 Technische Maßnahmen des Explosionsschutzes

Unter Explosionsschutzmaßnahmen werden alle Maßnahmen verstanden, die

die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre verhindern,
die Zündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre vermeiden oder
die Auswirkungen von Explosionen auf ein ungefährliches Maß reduzieren.

3.1 Verhinderung von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre

Gemäß Artikel 3 "Verhinderung und Schutz gegen Explosionen" der Richtlinie 1999/92/EG sind Maßnahmen zur Verhinderung der Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre vorrangig zu betreiben.

3.1.1 Ersatz der brennbaren Stoffe

Die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre kann durch das Vermeiden oder Verringern brennbarer Stoffe verhindert werden. Ein Beispiel für das Vermeiden brennbarer Stoffe ist z.B. der Ersatz brennbarer Löse- und Reinigungsmittel durch wässrige Lösungen. Bei Stäuben kann in einigen Fällen auch die Korngröße der eingesetzten Stoffe vergrößert werden, so dass die Bildung von explosionsfähigen Gemischen nicht möglich ist. Dabei ist darauf zu achten, dass es bei der weiteren Verarbeitung nicht zu einer Verkleinerung der Korngröße, z.B. durch Abrieb, kommt. Eine weitere Möglichkeit ist die Befeuchtung des Staubes oder der Einsatz von pastösen Produkten, so dass eine Aufwirbelung nicht mehr möglich ist.

3.1.2 Konzentrationsbegrenzung

Gase und Stäube sind nur innerhalb gewisser Konzentrationsgrenzen im Gemisch mit Luft explosionsfähig. Unter bestimmten Betriebs- und Umgebungsbedingungen ist es möglich, außerhalb dieser Explosionsgrenzen zu bleiben. Bei gesicherter Einhaltung dieser Bedingungen besteht dann keine Explosionsgefahr.

In geschlossenen Behältern und Anlagen lässt sich die Konzentration von Gasen und Dämpfen brennbarer Flüssigkeiten in der Regel relativ einfach außerhalb der Explosionsgrenzen halten.

Beispiel:

Die untere Explosionsgrenze im Dampfraum über brennbaren Flüssigkeiten wird sicher unterschritten, wenn die Temperatur an der Flüssigkeitsoberfläche stets genügend weit (i.d.R. ist bei reinen Lösemitteln eine Temperaturdifferenz von 5 K und bei Lösemittelgemischen eine Temperaturdifferenz von 15 K ausreichend sicher) unterhalb des Flammpunktes gehalten wird. Bei brennbaren Flüssigkeiten mit einem niedrigen Flammpunkt wird die obere Explosionsgrenze meist überschritten (z.B. Benzintank beim Auto).

Bei Stäuben ist die Vermeidung explosionsfähiger Gemische durch Begrenzung der Konzentration schwerer zu erreichen. Liegt die Staubkonzentration in Luft unter der unteren Explosionsgrenze, so bilden sich bei nicht ausreichender Luftbewegung durch Herabsinken der Staubpartikel Staubablagerungen. Diese können aufgewirbelt werden und dadurch explosionsfähige Gemische erzeugen.


Hinweis:	In Filtern werden Staubpartikel abgeschieden und bilden dort Staubansammlungen, die ein beträchtliches Brand- und Explosionspotenzial haben können.

Die obere Explosionsgrenze bei Stäuben gesichert zu überschreiten ist ebenfalls schwierig. Bei nicht ausreichender Durchmischung sinken die Staubpartikel herab und die obere Explosionsgrenze wird unterschritten.


Hinweis:	Liegt die Konzentration in einer Anlage über der oberen Explosionsgrenze, besteht zwar im Inneren keine Explosionsgefahr; austretende Gemische können jedoch durch Luftzutritt Explosionsgefahr in der Umgebung der Anlage hervorrufen.

3.1.3 Inertisieren

Eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre kann auch durch eine Verdünnung des Luftsauerstoffes im Inneren von Anlagen oder des Brennstoffes mit chemisch nicht reaktiven Stoffen (Inertstoffe) vermieden werden. Diese Schutzmaßnahme wird als Inertisierung bezeichnet.

Für die Auslegung dieser Schutzmaßnahme muss die maximale Sauerstoffkonzentration (die Sauerstoffgrenzkonzentration) bekannt sein, bei der noch keine Explosion erfolgt. Die Sauerstoffgrenzkonzentration wird experimentell bestimmt. Die höchstzulässige Sauerstoffkonzentration ergibt sich aus der Sauerstoffgrenzkonzentration abzüglich einer sicheren Konzentrationsdifferenz. Wird der Brennstoff durch einen Inertstoff verdünnt, so ist die höchstzulässige Brennstoffkonzentration analog zu bestimmen. Die anlagenspezifische sichere Konzentrationsdifferenz in einer Anlage ist unter Berücksichtigung der betriebs- und störungsbedingten örtlichen und zeitlichen Schwankungen der Sauerstoffkonzentration festzulegen. Die Zeitspanne für das Wirksamwerden ausgelöster Schutzmaßnahmen bzw. Notfunktionen ist ebenfalls zu berücksichtigen.


Beispiel:	Als gasförmige Inertstoffe werden in der Regel Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgase, Verbrennungsabgase und Wasserdampf verwendet. Staubförmige Inertstoffe sind z.B. Calciumsulfat, Ammoniumphosphat, Natriumhydrogencarbonat, Steinmehl u.v.a. Wichtig für die Auswahl des Inertstoffes ist es, dass dieser nicht mit dem Brennstoff reagiert (so kann beispielsweise Aluminium mit Kohlendioxid reagieren).


Hinweis:	Staubablagerungen können auch noch bei geringen Sauerstoff- bzw. Brennstoffkonzentrationen Glimm- oder Schwelbrände bilden. Diese Konzentrationen können weit unter denen liegen, die zum sicheren Vermeiden von Explosionen ausreichen. So kann z.B. ein Gemisch aus 95 Gew.-% Kalkstein und 5 Gew.-% Kohle noch stark exotherm reagieren.

Die Inertisierung mit Gasen kann i.d.R. nur in geschlossenen Anlagen angewendet werden, in denen nur ein relativ geringer Gasvolumenaustausch pro Zeiteinheit möglich ist. Tritt Inertgas aus betriebsmäßig vorhandenen oder fehlerbedingten Öffnungen in der Anlage aus, so kann dies zu einer Gefährdung der Arbeitnehmer durch Sauerstoffverdrängung führen (Erstickungsgefahr). Werden Verbrennungsabgase als Inertgas eingesetzt, so kann es bei einem Austritt aus der Anlage zur Vergiftung der Arbeitnehmer kommen. Betriebsmäßig vorhandene Öffnungen können z.B. Handaufgaben sein. Werden diese geöffnet so ist der Austritt von Inertgas aus der Anlage und der Eintritt von Luftsauerstoff in die Anlage zu beachten.

3.1.4 Verhindern oder Einschränken der Bildung explosionsfähiger Atmosphäre in der Umgebung von Anlagen

	Die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre außerhalb von Anlagen sollte möglichst verhindert werden. Dies lässt sich durch geschlossene Anlagen erreichen. Die Teile der Anlage sind entsprechend dicht auszuführen. Diese Anlagen sind so zu konzipieren, dass unter den zu erwartenden Betriebsbedingungen keine nennenswerten Leckagen auftreten. Dies ist unter Anderem durch regelmäßige Wartung sicherzustellen.
	Lässt sich der Austritt von brennbaren Stoffen nicht verhindern, so kann die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre oft durch entsprechende Lüftungsmaßnahmen verhindert werden. Zur Beurteilung der Wirksamkeit der Lüftungsmaßnahmen sind folgende Dinge zu berücksichtigen: Bei Gasen ist die Abschätzung der maximalen Menge (Quellstärke) evtl. austretender Gase und Dämpfe, die Kenntnis der Lage der Quelle sowie der Ausbreitungsbedingungen Voraussetzung zur Dimensionierung einer Lüftung. Bei Stäuben bieten Lüftungsmaßnahmen im Allgemeinen nur dann einen ausreichenden Schutz, wenn der Staub an der Entstehungsstelle abgesaugt und zusätzlich gefährliche Staubablagerungen sicher verhindert werden. Im günstigsten Fall kann eine entsprechend starke Lüftung das Verhindern explosionsgefährdeter Bereiche bewirken. Die genannten einschränkenden Verhältnisse können jedoch auch dazu führen, dass lediglich eine Verringerung der Wahrscheinlichkeit des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre oder eine Verringerung der Abmessungen der explosionsgefährdeten Bereiche (Zonen) erreicht wird.

