20. Dezember 2018 1
VCI-Leitfaden zur bewährten betrieblichen Umsetzung und zu Lösungen
im Sinne der TRGS 725 im Explosionsschutz
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung .................................................................................................................... 3
2 Ziel des Leitfadens ...................................................................................................... 4
3 Allgemeine Hinweise ................................................................................................... 4
4 Erläuterungen zur Umsetzung der „Anforderungen an das PLS“ ................................ 6
5 Beispiele zur bewährten betrieblichen Umsetzung ...................................................... 6
5.1 Prozessbehälter ....................................................................................................... 6
5.2 Kreiselpumpe ......................................................................................................... 25
5.3 Mühle ..................................................................................................................... 32
5.4 Lagerbehälter mit Unterdruckabsicherung ............................................................. 40
5.5 IBC mit Rührwerk ................................................................................................... 48
5.6 Schaufeltrockner .................................................................................................... 59
5.7 Tauchpumpe .......................................................................................................... 69
5.8 Pastillierband .......................................................................................................... 78
Dieses Dokument wurde von den Mitgliedern der VCI-Ad-hoc-Gruppe „TRGS 725“ in-
nerhalb des VCI-Fachausschusses „Anlagensicherheit“ erarbeitet:
Dr. Hans Volkmar Schwarz, BASF, Vorsitzender
Dr. Klaus Joerg, BASF
Dr. Volker Diers, BASF
Dr. Hans-Jürgen Gross, Bayer
Dr. Ute Hesener, Covestro
Christian Demski, Dow
Hans-Christian Simanski, Evonik
Dr. Thomas Zimmermann, Merck
Dr. Andreas Thies, Merck
Jochen Schäfer, Sanofi
Rainer Hubert Wengler, Wacker Chemie
2 20. Dezember 2018
Ansprechpartner:
Verband der Chemischen Industrie e. V.
Mainzer Landstraße 55, 60329 Frankfurt a. M.
Internet: http://www.vci.de
Thilo Höchst, Telefon +49 (69) 2556-1507, E-Mail: [email protected]
Dieser VCI-Leitfaden entbindet in keinem Fall von der Verpflichtung zur Beachtung der gesetzlichen Vorschriften. Der Leitfaden wurde mit großer Sorgfalt erstellt. Dennoch übernehmen die Verfasser und der VCI keine Haftung für die Richtigkeit der Angaben, Hinweise, Ratschläge sowie für eventuelle Druckfehler. Aus etwaigen Folgen können deswegen keine Ansprüche, weder gegen den Verfasser noch gegen den VCI, geltend gemacht werden. Dies gilt nicht, wenn die Schäden vom VCI oder seinen Erfüllungs-gehilfen vorsätzlich oder grob fahrlässig verursacht wurden.
Verantwortliches Handeln
Der VCI unterstützt die weltweite Responsible-Care-Initiative.
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1 Einleitung
Die TRGS 725 konkretisiert Anforderungen an die Zuverlässigkeit von MSR- (Mess-,
Steuer- und Regel-) Einrichtungen, welche auf Grundlage der Gefährdungsbeurteilung
und dem daraus abgeleiteten Explosionsschutzkonzept als Maßnahmen im Explosi-
onsschutz eingesetzt werden. Diese MSR-Einrichtungen können abhängig von den
Ergebnissen der Gefährdungsbeurteilung und dem eingesetzten Betriebskonzept einer
Anlage die erforderlichen Explosionsschutzmaßnahmen in Gänze darstellen oder diese
in Teilen abdecken, z. B. ergänzt durch technische Installationen, organisatorische
Maßnahmen oder Prozessbedingungen.
Nehmen die MSR-Einrichtungen nur eine Teilaufgabe war, sind sie in die Gesamtheit
der Explosionsschutzmaßnahmen einzubetten, um so den sicheren Betrieb einer Anla-
ge zu gewährleisten. Die TRGS 725 stellt dafür den Zusammenhang zu anderen Teilen
des TRGS-Regelwerks her, welche jedoch keine direkten Anforderungen an die erfor-
derliche Zuverlässigkeit von MSR-Einrichtungen enthalten.
Der Anwendungsbereich der TRGS 725 gilt allgemein für „mechanische, pneumati-
sche, hydraulische elektrische, elektronische als auch programmierbare elektronische
MSR-Einrichtungen“, und umfasst damit auch Einrichtungen der inzwischen fast aus-
schließlich elektronischen Prozessleittechnik (PLT).
Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit werden in der TRGS 725 durch Klassifizie-
rungsstufen K1 bis K3 und (Explosionsschutzzonen-) Reduzierungsstufen ausge-
drückt. Bei der Ermittlung der Anforderungen an die Zuverlässigkeit der MSR-
Einrichtungen spielt jedoch das unterlagerte Anlagen- und Betriebskonzept eine wich-
tige Rolle. Anlagen- und Betriebskonzepte sind die Basis für den sicheren Betrieb einer
Anlage. Die Anforderungen an die MSR-Einrichtungen werden durch den Anteil der
MSR-Einrichtungen am Gesamtkonzept des Explosionsschutzes bestimmt. Wird dies
bei der Anwendung der Reduzierungsstufen nicht beachtet, können daraus überhöhte
Anforderungen an die MSR-Einrichtungen resultieren. Somit kann die Bewertung un-
terschiedlicher Anlagen- und Betriebskonzepte zu unterschiedlichen Klassifizierungs-
und Reduzierungsstufen bzw. zu unterschiedlichen Zuverlässigkeitsanforderungen an
die MSR-Einrichtungen führen. Um hierzu Hilfestellungen zu geben, werden in dem
Leitfaden typische Anwendungsfälle aus der Praxis von „mechanischen, pneumati-
schen, hydraulischen, elektrischen, elektronischen als auch programmierbaren elekt-
ronischen MSR-Einrichtungen“ beschrieben, welche als Ganzes oder als Teil eines
Explosionsschutzkonzeptes einer Anlage eingesetzt werden. Um die Anforderungen an
die Zuverlässigkeit von MSR-Einrichtungen zu ermitteln, ist daher zunächst festzule-
gen, welcher Anteil des Explosionsschutzkonzeptes von den MSR-Einrichtungen über-
nommen werden soll. Dazu wird – wo notwendig – deren Einbettung in ein Anlagen-
und Betriebskonzept mit dargestellt. Darauf aufbauend werden mögliche Lösungen in
Form von MSR-Einrichtungen erläutert. Die hier aufgeführten Beispiele dienen der Ori-
entierung und ersetzen nicht die erforderliche individuelle Gefährdungsbeurteilung und
die Übertragung auf die konkrete Anwendung.
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2 Ziel des Leitfadens
Dieser Leitfaden soll den VCI-Mitgliedsfirmen eine Hilfestellung bei der Anwendung der
TRGS 725 zum Einsatz von MSR-Einrichtungen als ein Teil der Explosionsschutzmaß-
nahmen geben. Den Erstellern von Explosionsschutzkonzepten werden Beispiele ge-
zeigt, welche als bewährte Lösungen in der Praxis von Bestandsanlagen Anwendung
finden. Die hier beschriebenen Beispiele basieren auf einer im Einzelfall durchgeführ-
ten Gefährdungsbeurteilung, bei der die notwendigen Reduzierungsstufen ermittelt
wurden.
