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Verfahrenstechnik 9/2018

Verfahrenstechnik 9/2018

VERFAHREN UND ANLAGEN

VERFAHREN UND ANLAGEN Sichere Sache Flammenlose Druckentlastung mit Starrkörper-Filterelementen Die Staubentwicklungen beim Schüttguthandling und/oder bei der Bearbeitung organischer und metallischer Stoffe sind sicher zu erfassen. Filternde Abscheider sind hier die am häufigsten bei der Partikelabscheidung im Bereich der Aspiration und Objektabsaugung eingesetzte Filtertechnik. Obwohl der grundlegende Aufbau der am Markt verfügbaren Absauganlagen ähnlich ist, unterscheiden sie sich hauptsächlich in den Ausführungen, Eigenschaften und Einsatzgrenzen der verwendeten Filterelemente. In filternden Abscheidern sind die Filterelemente an einem Trennblech an- bzw. eingebaut, das den staubbeaufschlagten Bereich (Rohgasraum) von dem Bereich des gereinigten Prozessgases (z. B. Luft) trennt. Für eine nachhaltige Filtration ist meist im Reingasraum eine Abreinigungseinheit für die Filterelemente installiert. Bei pneumatischer Abreinigung wird mit einem Druckimpuls aus dem Druckgasspeicher die gespannte Energie in die Filterelemente eingedrückt und der Staub von der Oberfläche der Filterelemente abgehoben. Die am häufigsten zum Einsatz kommenden Filterelemente unterscheiden sich durch ihre Geometrie und Filterfläche sowie der Ausführung der Werkstoffe. Schlauchfilter aus einem flexiblen, textilen Medium sind zylindrisch ausgeführt und die Oberfläche entspricht der Filterfläche. Bei Taschen- und Patronenfiltern, ebenfalls aus einem flexiblen, textilen Medium, ist durch die Faltung eine größere Filterfläche gegenüber den äußeren Abmessungen gegeben. Beim Herding Sinterlamellenfilter – ausgeführt als Starrkörper und bestehend aus gesintertem Polyethylen – liegt aufgrund der Lamellenform eine bis zu dreimal größere Filterfläche im Vergleich zur Hüllfläche vor. Gefahren erkennen und abwehren Bei organischen und metallischen Stäuben ist die exotherme Reaktion mit dem Sauerstoff aus der Luft (Oxidation) bekannt. Diese Brennbarkeit ist sowohl bei der Risikobeurteilung des Herstellers für die Konzeptionierung und beim Bau der Filteranlagen zu behandeln, als auch bei der Gefährdungsbeurteilung durch den Betreiber des filternden Abscheiders. Unter Anwendung entsprechender Schutzmaßnahmen ist der Umgang mit diesen Stäuben sicher zu gestalten. 01 Aufgrund der Lamellenform ist beim Sinterlamellenfilter die Filterfläche bis zu dreimal größer als die Hüllfläche Autor: Dipl.-Ing. Klaus Rabenstein, Sicherheit, Schulung, Dokumentation, Herding GmbH Filtertechnik, Amberg Die organischen und metallischen Stäube können im Rohgasraum der Filteranlage, je nach unterer Explosionsgrenze des vorliegenden Staub/Luft-Gemisches, entweder als brennbare abgelagerte Staubschichten vorliegen (Brandgefahr) oder im entsprechend aufgewirbelten Zustand als staub-explosionsfähige Atmosphäre, dann herrscht Explosionsgefahr. In diesem Fall sind für den Roh- und Reingasraum des filternden Abscheiders die staubexplosionsgefährdeten Bereiche festzulegen. Verschiedene Ex-Schutzkonzepte Die Voraussetzung für Explosionsschutzmaßnahmen ist die Verwendung von 12 VERFAHRENSTECHNIK 9/2018

