Staubexplosionen 14.06.2021, 09:00 Uhr

Explosionsschutz für die Holzpelletproduktion

Ungeplante Explosionsereignisse bedeuten immer eine Gefahr für Menschen, Prozessanlagen und die Umwelt. Zudem führen sie in der Regel zu langen Stillstandszeiten, die sich negativ auf den unternehmerischen Erfolg auswirken. Aufgrund der speziellen Eigenschaften des zu verarbeitenden Materials ist es für jeden Produzenten von Holzwerk oder -brennstoffen unerlässlich, einen adäquaten Explosionsschutz zu implementieren.

Beim Abladen von Pellets können Stäube entstehen, verdichtet sich dieser Staub entstehen Explosionen. Foto: PantherMedia/Denisfilm

Beim Abladen von Pellets können Stäube entstehen, verdichtet sich dieser Staub entstehen Explosionen.

Foto: PantherMedia/Denisfilm

Für die Sicherheit von Menschen und Betriebsanlagen empfiehlt sich deshalb die Zusammenarbeit mit Komplettanbietern nachhaltiger Explosionsschutzsysteme. So lassen sich Risiken minimieren und die kontinuierliche Produktion gewährleisten.

Warum ist Holzstaub so leicht entzündlich?

Bei bestimmten Produktionsschritten in holzverarbeitenden Betrieben und insbesondere bei der Herstellung von Holzpellets sind gefährliche Mengen an Holzstaub beteiligt. Vielfach sind sie abrasiv und neigen in bestimmten Verfahrensabschnitten zum Verkleben sowie zu An­backungen. Da die beteiligten Stäube je nach Holzsorte und Feuchtigkeitsgehalt extrem zündwillig sein können, sind Holzstaubexplosionen keine Seltenheit. Darüber hinaus können hohe Prozesstemperaturen und -bedingungen eine Herausforderung für das Equipment sein. Aufgrund der guten Zündfähigkeit und Brennbarkeit der verarbeiteten Materialien sowie der Prozessbedingungen ist das Explosionspotenzial bei der Herstellung von Biomasse aus Holz somit ungleich höher als in vielen anderen Industrien (siehe Bild).

Sicherung der Industrieanlagen vor Explosion

Bei der Herstellung von Holzpellets für die spätere Bioenergienutzung steht der Großteil der gefährdeten Anlagenabschnitte innerhalb von Gebäuden. Die IEP stellt Schutzkonzepte vom Präventionssystem über passiven und aktiven Explosionsschutz bis hin zu Entkopplungslösungen zur Verfügung. Ein weiterer Vorteil der Zusammenarbeit mit einem Komplettanbieter ist, dass alle Komponenten systemisch abgestimmt sind und so bestmöglichen Schutz für Menschen und Betriebsanlagen bei möglichst niedrigen Investitionskosten bieten.

Wie beugt man einem Explosionsschutz am besten vor?

Der erste Schritt beim Explosionsschutz ist die Vorbeugung. Dazu eignen sich Funkendetektions- und Löschsysteme. Diese können nach Stand der Technik Zündquellen wie Funken und Partikel mit heißen Oberflächen erkennen. Löst der Detektor aus, setzt sich automatisch eine Prozesskette in Gang: Innerhalb von Millisekunden löscht die Löscheinheit die Funken oder glimmende Partikel mit in geringer Menge versprühtem Wassernebel. Filter und andere Produktionsmaschinen werden auf diese Weise nur geringfügig beeinträchtigt. Nachdem die Gefahr beseitigt ist, stoppt eine Automatik in Sekundenbruchteilen den Löschvorgang und das System ist bereit für den nächsten präventiven Einsatz.

Ein Fall für flammenlose Druckentlastung

Viele Anlagen im Bereich der Bioenergie sowie der bereits genannten Produktion befinden sich innerhalb von Gebäuden. Berstscheiben alleine sind meist nicht einsetzbar. Denn eine Voraussetzung für die Nutzung solcher passiven Systeme ist, dass die Explosion gefahrlos entweder direkt ins Freie abgeleitet werden kann oder durch Kanäle, die nach draußen führen. Bei Anlagen zur Holzpelletproduktion sind stattdessen in der Regel Ventile zur flammenlosen Explosionsdruckentlastung das hochwertige und kosteneffiziente Mittel der Wahl. Sie sorgen dafür, dass im Explosionsfall der auftretende Überdruck in einen sicheren Bereich abgeleitet wird, ohne dass Flammen in die Umgebung austreten. Im Gegensatz zu anderen im Markt erhältlichen Lösungen sind diese Ventile für den Einsatz mit faserigen Stäuben zertifiziert.

Sichere Explosionsunter­drückung

Neben der Prävention und der flammenlosen Druckentlastung gehören zu einem geeigneten Explosionsschutz bei der Holzpelletherstellung auch aktive Systeme wie die Explosionsunterdrückung. Ein intelligentes Detektionssystem ist über eine Steuerzentrale mit Löschbehältern verbunden. Multidrucksensoren überwachen dabei den Druck im Prozess und melden einen explosionscharakteristischen Anstieg innerhalb von Millisekunden an die Systemsteuerung. Durch Prozessschwankungen bedingte langsame Druckanstiege lösen das System nicht aus. Idealerweise ermöglicht die verwendete Technik auch eine Ursachenanalyse im Fall der Systemaktivierung.

Bei einer erfolgreich unterdrückten Explosion gelingt es, den Explosionsfeuerball mittels der Injektion von Löschmittel zu unterdrücken und zu kontrollieren. In holzverarbeitenden Anlagen besteht eine zusätzliche Herausforderung darin, den Explosionsdruck auf einen Wert unterhalb der häufig sehr niedrigen Anlagenfestigkeit zu begrenzen.

Explosion auf Abstand halten: Entkopplungssysteme

Auch die Entkopplung verbundener Anlagen ist ein wichtiger Bestandteil eines gelungenen Explosionsschutzes. Sie sorgen dafür, dass die Auswirkungen eines Explosionsereignisses lokal begrenzt bleiben. Komplexe Behältergeometrien und Rohrleitungsverläufe erfordern es, dass eine Anlage individuell betrachtet und die passenden aktiven oder passiven Schutzsysteme vom Fachmann ausgewählt werden.

Gesamtbetrachtung kann Leben retten

Einzelmaßnahmen führen beim Explosionsschutz in holzverarbeitenden Betrieben nur selten zum geforderten Maß an Sicherheit. Um das Risiko eines Explosionsereignisses richtig bewerten zu können, sollte im Vorfeld eine Analyse mit einer ganzheitlichen Betrachtung der Produktionsumgebung erfolgen. Ein entsprechend implementiertes System, das kontinuierlich evaluiert und regelmäßig gewartet wird, ermöglicht einen sicheren Betrieb. Wird ein Schutzsystemanbieter frühzeitig in den Planungsprozess von Neuanlagen eingebunden, trägt dies entscheidend dazu bei, die Kosten zu begrenzen.

Matthias Welsch
IEP Technologies, Ratingen.

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