3 Allgemeine Hinweise
Im Explosionsschutz ist für die Gefährdungsbeurteilung sowohl das Auftreten der ex-
plosionsfähigen Gemische als auch das Auftreten der wirksamen Zündquelle zu be-
werten. Nur ein zeitgleiches Auftreten beider Bedingungen am gleichen Ort führt zu
einem Ereignis. Basierend auf den Ergebnissen der Gefährdungsbeurteilung sind die
erforderlichen Explosionsschutzmaßnahmen festzulegen, die auch betriebliche MSR-
Einrichtungen, wie z. B. Regelungen, mit einbeziehen können. Betriebliche MSR-
Einrichtungen können damit auch Ex-Einrichtungen sein und Reduzierungsstufen erfül-
len.
Es werden in diesem Leitfaden die Begriffe und Inhalte der TRGS 725 verwendet,
weshalb auf eine gesonderte Begriffsdefinition verzichtet wird. Hierfür sei auf das Kapi-
tel 2 „Begriffsbestimmungen“ der TRGS 725 verwiesen. Für den Begriff „vorhersehba-
rer Ausfall“ in der TRGS 725, d. h. wenn der Ausfall der Ex-Vorrichtung üblicherweise
nicht auszuschließen ist, wird in diesem Leitfaden stattdessen der Begriff „zu erwar-
tender Ausfall“ verwendet. „Derartige Ausfälle können auftreten, dürfen jedoch nicht
häufig vorkommen“ (TRGS 725, 3.3 (1) 1.).
Die Vorgehensweise in der Gefährdungsbeurteilung zur Ermittlung der erforderlichen
Reduzierungsstufen und Anforderungen an Ex-Vorrichtungen ist in der TRGS 725 in
Abbildung 2 beschrieben, soweit es sich dabei um Maßnahmen der MSR handelt.
Ergibt sich aus der Gefährdungsbeurteilung die Notwendigkeit einer höheren Reduzie-
rungsstufe, kann eine Aufteilung der Ex-Vorrichtung in Funktionseinheiten gegebenen-
falls hilfreich sein soweit die erforderliche Zuverlässigkeit nicht bereits nach anderen
Methoden, z. B. aus den Normen der funktionalen Sicherheit, bewertet wurde.
Für MSR-Einrichtungen, welche betriebsbewährt sind, kann eine Bewertung nach An-
hang 2 der TRGS 725 durchgeführt werden, um die Eignung für eine Maßnahme
nachzuweisen und nach Tabelle 13 der TRGS 725 einzuordnen.
Prozessleitsysteme (PLS) können als komplexe Systeme für eine K1 Maßnahme ein-
gesetzt werden, wenn die Bedingungen gemäß Anhang 1, Nr. 1 Absatz 9 erfüllt wer-
den. Darüber hinaus können grundsätzlich von der TRGS abweichende Lösungen im
Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung festgelegt werden (z. B. auf der Grundlage der
Namur Empfehlung NE 138), wenn diese ein gleichwertiges Niveau der Sicherheit er-
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reichen.
Ein PLS als eine Funktionseinheit, welche ein- und ausgangsseitig mit zwei parallelen
Funktionseinheiten K1 kombiniert ist, kann eine zu K2 gleichwertige Sicherheit errei-
chen, wenn
Ein- und Ausgänge hinreichend unabhängig voneinander sind,
betriebsmäßig keine wirksamen Zündquellen vorhanden sind,
das Auftreten explosionsfähiger Gemische und wirksamer Zündquellen unabhängig
ist,
ein alleiniger Verlust der Funktion des PLS eine Explosion nicht auslöst,
bei einem Verlust der Funktion des PLS der sichere Zustand durch technische oder
organisatorische Eingriffe in ausreichender Zeit wieder hergestellt werden kann,
oder die Anlage in einen dauerhaft sicheren Zustand übergeht bzw. sich befindet.
Zusätzlich zu den Anforderungen nach Anhang 1 Nr. 1 Absatz 9 muss für das PLS
hierzu in der Gefährdungsbeurteilung festgestellt worden sein, dass
ein zentraler Ausfall des PLS, der ausschließlich die Ex-Maßnahmen betrifft, nach
dem Stand der Technik vernünftigerweise auszuschließen ist,
der Ausfall gemeinsam genutzter Komponenten des PLS erkannt und gemeldet
wird und bei erkannten Ausfällen Korrekturmaßnahmen ergriffen werden und ein
unbeabsichtigtes Ändern der PLT-Ex-Schutzmaßnahme nach dem Stand der Tech-
nik verhindert wird.
Dies ist im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung durch den Arbeitgeber zu überprüfen.
Weitere Hinweise zu Anforderungen an das PLS finden sich in der Namur Empfehlung
NE 138. BPCS-P-Maßnahmen nach Namur Empfehlung NE 165 erfüllen auch die An-
forderungen an Ex-Einrichtungen oder –Überwachung der Klassifizierungsstufe K1
nach TRGS 725.
Die in diesem Leitfaden dargestellten Beispiele gehen insbesondere auf die Realisie-
rung von Maßnahmen mit einer Gesamteinstufung in der Klassifizierungsstufe K2 ein.
Hier besteht die Möglichkeit mit sehr unterschiedlichen Varianten und Kombinationen
von Maßnahmen eine entsprechende Risikoreduzierung zu erreichen. Eine vergleich-
bare Kombinatorik ist bei einer geforderten Reduzierungsstufe K1 nicht erforderlich, da
die geforderte Reduzierung durch einzelne Maßnahmen erreichbar ist. Bei K3 Anforde-
rungen kommen dagegen, wenn das Konzept vollständig durch MSR-Maßnahmen
umgesetzt werden soll, grundsätzlich sicherheitsgerichtete Steuerungen zum Einsatz.
Die Darstellung der in diesem Leitfaden beschriebenen Beispiele setzt sich aus mehre-
ren Teilen zusammen. Neben einer Beschreibung der Randbedingungen für das jewei-
lige Beispiel werden das realisierte Explosionsschutzkonzept und der als Ex-
Vorrichtung realisierte Teil beschrieben. Das Beispiel wird zusätzlich in einer Skizze
dargestellt. Ergänzend werden auch die MSR-Maßnahmen der Ex-Vorrichtung in ei-
nem Schaltbild beschrieben. Um die technischen, inklusive der im PLS realisierten
Maßnahmen sowie die organisatorischen Maßnahmen darzustellen, wird die in der
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NE 138 eingeführte Pfeilschreibweise der Wirkungskette übernommen. Die Zuordnung
zu den Reduzierungsstufen erfolgt mit der Tabelle der Zonen und Zündquellen aus der
TRGS 725 (Tabelle 2).
4 Erläuterungen zur Umsetzung der „Anforderungen an das PLS“
Die technische Ausführung und der Betrieb von K1 Maßnahmen richten sich nach den
Anforderungen der Anhänge der TRGS 725. Die Ausführung gemäß des sogenannten
BPCS Protection Layer (BPCS-P) nach IEC 61511 bzw. NE 165 oder entsprechend
der Namur Empfehlung NE 138 stellt eine Möglichkeit dar diesen Anforderungen zu
genügen. Die Anforderungen können jedoch auch durch andere betrieblich bewährte
PLT Ausführungen und Betriebsweisen erfüllt werden, wenn die Gefährdungsbeurtei-
lung des Betreibers dies ergibt.