VERFAHREN UND ANLAGEN 02 Druckentlastung mit Berstscheibe (links), konventionelle flammenlose Druckentlastung (Mitte) und flammenlose sowie rauchfreie Druckentlastung mit dem Sinterlamellenfilter (rechts) Schutzsystemen nach Atex an explosionsdruckstoßfesten oder explosionsdruckfesten Filtergehäusen. Für die Berstscheiben der Explosionsdruckentlastung oder die Komponenten der Explosionsunterdrückung sind die einschlägigen Vorschriften für die Auslegung einzuhalten und die Anwendungsgrenzen zu berücksichtigen. Zusätzlich sind an den Schnittstellen der Filteranlagen zu den vor- und nachgeschalteten Apparaturen (Rohgasleitung, Reingasleitung und Staubaustrag) die sich ausbreitende Druck- und Flammenwelle bzw. lediglich die Flammenwelle zu stoppen. Während bei der Explosionsunterdrückung die Explosion innerhalb des zu schützenden Objekts gehandhabt wird, erfolgt bei der Explosionsdruckentlastung eine Freisetzung der Druck- und Flammenwelle nach außen. Ein entsprechender Sicherheitsbereich ist vor der Berstscheibe auszuweisen und abzusperren, damit kein Schaden für Mensch und Maschine durch den Druck und die Flamme, aber auch den freigesetzten unverbrannten und verbrannten Staub entsteht. Die klassische Form der Explosionsdruckentlastung ist die Verwendung einer Berstscheibe am zu schützenden Objekt. Diese ist gerade bei der Außenaufstellung von filternden Abscheidern aufgrund des großen verfügbaren Sicherheitsbereichs einfach zu realisieren. Werden Filteranlagen im Raum installiert, ist auf die flammenlose Druckentlastung zurückzugreifen. Die am Markt hierfür vorhandenen Einrichtungen bestehen aus einer Berstscheibe mit nachgeschalteter Flammensperre. Hier wird die hohe Flammentemperatur der heißen Gase der Explosion an einer Einrichtung mit großer Oberfläche schlagartig abgekühlt und die Flamme gelöscht. Gleichzeitig reduziert sich das Volumen des bei der Explosion expandierten Gases (Luft) ebenfalls schlagartig und folglich wird der Sinterlamellenfilter sorgen für eine flammenlose und rauchfreie Druckentlastung in der Filtertechnik Explosionsüberdruck herabgesetzt. Der bei jeder Explosionsdruckentlastung ausgestoßene verbrannte und unverbrannte Staub – hier Rauch – kann aber nicht zurückgehalten werden. Die konventionelle flammenlose Druckentlastung ist somit immer mit einer Staub- bzw. Rauchfreisetzung in den Raum verbunden. Flammenlose Druckentlastung Wie kann die Staub- bzw. Rauchfreisetzung der flammenlosen Druckentlastung bei der Verwendung an Filteranlagen verhindert werden? Die Grundidee beruht darauf, die Explosion durch die Filterelemente hindurchzuleiten, den verbrannten und unverbrannten Staub mittels der Filterelementen im filternden Abscheider zurückzuhalten, die Flamme mit den Filterelemente zu stoppen und dann über eine reingas seitig verbaute Berstscheibe lediglich den geminderten Druck nach außen abzuleiten. Hier setzt der modifizierte Herding Sinterlamellenfilter mit seiner Abscheideperformance gepaart mit flammensperrender Wirkung an. In mehr als 200 Gas- und Staubexplosionsversuchen wurde systematisch unter Variation verschiedenster Parameter der Starrkörperfilter getestet und weiterentwickelt. Seine Wirkung als Flammensperre wurde in Anlehnung an die EN ISO 16852 nachgewiesen, mit der EU-Baumusterprüfbescheinigung dokumentiert und der Qualitätssicherung des Produktionsprozesses nachhaltig belegt. Die spezifiziert eingebauten Herding Sinterlamellenfilter sind ein Schutzsystem nach Atex und die Voraussetzung für die reingasseitige, flammenlose Druckentlastung an Filteranlagen. In zusätzlichen Explosionsversuchen wurde der Nachweis erbracht, dass bei reingasseitig installierter Berstscheibe eine Explosion im Rohgasraum komplett durch die Starrkörper entlastet werden kann. Hierbei wird die Flamme gestoppt und der Druck mit der reingasseitig installierten Berstscheibe in den Raum entlastet. Die Filterelemente werden beim Explosionsereignis mit einer mehr als 100-fachen Belastung gegenüber dem verfahrenstechnischen Luftdurchsatz beaufschlagt, aber dennoch erfolgt kein erhöhter Staubübertritt auf die Reingasseite. Die explosionstechnische Entkopplung sowie die Grenzen der Anwendbarkeit sind auch hier zu berücksichtigen. Mit dem Starrkörperfilter können im Vergleich zu flexiblen Filtermedien schwierigste Filtrationsaufgaben aufgrund der heraus ragenden Eigenschaften bewältigt werden. Als Schutzsystem nach Atex ist der Herding Sinterlamellenfilter die Antwort auf den Bedarf an flammenloser und rauchfreier Druckentlastung in der Filtertechnik. www.herding.de VERFAHRENSTECHNIK 9/2018 13

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