Abb. 3.1:

Beispiel für die richtige Anordnung von Lüftungsöffnungen für Gase und Dämpfe,
die schwerer sind als Luft.
[aus IVSS-Broschüre "Gas Explosions", The International Section for the Prevention of Occupational Risks in the Chemical Industry, the International Social Security Association (ISSA), Heidelberg, Germany]

Stichprobenhafte Überprüfungen der sich bei ungünstigen Betriebsverhältnissen einstellenden örtlichen und zeitabhängigen Konzentrationen werden empfohlen.

3.1.4.1

Maßnahmen zum Beseitigen von Staubablagerungen

	Gefährliche Staubablagerungen lassen sich durch regelmäßige Reinigungsmaßnahmen in Arbeits- und Betriebsräumen vermeiden. Hierzu haben sich Reinigungspläne bewährt, in denen Art, Umfang und Häufigkeit von Reinigungsmaßnahmen und die jeweiligen Verantwortlichkeiten verbindlich geregelt werden. Die Festlegungen können dabei den individuellen Verhältnissen des Einzelfalls angepasst werden. Dabei sollten insbesondere auch schlecht einsehbare (z.B. höher gelegene) oder schwer zugängliche Oberflächen beachtet werden, auf denen sich im Laufe längerer Zeiträume erhebliche Staubmengen ablagern können. Bei größerer Staubfreisetzung infolge von Betriebsstörungen (z.B. Beschädigen oder Platzen von Gebinden, Leckagen) sollten zusätzliche Maßnahmen zum möglichst unverzüglichen Beseitigen der Staubablagerungen getroffen werden.
	Zur Beseitigung von Staubablagerungen haben sich Nassreinigungsverfahren und saugende Verfahren (Einsatz geeigneter zentraler Anlagen oder fahrbarer, zündquellenfreier Industriestaubsauger) sicherheitstechnisch als vorteilhaft erwiesen. Reinigungsverfahren, bei denen der Staub aufgewirbelt wird, sollten vermieden werden (siehe Abbildung 3.2). Beim Einsatz von Nassreinigungsverfahren ist zu bedenken, dass es zusätzliche Entsorgungsprobleme geben kann. Werden Leichtmetallstäube in Nassreinigern abgeschieden, so ist die mögliche Entwicklung von Wasserstoff zu berücksichtigen. Ein Abblasen von abgelagertem Staub sollte vermieden werden.

Abb. 3.2:

Beseitigung von Staubablagerungen.
[aus IVSS-Broschüre "Storage of dangerous substances", The International Section for the Prevention of Occupational Risks in the Chemical Industry, the International Social Security Association (ISSA), Heidelberg, Germany]

Die Reinigungsmaßnahmen können im Rahmen von Betriebsanweisungen zum Umgang mit brennbaren Feststoffen geregelt werden.


Hinweis:	Zum Aufsaugen von brennbaren Stäuben dürfen ausschließlich Staubsauger in zündquellenfreier Bauweise verwendet werden.

3.1.5 Einsatz von Gaswarngeräten

Die Überwachung der Konzentration in der Umgebung von Anlagen kann z.B. durch den Einsatz von Gaswarngeräten erfolgen. Wesentliche Voraussetzungen für den Einsatz von Gaswarngeräten sind:

genügende Kenntnis über die zu erwartenden Stoffe, die Lage ihrer Quellen, ihre maximalen Quellstärken und die Ausbreitungsbedingungen,
eine den Einsatzbedingungen angemessene Funktionsfähigkeit der Geräte, insbesondere bezüglich Ansprechzeit, Ansprechwert und Querempfindlichkeit,
Vermeiden von gefährlichen Zuständen bei Ausfall einzelner Funktionen der Gaswarnanlagen (Zuverlässigkeit),
Möglichkeit, die zu erwartenden Gemische durch geeignete Wahl von Anzahl und Ort der Messstellen ausreichend schnell und sicher zu erfassen,
Kenntnis des Bereiches, der bis zum Wirksamwerden der durch das Gerät auszulösenden Schutzmaßnahmen explosionsgefährdet wird. In diesem Nahbereich (abhängig von den vorgenannten Punkten) ist das Vermeiden von Zündquellen erforderlich,
ausreichend sicheres Verhindern des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre außerhalb des Nahbereiches durch die auszulösenden Schutzmaßnahmen und Vermeiden anderweitiger Gefahren durch Fehlauslösung.

Die Gaswarngeräte müssen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen auf der Grundlage der Europäischen Richtlinie 94/9/EG hinsichtlich ihrer Sicherheit als elektrisches Gerät zulässig und entsprechend gekennzeichnet sein.

Hinweis:

Gaswarngeräte müssen für den Einsatz als Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen zur Vermeidung von Zündquellen (z.B. Abschaltung eines nicht explosionsgeschützten Gerätes beim Auftreten von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre) einzeln oder als Baumuster auf messtechnische Funktionsfähigkeit für den vorgesehenen Einsatzzweck geprüft sein. Dabei sind die Anforderungen der Europäischen Richtlinie 94/9/EG zu erfüllen (siehe auch Kapitel 3.4 PLT-Einrichtungen).

3.2 Vermeiden von Zündquellen

Lässt sich die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre nicht verhindern, so ist die Entzündung dieser gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre zu vermeiden. Dies kann durch Schutzmaßnahmen erreicht werden, die das Auftreten von Zündquellen vermeiden oder die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens verringern. Zur Festlegung wirksamer Schutzmaßnahmen müssen die verschiedenen Arten von Zündquellen und deren Wirkungsweise bekannt sein. Die Wahrscheinlichkeit des zeitlichen und räumlichen Zusammentreffens von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre mit einer Zündquelle wird abgeschätzt und daraus der Umfang der Schutzmaßnahmen abgeleitet. Basis hierfür ist das nachfolgend beschriebene Zonenmodell, aus dem sich bestimmte Schutzmaßnahmen ableiten.

Abbildung 3.3: Beispiele für die häufigsten potenziellen Zündquellen

Abb. 3.3:

Beispiele für die häufigsten potenziellen Zündquellen.
[aus IVSS-Broschüre "Dust Explosions", The International Section for the Prevention of Occupational Risks in the Chemical Industry, the International Social Security Association (ISSA), Heidelberg, Germany]

3.2.1 Zoneneinteilung explosionsgefährdeter Bereiche

Ein explosionsgefährdeter Bereich ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in solchen Mengen auftreten kann, dass Maßnahmen zum Schutz der Arbeitnehmer vor Explosionsgefährdungen erforderlich werden. Eine solche Menge wird als gefährliche explosionsfähige Atmosphäre bezeichnet. Als Grundlage für die Beurteilung des Umfanges der Schutzmaßnahmen sind verbleibende explosionsgefährdete Bereiche nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in Zonen zu unterteilen.

Zone 0:

Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.


Hinweis:	Der Begriff "häufig" ist im Sinne von "zeitlich überwiegend" zu verwenden.


Beispiel:	In der Regel treten die Bedingungen der Zone 0 nur im Inneren von Behältern oder von Anlagen (Verdampfer, Reaktionsgefäße usw.) auf.

Zone 1:

Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln bilden kann.


Beispiel:	Hierzu können u. a. gehören: die nähere Umgebung der Zone 0, die nähere Umgebung von Beschickungsöffnungen, der nähere Bereich um leicht zerbrechliche Apparaturen oder Leitungen aus Glas, Keramik und dgl., der nähere Bereich um nicht ausreichend dichtende Stopfbuchsen, z.B. an Pumpen und Schiebern, das Innere von Anlagen wie Verdampfer oder Reaktionsgefäße.

