DE19851229A1

DE19851229A1 - Explosionsschutzfilterapparat

Info

Publication number: DE19851229A1
Application number: DE1998151229
Authority: DE
Inventors: Hartwig Straub
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2000-05-11

Abstract

Das Patent beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontrollierten Abbau einer Explosion mit Hilfe eines Explosionsschutzfilterapparates.

Description

Stand der Technik

Beim Händeln von brennbaren Stäuben kommt es immer wieder zu Explosionen. Bei diesen Explosionen treten Flammen, Staub und Funken aus, die zu Sekundärexplosionen führen können. Um die Forderungen eine mögliche Explosion kontrolliert ablaufen zu lassen, werden verschiedene technische Lösungen angewandt: Die Apparatur als druckfeste Ausführung, die dem maximalen Explosionsdruck standhält; druckstoßfeste Ausführung, die den maximalen Explosionsdruck aushält, ohne daß Flammen, daß Explosionsgut, austreten. Weiter dürfen keine Teile der Apparatur wegfliegen. Die Apparatur darf sich verformen aber nicht zur Gefährdung von Menschen führen. Eine weitere Möglichkeit ist eine Druckentlastungseinrichtung, die den Explosionsdruck kontrolliert über eine Sollbruchstelle aus dem Gefährdungsbereich heraus abbaut. Dies hat den Vorteil, daß die Apparatur bautechnisch einfacher gebaut werden kann. Bekannt sind Druckentlastungen auf der Rohgasseite eines Filterapparates und an den Behältern; nachteilig ist, daß im Explosionsfall Flammen, Funken und Produktreste austreten und somit häufig eine Sekundärexplosion auslösen. Um dies zu vermeiden, werden auch Explosionsunterdrückungsmaßnahmen an Behältnisse angebracht. Weiter ist bekannt, über eine Berstscheibe die Explosion in einen Raum einzubringen, der mit einem Edelstahlgewebe ausgekleidet ist. Aus den konstruktiven Lösungen bleibt der Nachteil, daß die Ableitung der Explosion in die Umgebung der geschützten Apparatur die Staubkonzentration erhöhen, daß umliegender Staub aufgewirbelt werden kann; darüber hinaus besteht das Risiko von Glimmnestern und Sekundärexplosionen.

Voraussetzung für die Planung von Schutzmaßnahmen ist die Ermittlung der sicherheitstechnisch relevanten Stoffdaten für die Stäube. Zu den wichtigsten sicherheitstechnischen Kenngrößen und Eigenschaften gehören für abgelagerten Staub: Brennzahl, Glimmtemperatur, Selbstentzündung, exotherme Zersetzung; für aufgewirbelten Staub: Staubexplosionsfähigkeit, maximaler Explosionsdruck, maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit [Kst-Wert], Explosionsgrenzen, Mindestzündenergie, Zündtemperatur, Sauerstoffgrenzkonzentration, die Brennbarkeit des Schwelgases und der Schwelpunkt.

Eine Druckentlastungseinrichtung gibt nach Erreichen eines bestimmten Ansprechdruckes definierte Öffnungen so rechtzeitig frei, daß unverbranntes Gemisch und Verbrennungsgase in die Atmosphäre entlassen werden. Dadurch wird der Explosionsdruck auf einem niedrigeren Wert gehalten, als dem maximalen Explosionsdruck entspricht. Er wird reduzierter Explosionsdruck genannt. Die experimentelle Erfahrung hat gezeigt, daß eckige, für den drucklosen Zustand konzipierte Apparate bis zu einem Volumen von einigen Kubikmetern Inhalt in der Regel einem Explosionsüberdruck von reduzierten Explosionsüberdruck bis 0,2 bar ohne bleibende Verformung widerstehen und runde konzipierte Apparate über 0,2 bar widerstehen. Die Apparate sind explosionsdruckfest oder explosionsdruckstoßfest für den zu erwartenden reduzierten Explosionsüberdruck auszulegen. Bei der Anwendung von Ausblasleitungen ist deren Einfluß auf die Anhebung des reduzierten Explosionsdruckes zu berücksichtigen.

Bekannt sind explosionsdruckfeste und -druckstoßfeste Bauweise für den maximalen Explosionsdruck. Die nach dieser Schutzart ausgelegten Apparate widerstehen dem maximalen Explosionsdruck. Dieser beträgt bei organischen Stäuben bis zum 10-fachen, bei Metallstäuben bis zum 15-fachen des Ausgangsdruckes. Die Auslegung der Apparate erfolgt für die explosionsdruckfeste Bauweise nach den AD-Merkblättern. Diese Bauweisen sind besonders bei Explosionsgefahren von gesundheitsgefährdenden, toxischen oder die Umwelt schädigenden Produkten einsetzbar. Nicht für den maximalen Explosionsdruck ausgelegte Apparate sind bei Staubexplosionsgefahr nur in Verbindung mit Schutzmaßnahmen, wie Inertisierung, Vermeiden von Zündquellen, Explosionsdruckentlastung, Explosionsunterdrückung oder Explosionssperren anzuwenden.

Aufgabenstellung

Es ist ein Verfahren und ein Filterapparat zu schaffen, über den die Explosion kontrolliert und zielgenau aus der Apparatur heraus abgeleitet wird, ohne die Apparatur zu zerstören und Sekundärexplosionen auszulösen. Das Verfahren soll ermöglichen, daß es in Arbeitsräumen zur Anwendung kommen kann ohne Menschen zu gefährten. Das Verfahren und mit dem Explosionsschutzfilterapparat kompensiert den Nachteil der Explosionsdruckfest und -druckstoßfesten Bauweise in der Weise, daß darauf verzichtet werden kann und die Bauweise reduzierter Explosionsdruck zum Einsatz kommt.