5 Beispiele zur bewährten betrieblichen Umsetzung
5.1 Prozessbehälter
Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept
Prozessbehälter 5.1.1
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Inertisierung
mechanischer Druckregler
Drucküberwachung im PLS
5.1.2
- Stickstoffausfall selten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Inertisierung
Druckreglung im PLS (split range)
Überwachung in SSPS
5.1.3
- Stickstoffausfall selten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Inertisierung
mechanischer Druckregler (K2, mit
seltenem Ausfallverhalten)
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Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept
5.1.4
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Inertisierung
mechanischer Druckregler (K1)
Dichtheit organisatorisch (Behälter
und Druckhaltearmatur)
5.1.5
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Inertisierung
Druckregelung im PLS
Überwachung im PLS
(separate Sensoren)
5.1.6
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Inertisierung
Druckregelung in PLS
Überwachung in SSPS
(gemeinsamer Sensor)
5.1.7
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Ausfall führt nicht unmittelbar zu
Ex-Gemisch
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Inertisierung
mechanischer Druckregler
organisatorische Maßnahme (auf
Basis Druckmessung im PLS)
5.1.8
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Ausfall führt nicht unmittelbar zu
Ex-Gemisch
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Inertisierung
Druckregelung im PLS
organisatorische Maßnahme (auf
Basis Druckmessung im PLS)
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Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept
5.1.9
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei seltener Be-
triebsstörung
- Zone 0 → Zone 1
1 Reduzierungsstufe
Inertisierung
mechanischer Druckregler
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5.1.1 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung
plus Überwachung
Ein Prozessbehälter wird über Pumpen mit einer Flüssigkeit befüllt und entleert. So-
wohl die Zufuhr- als auch die Abfuhrleitung werden dauerhaft flüssigkeitsgefüllt betrie-
ben, so dass auch im seltenen Fehlerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vor-
und nachgeschalteten Behälter besteht. Der Behälter soll im leichten Überdruck betrie-
ben werden. Der Behälter ist an ein Abluftsystem angeschlossen. Er kann dauerhaft im
Überdruck betrieben werden und die Druckhaltung wird z. B. nicht durch Öffnen von
Mannlöchern betriebsmäßig gestört. Das Abluftsystem wird im leichten Unterdruck be-
trieben. Das Abluftsystem wurde in eine Zone 1 eingeteilt. Die zeitlich überwiegende
Anwesenheit von Sauerstoff kann nicht ausgeschlossen werden. Im Rahmen einer Ge-
fährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass ohne Inertisierungsmaßnahmen im Be-
hälter eine Zone 0 auftritt, da die Betriebstemperatur im Behälter über dem Flamm-
punkt liegt. Die Zündquellenbeurteilung ergab, dass wirksame Zündquellen bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen auftreten können.
Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorbeugenden Explosionsschutz-
maßnahmen:
Inertisierung, so dass eine Zone 2 eingeteilt werden kann und
Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten
Geräten für die Zone 2 sowie
Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht geräte-
spezifischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für
Zone 2.
Inertisierungskonzept
Erstinertisierung
Der Behälter ist vakuumfest ausgeführt. Eine Erstinertisierung wird organisatorisch im
Druckwechselverfahren mit Stickstoff durchgeführt. Die Auslegung der Erstinertisierung
erfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinertisierung wurde
nachgewiesen und die Zuverlässigkeit der Erstinertisierung entspricht der in der Ge-
fährdungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit für die Zielzone im Gesamtprozess.
Aufrechterhaltung der Inertisierung
Die Aufrechterhaltung erfolgt mit einer Inertisierungsvorrichtung, welche mit der Vorge-
hensweise der TRGS 725 betrachtet werden kann. Zielzone im Gesamtprozess ist hier
die Zone 2. Die Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungseinrichtung
und einer unabhängigen Überwachungseinrichtung mit Verriegelungsmaßnahmen. Ein
Ausfall der Stickstoffversorgung wird erkannt.
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Inertisierungseinrichtung
Der Behälter ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicher Erst-
inertisierung über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt und mit-
tels eines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten. Ein Stickstoffausfall
wird als ‚zu erwarten‘ eingestuft. Bei dem mechanischen Druckregler und dem Druck-
halteventil handelt es sich um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbedingun-
gen nachweislich bewährt haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallver-
halten wird betreiberseitig als ‚zu erwarten‘ eingestuft. Der Behälter ist technisch dicht
und wird geschlossen betrieben.
Überwachung
Der Überdruck im Behälter wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigneten
Druckmessung überwacht. Diese Druckmessung wird über das betriebliche Prozess-
leitsystem geführt. Bei Erreichen des im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung festge-
legten minimalen Überdruckwertes wird alarmiert und die Entnahmepumpen werden
abgeschaltet. Die Überwachung besteht aus der Druckmessung, der Signalverarbei-
tung über das Prozessleitsystem und der Aktorik zum Abschalten der Pumpen. Das
weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung des sicheren Zustandes wird in einer Be-
triebsanweisung geregelt.
Ersatzschaltbild:
Stickstoffversorgungmechanischer Druckregler
mit Druckhalteventil
Druckmessung PLS Pumpe aus
Überwachung
Einrichtung, Inertisierung
Vorrichtung
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Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung
Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffver-
sorgung wird erkannt. Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.
Das Abgas kann Sauerstoff enthalten.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wird
inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-
gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme mit
dem Ziel die Zone 2 zu erreichen.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung des Behälterdrucks mit einem mechani-
schen Druckregler und einer mechanischen Druckhaltearmatur. Die Einrichtung hat ein zu
erwartendes Ausfallverhalten.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung und Schal-
tung im PLS. Die Drucküberwachung schaltet die Entnahmepumpe als Unterdruckerzeuger
rechtzeitig ab.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ProduktStickstoff Abgas
Zone 2
M
Produktion
PC
PS-A-
12 20. Dezember 2018
5.1.2 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung
plus Überwachung
Ein Prozessbehälter wird über Pumpen mit einer Flüssigkeit befüllt und entleert. So-
wohl die Zufuhr- als auch die Abfuhrleitung werden dauerhaft flüssigkeitsgefüllt betrie-
ben, so dass auch im seltenen Fehlerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vor-
und nachgeschalteten Behälter besteht. Der Behälter soll im leichten Überdruck betrie-
ben werden. Der Behälter ist an ein Abluftsystem angeschlossen. Das Abluftsystem
wird im leichten Unterdruck betrieben. Das Abluftsystem wurde in eine Zone 1 einge-
teilt, da gelegentlich die Sauerstoffgrenzkonzentration überschritten werden kann
(„sauerstoffarm“). Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass
ohne Inertisierungsmaßnahmen im Behälter eine Zone 0 auftritt, da die Betriebstempe-
ratur im Behälter über dem Flammpunkt liegt. Die Zündquellenbeurteilung ergab, dass
wirksame Zündquellen bei gelegentlichen Betriebsstörungen auftreten können.
Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorbeugenden Explosionsschutz-
maßnahmen:
Inertisierung, so dass eine Zone 2 eingeteilt werden kann;
Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten
Geräten für die Zone 2;
Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht geräte-
spezifischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für
Zone 2.
Inertisierungskonzept
Erstinertisierung
Der Behälter ist vakuumfest ausgeführt. Damit kann eine Erstinertisierung organisato-
risch im Druckwechselverfahren mit Stickstoff durchgeführt werden. Die Auslegung der
Erstinertisierung erfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinerti-
sierung wurde nachgewiesen und die Zuverlässigkeit der Erstinertisierung entspricht
der in der Gefährdungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit, die für Zone 2 erfor-
derlich ist.
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 → Zone 2
mechanischer Regler PLS
Druckhaltearmatur
K2
K1
Regler PC
K1
Schalter PS-A-
K1
Druckhaltearmatur
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Aufrechterhaltung der Inertisierung
Die Aufrechterhaltung erfolgt mit einer Inertisierungsvorrichtung, welche mit der Vorge-
hensweise der TRGS 725 betrachtet werden kann. Diese Inertisierungsvorrichtung be-
steht aus einer Inertisierungseinrichtung und einer unabhängigen Überwachungsein-
richtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen. Ein Ausfall der Stickstoffversorgung
wird erkannt.