Zone 2:

Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln normalerweise nicht und aber nur kurzzeitig auftritt.


Hinweis:	Die o.g. Zonendefinition der Zone 2 wurde aus der englischen Version der Richtlinie 1999/92/EG übernommen. In Übersetzungen in andere Sprachen sind teilweise geringfügig verschiedene Definitionen zu finden.


Beispiel:	Zur Zone 2 können u. a. gehören: Bereiche, welche die Zonen 0 oder 1 umgeben.


Hinweis:	Bereiche in der Umgebung von Rohrleitungen, in denen brennbare Stoffe nur in dauerhaft technisch dichten Rohrleitungen gefördert werden, sind keine explosionsgefährdeten Bereiche.

Zone 20:

Bereich, in dem eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.


Hinweis:	Der Begriff "häufig" ist im Sinne von "zeitlich überwiegend" zu verwenden.


Beispiel:	Diese Bedingungen sind im Allgemeinen nur im Inneren von Behältern, Rohrleitungen, Apparaturen usw. anzutreffen. Hierzu gehört in der Regel nur das Innere von Anlagen (Mühlen, Trockner, Mischer, Förderleitungen, Silos usw.), wenn sich ständig, langzeitig oder häufig staubexplosionsfähige Gemische in gefahrdrohender Menge bilden können.

Zone 21:

Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub bilden kann.


Beispiel:	Hierzu können u.a. Bereiche in der unmittelbaren Umgebung von z.B. Staubentnahme- oder Füllstationen gehören und Bereiche, wo Staubablagerungen auftreten und die gelegentlich beim Normalbetrieb eine explosionsfähige Konzentration von brennbarem Staub im Gemisch mit Luft bilden.

Zone 22:

Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise nicht und aber nur kurzzeitig auftritt.


Hinweis:	Die o.g. Zonendefinition der Zone 22 wurde aus der englischen Version der Richtlinie 1999/92/EG übernommen. In Übersetzungen in andere Sprachen sind teilweise geringfügig verschiedene Definitionen zu finden.


Beispiel:	Hierzu können u.a. gehören: Bereiche in der Umgebung Staub enthaltender Anlagen, wenn Staub aus Undichtheiten austreten kann und sich Staubablagerungen in gefahrdrohender Menge bilden.

Anmerkungen:

Schichten, Ablagerungen und Anhäufungen von brennbarem Staub sind wie jede andere Ursache, die zur Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre führen kann, zu berücksichtigen.
Als Normalbetrieb gilt der Zustand, in dem Anlagen innerhalb ihrer Auslegungsparameter benutzt werden.


Hinweis:	Abgelagerter brennbarer Staub beinhaltet ein erhebliches Explosionspotenzial. Staubablagerungen können sich auf allen Ablagerungsflächen in einem Betriebsraum ansammeln. Infolge einer Primärexplosion kann abgelagerter Staub aufgewirbelt werden und kettenreaktionsartig zu einer Vielzahl von Folgeexplosionen mit verheerenden Wirkungen führen.

3.2.1.1

Beispiel für eine Zoneneinteilung für explosionsgefährdete Bereiche, hervorgerufen durch brennbare Gase

	In Abbildung 3.4 ist ein Tank für brennbare Flüssigkeiten dargestellt. Der Tank ist im Freien aufgestellt, wird regelmäßig befüllt bzw. entleert und ist mit einer Druckausgleichsöffnung mit der umgebenen Atmosphäre verbunden. Der Flammpunkt der brennbaren Flüssigkeit liegt im Bereich der Jahresdurchschnittstemperatur und die Dichte der entstehenden Dämpfe ist größer als die der Luft. Im Tankinneren ist daher mit langzeitigem Auftreten von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre zu rechnen. Das Tankinnere wird daher der Zone 0 zugeordnet.

	Abb. 3.4: Beispiel für die Zoneneinteilung bei einem Tank für brennbare Flüssigkeiten
	Aus der Druckausgleichsöffnung können gelegentlich Dämpfe austreten und explosionsfähige Gemische bilden. Der Bereich um die Öffnung wird daher der Zone 1 zugeordnet. Unter seltenen ungünstigen Witterungsbedingungen können die Dämpfe außen an der Tankwand hinabfließen und gefährliche explosionsfähige Atmosphären bilden. Ein Bereich um den Tank wird daher der Zone 2 zugeordnet.
	Die Größe der Zonen außerhalb des Tanks richten sich nach der zu erwartenden Menge der freigesetzten Dämpfe. Diese ist abhängig von den Eigenschaften der Flüssigkeit, der Größe der Öffnung und der Häufigkeit des Befüllens/Entleerens sowie der durchschnittlichen Änderung des Pegelstandes. Weiterhin ist die Größe der explosionsgefährdeten Bereiche im Wesentlichen abhängig von der Verfügbarkeit der natürlichen Lüftung.

3.2.1.2

Beispiel für eine Zoneneinteilung für explosionsgefährdete Bereiche hervorgerufen durch brennbare Stäube

	In Abbildung 3.5 ist eine Mühle mit Vorlagebehälter (Handaufgabe), Produktaustrag und Filter dargestellt. Ein staubförmiges, brennbares Produkt wird von Hand aus einem Fass in den Vorlagebehälter gegeben. Dabei kann sich während des Aufgabevorgangs im Austragsbereich des Fasses gelegentlich ein explosionsfähiges Gemisch aus Staub und Luft bilden. Dieser Bereich wird der Zone 21 zugeordnet. In einem Bereich um den Vorlagebehälter sind Staubablagerungen vorhanden. Diese können für den seltenen und kurzzeitigen Fall einer Aufwirbelung eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre bilden. Dieser Bereich wird der Zone 22 zugeordnet.
	In der Mühle liegt der Staub betriebsmäßig in Form einer Staubwolke vor. Durch das Abreinigen der Filterschläuche wird ebenfalls in regelmäßigen Abständen eine Staubwolke erzeugt. Das Innere der Mühle und des Filters werden daher der Zone 20 zugeordnet. Das gemahlene Produkt wird kontinuierlich ausgetragen. Dadurch bildet sich auch im Austragsbehälter betriebsmäßig eine Staubwolke aus einem explosionsfähigen Gemisch. Der Austragsbehälter wird daher der Zone 20 zugeordnet. Durch Undichtigkeiten sind im Austragsbereich Staubablagerungen vorhanden. Dieser Bereich wird der Zone 22 zugeordnet. Die Größe der Zonen 21 und 22 richtet sich nach der Staubungsneigung des verwendeten Produktes.

	Abb. 3.5: Beispiel für eine Zoneneinteilung für brennbare Stäube

3.2.2 Umfang der Schutzmaßnahmen

Der Umfang der Schutzmaßnahmen richtet sich nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre (Zoneneinteilung). Bei der Festlegung des Umfanges der Schutzmaßnahmen sind daher in der Regel die Angaben in Tabelle 3.1 zu berücksichtigen.

Tab. 3.1: Umfang der Schutzmaßnahmen in Abhängigkeit von der Zoneneinteilung

Zoneneinteilung	Zündquellen^*) müssen sicher vermieden werden bei:
0 oder 20	störungsfreiem Betrieb (Normalbetrieb), vorhersehbaren Störungen und bei selten auftretenden Betriebsstörungen
1 oder 21	störungsfreiem Betrieb (Normalbetrieb) und vorhersehbaren Störungen
2 oder 22	störungsfreiem Betrieb (Normalbetrieb)

*) In den Zonen 20, 21 und 22 ist zusätzlich die Möglichkeit der Entzündung von abgelagertem Staub zu berücksichtigen.

Die Tabelle gilt für alle Arten von Zündquellen.

