01.04.2017, 00:00 Uhr

Erstellung einer Brandschutz-Philosophie für einen Standort der Petrochemie

Die Anforderungen an den Brandschutz in petrochemischen Standorten sind widerstreitenden Sichten ausgesetzt. Zwischen Regelwerk, Versicherer, Eigner und seiner Verantwortung sucht der Betreiber Orientierung. Diese will der Standort der INEOS in Köln zukünftig einer zwischen Betreiber, einem Fachbüro für Brandschutz, dem Sachversicherer und der zuständiger Feuerwehr ausgehandelten Brandschutz-Philosophie entnehmen können.

Ineos GmbH

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Petrochemische Standorte sind aus Sicht des Brandschutzes ein herausforderndes Umfeld:

  • Sie enthalten ein beträchtliches Inventar an brennbaren Stoffen.
  • Es handelt sich um sehr investitionsstarke Anlagen mit hohen Ausfallkosten bei einer Unterbrechung der Produktion.
  • Sie sind über einen größeren Zeitraum historisch gewachsen und enthalten daher unterschiedliche Standards.

Diese Umstände gehen in Deutschland mit einer Regulierung einher, die sich im Umfeld des Brandschutzes vornehmlich auf Gebäude und damit baurechtliche Anforderungen konzentriert. Die Besonderheiten petrochemischer Anlagen werden im deutschen Regelwerk kaum erfasst. Die von der Konzipierung bis zur Abnahme brandschutztechnischer Maßnahmen üblicherweise eingebundenen Stellen (z. B. Sachverständige und Genehmigungsbehörden, Sachversicherer und Feuerwehren, Fachplaner und -errichter sowie Prüfsachverständige usw.) bewegen sich von daher oft in einem unklaren Spielraum, der vielfach durch Individualansichten und auch Partikular­interessen gefüllt wird.

Weitere Umstände rühren daher, dass sowohl die petrochemischen Unternehmungen selbst als auch die Sachver­sicherer in der Regel international tätig sind und entsprechende Sichten aus anderen Rechtsräumen mit ihren brandschutztechnischen Historien mit in die Diskussionen fließen.

In der Konsequenz erlebt der Betreiber Auseinandersetzungen, die ihm den Eindruck vermitteln, dass zu häufig wichtige Zusammenhänge verkannt bleiben und nachrangige Themen zu groß aufgebauscht werden. Bei der Beantwortung der Frage, mit welcher Maßnahme der beste Brandschutz für die jeweilige Investition erreicht wird, wird der Betreiber allein gelassen.

Auf den Standort der INEOS in Köln (Bild 1), mit etwa 2 000 Mitarbeitern in knapp 20 Anlagen auf ca. 200 ha Fläche, treffen diese Besonderheiten zu.

Bild 1 Standortübersicht der Fa. INEOS in Köln. Quelle: Ineos GmbH

Bild 1 Standortübersicht der Fa. INEOS in Köln.

Foto: Ineos GmbH

 

Es ist der größte Standort der INEOS-Gruppe, einem der größten Chemieunternehmen der Welt, mit Konzernsitz in der Schweiz und Standorten weltweit, mit Schwerpunkten in Westeuropa und den USA. Der Standort ist seit den 1950er-Jahren unter verschiedenen Eignern zwischen dem Kölner Norden und dem früheren Bayer-Werk in Dormagen stetig gewachsen. Die INEOS-Gruppe ist bei einem international aufgestellten Konsortium versichert.

Um dem anwachsenden Spannungsfeld zwischen internationalem Eigner und Versicherer, Anforderungen aus Regulierungen sowie der für den Standort zuständigen Behörden und nicht zuletzt auch den Eigenansprüchen der Betreiber zu entkommen, entschloss sich die Standortleitung der INEOS in Köln dazu, eine Brandschutz-Philosophie in enger Zusammenarbeit mit einem Ingenieurbüro für Brandschutz zu erstellen.

Als Partner in der Entwicklung dieser Philosophie wurde das Büro horst weyer und partner gmbh in Düren gewählt. Das Büro ist Teil der europaweit tätigen Weyer Gruppe und besitzt große Erfahrungen u. a. auch im Rahmen der Beratung und Betreuung von petrochemischen Standorten. Dies ist für die INEOS von großer Bedeutung, da sich der im Sinne der vorab beschriebenen Ziele spezifisch zu betrachtende Brandschutz nicht allein aus baurechtlichen Vorgaben ableiten lässt. Auch liegen wesentliche thematische Schwerpunkte im Rahmen der Erstellung der Philosophie in den Schnittmengen zu direkt angrenzenden Gebieten, wie z. B. dem Arbeits-, Gewässer- und Explosionsschutz, die durch das Büro der Weyer Gruppe in Düren interdisziplinär gut bearbeitet werden können.

