Eine Herausforderung für die Industrie
Der Transformationsprozess in der Energiewirtschaft schreitet voran. Dennoch sind in Sachen Infrastruktur bei weitem nicht alle Fragen geklärt. Die sichere Handhabung leichtentzündlicher Gase wie Wasserstoff ist heute eine zentrale Herausforderung. Betreiber deklarieren die Abblasesysteme von Sicherheitseinrichtungen häufig als Explosionsschutzzone 2 und frei von Zündquellen. Aber ist das überhaupt realisierbar? Warum bei leichtentzündlichen Stoffen besondere Vorsicht geboten ist.
Betreiber deklarieren die Abblasesysteme von Sicherheitseinrichtungen häufig als Explosionsschutzzone 2 und frei von Zündquellen. Aber ist das überhaupt realisierbar?
Extrem niedrige Zündenergie
Leichtentzündliche Gase wie Wasserstoff benötigen nur eine minimale Energiemenge zur Zündung. Bei Wasserstoff sind es gerade einmal 0,017 Millijoule, das entspricht nur etwa 5 % der Mindestzündenergie von Methan. Schon kleinste Funken, elektrostatische Entladungen oder sogar Rostpartikel können eine Explosion in nachgeschalteten Anlagenteilen auslösen.
Unsichtbare Gefahrenquellen
Viele Zündquellen sind nicht offensichtlich: Neben mechanischen Funken und elektrischen Entladungen können auch Blitzschlag oder adiabate Kompression zur Zündung führen. Eine zündquellenfreies Abblasesystem für leichtentzündliche Stoffe ist somit nicht sinnvoll anwendbar. Selbst nach dem Abblasen kann Luft zurück in die Leitung und das gesamte Abblasesystem diffundieren und erneut ein explosives Gemisch entstehen.
Breiter Explosionsbereich
Wasserstoff bildet mit Luft über einen sehr breiten Konzentrationsbereich zündfähige Gemische (zwischen 4 % und 77 % Volumenanteil). Dadurch besteht praktisch immer die Gefahr, dass sich beim Abblasen ein explosionsfähiges Gemisch bildet – insbesondere, wenn sich Luft im Abblasesystem befindet.
Hohe Explosionsdrücke
Kommt es zur Zündung, entstehen sehr hohe Drücke: Bei einer Deflagration können 8,3 bar auftreten. Bei einer Detonation ist ein Vielfaches des Drucks in Abhängigkeit des Vordrucks möglich. Leitungen und das Abblasesystem müssen daher für diese Extremfälle ausgelegt sein, um ein Bersten und unkontrolliertes Austreten des Gases zu verhindern.
Technische und organisatorische Maßnahmen sind Pflicht!
Um die Risiken zu minimieren, sind folgende Maßnahmen unerlässlich:
- Geeignete Werkstoffe und Wandstärken für Leitungen und Systeme, die dem maximalen Explosionsdruck sicher standhalten sollen
- Minimierung des Längen-Durchmesser-Verhältnisses (L/D) der Entlastungsleitungen, um die Wahrscheinlichkeit einer Detonation zu verringern
- Regelmäßige Inspektion und Wartung der Sicherheitseinrichtungen und Rohrleitungen, um Leckagen und Undichtigkeiten zu vermeiden
- Vermeidung von zündfähigen Gemischen z.B. durch Inertisierung (Spülen mit Schutzgas)
- Berücksichtigung aller möglichen Zündquellen bei der Planung und im Betrieb
Kontakt
Carsten Schmidt, M.Sc.
Process Safety Engineer
phone_in_talk +49 721 6699 4719
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Wir sind für Sie da!
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Die Erfahrungen aus zahlreichen Projekten und unsere Arbeit in der EURISG – European Industrial Sizing Group sind Garanten für Beratungs- und Auslegungsleistungen auf höchstem Niveau.
European Industrial Sizing Group
Mit den Herausforderungen leichtentzündlicher Stoffe beschäftigt sich unter anderem die EURISG Gruppe (European Industrial Sizing Group) des CSE. Die EURISG ist ein industrieller Erfahrungsaustausch, der sich auf die sichere Auslegung und Dimensionierung von Sicherheitseinrichtungen und Entlastungssystemen spezialisiert hat. Ziel der Gruppe ist es, durch praxisnahe Empfehlungen den Austausch von Erfahrungswerten der Teilnehmenden sowie neusten Normung und Forschungsergebnissen zu Druckentlastungssystemen zu harmonisieren.
Die Teilnehmer der EURISG Gruppe profitieren von gebündeltem Expertenwissen, klaren Handlungsempfehlungen und einer stetigen Weiterentwicklung der Sicherheitsstandards.
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