3.2.3 Zündquellenarten

Nach der EN 1127-1 werden dreizehn Zündquellenarten unterschieden:

Heiße Oberflächen
Flammen und heiße Gase
Mechanisch erzeugte Funken
Elektrische Anlagen
Elektrische Ausgleichsströme, kathodischer Korrosionsschutz
Statische Elektrizität
Blitzschlag
Elektromagnetische Felder im Bereich der Frequenzen von 9 kHz bis 300 GHz
Elektromagnetische Strahlung im Bereich der Frequenzen von 3 · 10¹¹ Hz bis 3 · 10¹⁵ Hz bzw. Wellenlängen von 1000 µm bis 0,1 µm (optischer Spektralbereich)
Ionisierende Strahlung
Ultraschall
Adiabatische Kompression, Stoßwellen, strömende Gase
Chemische Reaktionen

Nachfolgend wird nur auf die in der betrieblichen Praxis besonders relevanten Zündquellenarten eingegangen. Weitere, detaillierte Informationen zu den einzelnen Zündquellenarten und über ihre Bewertung können der EN 1127-1 entnommen werden.

3.2.3.1

Heiße Oberflächen

Explosionsfähige Atmosphäre kann durch Kontakt mit heißen Oberflächen entzündet werden, wenn die Temperatur einer Oberfläche die Zündtemperatur der explosionsfähigen Atmosphäre erreicht.


Beispiel:	Betriebsmäßig heiße Oberflächen sind beispielsweise Heizungen, bestimmte elektrische Betriebsmittel, heiße Rohrleitungen etc. Störungsbedingt auftretende heiße Oberflächen sind z.B. heißlaufende Teile aufgrund unzureichender Schmierung.

Können heiße Oberflächen mit explosionsfähiger Atmosphäre in Berührung kommen, so sollte ein bestimmter Sicherheitsabstand zwischen der maximal auftretenden Oberflächentemperatur und der Zündtemperatur der explosionsfähigen Atmosphäre gewährleistet werden. Dieser einzuhaltende Sicherheitsabstand ist abhängig von der Zoneneinteilung und wird nach EN 1127-1 festgelegt.

Hinweis:

Staubablagerungen haben eine isolierende Wirkung und behindern deshalb die Wärmeabfuhr an die Umgebung. Je dicker die Staubschicht, desto geringer die Wärmeabfuhr. Dies kann zu einem Wärmestau führen und damit eine weitere Temperaturerhöhung zur Folge haben. Dieser Vorgang kann bis zur Entzündung der Staubschicht führen. Betriebsmittel, die gemäß der Richtlinie 94/9/EG sicher in einer explosionsfähigen Gas/Luft-Atmosphäre betrieben werden können, sind daher nicht notwendigerweise auch für einen Betrieb in staubexplosionsgefährdeten Bereichen geeignet.

3.2.3.2

Flammen und heiße Gase

Sowohl Flammen selbst als auch die glimmenden Feststoffpartikel können explosionsfähige Atmosphäre entzünden. Flammen, auch sehr kleiner Abmessungen, zählen zu den wirksamsten Zündquellen und sind daher in explosionsgefährdeten Bereichen der Zonen 0 und 20 generell auszuschließen. In den Zonen 1, 2, 21 und 22 sollten Flammen nur dann auftreten, wenn diese sicher eingeschlossen sind (siehe EN 1127-1). Offene Flammen durch Schweißen oder Rauchen sind durch organisatorische Maßnahmen zu verhindern.

3.2.3.3

Mechanisch erzeugte Funken

Durch Reib-, Schlag- und Abtragvorgänge, z.B. Schleifen, können Funken entstehen. Diese Funken können brennbare Gase und Dämpfe sowie bestimmte Staub/Luft-Gemische (insbesondere Metallstaub/Luft-Gemische) entzünden. In abgelagertem Staub können darüber hinaus durch Funken Glimmnester entstehen, die dann zur Zündquelle für explosionsfähige Atmosphäre werden können.

Das Eindringen von Fremdmaterialien, z.B. von Steinen oder Metallstücken, in Geräte oder Anlagenteile muss als Ursache von Funken berücksichtigt werden.


Hinweis:	Reib-, Schlag- und Abtragvorgänge, bei denen Rost und Leichtmetalle (z.B. Aluminium und Magnesium) und ihre Legierungen beteiligt sind, können eine aluminothermische Reaktion (Thermitreaktion) auslösen, bei der besonders zündfähige Funken entstehen können.

Die Entstehung zündfähiger Reib- und Schlagfunken lässt sich durch Wahl günstiger Materialkombinationen einschränken (z.B. bei Ventilatoren). Bei Betriebsmitteln mit betriebsmäßig bewegten Teilen ist an den möglichen Reib-, Schlag- oder Schleifstellen die Materialkombination Leichtmetall und Stahl (ausgenommen nicht rostender Stahl) grundsätzlich zu vermeiden.

3.2.3.4

Chemische Reaktion

Durch chemische Reaktionen mit Wärmeentwicklung (exotherme Reaktionen) können sich Stoffe erhitzen und dadurch zur Zündquelle werden. Diese Selbsterhitzung ist dann möglich, wenn die Wärmeproduktionsgeschwindigkeit größer ist als die Wärmeverlustrate zur Umgebung. Durch Behinderung der Wärmeableitung oder durch erhöhte Umgebungstemperatur (z.B. bei der Lagerung) kann die Reaktionsgeschwindigkeit derart zunehmen, dass die zur Entzündung notwendigen Voraussetzungen erreicht werden. Entscheidend sind neben anderen Parametern das Volumen/Oberflächen-Verhältnis des Reaktionssystems, die Umgebungstemperatur sowie die Verweilzeit. Die entstehenden hohen Temperaturen können sowohl zur Entstehung von Glimmnestern und/oder Bränden führen als auch zur Entzündung explosionsfähiger Atmosphäre. Möglicherweise bei der Reaktion entstehende brennbare Stoffe (z.B. Gase oder Dämpfe) können selbst wieder mit der Umgebungsluft explosionsfähige Atmosphäre bilden und so die Gefährlichkeit solcher Systeme beträchtlich erhöhen.

Daher sind in allen Zonen Stoffe, die zur Selbstentzündung neigen, möglichst zu vermeiden. Wenn mit solchen Stoffen umgegangen wird, sind die erforderlichen Schutzmaßnahmen auf den Einzelfall abzustimmen.

Hinweis:

Geeignete Schutzmaßnahmen können sein:

Inertisieren,
Stabilisierung,
Verbesserung der Wärmeableitung, z.B. durch Aufteilung der Stoffmengen in kleinere Einheiten oder Lagerungstechniken mit Zwischenräumen,
Regelung der Anlagentemperatur,
Lagerung bei abgesenkten Umgebungstemperaturen,
Begrenzung der Verweilzeiten auf Zeiten, die kleiner sind als die Induktinszeit zur Auslösung von Staubbränden.

3.2.3.5

Elektrische Anlagen

	Bei elektrischen Anlagen können – selbst bei geringen Spannungen – elektrische Funken (z.B. beim Öffnen und Schließen elektrischer Stromkreise und bei Ausgleichsströmen und heißen Oberflächen) als Zündquellen auftreten.
	Aus diesem Grunde dürfen nur elektrische Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, die den Anforderungen des Anhangs II der Richtlinie 94/9/EG entsprechen. Geräte müssen in allen Zonen gemäß den geltenden, harmonisierten EN-Normen konzipiert, konstruiert, installiert und instandgehalten werden.

