Sicherheit im Eimeraufzug: Identifizieren, verhindern und schützen

Technischen Studien zufolge entstehen etwa 50 % der Explosionen in Feststoffbehandlungsanlagen in Eimersilos.

Dieser Artikel hilft Ihnen:

1. Identifizieren Sie die spezifischen Risiken, die mit dieser Ausrüstung verbunden sind.
2. Verhindern Sie die Bildung gefährlicher Atmosphären und minimieren Sie die Zündwahrscheinlichkeit.
3. Schützen Sie Ihre Einrichtungen durch zertifizierte Lösungen, die den ATEX-Vorschriften und internationalen technischen Standards entsprechen.

Eimersilos sind unverzichtbare Geräte für den vertikalen Transport von Schüttgütern in Bereichen wie Tierfutter, Agrar- und Lebensmittel-, Chemie- oder Zuckerindustrie, unter anderem. Sein geschlossenes Design, die Ansammlung von feinem Staub und die zahlreichen beweglichen mechanischen Elemente begünstigen die Bildung explosiver Atmosphären und das Auftreten von Zündquellen, was den Aufzug aus Sicht der industriellen Sicherheit zu einem kritischen Punkt macht.

Warum sind Eimeraufzüge ein entscheidender Fokus des Explosionsrisikos?

Das Zusammentreffen von drei Schlüsselfaktoren macht diese Ausrüstung zu einem der verwundbarsten Stellen gegenüber Staubexplosionen:

• Anwesenheit von brennbarem Staub: Dünne, trockene Materialien, die vom Aufzug transportiert werden, wie Futtermittel, Stärke oder Chemikalien, haben ein hohes Explosivpotenzial. Minimale Staubansammlung reicht aus, um eine gefährliche Luftmischung zu erzeugen
• Bildung explosiver Atmosphären: Die Ansammlung von Staub oder das Vorhandensein von schwebendem Staub in Kombination mit inneren Turbulenzen und fehlenden effektiven Saugsystemen kann zu explosiven Atmosphären im Inneren der Ausrüstung führen.
• Quellen der internen Zündung: Der mechanische Betrieb der Ausrüstung kann Wärme, Reibung und Funken erzeugen. Wenn diese Quellen nicht eliminiert oder kontrolliert werden, steigt das Entzündungsrisiko erheblich. Schlechte Wartung verschärft diese Risiken.

Häufige Hotspots, in denen Zündquellen auftreten können, sind:

• Reibung oder Fehlausrichtung des Bandes erzeugt Wärme und Glühpartikel.
• Überhitzung der Lager durch Verschleiß oder mangelnde Wartung.
• Klemmen, Fremdkörper oder Riemenrutschen an Riemenscheiben.
• Band wird mit Metalleimern zerbrochen, die Funken erzeugen können.
• Elektrostatische Entladungen zwischen Bauteilen, die nicht richtig geerdet sind.

Die Kombination dieser Zündquellen mit einer explosiven Atmosphäre kann eine Explosion im Aufzug auslösen, mit dem Risiko, dass sie sich auf andere angeschlossene Geräte ausbreitet.

Explosionspräventions- und Schutzmaßnahmen

Sobald die Ursachen identifiziert wurden, die den Eimeraufzug zu einer kritischen Risikoquelle machen, ist es unerlässlich, auf die Elemente zu reagieren, die dieses Risiko ausmachen: brennbaren Staub, die explosive Atmosphäre und die Zündquellen. Wenn es nicht möglich ist, das gleichzeitige Fehlen dieser drei Faktoren zu garantieren, müssen die Einrichtungen Maßnahmen ergreifen, die es ermöglichen, jedes mögliche Explosionsszenario vorherzusehen, zu kontrollieren und zu mindern.

Präventionsmaßnahmen

Prävention ist die erste Verteidigungslinie gegen das Risiko einer Staubexplosion in Eimeraufzügen. Berücksichtigen Sie die Faktoren, die die Entstehung explosiver Atmosphären begünstigen, und/oder auf mögliche Zündquellen, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Deflagration während des Betriebs der Ausrüstung erheblich reduziert wird.

Die gebräuchlichsten Maßnahmen zur Verhinderung explosiver Atmosphäre:

• Staubabsammelsysteme am Fuß und Kopf der Ausrüstung.
• Regelmäßige Reinigung der Ausrüstung.