Inertisierungseinrichtung
Der Behälter ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicher Ersti-
nertisierung über eine sogenannte Split-Range-Regelung mit Stickstoff beaufschlagt
und im Überdruck gehalten. Ein Stickstoffausfall wird als selten eingestuft. Die Split-
Range-Regelung besteht aus einer Druckmessung und einer Regeleinheit, die jeweils
auf ein Regelventil in der Stickstoffzufuhrleitung und in der Abluftleitung wirkt. Die
Druckmessung und Regelung ist so ausgelegt, dass die beim Betrieb auftretenden
Druckschwankungen aufgrund von Füllstandsänderungen im Behälter und Druck-
schwankungen in der Abluft ausgeglichen werden können. Damit kann die Überdruck-
haltung aufrechterhalten werden. Die Regelung hat sich unter den Prozessbedingun-
gen nachweislich bewährt. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallverhalten
wird betreiberseitig als ‚zu erwarten‘ eingestuft. Der Behälter ist technisch dicht und
wird geschlossen betrieben.
Überwachung
Der Überdruck im Behälter wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigneten
zweiten Druckmessung überwacht, so dass zusätzlich zur Regelung im feineren Be-
reich die Stickstoffzufuhr voll geöffnet werden könnte. Diese Druckmessung wird über
eine Sicherheits-SPS (SSPS) geführt. Bei Erreichen des im Rahmen der Gefähr-
dungsbeurteilung festgelegten minimalen Überdruckwertes wird alarmiert und das
zweite Stickstoffventil geöffnet. Ein Abschalten der Entleerpumpe bzw. ein Zufahren
des Abluftventils in Richtung Abluft ist nicht erforderlich, wenn das zweite Stickstoffven-
til so ausgelegt ist, dass Stickstoff in ausreichender Menge selbst für den Fall nachge-
führt wird, dass der maximale Pumpenvolumenstrom und der maximale Abluftstrom
wirksam sind. Druckveränderungen auf Grund von Temperaturschwankungen sind ge-
genüber der Entnahme vernachlässigbar. Im energielosen Zustand ist die Stellung für
das zweite Stickstoffventil offen. Die Überwachung besteht aus der zweiten Druckmes-
sung, der Signalverarbeitung über die SSPS (als vollständig unabhängiges System)
sowie der Aktorik zum Ansteuern des zweiten Stickstoffventils, ergänzt durch eine
Alarmierung.
Hinweis: Der Abgasweg wird bei Ansprechen der Überwachung nicht geschlossen, da als weitere Gefährdung ein Überschreiten des zulässigen maximalen Betriebsdruckes im Behälter möglich wäre.
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Ersatzschaltbild:
Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung
Ein Stickstoffausfall kann als selten eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffversorgung
wird erkannt. Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich. Das Ab-
gas kann zeitlich überwiegend Sauerstoff enthalten.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wird
inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-
gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks über das PLS
mit Druckhaltung über eine Split Range Regelung.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung und Schal-
tung in einer SSPS. Die Drucküberwachung öffnet rechtzeitig ein zweites Stickstoffventil.
Anmerkung: In der Mindestanforderung genügt auch eine Ausführung der Überwachung im PLS, wie in anderen Beispielen dargestellt.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Stickstoffversorgung 1. Druckmessung
2. Druckmessung 2. Regelventil Zufuhrleitung
Überwachung, SSPS
Einrichtung, PLS
Vorrichtung
1. Regelventil Zufuhrleitung Regelventil Abluftleitung
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Produkt
Stickstoff Abgas
Zone 2
M
Produktion
PC
PSZ-A-
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 → Zone 2
PLS SSPS
K2
K1
Regler PC
K1
Schalter PSZ-A-
16 20. Dezember 2018
5.1.3 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung
Ein Stickstoffausfall kann als selten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gelegentli-
chen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wird
inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt sicher über dem Druck im
Abgassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem mecha-
nischen Druckregler mit seltenem Ausfallverhalten und einer mechanischen Druckhaltear-
matur.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ProduktStickstoff Abgas
Zone 2
M
Produktion
PC
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 → Zone 2
mechanischer Regler
Druckhaltearmatur
K2
K2
Regler PC
K2
Druckhaltearmatur
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5.1.4 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung und
organisatorischer Maßnahme
Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffver-
sorgung wird erkannt. Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wird
inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-
gassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem me-
chanischen Druckregler mit zu erwartendem Ausfallverhalten.
Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Zusätzlich wird durch die organi-
satorische Maßnahme einer Dichtheitsprüfung des Behälters und der Druckhaltearmatur
die Dichtheit sichergestellt, so dass bei Ausfall der Stickstoffversorgung kein Sauerstoffein-
trag zu unterstellen ist.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ProduktStickstoff Abgas
Zone 2
M
Produktion
PC
18 20. Dezember 2018
5.1.5 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung
Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffver-
sorgung wird erkannt. Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wird
inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-
gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem Druck-
regler im PLS (kann mit Alarm kombiniert werden) und einer mechanischen Druckhaltear-
matur.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung und Schal-
tung im PLS. Die Drucküberwachung schaltet die Pumpe als Unterdruckerzeuger rechtzei-
tig ab.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 → Zone 2
mechanischer Regler Organisatorisch
K1
Regler PC
K1
19 20. Dezember 2018
5.1.6 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung
Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffver-
sorgung wird erkannt. Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wird
inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-
gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem Druck-
regler im PLS unter Mitbenutzung des hochzuverlässigen Drucksensors der Überwachung
und einer mechanischen Druckhaltearmatur.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung und Schal-
tung in einer SSPS. Die Drucküberwachung schaltet die Pumpe als Unterdruckerzeuger
rechtzeitig ab.
Anmerkung: In der Mindestanforderung genügt auch eine Ausführung der Überwachung im PLS, wie in anderen Beispielen dargestellt.
ProduktStickstoff Abgas
Zone 2
M
Produktion
PC
PS-
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 → Zone 2
PLS
K2
K1
Regler PC
K1
Schalter PS-
20 20. Dezember 2018
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ProduktStickstoff Abgas
Zone 2
M
Produktion
PICZ-A-
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 → Zone 2
PLS SSPSK2
Druckmessung PICZ-A- K1
K1
PLS
K1
MCL (Motor aus)
K2
SSPS
K1
Regelventil und Druckhaltearmatur
21 20. Dezember 2018
5.1.7 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwa-
chung
Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffver-
sorgung wird erkannt. Ein Ausfall des Stickstoffs führt nicht unmittelbar zu einem explosi-
onsfähigen Gemisch, so dass eine ausreichende Zeit für Gegenmaßnahmen besteht. Eine
Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wird
inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-
gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem me-
chanischen Druckregler und einer mechanischen Druckhaltearmatur. Die Einrichtung hat
ein zu erwartendes Ausfallverhalten.
Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch eine organisatorische Maß-
nahme wird die Überwachung der Druckanzeige (im PLS) in einem festgelegten Intervall
sichergestellt, so dass bei Ausfall der Stickstoffversorgung kein Sauerstoffeintrag zu unter-
stellen ist bzw. Gegenmaßnahmen in ausreichend kurzer Zeit getroffen werden können.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ProduktStickstoff Abgas
Zone 2
M
Produktion
PC PIA-
22 20. Dezember 2018
5.1.8 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus
Überwachung
Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Der Ausfall der Stickstoffver-
sorgung wird erkannt. Ein Ausfall des Stickstoffs führt nicht unmittelbar zu einem explosi-
onsfähigen Gemisch, so dass eine ausreichende Zeit für Gegenmaßnahmen besteht. Eine
Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der Behälter wird
inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-
gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem
Druckregler im PLS und einer Druckhaltearmatur.
Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch eine organisatorische Maß-
nahme auf Basis der Drucküberwachung mit Alarmierung im PLS wird sichergestellt, dass
bei Ausfall der Stickstoffversorgung kein Sauerstoffeintrag zu unterstellen ist bzw. Gegen-
maßnahmen in ausreichend kurzer Zeit getroffen werden können.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 → Zone 2
mechanischer Regler PLS + Organisat.
K1
Regler PC
K1
Druckanzeige PIA-
K1
23 20. Dezember 2018
5.1.9 Prozessbehälter mit Inertisierung über Druckregelung
Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Eine Zündquelle ist nur bei
seltenen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 1. Der Behälter wird
inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Ab-
gassystem. Eine Erstinertisierung und Dichtheitsprüfung erfolgt vor der Inbetriebnahme.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem me-
chanischen Druckregler und einer Druckhaltearmatur. Die Einrichtung hat ein zu erwarten-
des Ausfallverhalten.
ProduktStickstoff Abgas
Zone 2
M
Produktion
PIA-PC
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 → Zone 2
PLS + Organisatorisch
K1
Regler PC
K1
Druckanzeige PIA-
K1
24 20. Dezember 2018
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ProduktStickstoff Abgas
Zone 1
M
Produktion
PC
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 → Zone 1
mechanischer Regler
K1
K1
Regler PC
25 20. Dezember 2018
5.2 Kreiselpumpe
Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept
Kreiselpumpe
5.2.1
- Vermeiden expl. Gemisch im
Innern der Pumpe
- Zone 0 → keine Zone
3 Reduzierungsstufen
- Besondere betriebliche Randbedingungen
- Siphon - Trockenlaufschutz FS
5.2.2
- Vermeiden expl. Gemisch im
Innern der Pumpe
- Zone 0 → keine Zone
3 Reduzierungsstufen
- Siphon - Trockenlaufschutz LZ
5.2.3
- Vermeiden expl. Gemisch im
Innern der Pumpe
- Zone 1 keine Zone
2 Reduzierungsstufen
- Besondere betriebliche Randbedingungen
- Siphon
5.2.4
- Vermeiden expl. Gemisch im
Innern der Pumpe
- Zone 1 → kein Zone
2 Reduzierungsstufen
- Siphon - Trockenlaufschutz FS
5.2.1 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches
und Abschaltung durch Durchflussüberwachung
Eine Kreiselpumpe fördert innerhalb einer kontinuierlich betriebenen Anlage Flüssigkeit
aus einem Behälter in einen höher liegenden Behälter über Rohrleitungen. Verfah-
rensbedingt wird die Anlage so betrieben, dass die Behälter nicht entleert werden.
Oberhalb der Flüssigkeit im Behälter kann sich ohne Maßnahmen ein explosionsfähi-
ges Gemisch der Zone 0 bilden. Die Pumpe befindet sich im Hauptstrom, so dass das
Hauptaugenmerk des Betriebes auf der Qualität und Fördermenge des Produktes liegt,
und daher Abweichungen vom Sollzustand der Anlage anhand der visualisierten Be-
triebsdaten sehr schnell erkannt werden. Allein durch diese Randbedingungen kann
angenommen werden, dass die Pumpe im störungsfreien Betrieb flüssigkeitsgefüllt
betrieben wird.
Das An- und Abfahren der Anlage erfolgt nur selten. Für das An- und Abfahren liegt
eine separate Betriebsanweisung vor. Eine Inbetriebnahme der Pumpe erfolgt
entsprechend der in der Betriebsanleitung vorgegebenen Randbedingungen nach
Betriebsanweisung, so dass auch für diese Betriebszustände ein flüssigkeitsgefüllter
Betrieb unterstellt werden kann.
Die Pumpe befindet sich im Tiefpunkt der Installation. Die Pumpe ist nicht
26 20. Dezember 2018
selbstansaugend. Wenn es im Rahmen von Betriebsstörungen dazu kommt, dass die
Behälter entleert werden, bleibt die Pumpe durch die Anordnung im Siphon zunächst
flüssigkeitsgefüllt. Wegen des Wärmeeintrags durch die Verlustleistung wird die
Flüssigkeit erwärmt. Anhand der Verlustleistung der Pumpe und der Wärmekapazität
der im Siphon verbleibenden Flüssigkeit und des Pumpengehäuses kann die Zeit
abgeschätzt werden, die bleibt, bis die Flüssigkeit soweit erhitzt wird, dass Kavitation
oder Sieden der Flüssigkeit nicht mehr verhindert werden kann. In der Anlage ist
ständig Personal in ausreichender Anzahl vorhanden, so dass angenommen werden
kann, dass die Störung erkannt und behoben oder die Pumpe vom Betriebspersonal
abgeschaltet wird, bevor Kavitation oder Sieden der Flüssigkeit eintritt. Ein unbemerk-
tes Verdampfen der verbleibenden Restflüssigkeit wird auf Grund des vorliegenden
Volumens auf der Druckseite der Pumpe (Leitungsvolumen) und der in der Pumpe
vorhandenen Flüssigkeit bei einem einfachen Fehlerfall nicht unterstellt.
Aufgrund der gegebenen Randbedingungen wird davon ausgegangen, dass im Inne-
ren der Pumpe ohne weitere Maßnahmen nur selten und kurzzeitig ein explosionsfähi-
ges Gemisch auftreten kann.
Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches
und Abschaltung durch Durchflussüberwachung
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Im Behälter liegt Zone 0 vor. Vermeidung des Auftretens ei-
nes explosionsfähigen Gemisches in der Pumpe durch Flüssigkeitsfüllung. Das Betriebs-
konzept basiert auf den Prozessrandbedingungen in Kombination mit organisatorischen
Maßnahmen. Das Betriebskonzept ermöglicht die Reduzierung um zwei Reduzierungsstu-
fen und wird ergänzt durch eine Durchflussmessung mit Abschaltung der Pumpe. Die
Überwachung des Flüssigkeitsdurchflusses gewährleistet, dass Flüssigkeit in der Pumpe
verbleibt.
Organisatorische Maßnahme (zwei Reduzierungsstufen): Durch die Prozessrandbedin-
gungen und organisatorische Maßnahmen (Betriebskonzept) wird gewährleistet, dass ein
Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe nur bei Kombination von Fehlern nicht auszuschlie-
ßen ist.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Durchflussüberwachung mit einem Durchfluss-
messgerät im PLS. Die Überwachung schaltet die Pumpe bei Unterschreitung des Min-
destdurchflusses ab.
27 20. Dezember 2018
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Produkt Abgas
M
Produktion
FS-
Zone 1
PLSProzessrandbedingungen
und Organisatorisch
Vermeidung des explosionsfähigen Gemischs in der Pumpe
Zone 0 keine Zone
K1
Regler PC
K1
28 20. Dezember 2018
5.2.2 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches
und Abschaltung durch Standabsicherung
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Im Behälter liegt Zone 0 vor. Vermeidung des Auftretens ei-
nes explosionsfähigen Gemisches an der Pumpe durch Flüssigkeitsfüllung. Das Betriebs-
konzept basiert auf den Prozessrandbedingungen (Aufstellung im Siphon) in Kombination
mit organisatorischen Maßnahmen. Ein Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe kann jedoch
bei einfachen Fehlern nicht vermieden werden. Das Betriebskonzept wird ergänzt durch
die Vermeidung des Trockenlaufs der Pumpe mithilfe einer Standabsicherung im Behälter.
Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch die prozessbedingten
Randbedingungen und eine organisatorische Maßnahme wird gewährleistet, dass ein Ver-
lust der Flüssigkeit in der Pumpe im Normalbetrieb auszuschließen ist.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Standabsicherung im Behälter mit Abschalten der
Pumpe über SSPS.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Produkt Abgas
M
Produktion
Zone 0
LZ-
29 20. Dezember 2018
5.2.3 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches durch
das Betriebskonzept
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Im Behälter liegt Zone 1 vor. Vermeidung des Auftretens ei-
nes explosionsfähigen Gemisches in der Pumpe durch Flüssigkeitsfüllung. Das Betriebs-
konzept basiert auf den Prozessrandbedingungen (Aufstellung im Siphon) in Kombination
mit organisatorischen Maßnahmen. Auf Grund der Prozessrandbedingungen in Kombinati-
on mit der organisatorischen Maßnahme wird ein Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe nur
bei Fehlerkombinationen unterstellt.
Organisatorische Maßnahme (zwei Reduzierungsstufen): Durch die Prozessrandbedin-
gungen und organisatorische Maßnahmen (Betriebskonzept) wird gewährleistet, dass ein
Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe nur bei Kombination von Fehlern nicht auszuschlie-
ßen ist.
Ex-Vorrichtung: Keine
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
SSPSProzessrandbedingungen
und Organisatorisch
Vermeidung des explosionsfähigen Gemischs
Zone 0 keine Zone
K2
Standabsicherung LZ
K2
30 20. Dezember 2018
5.2.4 Kreiselpumpe mit Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches sowie
Abschaltung durch Durchflussüberwachung
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Im Behälter liegt Zone 1 vor. Vermeidung des Auftretens ei-
nes explosionsfähigen Gemisches in der Pumpe durch Flüssigkeitsfüllung. Das beschrie-
bene Betriebskonzept basiert auf den Prozessrandbedingungen in Kombination mit orga-
nisatorischen Maßnahmen. Ein Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe kann jedoch nicht
ausgeschlossen werden (z. B. regelmäßige Entleerung bei Batchprozessen in Verbindung
mit einem Versagen des Betriebskonzeptes, kein ausreichendes Siphonvolumen). Eine
zusätzliche Durchflussmessung mit Abschaltung der Pumpe gewährleistet, dass die Flüs-
sigkeit in der Pumpe verbleibt.
Organisatorische Maßnahme (eine Reduzierungsstufe): Durch die prozessbedingten
Randbedingungen und eine organisatorische Maßnahme wird gewährleistet, dass ein
Verlust der Flüssigkeit in der Pumpe im Normalbetrieb auszuschließen ist.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Mindestdurchflussüberwachung mit einer
Durchflussmessung im PLS.
Produkt Abgas
M
Produktion
Zone 1
Prozessrandbedingungen
und Organisatorisch
Vermeidung des explosionsfähigen Gemischs
Zone 1 keine Zone
Prozessrandbedingungenund Organisatorisch
31 20. Dezember 2018
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Produkt Abgas
M
Produktion
FS-
Zone 1
Vermeidung des explosionsfähigen Gemisches
Zone 1 keine Zone
PLSProzessrandbedingungen
und Organisatorisch K1
Durchflussmessung FS-
K1
32 20. Dezember 2018
5.3 Mühle
Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept
Mühle 5.3.1 Fall 1
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Lösemittelfreier Feststoff
- Zone 20 → Zone 22
2 Reduzierungsstufe
Inertisierung
Abschaltung des Antriebs
5.3.2 Fall 2.1
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle betriebsmäßig mög-
lich
- Hybrides Gemisch
- Zone 0/20 → keine Zone
3 Reduzierungsstufen
Inertisierung
Abschaltung des Antriebs (2 x K1)
5.3.3 Fall 2.2
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle betriebsmäßig mög-
lich
- Hybrides Gemisch
- Zone 0/20 → keine Zone
3 Reduzierungsstufen
Inertisierung
Abschaltung des Antriebs
Vermeiden der Zündquelle durch
geeignetes Gerät
33 20. Dezember 2018
5.3.1 Mühle mit Inertisierung über Druckregelung und Durchflussüber-
wachung
In einer Mühle soll diskontinuierlich ein Feststoff zu Feingut verarbeitet werden (Batch-
betrieb). Der dafür eingetragene Feststoff wird aus einem inertisierten Bereich bereit-
gestellt, so dass das Lückenvolumen im Normalbetrieb als sauerstofffrei betrachtet
werden kann. Aus einem vorgeschalteten, inertisierten Behälter gelangt der zu ver-
mahlende Stoff über freien Fall in die Mühle. Die Verbindungsleitung zwischen dem
Behälter und der Mühle ist zu Beginn des Batches durch Inertisierung vor der Inbe-
triebnahme soweit sauerstofffrei, dass die Sauerstoffgrenzkonzentration der Stoffe si-
cher unterschritten wird. Die Mühle wird im leichten Überdruck betrieben, so dass da-
von auszugehen ist, dass kein Luftsauerstoff eindringen kann. Die Mühle ist an ein Ab-
gassystem angeschlossen. Das Abgassystem wurde im Normalbetrieb als sauerstoff-
frei eingestuft. Es wird so betrieben, dass nur im Störungsfall explosionsfähige Gemi-
sche auftreten können. Im Abluftsystem besteht ein leichter Unterdruck. Im Rahmen
einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass ohne Inertisierungsmaßnahmen
in der Mühle eine Zone 20 vorliegt, da sich beim Vermahlen explosionsfähige
Staub/Luft-Gemische bilden. Die Zündquellenbeurteilung ergab, dass wirksame Zünd-
quellen bei gelegentlichen Betriebsstörungen auftreten können.
Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorliegenden Explosionsschutz-
maßnahmen:
Gewährleistung einer Zone 22 durch
o Inertisierung,
o Betrieb mit leichtem Überdruck, sodass kein Luftsauerstoff eindringen
kann;
Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten Ge-
räten für die Zone 22;
Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht gerätespezi-
fischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für Zone 22.
Inertisierungskonzept
Erstinertisierung
Eine Erstinertisierung des Systems wird organisatorisch mit der Durchflussmethode mit
Stickstoff durchgeführt. Die Auslegung der Erstinertisierung erfolgt entsprechend
CEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinertisierung wurde nachgewiesen und die
Zuverlässigkeit der Erstinertisierung entspricht der in der Gefährdungsbeurteilung fest-
gelegten Zuverlässigkeit, die für die Aufrechterhaltung der Zone 22 erforderlich ist.
Aufrechterhaltung
34 20. Dezember 2018
Die Aufrechterhaltung erfolgt mit einer Inertisierungsvorrichtung, welche mit der Vorge-
hensweise der TRGS 725 betrachtet werden kann. Diese Inertisierungsvorrichtung be-
steht aus einer Inertisierungseinrichtung und einer unabhängigen Überwachungsein-
richtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen. Ein Ausfall der Stickstoffversorgung
wird erkannt.
Inertisierungseinrichtung
Die Mühle ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicher Erstiner-
tisierung über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt und mittels
eines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten. Ein Stickstoffausfall
wird als zu erwarten eingestuft. Bei dem mechanischen Druckregler und dem Druckhal-
teventil handelt es sich um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbedingungen
nachweislich bewährt haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallverhalten
wird betreiberseitig als zu erwarten eingestuft. Die Mühle ist technisch dicht und wird
geschlossen betrieben.