3.2.3.6

Statische Elektrizität

	Als Folge von Trennvorgängen, an denen mindestens ein Stoff mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 10⁹ Wm oder Gegenstände mit einem Oberflächenwiderstand von mehr als 10⁹ W beteiligt sind, können unter bestimmten Bedingungen zündfähige Entladungen statischer Elektrizität auftreten. In Abbildung 3.6 sind verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, wie es zu elektrostatischen Aufladungen durch Ladungstrennung kommen kann. Die folgenden Entladungsformen können unter den üblichen betrieblichen Bedingungen auftreten:
	Funkenentladungen: Funkenentladungen können durch Aufladung von nicht geerdeten, leitfähigen Teilen entstehen. Büschelentladungen: Büschelentladungen können an aufgeladenen Teilen aus nicht leitfähigen Stoffen, zu ihnen gehören die meisten Kunststoffe, entstehen. Gleitstielbüschelentladungen: Sogenannte Gleitstielbüschelentladungen können bei schnell ablaufenden Trennvorgängen, zum Beispiel Abrollen von Folien über Walzen, bei pneumatischen Fördervorgängen in metallischen Rohren oder Behältern, die isolierend ausgekleidet sind, oder an Treibriemen auftreten. Schüttkegelentladungen: Schüttkegelentladungen können beispielsweise bei der pneumatischen Befüllung von Silos auftreten.
	Alle o.g. Entladungsformen sind für die meisten Gase und Lösemitteldämpfe als zündfähig anzusehen. Staub/Luft-Gemische können durch die o. g. Entladungsformen ebenfalls entzündet werden, allerdings sind Büschelentladungen nur bei sehr zündempfindlichen Stäuben evtl. als wirksame Zündquelle anzusehen.

Abb. 3.6:

Beispiele für Ladungstrennungen, die eine elektrostatische Aufladung bewirken können.
[aus IVSS-Broschüre "Static Electricity", The International Section for the Prevention of Occupational Risks in the Chemical Industry, the International Social Security Association (ISSA), Heidelberg, Germany]

Die erforderliche Bewertung sowie mögliche Schutzmaßnahmen sind dem CENELEC Report R044-001 "Guidance and recommendations for the avoidance of hazards due to static electricity" zu entnehmen.

Beispiele:

Wichtige Schutzmaßnahmen, die je nach Zone zu beachten sind:

Erden leitfähiger Gegenstände und Einrichtungen,
Konsequentes Tragen geeigneten Schuhwerks auf geeigneten Fußböden mit einem elektrischen Widerstand der Person gegen Erde von insgesamt nicht mehr als 10⁸ W,
Vermeiden von Materialien und Gegenständen geringer elektrischer Leitfähigkeit,
Verkleinern nichtleitfähiger Oberflächen und
Vermeidung von metallisch leitenden Rohren und Behältern, die innen elektrisch isolierend beschichtet sind, bei Transport- und Füllvorgängen von Stäuben.

3.3 Begrenzung der Auswirkungen von Explosionen (Konstruktiver Explosionsschutz)

	In manchen Fällen sind die Explosionsschutzmaßnahmen Vermeidung von explosionsfähigen Atmosphären und Vermeiden von Zündquellen nicht ausreichend sicher durchführbar. Es können dann Maßnahmen getroffen werden, die die Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß beschränken. Solche Maßnahmen sind:
	Explosionsfeste Bauweise, Explosionsdruckentlastung, Explosionsunterdrückung, Verhindern der Flammen- und Explosionsübertragung.
	Diese Maßnahmen betreffen in der Regel die Begrenzungen gefährlicher Auswirkungen von Explosionen, die vom Inneren der Einrichtungen ausgehen. Im Allgemeinen werden bei der Wahl konstruktiver Schutzmaßnahmen Geräte und Schutzsysteme eingesetzt, die den Anforderungen der 94/9/EG entsprechen.

3.3.1 Explosionsfeste Bauweise

Anlagenteile, wie Behälter, Apparate, Rohrleitungen, werden so gebaut, dass sie einer Explosion im Inneren standhalten, ohne aufzureißen. Dabei muss der Anfangsdruck in dem entsprechenden Anlagenteil berücksichtigt werden, wenn dieser nicht gleich dem normalen Atmosphärendruck ist. Man unterscheidet im Allgemeinen folgende explosionsfeste Ausführungen:

Ausführung für den maximalen Explosionsüberdruck,
Ausführung für den reduzierten Explosionsüberdruck in Verbindung mit Explosionsdruckentlastung oder Explosionsunterdrückung.

Die Bauweise der Anlagenteile kann dabei explosionsdruckfest oder explosionsdruckstoßfest sein.

Hinweis:

Bei der Unterteilung des Inneren von Anlagen oder bei der Verbindung zweier Behälter durch eine Rohrleitung kann während einer Explosion in dem einen Teilvolumen der Druck in dem anderen Teilvolumen erhöht und dadurch dort die Explosion bei erhöhtem Ausgangsdruck eingeleitet werden. Somit entstehen Druckspitzen, die höher sein können, als die unter atmosphärischen Bedingungen ermittelte Kenngröße "maximaler Explosionsdruck". Lassen sich derartige Anordnungen nicht vermeiden, sollten entsprechende Maßnahmen getroffen werden, z.B. ausreichend explosionsfeste Bauweise für den erhöhten Explosionsdruck oder explosionstechnische Entkoppelung.

3.3.1.1

Explosionsdruckfeste Bauweise

Explosionsdruckfeste Behälter und Apparate halten dem zu erwartenden Explosionsüberdruck stand, ohne sich bleibend zu verformen. Als Berechnungsdruck wird der zu erwartende Explosionsüberdruck zugrunde gelegt.


Hinweis:	Der maximale Explosionsüberdruck beträgt für die meisten Gas/Luft- und Staub/Luft-Gemische 8 bar bis 10 bar. Für Leichtmetallstäube kann er jedoch auch darüber liegen.

3.3.1.2

Explosionsdruckstoßfeste Bauweise

	Explosionsdruckstoßfeste Behälter und Apparate sind so gebaut, dass sie einem bei einer Explosion in ihrem Inneren auftretenden Druckstoß in Höhe des zu erwartenden Explosionsüberdruckes standhalten. Dabei sind jedoch bleibende Verformungen zulässig.
	Nach Explosionsereignissen müssen die betroffenen Anlagenteile auf Verformung überprüft werden.

3.3.2 Explosionsdruckentlastung

Der Begriff "Explosionsdruckentlastung" umfasst im weitesten Sinne alles, was dazu dient, beim Entstehen oder nach einer gewissen Ausweitung einer Explosion die ursprünglich abgeschlossene Anlage, in der sich der Explosionsablauf vollzieht, bei Erreichen des Ansprechdruckes einer Explosionsdruckentlastungseinrichtung kurzfristig oder bleibend in ungefährliche Richtung zu öffnen.

Die Explosionsdruckentlastungseinrichtung soll bewirken, dass die Anlage nicht über ihre Explosionsfestigkeit hinaus beansprucht wird. Es stellt sich ein reduzierter Explosionsüberdruck ein, der nur einem Bruchteil des maximalen Explosionsüberdruckes entspricht.


Hinweis:	Der reduzierte Explosionsüberdruck ist höher als der Ansprechdruck der Explosionsdruckentlastungseinrichtungen.

Als Explosionsdruckentlastungseinrichtung können z.B. Berstscheiben oder Explosionsklappen verwendet werden.

Hinweis:

Es sollten nur geprüfte Explosionsdruckentlastungseinrichtungen, die den Anforderungen der Richtlinie 94/9/EG entsprechen, eingesetzt werden. Selbstkonstruierte Explosionsdruckentlastungseinrichtungen sind oft nicht wirksam und haben schon zu schweren Unfällen geführt. Unverschlossene Behälterklappen, aufgesetzte Deckel, Türen und dergleichen sind ebenfalls i.d.R. nicht geeignet. Sollten dennoch Eigenkonstruktionen eingesetzt werden, mit denen in der Praxis gute Erfahrungen gemacht wurden, muss die Einsetzbarkeit hinsichtlich des Explosionsschutzes im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung nachgewiesen werden. Das Ergebnis ist im Explosionsschutzdokument niederzulegen.

Die Berechnung der erforderlichen Druckentlastungsflächen für Anlagen setzt u.a. die Kenntnis der sicherheitstechnischen Kenngrößen des Gemisches voraus.

Die Explosionsdruckentlastung ist unzulässig, wenn durch die dabei freigesetzten Stoffe Personen gefährdet werden oder die Umwelt (z.B. durch giftige Stoffe) geschädigt wird.