Die für den Standort der INEOS in Köln in diesem Projektteam zu ent­wickelnde Brandschutz-Philosophie soll einen Ansatz bieten, zu erkennen, in welche Richtung die brandschutztechnische Ertüchtigung der Bestandsanlagen gelenkt werden soll und welche grund­legenden Ansätze bei Neuanlagen zu verfolgen sind. Dabei wird sich auf Anlagen der Petrochemie und der üblicherweise hiermit verbundenen Gebäude in einer Bestandsumgebung konzentriert (z. B. Messwartengebäude, Maschinenhäuser usw.).

Letztendliches Ziel des Unterfangens ist es, ein Instrument in die Hand zu bekommen, das die Ableitung von konkreten Maßnahmen in einer konkreten Anlage des Standorts ermöglicht.

Festlegung einer Metrik

Zentrales Instrument der Philosophie ist eine Metrik, anhand der sowohl die Festlegung und Dokumentation des angestrebten Zustands als auch die Erfassung der Ist-Situation und die Diskussion und Festlegung von Maßnahmen erfolgt.

Zur Einordnung dieser Metrik und ihrer Strukturen sind einige Dinge voranzustellen:

  1. Der Brandschutz für petrochemische Standorte wird als integraler Bestandteil der Anlagensicherheit angesehen. Auf dieser Grundlage wird ein einheitliches Schutzniveau der zu schützenden Güter (Menschen, Umwelt, Sachwerte, Betriebsausfall) gegenüber toxischen Gefahren, Explosionen und Bränden angestrebt.
  2. Weiterhin wird angestrebt, die wesentlichen Schutzbeiträge in einer möglichst aufwandsarmen Anwendung zu erkennen.
  3. Es ist das Ziel, eine erwartete Wirksamkeit des Brandschutzes zu erfassen. Damit ergibt sich eine weitgehende Orientierung an materiellen Gegebenheiten, die als valide Indikatoren für diese Wirksamkeit angesehen werden.

Anlagen der Petrochemie sind aus brandschutztechnischer Hinsicht heterogen. Deshalb sollen Bereiche mit einer weitgehenden Gleichartigkeit in „Typischen Anlagen“ zusammengefasst werden. Für diese Anlagen wird dann jeweils eine eigene, spezifische Metrik erstellt. Hierzu werden sog. „Typicals“ mit ihren charakteristischen Merkmalen herausdifferenziert und für jedes „Typical“ eine spezifische Philosophie erarbeitet.

Die Festlegung einer belastbaren Metrik für die Erstellung von „Typicals“ für petrochemische Anlagen orientiert sich an einem Barrieremodell. Hierbei ist der Grundgedanke, dass ein Schaden durch Brand stets das Ergebnis einer ganzen Folge von Einzelereignissen ist, die in der Summe zu einem Schaden führen. Diese Einzelereignisse lassen sich gedanklich ordnen, indem man sich an einer zeitlichen Reihenfolge orientiert und Strukturen ausmacht, die in sicherheitstechnischen Konzepten als „Barrieren“ bezeichnet werden (siehe Bild 2).

Bild 2 Prinzip des Barrieremodells. Quelle: Ineos GmbH

Bild 2 Prinzip des Barrieremodells.

Foto: Ineos GmbH

 

Der Barrieregedanke wird in der Metrik aufgegriffen, indem die in den „Barrieren“ wirkenden „Elemente“ thematisch in sog. „Module“ zusammengefasst werden. Die Module stellen dann die tatsächlichen Arbeitsebenen dar. Sie werden bezüglich ihrer jeweiligen Beiträge zum Brandschutz behandelt (Bild 3).

Bild 3 Übersicht über das Modulschema. Quelle: Ineos GmbH

Bild 3 Übersicht über das Modulschema.

