Verfahrenstechnik 2/2025

BETRIEBSTECHNIKAUF

BETRIEBSTECHNIKAUF EXPERTEN VERTRAUEN, WENN ES UM EXPLOSIONSSCHUTZ GEHTINDIVIDUELL UND SICHEREine Staubexplosion während eines Arbeitsprozesses kann zu Ausfallzeiten,Defekten an Geräten und Gebäuden und im schlimmsten Fall zu Personenschädenführen. Es ist daher essenziell, mögliche Risiken zu ermitteln undVorsorge zu treffen, die Unternehmen und Mitarbeiter vor den Gefahrendurch brennbare Stäube schützen. Lesen Sie, worauf es dabei ankommt.In nahezu allen industriellen Herstellungs- und Verarbeitungsprozessenentsteht Staub. Viele dieser Stäube sind sowohl entflammbarals auch explosiv und können schwere Zerstörungenan Maschinen oder Produktionsanlagen hinterlassen. Imschlimmsten Fall kann eine Staubexplosion auch Menschenlebenkosten. Der brennbare Staub, der Explosionen verursacht,lässt sich in der Regel nicht vermeiden. Die Unfälle, die er auslösenkann, können und müssen jedoch verhindert werden. Es istdaher wichtig eine Risikoanalyse durchzuführen und entsprechendeSchutzmaßnahmen einzuleiten.EXPLOSIONSSCHUTZ, ABER WIEFike bietet mit seinem Consulting Team, neben der Risikobewertung,der Zündquellenanalyse, den Staubtests und der Dokumentation,eine umfassende Beratung zu Staubexplosionen an. AlsTeil einer gesamtheitlichen Betrachtung kommen numerischeStrömungsmechanik-Simulationen (CFD = Computational FluidDynamics) zum Einsatz. Sie ermöglichen es, eine Vorhersageüber die Auswirkungen von Gas- und Staubexplosionen auf komplexeProzessanlagen treffen zu können und bilden damit einenbedeutenden Baustein der Explosionsschutz-Beratung. Dabeisimuliert die numerische Strömungsmechanik anhand von numerischenAnalysen und Datenstrukturen die Strömung vonFlüssigkeiten und Gasen, beispielsweise in verschiedenenForschungsbereichen wie der Aerodynamik. Fike ist einer derwenigen Explosionsschutzanbieter mit Zugang zu dieser Technologieund besitzt ausreichend Erfahrung darin, sie effektiv für dieSimulation der Ausbreitung von Druck und Flammen in Prozessenzu nutzen. Dazu zählen folgende Szenarien:n Gasexplosionenn miteinander verbundene Anlagen sowie große, lange Förderbändern nicht dem Standard entsprechende Prozessbedingungenn Nachbildung der Auswirkung von Druck und Flammen innerhalbund außerhalb der geschützten Anlage34 VERFAHRENSTECHNIK 2025/02 www.verfahrenstechnik.de

BETRIEBSTECHNIKWARUM STAUBTESTS?Der Eigentümer / Betreiber einer Anlage mit potenziell brennbaren Stäuben ist für die Feststellung verantwortlich, obMaterialien brennbar oder explosiv sind (NFPA 652 (2019) und ATEX 153 Richtlinien). Die Prüfung des Staubs ist für dieEinhaltung, dieser Standards sowie für die Sicherheit von Industrieprozessen von entscheidender Bedeutung. Damit kannanalysiert werden, wo im Prozess Gefahren durch Staub bestehen und welche Explosionsschutz-Maßnahmen für individuelleGefahren geeignet sind. Das Verbrennungstestlabor von Fike liefert Fabriken, Chemiewerken, Getreidesilos, Papierfabrikenund anderen Unternehmen empirische Beweise für die Explosionsfähigkeit des Staubes in Anlagen. Die Tests könnenin kleinen (20 l) oder großen (1 m 3 ) Kammern durchgeführt werden, die dem Weltstandard entsprechen. Beide sind daraufausgelegt, genaue Messdaten zu liefern, die reale Anwendungen in industrieller Größe darstellen.01 Die numerische Strömungsmechanik (CFD) simuliert anhandvon numerischen Analysen und Datenstrukturen die Strömungvon Flüssigkeiten und Gasen02 Beispielhafte Darstellung einer Explosionsausbreitungmit möglichen SchutzmaßnahmenVON DER RISIKOANALYSE ZUREXPLOSIONSSCHUTZSTRATEGIEDieses Simulationsprogramm kann anhand verschiedenerModelle aus Geometrie, den Startbedingungen, den Explosionskenngrößenund dem Ort der Zündung in iterativen Berechnungsabschnitten,die physischen und chemischen Explosionsvorgängesimulieren. Daraus resultieren Werte über freigesetzteEnergie, Temperatur, Druckanstieg und Strömungsgeschwindigkeitder Gase oder Flüssigkeiten. CFD liefert also den genauenVorgang der Ausbreitung von Druck und Flammen innerhalbeines Prozesses und dient als Ausgangspunkt für Design undOptimierung des Schutzkonzepts. Damit lassen sich auch bestehendeSchutzkonzepte analysieren und optimieren.Darüber hinaus kann die Analyse zum Beispiel auch ergeben,dass ein Behälter stark genug ist, um der ersten durch Staub ausgelöstenDeflagration standzuhalten. In diesem Fall reichen Maßnahmenzur Explosionsentkopplung aus, um zu verhindern, dassdie Explosion in angrenzende Anlagenteile übergreift. Häufigerwerden die Daten aus der Analyse jedoch dazu benötigt, eine Reihevon wichtigen Faktoren für mögliche Schutzmaßnahmen (etwaExplosionsdruckentlastung, -unterdrückung und -entkopplung)zu bestimmen:n Anzahl sowie Einbauort der Geräten Auswirkung von Flammen und Druck im Außenbereichn Rückstoßkräfte auf die verarbeitenden Anlagenn gesamter Unterdruck und vieles mehrSEKUNDÄREXPLOSIONEN IM BLICK BEHALTENAnhand von Strömungssimulationen können schon im Vorfeldmögliche Explosionsgefahren ermittelt und Gegenmaßnahmenergriffen werden. Insbesondere bei direkt verbundenen Prozessbehältern,bei denen eine Explosionsentkopplung nicht möglichist, kann der Druckanstieg ermittelt werden, den eine Explosionaus einem der vorgelagerten Behälter erzeugt, bevor es zum Ereignisim nachfolgenden Behälter kommt. Dieses Phänomenwird als Sekundärexplosion bezeichnet und kann durch Startbedingungenmit erhöhtem Druck zu proportional größerenAuswirkungen führen. Die CFD-Simulation ermöglicht es, dieGegenmaßnahmen an das Worst-Case-Szenario der Sekundärexplosionanzupassen. Auch bei stationären Energiespeichernaus Lithium-Ionen-Batterien können CFD-Simulationen genutztwerden, um einen Thermal Runaway zu beschreiben und seineAusbreitung sowie Energie- und Gasfreisetzung vorherzusagen.0102Das Fike Consulting Team hat langjährige Erfahrung mit CFD-Simulationen und weiß, wann eine CFD-Simulation nötig ist undmit welchen Ergebnissen für den jeweiligen Anwendungsfall zurechnen ist. Anhand eines erstellten Gutachtens kann ein Explosionsschutzsystementwickelt und das Gesamtkonzept den zuständigenBehörden vorgestellt werden.Bilder: Aufmacher Achiraya – stock.adobe.com, sonstige Fikewww.fike.deUNTERNEHMENFike DeutschlandBergstraße 49, 69469 WeinheimTel. 06201 710025-0www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2025/02 35