Zu den Maßnahmen zur Bekämpfung möglicher Entzündungsquellen gehören:

• Korrekte Erdung und Gleichpotential, Verwendung eines antistatischen Materialbands, wenn die minimale Zündenergie des Produkts niedrig ist (EMI < 10 mJ).
• Installation von Magneten oder Gittern, um das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern.
• Überwachung der Zündquellen: Temperatur in den Lagern, Riemenverschiebung, Geschwindigkeit, Blockierung.

Darüber hinaus ist ein gründliches vorbeugendes Wartungsprogramm in Kombination mit einer fortlaufenden industriellen Reinigungsstrategie entscheidend, um das Risiko unter Kontrolle zu halten. Diese Maßnahmen verhindern den Verfall wichtiger Komponenten und gewährleisten das ordnungsgemäße Funktionieren aller Präventionssysteme.

Schutzmaßnahmen

Wenn das Risiko nicht vollständig beseitigt werden kann, werden Schutzmaßnahmen ergriffen. Diese Lösungen sind darauf ausgelegt, die zerstörerischen Auswirkungen einer Explosion zu begrenzen, deren Ausbreitung zu verhindern und materielle sowie persönliche Schäden zu verringern.

Gängige Schutzmaßnahmen in Eimersilos umfassen:

• Explosionsbelüftung: Installation von Paneelen, die Druck und Flammen in sichere Bereiche abgeben.
• Flammenloses Entlüften: Es schließt die Flammen in einer Netzhülle ein und ermöglicht das Entweichen von Verbrennungsgasen, ohne Flammen zu erzeugen.
• Explosionsunterdrückung: Einsatz von Löschmitteln, die die Explosion in der Anfangsphase unterdrücken und so einen Druckanstieg vermeiden.
• Explosionsisolierung: Rücklaufventile, Drehventile, Schneckenschrauben oder chemische Barrieren, die die Ausbreitung auf benachbarte Geräte verhindern.

Die Wahl der Schutzmaßnahmen muss auf einer rigorosen technischen Analyse basieren, die an die spezifischen Betriebsbedingungen jedes Lifts angepasst ist. Die geltenden Vorschriften empfehlen die kombinierte Verwendung von Schutz- und Dämmsystemen, die je nach Produkttyp, Design der Anlage und deren Lage innerhalb der Anlage ausgewählt werden.

Eine der am weitesten verbreiteten Lösungen ist das Explosionsventilsystem, bei dem Paneele oder Türen in strategischen Bereichen (meist am Kopf und Fuß des Aufzugs) installiert werden. Diese Geräte ermöglichen es, den während einer Deflagration erzeugten Druck und Flamme kontrolliert freizusetzen, wodurch strukturelle Schäden vermieden werden. Befindet sich der Aufzug jedoch im Innenraum, kann die Verwendung herkömmlicher Belüftung ein neues Risiko darstellen, da das Ableiten der Explosion in einen geschlossenen Raum schwerwiegende Folgen haben kann.

In diesen Fällen ist es vorzuziehen, flammenlose Entlüftungssysteme zu verwenden, die ein Metallgeflecht integrieren, um die Flamme zu kühlen und einzudämmen, sodass eine sichere Installation in Innenräumen möglich ist, ohne dass das Feuer in die Umgebung verbreitet.

Wenn ein überlegener Schutz erforderlich ist oder das Systemdesign keine Entlüftung erlaubt, ist Explosionsschutz die effektivste Option. Diese Systeme erkennen die Deflagration innerhalb von Millisekunden und aktivieren unter Druck stehende Flaschen mit Löschmitteln (wie Natron), wodurch die Explosion erstickt, bevor sie vollständig entsteht.

Die Unterdrückung kann zudem eine entscheidende Rolle als Isolierung spielen, wenn sie in Aufzugsein- oder Auslasskanälen installiert wird. Auf diese Weise wirkt es als chemische Barriere, die die Ausbreitung der Flamme auf andere miteinander verbundene Geräte wie Silos oder Zyklone verhindert. Dieser Punkt ist besonders empfindlich an Höhenruderbeinen, wo eine Druckwelle verstärkt werden und schwere Schäden verursachen könnte.

Die häufigsten Kombinationen je nach Art des Prozesses:

• Entlüftung + mechanische oder chemische Isolierung, in Geräten, die im Freien installiert sind.
• Unterdrückung + chemische Isolierung, wenn der Aufzug drinnen ist oder Produkte mit niedrigem EMI-Wert behandelt.
• Flammenlose Entlüftung + chemische Barrieren in kritischen Prozessen, bei denen die Emission von Flammen- oder Glühpartikeln nicht erlaubt ist.