Foto: Ineos GmbH

 

  1. Das Modul Umschließung enthält Elemente, mit denen bereits vor einem Brandfall ein Austreten brennbarer Stoffe aus ihrer Umschließung verhindert wird.
  2. Das Modul Leckagedetektion enthält Elemente, die der Erkennung ausgetretener brennbarer Stoffe aus ihrer Umschließung dienen.
  3. Das Modul Zündquellenreduktion enthält Elemente, mit denen mögliche Zündquellen reduziert werden.
  4. Das Modul Alarmierung enthält Elemente, die einer frühzeitigen Alarmierung in einer Gefahrensituation dienen.
  5. Das Modul Räumung enthält Elemente, die der Räumung und Absicherung eines Gefahrenbereichs dienen.
  6. Das Modul Leckagebekämpfung enthält Elemente, die dazu dienen, eine Leckage abzudichten bzw. bereits ausgetretene Stoffe so zu handhaben, dass sie nicht am Brand teilnehmen.
  7. Das Modul Brandlastreduktion enthält Elemente, die bewirken, dass brennbare Stoffe durch Abschotten bzw. Entleeren begrenzt und Prozessdrücke durch Entlasten reduziert werden.
  8. Das Modul Branddetektion enthält Elemente, die der Branderkennung dienen.
  9. Das Modul Brandbegrenzung enthält Elemente, mit denen auch ohne Löschmaßnahmen einer Brandausbreitung entgegengewirkt wird.
  10. Das Modul Brandbekämpfung enthält Elemente, die der Bekämpfung von Bränden dienen.
  11. Das Modul Löschwasserrückhaltung enthält Elemente, die dem Schutz der Umwelt vor kontaminiertem Löschwasser dienen.

Ein Element wird dadurch definiert, dass es einem eindeutigen Zweck hinsichtlich des Brandschutzes dient und sich dafür klar beschreibbarer und abgrenzbarer Mittel bedient (siehe Bild 4).

Bild 4: Elemente des Moduls 4 „Leckage­bekämpfung“. Quelle: Ineos GmbH

Bild 4: Elemente des Moduls 4 „Leckage­bekämpfung“.

Foto: Ineos GmbH

 

Die einzelnen Elemente werden in ihren für den Brandschutz relevanten „Aspekten“ ausdifferenziert. Die Summe der einzelnen Aspekte macht hierbei das Element aus. Jeder Aspekt wird in einem viergliedrigen progressiven Schema ausdifferenziert, das eine Spanne von einem unteren bis zu einem oberen praktischen Standard abdeckt. Die Beschreibung erfolgt in charakteristischen „Merkmalen“, die sich in ihrer Tiefe an einer Genehmigungsplanung orientieren. Die Merk­male sollen relevant und möglichst materiell oder zumindest messbar sein (Bild 5).

Bild 5 Interne Alarmierung einer besetzten Stelle – Merkmale und Aspekte.

Bild 5 Interne Alarmierung einer besetzten Stelle – Merkmale und Aspekte.

 

Das Ziel ist eine Metrik, in der die wesentlichen Gesichtspunkte des Brandschutzes für eine petrochemische Bestandsanlage vollständig, in einer einheitlichen Bearbeitungstiefe abgebildet werden.

Vorgehensweise im Projekt

Auf der Basis der vorab dargestellten Ziele sowie der beschriebenen Metrik wurden im Projektteam folgende Meilensteine für die Erstellung der Brandschutz-Philosophie identifiziert.

  • Aufnahme des gelebten Brand­schutzes,
  • Erarbeitung von Checklisten,
  • Festlegung eines Soll-Zustands,
  • Gebrauch der Philosophie.

Aufnahme des gelebten Brandschutzes

In einem ersten wichtigen Schritt war es erforderlich, den gelebten Brandschutz des Standortes der INEOS in Köln aufzunehmen, zu verstehen und hiernach für die weitere Entwicklung bzw. Vervollständigung der Brandschutz-Philosophie zu dokumentieren. Dies war wichtig, um im Projektteam ein gegenseitiges Verständnis für den Brandschutz insbesondere auch in petrochemischen Anlagen zu erlangen. Weiterhin sollte hierdurch gewährleistet werden, dass sich mit der noch zu entwickelnden Philosophie auch wirklich die Realität am Standort abbilden lässt und sie zu keinem intellektuellen Spielzeug verkommt.

In Rahmen der Aufnahme des gelebten Brandschutzes galt es, sich einer wesentlichen Herausforderung zu stellen. Dies war die Größe des Standortes in Köln sowie die Vielzahl und die Komplexität der hier im Bestand angesiedelten und historisch gewachsenen baulichen Anlagen.

Es wurde sofort klar, dass eine Aufnahme des Brandschutzes für den kompletten Standort schwer leistbar ist. Stattdessen wurde beschlossen, den gelebte Brandschutz für „repräsentative Anlagen“ von „Anlagengruppen“ zu ermitteln. Dies auch vor dem Hintergrund, die Philosophie später in „Typicals“ festzulegen, die dann aus den jeweiligen „Anlagengruppen“ entwickelt werden.