Hinweis:

Beim Ansprechen von Explosionsdruckentlastungseinrichtungen kann es zu beträchtlichen Flammen- und Druckwirkungen in Entlastungsrichtung kommen. Deshalb ist bei der Anbringung von Explosionsdruckentlastungseinrichtungen an Anlagen darauf zu achten, dass die Druckentlastung in eine ungefährliche Richtung erfolgt. Eine Druckentlastung in den Arbeitsraum sollte deshalb grundsätzlich vermieden werden. Erfahrungsgemäß kann es beim nachträglichen Einbau von Explosionsdruckentlastungseinrichtungen in bestehende Anlagen problematisch werden, die erforderlichen Sicherheitsabstände einzuhalten.
Ausnahme: Bei der Anwendung von sog. Q-Rohren kann auch eine Explosionsdruckentlastung in einen Raum erfolgen, da Flammen- und Druckwirkungen auf ein ungefährliches Maß reduziert werden. Dabei aber ist die mögliche Freisetzung von giftigen Verbrennungsgasen zu beachten.


Hinweis:	Wird die Explosionsschutzmaßnahme "Explosionsdruckentlastung "angewendet, so ist für eine explosionstechnische Entkopplung gegenüber vor- und nachgeschalteten Anlagenteilen zu sorgen.

3.3.3 Explosionsunterdrückung

Explosionsunterdrückungseinrichtungen verhindern durch schnelles Einblasen von Löschmitteln in Behälter und Anlagen im Falle einer Explosion das Erreichen des maximalen Explosionsdruckes. Dies bedeutet, dass die so geschützten Apparate nur für einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt werden müssen.

Im Gegensatz zur Explosionsdruckentlastung bleiben die Auswirkungen einer Explosion auf das Innere der Apparatur beschränkt. Je nach Ausführung kann der Explosionsüberdruck bis auf ca. 0,2 bar reduziert werden.


Hinweis:	Explosionsunterdrückungseinrichtungen sollten entsprechend den Anforderungen der Richtlinie 94/9/EG als Schutzsystem geprüft und gekennzeichnet werden.


Hinweis:	Auch bei der Explosionsunterdrückung muss ggf. für eine explosionstechnische Entkopplung der vor- und nachgeschalteten Anlagenteile gesorgt werden.

3.3.4 Verhindern der Explosionsübertragung (explosionstechnische Entkopplung)

Ereignet sich in einem Anlagenteil eine Explosion, so kann sich diese in die vor- und nachgeschalteten Anlagenteile ausbreiten und dort weitere Explosionen verursachen. Beschleunigungseffekte durch Einbauten in den Anlagen oder durch die Ausbreitung in Rohrleitungen können zu einer Verstärkung der Explosionswirkungen führen. Die dabei entstehenden Explosionsdrücke können weit höher sein als der maximale Explosionsdruck unter Normalbedingungen und auch bei explosionsdruckfester oder explosionsdruckstoßfester Bauweise zur Zerstörung von Anlagenteilen führen. Aus diesem Grunde ist es wichtig, mögliche Explosionen auf einzelne Anlagenteile zu beschränken. Dies wird durch explosionstechnische Entkopplung erreicht.

Für die explosionstechnische Entkopplung von Anlagenteilen sind z. B. folgende Systeme verfügbar:

Mechanisches Schnellabsperren,
Löschen von Flammen in engen Spalten oder durch Löschmitteleintrag,
Aufhalten von Flammen durch hohe Gegenströmung,
Tauchung oder
Schleusen.

Für die praktische Anwendung sind folgende Gesichtspunkte maßgeblich:


Hinweis:	Bei Explosionen von Gasen, Dämpfen und Nebeln im Gemisch mit Luft sind wegen der unter Umständen sehr hohen Ausbreitungsgeschwindigkeiten (Detonationen) aktive Absperr- oder Löschsysteme oft zu langsam, so dass hier passive Systeme wie Flammendurchschlagsicherungen (z. B. Bandsicherungen oder Tauchungen) bevorzugt werden.

3.3.4.1

Flammendurchschlagsichere Einrichtungen für Gase, Dämpfe und Nebel

Um bei explosionsfähiger Atmosphäre Flammendurchschläge, z.B. durch Rohrleitungen, Atmungseinrichtungen und nicht ständig mit Flüssigkeit gefüllte Füll- und Entleerungsleitungen zu verhindern, können flammendurchschlagsichere Einrichtungen angewendet werden. Lässt sich z. B. in einem nicht explosionsfesten Behälter für brennbare Flüssigkeiten die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre nicht vermeiden, so sind ständig vorhandene Öffnungen zu Bereichen, in denen mit dem Auftreten von Zündquellen zu rechnen ist, und durch die eine Explosion in den Behälter übertragen werden kann, flammendurchschlagsicher zu gestalten.


Hinweis:	Dies betrifft z. B. Be- und Entlüftungseinrichtungen, Füllstandsanzeiger sowie Füll- und Entleerungsleitungen, sofern Letztere nicht ständig mit Flüssigkeit gefüllt sind.

Soll umgekehrt das Herausschlagen von Flammen aus einer Apparatur in einen explosionsgefährdeten Bereich vermieden werden, so sind die vorgenannten Maßnahmen sinngemäß anzuwenden.
Die Wirkungsweise flammendurchschlagsicherer Einrichtungen beruht im Wesentlichen auf einem oder mehreren der folgenden Mechanismen:

Löschen von Flammen in engen Spalten und Kanälen (z. B. Bandsicherungen, Sintermetalle),
Aufhalten einer Flammenfront durch entsprechend hohe Ausströmgeschwindigkeit der unverbrannten Gemische (Hochgeschwindigkeitsventile),
Aufhalten einer Flammenfront durch Flüssigkeitsvorlagen (z. B. Tauchsicherungen oder Flüssigkeitsverschlüsse).


Hinweis:	Man unterscheidet bei flammendurchschlagsicheren Einrichtungen explosionssichere, dauerbrandsichere und detonationssichere Armaturen. Nicht dauerbrandsichere Armaturen widerstehen einem Abbrand nur über eine begrenzte Zeitspanne (Standzeit) und verlieren dann ihre Flammendurchschlagsicherheit.

3.3.4.2

Entkopplungseinrichtungen für Stäube

Die flammendurchschlagsicheren Einrichtungen für Gase, Dämpfe und Nebel sind aufgrund der Verstopfungsgefahr bei Stäuben nicht einsetzbar. Für das Vermeiden der Ausbreitung von Staubexplosionen über verbindende Rohrleitungen, Fördereinrichtungen o.Ä. sowie Flammenaustritt aus Anlagenteilen haben sich in der Praxis folgende Einrichtungen bewährt:

Löschmittelsperre:
Die Explosion wird durch Detektoren erkannt. Aus Löschmittelbehältern werden Löschmittel in die Rohrleitung eingedüst und die Flamme wird abgelöscht. Der auftretende Explosionsdruck vor der Löschmittelsperre wird dadurch nicht beeinflusst. Auch hinter der Löschmittelsperre ist die Festigkeit der Rohrleitung und die der nachgeschalteten Apparatur für den zu erwartenden Druck auszulegen. Das Löschmittel muss für die jeweilige Staubart geeignet sein.
Schnellschlussschieber, Schnellschlussklappe:
Die durch die Rohrleitung laufende Explosion wird durch Detektoren erkannt. Ein Auslösemechanismus schließt den Schieber oder die Klappe innerhalb von Millisekunden.
Schnellschlussventil (Explosionsschutzventil):
Beim Überschreiten einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit schließt ein Ventil in der Rohrleitung. Die für das Schließen notwendige Strömungsgeschwindigkeit wird entweder durch die Druckwelle der Explosion oder durch eine detektorgesteuerte Hilfsströmung (z.B. Einblasen von Stickstoff auf den Ventilkegel) erzeugt. Bisher bekannte Schnellschlussventile dürfen nur in waagerecht verlegten Rohrleitungen eingebaut werden und eignen sich auch nur für Leitungen mit relativ geringer Staubbelastung (z.B. Reinluftseite von Filteranlagen).
Zellenradschleuse:
Zellenradschleusen dürfen nur dann als "Flammensperre" eingesetzt werden, wenn ihre Zünddurchschlagsicherheit und Druckbelastbarkeit für die jeweiligen Einsatzbedingungen nachgewiesen sind. Im Explosionsfall muss die Schleuse automatisch über einen Detektor stillgesetzt werden, damit das Austragen von brennendem Produkt verhindert wird.
Entlastungsschlot:
Ein Entlastungsschlot besteht aus Leitungsteilen, die durch ein spezielles Rohrstück miteinander verbunden sind. Den Abschluss der Rohrleitung gegen die Atmosphäre bildet eine Entlastungseinrichtung (Abdeckplatte oder Berstscheibe; Ansprechüberdruck in der Regel p £ 0,1 bar). Eine Explosionsübertragung soll durch Änderung der Strömungsrichtung um 180 Grad bei gleichzeitiger Explosionsdruckentlastung am Umlenkpunkt nach Öffnen der Entlastungseinrichtung verhindert werden.
Das Wegfliegen von Teilen der Entlastungseinrichtung muss vermieden werden, z.B. durch einen Schutzkorb. Die Entlastung muss grundsätzlich in eine ungefährliche Richtung erfolgen, keinesfalls aber in Arbeitsbereiche oder auf Verkehrswege.
Diese Schutzmaßnahme ist unzulässig, wenn durch das Freisetzen von Stoffen Personen gefährdet werden oder die Umwelt geschädigt wird.
Durch den Entlastungsschlot kann die Explosionsübertragung nicht immer zuverlässig verhindert werden. Die Ausbreitung der Flammenfront wird jedoch so gestört, dass in dem nachgesetzten Leitungsteil höchstens mit dem langsamen Anlaufen der Explosion zu rechnen ist. In den Fällen, in denen innerhalb der Rohrleitung nicht mit dem Auftreten explosionsfähiger Gemischkonzentrationen gerechnet werden muss, z.B. bei vielen Entstaubungsanlagen, kann von einer hinreichenden Entkoppelungswirkung ausgegangen werden.
Produktvorlage:
Im Zusammenhang mit der Schutzmaßnahme Explosionsdruckentlastung sind Produktvorlagen (z.B. am Austrag eines Silos) von ausreichender Höhe geeignet, Anlageteile zu entkoppeln. Die Produktschüttung muss jeweils so hoch sein, und dies muss durch Füllstandsmelder abgesichert sein, dass unter der Druckbelastung der Explosion ein Flammendurchschlag durch das Produkt nicht erfolgen kann.
Doppelschieber:
Produktausträge von explosionsfest gebauten Apparaturen können zum Verhindern eines Flammendurchschlages mit einem Doppelschiebersystem gesichert werden. Die Schieber müssen dabei mindestens die gleiche Festigkeit wie die Apparatur haben. Durch entsprechende Steuerung muss gewährleistet sein, dass wechselweise ein Schieber immer geschlossen ist.


Hinweis:	Alle Explosionsentkopplungseinrichtungen, die der Richtlinie 94/9/EG unterliegen, müssen entsprechend den Anforderungen der Richtlinie als Schutzsystem geprüft und gekennzeichnet werden.

3.4 Anwendung von Prozessleittechnik

Die bisher beschriebenen Explosionsschutzmaßnahmen können durch Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen (im Folgenden Prozessleittechnik (PLT) genannt) aufrecht erhalten, überwacht oder ausgelöst werden. Allgemein können PLT-Einrichtungen zur Verhinderung des Auftretens von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre, zum Vermeiden von Zündquellen oder zur Abschwächung der schädlichen Auswirkungen einer Explosion genutzt werden.

Potenzielle Zündquellen, wie beispielsweise eine heiße Oberfläche, können durch PLT-Einrichtungen überwacht und durch eine entsprechende Steuerung auf einen ungefährlichen Wert begrenzt werden. Eine Abschaltung potenzieller Zündquellen beim Auftreten von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre ist ebenfalls möglich. So können beispielsweise nicht explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel beim Ansprechen einer Gaswarnanlage spannungsfrei geschaltet werden, wenn dadurch die Abschaltung der dem Gerät innewohnenden potenziellen Zündquellen möglich ist. Das Auftreten von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre lässt sich beispielsweise durch die Zuschaltung eines Lüfters bei Erreichen der höchstzulässigen Gaskonzentration verhindern. Durch solche PLT-Einrichtungen können die explosionsgefährdeten Bereiche (Zonen) verkleinert, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre verringert oder deren Auftreten ganz verhindert werden. PLT-Einrichtungen in Verbindung mit geeigneten Vorrichtungen zur Abschwächung der schädlichen Auswirkungen einer Explosion sind Schutzsysteme (z.B. Explosionsunterdrückung) und werden bei den konstruktiven Explosionsschutzmaßnahmen in Kapitel 3.3 beschrieben. Auslegung und Umfang dieser PLT-Einrichtungen und der von ihnen ausgelösten Maßnahmen hängen von der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre und der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von wirksamen Zündquellen ab. Durch die Zuverlässigkeit der PLT-Einrichtungen in Verbindung mit den getroffenen technischen und organisatorischen Explosionsschutzmaßnahmen, muss für alle Betriebsbedingungen sichergestellt werden, dass die Gefahr einer Explosion auf ein vertretbares Maß beschränkt wird. In bestimmten Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, PLT-Einrichtungen zur Vermeidung von Zündquellen mit PLT-Einrichtungen zur Vermeidung von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre zu kombinieren.

Die erforderliche Zuverlässigkeit der PLT-Einrichtungen muss sich an der Beurteilung der Explosionsrisiken orientieren. Die Zuverlässigkeit der sicherheitstechnischen Funktion der PLT-Einrichtungen und ihrer Teilkomponenten wird erreicht durch Fehlervermeidung und Fehlerbeherrschung (unter Beachtung aller Betriebsbedingungen und vorgesehenen Wartungs- und/oder Prüfmaßnahmen).

Beispiel:

Führen die Beurteilung der Explosionsrisiken und das Explosionsschutzkonzept zu dem Schluss, dass ohne PLT-Einrichtungen ein hohes Risiko herrscht, z.B. dass gefährliche explosionsfähige Atmosphäre ständig, langzeitig oder häufig vorhanden ist (Zone 0, Zone 20) und dass mit dem Wirksamwerden einer Zündquelle bei einer Betriebsstörung zu rechnen ist, müssen die PLT-Einrichtungen so ausgeführt sein, dass eine einzige Störung in der PLT-Einrichtung das Sicherheitskonzept nicht außer Kraft setzen kann. Dies kann z.B. durch redundanten Einsatz von PLT-Einrichtungen erreicht werden. Vergleichbares ist erreichbar, indem eine einzelne PLT-Einrichtung zur Vermeidung des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre mit einer davon unabhängigen einzelnen PLT-Einrichtung zur Vermeidung des Wirksamwerdens von Zündquellen kombiniert wird.

Die Tabelle 3.2 zeigt Konzepte von PLT-Einrichtungen zur Vermeidung des Wirksamwerdens von Zündquellen bei normalen Betriebsbedingungen, bei anzunehmenden Störungen und selten auftretenden Störungen, die alternativ, zusätzlich oder ergänzend zu verfahrenstechnische Maßnahmen eingesetzt werden können.

Beispiel:

Ein Getriebe mit mehreren Lagern soll in der Zone 1 betrieben werden. Die Temperatur der Lager liegt im Normalbetrieb sicher unter der Zündtemperatur des Gas/Luft-Gemisches. Im Fehlerfall (z.B. durch Schmiermittelverlust) kann die Lagertemperatur die Zündtemperatur erreichen, wenn keine Schutzmaßnahmen getroffen werden. Ein ausreichendes Maß an Sicherheit kann durch eine Temperaturüberwachung der Lager erreicht werden, die bei Erreichen der maximal zulässigen Oberflächentemperatur den Antrieb abschaltet.

Die Anforderungen an PLT-Einrichtungen aus Tabelle 3.2 lassen sich analog auch auf das Verhindern von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre übertragen, wenn bei gegebener Auftrittswahrscheinlichkeit von potenziellen Zündquellen eine bestimmte Zone gewährleistet werden muss.