Vorschriften und angewandte Zertifizierungen

• ATEX-Richtlinie 2014/34/EU
• UNE-CEN/TR 16829:2016
• NFPA 61, 68 und 69
• UNE-EN ISO 80079-36:2017

Fallstudie: Installation von Schutzausrüstung in Eimerliften

Im Rahmen des Sicherheitsanpassungsprojekts in der Lebensmittelindustrie, die der Herstellung von Zucker gewidmet ist, wurde der integrale Schutz von zwei inneren Eimersilos durchgeführt, die für den vertikalen Transport von Rohzucker verantwortlich sind. Beide Doppelrohr-Aufzüge stellten aufgrund von Staubansammlung und dem Fehlen aktiver Explosionsschutzsysteme ein erhebliches Risiko dar.

Erstdiagnose

Nach einer Risikobewertung (ATEX) wurde die Notwendigkeit festgestellt, fortschrittliche Explosionsschutzsysteme einzusetzen, mit dem Ziel, mechanische und Explosionsrisiken aufgrund der brennbaren Natur von Zuckerstaub und des Vorhandenseins günstiger Bedingungen für eine mögliche Zündung (Reibungswärmequellen, Staubansammlung, kontinuierliche mechanische Bewegung).

Während der technischen Bewertung wurden folgende Risiken identifiziert:

• Klassifizierung des Innenraums von Zone 20, mit Reinigungsverfahren, lokaler Aspiration und korrekter Erdung.
• Hoher Explosionsrisiko durch Staubansammlung im Aufzug.
• Fehlende Temperaturüberwachung in Lagern und kritischen Bereichen.
• Freiliegende bewegliche Teile ohne ausreichende Schutzmaßnahmen.
• Fehlen von Explosionsschutz- und Isolationssystemen.

Gemäß Richtlinie 1999/92/EG ist es, wenn präventive Maßnahmen nicht ausreichen, um das Risiko zu beseitigen, verpflichtet, spezifische Schutzsysteme einzubauen.

Implementierte Lösungen

Eine kombinierte Strategie aus Unterdrückung und chemischer Isolierung wurde gewählt, die darauf ausgelegt war, im Falle einer bevorstehenden Explosion innerhalb von Millisekunden zu wirken und deren Ausbreitung im System zu verhindern.

• Zusätzliche mechanische Schutzmaßnahmen:
  • Faltbare Metallabdeckungen und Perimeterschlösser mit Sicherheitsverriegelung.
  • Automatische Betriebsunterbrechung, wenn die Schutzgitter geöffnet sind.
• Kontinuierliche Überwachung und Kontrolle:
  • Temperatursonden in den Lagern (mit Alarm bei 75 °C).
  • Gurtgeschwindigkeits- und Ausrichtungssensoren.
  • Vollständige Integration in das SCADA-System der Anlage.
• Explosionsunterdrückungssystem:
  • 6 kg Unterdrückungs- und Isolierflaschen, verteilt im Kopf und Fuß des Aufzugs.
  • Druck- und optische Detektoren sind für den Einsatz in Zone 20 zertifiziert.
  • Zentraler Liniencontroller.
• Komplementäres Dämmsystem:
  • 6 kg Unterdrückungs- und Isolierflaschen, verteilt auf Aufzugsstangen.
  • Chemische Barrieren in Saug-, Entladungs- und Belastungskanälen.

Ergebnisse

Nach der Einführung des Systems wurden spürbare Verbesserungen in Sicherheit und Betrieb erzielt:

• Beseitigung von Einklemmungsrisiken und Exposition gegenüber bewegten Elementen.
• Reduzierung von >80 % der Staubansammlung in kritischen Bereichen des Aufzugs.
• Hohe Rückverfolgbarkeit von Fehlern dank Echtzeitüberwachung.
• Hohe Reaktionsgeschwindigkeit auf kritische Ereignisse (Erkennung + Unterdrückung < 20 ms).
• Beseitigung des Ausbreitungsrisikos auf Silos und Logistikbereiche.
• Die Einhaltung der ATEX-Vorschriften wurde überprüft.
• Beginn eines vorausschauenden Wartungsplans auf Basis realer Betriebsdaten