Was macht nun eine Anlage innerhalb ihrer „Anlagengruppe“ repräsentativ? Aus Sicht des Projektteams sollte die gewählte Anlage vor allem ein guter Stellvertreter für die Gruppe, bezogen auf die bauliche Ausführung sowie die hier vorhandene brandschutztechnische Infrastruktur sein (siehe Bild 6).

Bild 6 Beispiel für eine „Repräsentative Anlage“ – Prozessanlage. Quelle: Ineos GmbH

Bild 6 Beispiel für eine „Repräsentative Anlage“ – Prozessanlage.

Foto: Ineos GmbH

 

Sowohl die Festlegung der am Standort der INEOS in Köln zu betrachtenden „Anlagengruppen“, als auch die jeweilige Wahl der „repräsentativen Anlage“ erfolgte in Rücksprache mit der am Standort tätigen Werkfeuerwehr. Folgende „Anlagengruppen“ wurden für die Aufnahme den gelebten Brandschutz ausgewählt:

  • Prozessanlagen,
  • Tankläger,
  • Verladestationen,
  • Maschinenhäuser,
  • Schalthäuser,
  • Messwartengebäude.

Diese Liste ist nicht abschließend. Die Gruppen stellen jedoch eine solide Basis dar, um eine Abdeckung der am Standort in Köln vorhanden baulichen Anlagen zu erzielen. Im Rahmen der weiteren Bearbeitung und der Anwendung der Philosophie können natürlich bei Bedarf noch weitere Anlagengruppen hinzugefügt werden.

Im Rahmen der Begehungen der repräsentativen Anlagen waren erste Absprachen hinsichtlich der zu berücksichtigenden Inhalte zu treffen. Einfach aufzunehmen, was man aus seiner Berufserfahrung sieht und kennt, wäre sicherlich nicht zielführend gewesen. Viel zu schnell würden dann auch Dinge übersehen werden. Ein erster Leitfaden für die Aufnahme des gelebten Brandschutzes sollte daher durch die Systematik und die Inhalte des baurechtlichen Brandschutzes gebildet werden (siehe Bild 7).

Bild 7 Baurechtlicher Brandschutz – Systematik und Inhalte. Quelle: Ineos GmbH

Bild 7 Baurechtlicher Brandschutz – Systematik und Inhalte.

Foto: Ineos GmbH

 

Dies sollte jedoch nur ein erstes Hilfsmittel darstellen und nur für die Aufnahme des gelebten Brandschutzes am Standort verwendet werden. Die Orientierung an einem Barrieremodell wäre dann der nächste wichtige Schritt zur Erweiterung bzw. Vervollständigung dieser Inhalte.

Erarbeitung von Checklisten

Bezüglich weiterer Inhalte wurde im Wesentlichen auf die Berufserfahrung im Projektteam zurückgegriffen. So wurden z. B. bekannte Regelwerke hinsichtlich der dargestellten Schutzkonzepte ausgewertet, branchenübliche Standards im Team diskutiert und aktuelle Pilotprojekte besprochen. Auch Schadensereignisse wurden ausgewertet.

Die gefundenen Inhalte stellen keinesfalls bereits alle Inhalte, die im Rahmen der Philosophie betrachtet werden sollen, dar. Vielmehr sollen sie einen ersten Ansatz im Hinblick auf eine noch zu erreichende Vollständigkeit sicherstellen. Grundsätzlich wird erwartet, dass im Rahmen der weiteren Bearbeitung noch neue Inhalte auftauchen. Die neu gewonnenen Inhalte wurden mit den bereits bekannten Inhalten, die zur Aufnahme des gelebten Brandschutzes verwendet wurden, zusammengeführt und einer neuen Systematik (der eines Barrieremodells) zugeführt (siehe Bild 2).

Die Arbeitsebene des Barrieremodells wird durch Module gebildet, die in eine zeitliche Reihenfolge gebracht wurden. Wirkt ein Modul, bedeutet dies, dass das Ereignis sicher gestoppt bzw. der weitere Schadensablauf unterbrochen wird (siehe Bild 3).

Im Rahmen der Zuordnung der Inhalte in die einzelnen Module wurden „Elemente“ eines Moduls ausgebildet (siehe Bild 4).

Diese Strukturierung wurde zunächst in einer sog. Muster-Checkliste durchgeführt, die für alle vorab aufgeführten repräsentativen Anlagen bzw. „Typicals“ gilt. Hierbei wurden für alle Elemente denkbare Aspekte gesammelt und einer groben Überprüfung dahingehend unterzogen, ob ein oberer und unterer praktischer Standard durch Merkmale beschrieben werden kann. Weiterhin wurde geprüft, ob sich die Merkmale grundsätzlich progressiv ausdifferenzieren lassen.