Lösung

Das Verfahren in Verbindung mit dem Explosionsschutzfilterapparat löst die Aufgabenstellung so, daß die Filtereinheit (6) keine Drucksperre darstellt. In zahlreichen Versuchen ist bestätigt, daß die Filtereinheit (6) eine Flammensperre darstellt und die Druckwelle, aus dem Behälter (10) über die Reingaskammer (3) gezielt ableitet. Die Konstruktion berücksichtigt die Geschwindigkeit der Druckwelle. Je nach Aufgabenstellung wird die Berstscheibe (8) an dem Behälter (10) unmittelbar angebracht oder nach der Filtereinheit (6) mit deren Halteplatte (4). Je nach Aufgabenstellung kann noch ein zusätzlicher Expansionsraum (11) zur weiteren Reduzierung der Druckwelle bis zur "totlaufenlassen" angebaut werden. Bei Aufstellung des Explosionsschutzfilterapparates im Freiem, wird ein Wetterschutz (1) mit einer Fangeinrichtung (2) auf der Reingaskammer (3) angebracht.

In der Fig. 1 wird eine Lösung aufgezeigt, die zur Aufstellung im Freien geeignet ist. Der Explosionsschutzfilterapparat ist dann am Behälter (10) über die Verbindung (5) angekoppelt. Auf der Halteplatte (9) befindet sich die Berstscheibe/Druckentlastungsvorrichtung, die bei dem gewünschten Druck sich öffnet und die Explosion - bestehend aus Flammen, Funken, Druckwelle, Hitzewelle - in die Rohgaskammer (7) mit den darin befindlichen Filtereinheiten (6) einleitet. Durch die Filtereinheiten (6) werden die Feststoffe und Flammen zurückgehalten. Die Druckwelle geht auf der Innenseiten der Filtereinheiten (6) über die Halteplatte (4) in die Reingaskammer (3). Die Halteplatte für die Filtereinheit (4) wird über die Verbindungsstelle (5) zwischen Rohgaskammer (7) und Reingaskammer (3) verbunden. Die jetzt in der Reingaskammer (3) befindliche Druckwelle hebt den Wetterschutz (1) an und entlastet ins Freie. Die Fangeinrichtung für den Wetterschutz (2) verhindert, daß der Wetterschutz unkontrolliert abhebt und wegfliegt.

In der Fig. 2 wird ebenfalls der Explosionsschutzfilterapparat über die Verbindung (5) mit der Halteplatte für die Filtereinheit (4) und der Rohgaskammer (7) verbunden. Die Explosion mit Funken, Flammen und anderen Festkörperteilen wird über die Filtereinheit (6) von innen nach außen in die Reingaskammer (3) geleitet. Die Innenseite der Filtereinheit ist die Rohgaskammer (7). Die Druckwelle der Explosion gelangt über die Filtereinheit (6) zur Halteplatte (9) mit der darin befindlichen Berstscheibe/Druckentlastungsvorrichtung (8), die bei Überschreiten des Ansprechdruckes sich öffnet und die Druckwelle ins Freie abgibt. Das Besondere an der Fig. 2 ist, daß zuerst die Feststoffe - Flammen, Funken usw. - in der Rohgaskammer gehalten werden, und erst bei Überschreiten des Berstdruckes die Druckentlastung öffnet. Dies führt dazu, daß bei einer Verpuffung die Druckentlastungseinrichtung nicht öffnet, sondern sie intern schluckt.

In der Fig. 3 wird zuerst eine Trennung von fest- und gasförmig durchgeführt; die Druckwelle gelangt über die Filtereinheit (6) in den Reingasraum (3) die Innenseite der Filtereinheit (6) in den Expansionsraum (11). Bei einem entsprechenden Volumina des Expansionsraumes (11) wird eine Verpuffung von dem Behälter (10) im Expansionsraum (11) aufgefangen und tot laufen lassen.

In der Fig. 4 wird eine Lösung gezeigt zur Aufstellung im Freien. Die Explosion, die im Behälter (10) stattfindet, wird über die Rohgasseite (7), Innenseite (7) der Filtereinheit (6), die an der Halteplatte (4) befestigt ist, zur Reingaskammer (3) in den Expansionsraum (11), der mit einer Verbindung (5) verbunden ist, zur Halteplatte für die Berstscheibe (9) geleitet. Ist der vorhandene Explosionsdruck oberhalb des Ansprechdruckes der Berstscheibe (8), öffnet sich die Berstscheibe (8) und gibt die Druckwelle über die Reingaskammer (3), die in die freie Atmosphäre ab. Sollte noch ein restlicher Explosionsdruck vorhanden sein, kann der Wetterschutz (1) angehoben werden, der mit Fangeinrichtung (2) vor dem Wegfliegen gesichert ist.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsschutzfilterapparat dem reduzierten Explosionsdruck standhält und die Explosion über eine Filtereinheit sicher ableitet.

2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsschutzfilterapparat die Flammen zurückhält.

3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsschutzfilterapparat Feststoffe und Funken zurückhält.

4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsschutzfilterapparat einen zusätzlichen Expansionsraum besitzt.

5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsschutzfilterapparat einen Wetterschutz mit einer Fangvorrichtung besitzt.

6. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsschutzfilterapparat die Explosion über die Filtereinheit zur Reingasseite leitet und dann durch die Bersteinrichtung sicher ableitet.

7. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosionsschutzfilterapparat den Explosionsdruck in einem Expansionsraum auf Apparatefestigkeit reduziert.