Beispiel:

In einem Trockenschrank werden lösemittelbehaftete Werkstücke getrocknet. Die Oberflächentemperatur der Heizung kann bei einer Betriebsstörung die Zündtemperatur erreichen. Durch eine PLT-Einrichtung in Verbindung mit einem Lüfter muss sichergestellt werden, dass die Lösemitteldampfkonzentration den Grenzwert (UEG - anlagenspezifischer Sicherheitsabstand) nicht überschreitet. Diese PLT-Einrichtung in Verbindung mit dem Lüfter muss auch bei Betriebsstörungen (z.B. Energieausfall) weiterhin wirksam bleiben.

Hinweis:

Die beschriebenen PLT-Maßnahmen lassen sich nur anwenden, wenn sich die explosionsschutztechnisch relevanten physikalischen, chemischen und verfahrenstechnischen Größen überhaupt, mit vertretbarem Aufwand und in ausreichend kurzer Zeit regeln bzw. steuern lassen. So lassen sich beispielsweise Materialeigenschaften i.d.R. durch derartige Einrichtungen nicht beeinflussen.
Die verwendeten PLT-Einrichtungen müssen den Anforderungen der Europäischen Richtlinie 94/9/EG, bzw. der dazugehörigen harmonisierten Normen entsprechen. Eine Baumusterprüfung der PLT-Einrichtungen ist immer dann erforderlich, wenn das zu schützende Gerät in den Geltungsbereich der 94/9/EG fällt und diese eine Baumusterprüfung vorsieht.

Tab. 3.2:

Konzepte zum Einsatz von PLT-Einrichtungen zur Reduzierung der Auftrittswahrscheinlichkeit wirksamer Zündquellen.

Explosions- gefährdeter Bereich	Auftreten von Zündquellen	Anforderung an PLT-Einrichtungen
nicht vorhanden	betriebsbedingt vorhanden	keine
Zone 2 oder Zone 22	betriebsbedingt vorhanden	geeignete einzelne Einrichtung zum Vermeiden von Zündquellen
Zone 2 oder Zone 22	im Normalbetrieb nicht zu erwarten	keine
Zone 1 oder Zone 21	betriebsbedingt vorhanden	zwei geeignete Einrichtungen zum Vermeiden von Zündquellen*
	im Normalbetrieb nicht zu erwarten	geeignete einzelne Einrichtung zum Vermeiden von Zündquellen
	im Normalbetrieb und bei Betriebstörungen nicht zu erwarten	keine
Zone 0 oder Zone 20	im Normalbetrieb nicht zu erwarten	zwei geeignete Einrichtungen zum Vermeiden von Zündquellen
	im Normalbetrieb und bei Betriebstörungen nicht zu erwarten	geeignete einzelne Einrichtung zum Vermeiden von Zündquellen*
	im Normalbetrieb, bei Betriebstörungen und bei selten auftretenden Betriebsstörungen nicht zu erwarten	keine

* oder eine entsprechend nach 94/9/EG baumustergeprüfte Einrichtung

3.5 Anforderungen an Arbeitsmittel

Der Arbeitgeber stellt sicher, dass die Arbeitsmittel und sämtliches Installationsmaterial für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet sind. Dabei sind die möglichen Umgebungsbedingungen am jeweiligen Arbeitsplatz zu berücksichtigen. Die Arbeitsmittel müssen so montiert, installiert und betrieben werden, dass sie keine Explosion auslösen können.

3.5.1 Auswahl von Arbeitsmitteln

In den Bereichen, in denen gefährliche explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann, sind Geräte und Schutzsysteme entsprechend den Kategorien gemäß der Richtlinie 94/9/EG auszuwählen, wenn es nicht anders im Explosionsschutzdokument vorgesehen und durch eine entsprechende Risikobeurteilung begründet ist. Für den sicheren Betrieb von Geräten in explosionsgefährdeten Bereichen müssen darüber hinaus weitere Kriterien, z.B. Temperaturklasse, Zündschutzart, Explosionsgruppe usw., berücksichtigt werden. Diese Kriterien sind abhängig von den Brenn- und Explosionskenngrößen der eingesetzten Stoffe.

Werden noch Arbeitsmittel verwendet, die noch nach älteren Normen konstruiert und geprüft wurden, so haben diese weiterhin Bestandschutz, vorausgesetzt sie werden entsprechend gewartet und eine Risikobetrachtung hat keine gegenteiligen Befunde erbracht.

Wird auf Grund der Beurteilung der Explosionsrisiken (Stoffeigenschaften, Verfahren) festgestellt, dass mit einer das übliche Maß überschreitenden Gefährdung von Arbeitnehmern und Dritten zu rechnen ist, kann ein höherer Schutzgrad für die ausgewählten Geräte erforderlich sein. Können ortsveränderliche Arbeitsmittel durch die Art ihrer Nutzung in Bereichen mit unterschiedlichem Gefahrenpotenzial (unterschiedliche Zoneneinteilung) zum Einsatz kommen, müssen sie für den ungünstigsten Einsatzfall ausgewählt werden. Wird also ein Arbeitsmittel sowohl in der Zone 1 als auch in der Zone 2 eingesetzt, muss es den Anforderungen für den Betrieb in Zone 1 entsprechen.

Davon kann abgewichen werden, wenn durch geeignete organisatorische Maßnahmen für die Dauer des Einsatzes des ortsveränderlichen Arbeitsmittels in einem explosionsgefährdeten Bereich ein sicherer Betrieb gewährleistet werden kann, beispielsweise durch geeignete Lüftungsmaßnahmen o.Ä.. Solche Arbeitsmittel dürfen nur durch entsprechend geschultes Personal benutzt werden (89/655/EWG).

Tab. 3.3: Geräte für den Einsatz in den unterschiedlichen Zonen.

Zone	ohne weitere Maßnahmen verwendbare Kategorie	wenn ausgelegt für
0	II 1 G	Gas/Luft-Gemisch Dampf/Luft-Gemisch Nebel
1	II 1 G oder 2 G	Gas/Luft-Gemisch Dampf/Luft-Gemisch Nebel
2	II 1 G oder 2 G oder 3 G	Gas/Luft-Gemisch Dampf/Luft-Gemisch Nebel
20	II 1 D	Staub/Luft-Gemisch
21	II 1 D oder 2 D	Staub/Luft-Gemisch
22	II 1 D oder 2 D oder 3 D	Staub/Luft-Gemisch


Hinweis:	Sollen Geräte in hybriden Gemischen eingesetzt werden, so müssen diese für einen derartigen Gebrauch geeignet und ggf. geprüft worden sein. So ist beispielsweise ein Gerät mit der Kennzeichnung II 2 G/D nicht zwangsläufig auch für die Verwendung in hybriden Gemischen geeignet und zulässig.

3.5.2 Zusammenbau von Arbeitsmitteln

Arbeitsmittel und deren Verbindungsvorrichtungen (z.B. Rohrleitungen, elektrische Anschlüsse) müssen so zusammengebaut sein, dass sie keine Explosion verursachen bzw. auslösen können. Eine Inbetriebnahme darf nur dann erfolgen, wenn sich aus der Beurteilung der Explosionsrisiken ergibt, dass mit ihrem Betrieb keine Entzündung explosionsfähiger Atmosphäre verbunden ist. Dies gilt auch für Arbeitsmittel und deren Verbindungsvorrichtungen, die keine Geräte und Schutzsysteme im Sinne der 94/9/EG sind.

In Übereinstimmung mit der europäischen Richtlinie 89/655/EWG (Sicherheit und Gesundheitsschutz bei Benutzung von Arbeitsmitteln durch Arbeitnehmer) muss der Arbeitgeber sicherstellen, dass die eingesetzten Arbeitsmittel hinsichtlich der tatsächlichen Betriebs- und Einsatzbedingungen geeignet sind. Auch bei der Auswahl von Installationsmaterialien, von Arbeitskleidung und von persönlichen Schutzausrüstungen hat er sicherzustellen, dass diese geeignet sind.