Hiernach wurde aus der Muster-Checkliste für jede „Typische Anlage“ eine individuelle Checkliste erstellt. Darin wurden die Aspekte mit ihren Merkmalen dann spezifisch ausformuliert.

Abschließend wurde zum einen überprüft, ob sich die Ergebnisse der Aufnahme des gelebten Brandschutzes in der jeweiligen Checkliste darstellen lassen. Zum anderen wurde kontrolliert, ob sich ein zukünftig angestrebter Soll-Zustand, der zu diesem Zeitpunkt im Projekt lediglich vage und beispielhaft diskutiert wurde, auch tatsächlich mit der erarbeiteten Checkliste abbilden lässt (siehe Bild 5).

Festlegung eines Soll-Zustands

Mit den erarbeiteten Checklisten liegt eine Metrik vor, mit der sich jede denkbare Ausprägung des Brandschutzes in petrochemischen Anlagen abbilden lässt. Damit bildet diese Metrik die Grundlage, den angestrebten Brandschutz („Soll-Zustand“) für petrochemische Anlagen in seinen Grundzügen festzulegen.

Praktiziert werden soll dies für die INEOS in Köln in Arbeitsgesprächen zwischen dem Projektteam und Vertretern der Betreiber sowie der Werkfeuerwehr. Grundsätzlich wäre auch eine Einbindung des Versicherers wünschenswert.

Mit der Metrik soll auch eine Ab­wägung im Team vorgenommen werden, wie auftretende Abweichungen zwischen dem festgelegten Soll-Zustand und zu berücksichtigenden Vorgaben (z. B. Regelwerken, Konzernleitlinien, Regelungen oder Empfehlungen des Versicherers bzw. Leitlinien der Feuerwehr usw.) am Standort kompensiert werden. Als Ergebnis wird für jede „Typische Anlage“ der INEOS in Köln der angestrebte Soll-Zustand konkret und nachvollziehbar festgelegt.

Gebrauch der Philosophie

Mit Abschluss der Arbeiten, die im Kalenderjahr 2018 vorgesehen sind, enthält die Brandschutz-Philosophie für den Standort der INEOS in Köln folgende Dokumente:

  •  Zusammenfassung über die Grund­züge des Brandschutzes in Form einer Leitlinie.
  •  Charakterisierung aller „Typischen Anlagen“ mit ihren bedeutsamen Eigenschaften zum Brandschutz.
  •  Beschreibung der Methode als Bedienungsanleitung zur Anwendung der Brandschutz-Philosophie.
  •  Checkliste zur Durchführung der Aufnahme des Ist-Zustands in konkreten Anlagen.
  •  Checkliste mit Eintragungen des angestrebten Soll-Zustands für „Typische Anlagen“.

Die Anwendung der Brandschutz-Philosophie soll dann im Projektteam, in den folgenden sechs Schritten erfolgen:

  1. Erster Abgleich: Wie gut spiegelt sich die „Typische Anlage“ in der konkreten Anlage wider?
  2. Ist-Aufnahme der tatsächlichen Situation anhand der Checkliste unter Ausblendung des Soll-Zustands.
  3. Abgleich des Ist-Zustands mit dem festgelegten Soll-Zustand sowie die Identifizierung von Abweichungen.
  4. Festlegung von akzeptablen Kompensationen auf der Basis der Metrik der Brandschutz-Philosophie.
  5. Zusammenstellung der gefundenen Maßnahmen sowie ihre Budgetierung, Priorisierung und Terminierung.
  6. Verfolgung der Umsetzung der Maßnahmen.

Stand des Projekts und Ausblick

Auf der Basis einer Aufnahme des gelebten Brandschutzes am Standort der INEOS in Köln wurden bisher die Grundlagen für eine Brandschutz-Philosophie entwickelt. Zurzeit werden die Checklisten für alle „Typischen Anlagen“ des Standorts aus einer bereits erstellten Muster-Checkliste erarbeitet.

Noch vor der Fertigstellung der Philosophie soll das Projekt einer breiteren Öffentlichkeit vorgestellt werden.

Ziel der Autoren ist es, eine fachliche Diskussion zum Thema Brandschutz in petrochemischen Bestandsanlagen auf der Basis einer aufwandsarmen Anwendung zu führen.   TS 585

 

 

Von Ralf Schmitz und Robert Schütz

Ralf Schmitz, Leiter Anlagensicherheit, INEOS Köln GmbH, Köln-Worringen
Robert Schütz, Fachbereichsleiter Brandschutz, horst weyer und partner gmbh, Düren.

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