Überwachung
Die Inertisierung in der Mühle wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigne-
ten Durchflussmessung überwacht. Diese Durchflussmessung wird über das betriebli-
che Prozessleitsystem geführt. Bei Erreichen des im Rahmen der Gefährdungsbeurtei-
lung festgelegten minimalen Durchflusswertes wird alarmiert und der Mühlenantrieb
wird abgeschaltet. Die Überwachung besteht aus der Durchflussmessung, der Signal-
verarbeitung über das Prozessleitsystem und der Aktorik zum Abschalten des Mühlen-
antriebs. Das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung des sicheren Zustandes wird in
einer Betriebsanweisung geregelt.
Ersatzschaltbild
Stickstoffversorgung mechanischer Druckregler
Durchflussmessung PLS Mühle aus
Überwachung
Einrichtung, Inertisierung
Vorrichtung
35 20. Dezember 2018
Mühle mit Inertisierung über Druckregelung und Durchflussüberwachung
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Beim Vermahlen bilden sich
staubexplosionsfähige Gemische. Mit dem Auftreten von Lösemitteldämpfen ist nicht zu
rechnen. Zündquellen sind Innen bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 20 auf Zone 22. Die Mühle wird
inertisiert, mit überwachtem Stickstoffdurchfluss betrieben. Es ist davon auszugehen, dass
kein Luftsauerstoff eindringen kann. Der Druck im Inneren der Mühle liegt über dem Druck
im Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung des Drucks in der Mühle mit einem me-
chanischen Druckregler. Die Einrichtung hat ein zu erwartendes Ausfallverhalten.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung im
PLS. Die Durchflussüberwachung schaltet den Mühlenantrieb rechtzeitig ab und verhindert
dadurch das weitere Aufwirbeln des Staubs.
Anmerkung: Die Sicherstellung der Inertisierung des zu vermahlenden Stoffes in dem vorgeschalteten Behälter ist in dem Sicherheits-konzept des Behälters beschrieben und wird hier nicht zusätzlich aufgeführt.
Hinweis: Die Durchflussüberwachung sollte bevorzugt abgasseitig eingesetzt werden. Sie kann gegebenenfalls bei fester Verrohrung auch in der Stickstoffleitung zwischen dem Druckregler und der Mühle eingebaut werden.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Feingut
Stickstoff Abgas
PC
Feststoff
FS-
Zone 22
36 20. Dezember 2018
5.3.2 Mühle mit Inertisierung über Druckregelung und Durchfluss- und
Sauerstoffüberwachung
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Beim Vermahlen bildet sich
ein hybrides Gemisch aus explosionsfähigem Staub und Lösemitteldämpfen. Zündquellen
sind Innen betriebsmäßig möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf keine Zone. Die Mühle
wird inertisiert im leichten Überdruck, mit überwachtem Stickstoffdurchfluss betrieben. Es
ist davon auszugehen, dass durch den Überdruck in der Mühle kein Luftsauerstoff eindrin-
gen kann. Der Druck im Inneren der Mühle liegt über dem Druck im Abgassystem. Eine
Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Drucks in der Mühle mit einem
mechanischen Druckregler. Die Einrichtung hat ein zu erwartendes Ausfallverhalten.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung im
PLS. Die Durchflussüberwachung schaltet den Mühlenantrieb so ab, dass zwischen Total-
verlust der Inertisierung und Stillstand der Mühle ein ausreichend langer Zeitraum zu Ver-
fügung steht. Das Abschalten verhindert das weitere Aufwirbeln des Staubs.
Überwachung (K1): Überwachung der Sauerstoffkonzentration durch eine geeignete Sau-
erstoffmessung im PLS. Die Sauerstoffmessung schaltet den Mühlenantrieb rechtzeitig ab
und verhindert dadurch das weitere Aufwirbeln des Staubs.
Hinweis: Die Durchflussüberwachung sollte bevorzugt abgasseitig eingesetzt werden. Sie kann gegebenenfalls aber auch in der Stick-stoffleitung zwischen dem Druckregler und der Mühle eingebaut werden. Die Sauerstoffmessung muss abgasseitig eingebaut werden, um wirksam zu sein.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
mechanischer Regler PLS
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 20 → Zone 22K2
K1
Regler PC
K1
Durchflussmessung FS-
37 20. Dezember 2018
Feingut
Stickstoff Abgas
PC
Feststoff
FS-
QS+
keine Zone
Inertisierung
Zone 0 keine Zone
mechanischer Regler SSPS
K2
K1
Sauerstoffmessung QS+
K1
Durchflussmessung FS-
K1
Regler PC
38 20. Dezember 2018
5.3.3 Mühle mit Inertisierung über Druckregelung und Durchflussüber-
wachung
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Beim Vermahlen bildet sich
ein hybrides Gemisch aus explosionsfähigem Staub und Lösemitteldämpfen. Zündquellen
sind Innen betriebsmäßig möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf keine Zone. Die Mühle
wird inertisiert im leichten Überdruck, mit überwachtem Stickstoffdurchfluss betrieben. Es
ist davon auszugehen, dass kein Luftsauerstoff eindringen kann. Der Druck im inneren der
Mühle liegt über dem Druck im Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbe-
triebnahme.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Drucks in der Mühle mit einem
mechanischen Druckregler. Die Einrichtung hat ein zu erwartendes Ausfallverhalten.
Überwachung (K2): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung in einer
SSPS, z. B. SIL 2 für die Sensor-Logik-Aktor-Kette. Die Durchflussüberwachung schaltet
den Mühlenantrieb rechtzeitig ab und verhindert dadurch das weitere Aufwirbeln des
Staubs.
Hinweis: Die Durchflussüberwachung sollte bevorzugt abgasseitig eingesetzt werden. Sie kann gegebenenfalls aber auch in der Stick-stoffleitung zwischen dem Druckregler und der Mühle eingebaut werden.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
39 20. Dezember 2018
Feingut
Stickstoff Abgas
PC
Feststoff
FZ-
keine Zone
Inertisierung
Zone 0 keine Zone
mechanischer Regler SSPS
K1
Regler PC
K2
Durchflussmessung FZ-
40 20. Dezember 2018
5.4 Lagerbehälter mit Unterdruckabsicherung
Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept
Lagerbehälter 5.4.1 Fall 1.1
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei seltener Be-
triebsstörung
- Zone 0 → Zone 1
1 Reduzierungsstufe
Inertisierung
Alarmierung bei Druckabfall
5.4.2 Fall 1.2
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Inertisierung
Abschaltung des Unterdrucker-
zeugers
5.4.3 Fall 1.3
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Inertisierung
Abschaltung des Unterdrucker-
zeugers
5.4.4 Fall 1.4
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Inertisierung PLS
Abschaltung des Unterdrucker-
zeugers
5.4.1 Lagerbehälter mit Inertisierung über Druckregelung und Drucküber-
wachung, Inertisierungsstufe 1
Ein Lagerbehälter wird über Pumpen mit einer Flüssigkeit befüllt und entleert. Sowohl
die Zufuhr- als auch die Abfuhrleitung werden dauerhaft flüssigkeitsgefüllt betrieben, so
dass auch im seltenen Fehlerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vor- und
nachgeschalteten Behälter besteht. Der Lagerbehälter soll im leichten Überdruck be-
trieben werden. Auf dem Tank befindet sich ein Belüftungsventil zur Atmosphäre. Der
Behälter ist an ein Abluftsystem angeschlossen. Das Abluftsystem wird im leichten Un-
terdruck betrieben. Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass
ohne Inertisierungsmaßnahmen im Lagerbehälter eine Zone 0 auftritt, da die Betriebs-
temperatur im Lagerbehälter über dem Flammpunkt liegt. Die Zündquellenbeurteilung
ergab, dass wirksame Zündquellen bei gelegentlichen Betriebsstörungen auftreten
41 20. Dezember 2018
können.
Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorbeugenden Explosionsschutz-
maßnahmen:
Inertisierung, so dass eine Zone 1 eingeteilt werden kann;
Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten Ge-
räten für die Zone 1;
Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht gerätespezi-
fischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für Zone 1.
Inertisierungskonzept
Erstinertisierung
Eine Erstinertisierung des Systems wird organisatorisch mit der Durchflussmethode mit
Stickstoff durchgeführt, da der Lagerbehälter nicht druckfest ist. Die Auslegung der
Erstinertisierung erfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Die Wirksamkeit der Erstinerti-
sierung wurde nachgewiesen und die Zuverlässigkeit der Erstinertisierung entspricht
der in der Gefährdungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit, die für die Aufrechter-
haltung der Zone 1 erforderlich ist.
Aufrechterhaltung
Der Lagerbehälter ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird nach erfolgreicher
Erstinertisierung über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt und
mittels eines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten. Bei dem mecha-
nischen Druckregler und dem Druckhalteventil handelt es sich um eine Armatur, wel-
che sich unter den Prozessbedingungen nachweislich bewährt haben. Es liegt gute
Betriebserfahrung vor. Das Ausfallverhalten wird betreiberseitig als zu erwarten einge-
stuft.
Ex-Vorrichtung
Die Überwachung des in der Gefährdungsbeurteilung festgelegten Mindestdrucks stellt
für die Aufrechterhaltung der Inertisierung die Sicherheitsfunktion dar. Der Druck im
Lagerbehälter wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigneten Druckmes-
sung überwacht. Diese Druckmessung wird über das betriebliche Prozessleitsystem
geführt. Bei Erreichen des im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung festgelegten mini-
malen Unterdruckwertes (z.B. Ansprechen der Unterdrucksicherung) wird alarmiert.
Die Ex-Vorrichtung besteht aus der Druckmessung, der Signalverarbeitung über das
Prozessleitsystem und wird hinsichtlich ihres Ausfallverhaltens als K1 eingestuft. Das
weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung des sicheren Zustandes wird in einer Be-
triebsanweisung geregelt.
42 20. Dezember 2018
Ersatzschaltbild
Lagerbehälter mit Inertisierung und Druckmessung,
Inertisierungsstufe 1
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei selte-
nen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 1 nach Vorgabe der
TRGS 509. Das Belüftungsventil dient dem Schutz des Lagerbehälters gegen Unterdruck.
Absicherung des Belüftungsventils zur Atmosphäre mit einer Flammendurchschlag-
sicherung. Der Lagerbehälter wird inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behäl-
terdruck liegt über dem Druck im Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbe-
triebnahme organisatorisch. Das Stickstoffvolumen und der Stickstoffvolumenstrom erfül-
len die Anforderungen gemäß TRGS 509, Abb. A2-1 und A2-2.
Als Ex-Einrichtung dient die Druckmessung mit Alarmierung im PLS. Die Vorgehensweise
bei Alarm ist über Betriebsanweisung geregelt.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckmessung mit zu erwartendem Ausfallverhal-
ten.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Druckmessung PLS Alarmierung
Einrichtung, Inertisierung
Vorrichtung
43 20. Dezember 2018
ProduktStickstoff Abgas
Zone 1
M
Produktion
PA-
PC
Über- / Unterdruck-absicherung
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 Zone 1
PLS +
Organisatorisch
K1
K1
Druckmessung
44 20. Dezember 2018
5.4.2 Lagerbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung,
Inertisierungsstufe 2
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Belüftungs-
ventil dient dem Schutz des Lagerbehälters gegen Unterdruck. Absicherung des Belüf-
tungsventils zur Atmosphäre mit einer Flammendurchschlagsicherung und einem seltenen
Ansprechverhalten gemäß TRGS 509. Der Lagerbehälter wird inertisiert im leichten Über-
druck betrieben. Der Behälterdruck liegt über Umgebungsdruck und über dem Druck im
Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme organisatorisch. Das
Stickstoffvolumen und der Stickstoffvolumenstrom erfüllen die Anforderungen gemäß
TRGS 509, Abb. A2-1 und A2-2.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem me-
chanischen Druckregler mit zu erwartendem Ausfallverhalten.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung im PLS. Die
Drucküberwachung schaltet die Entnahmepumpe rechtzeitig ab, damit der Tank den in der
Gefährdungsbeurteilung festgelegten Mindestdruck nicht unterschreitet.
Anmerkung: das Abschalten der Entnahmepumpe kann auch organisatorisch erfolgen.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ProduktStickstoff
Zone 2
M
Produktion
PC
Über-/ Unterdruck-absicherung
PS-A-
Abgas
45 20. Dezember 2018
5.4.3 Lagerbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung,
Inertisierungsstufe 3
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Belüftungs-
ventil dient dem Schutz des Lagerbehälters gegen Unterdruck. Absicherung des Belüf-
tungsventils mit einer Flammendurchschlagsicherung kann entfallen. Der Lagerbehälter
wird inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im
Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme organisatorisch. Min-
destens 5 mbar Druckdifferenz zwischen Ansprechdruck Belüftung und Abschalten der
Pumpe. Das Stickstoffvolumen und der Stickstoffvolumenstrom erfüllen, wie die gesamte
Auslegung, die Anforderungen gemäß TRGS 509, Abb. A2-1 und A2-2.
Die geforderten redundanten Maßnahmen zur Aufrechterhaltung des Tankdrucks erfolgt
durch den mechanischen Druckregler und eine unabhängige Überwachung.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem me-
chanischen Druckregler mit zu erwartendem Ausfallverhalten.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung im PLS. Die
Drucküberwachung schaltet die Pumpe als weiteren Unterdruckerzeuger rechtzeitig ab.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
mechanischer Regler
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 Zone 2
PLS +
Organisatorisch
K2
K1
Regler PC
K1
Drucküberwachung PS-A-
46 20. Dezember 2018
5.4.4 Lagerbehälter mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung,
Inertisierungsstufe 3
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Belüftungs-
ventil dient dem Schutz des Lagerbehälters gegen Unterdruck. Absicherung des Belüf-
tungsventils mit einer Flammendurchschlagsicherung kann entfallen. Der Lagerbehälter
wird inertisiert im leichten Überdruck betrieben. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im
Abgassystem. Eine Erstinertisierung erfolgt vor der Inbetriebnahme organisatorisch. Min-
destens 5 mbar Druckdifferenz zwischen Ansprechdruck Belüftung und Abschalten der
Pumpe. Das Stickstoffvolumen und der Stickstoffvolumenstrom erfüllen, wie die gesamte
Auslegung, die Anforderungen gemäß TRGS 509, Abb. A2-1 und A2-2.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks über PLS mit
Alarmierung und zu erwartendem Ausfallverhalten.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine zweite Druckmessung im
PLS. Die Drucküberwachung schaltet die Entnahmepumpe als weiteren Unterdruckerzeu-
ger rechtzeitig ab.
ProduktStickstoff Abgas
Zone 2
M
Produktion
PC
Über-/ Unterdruck-absicherungPS-A-
PA-
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 Zone 1
PLS +
Organisatorisch
K1
Regler PC
K1
Drucküberwachung PS-
K2
47 20. Dezember 2018
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ProduktStickstoff Abgas
Zone 2
M
Produktion
PCA-
Über- / Unterdruck-absicherung
PS-A-
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 Zone 2
PLS + Organisatorisch
48 20. Dezember 2018
5.5 IBC mit Rührwerk
Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept
IBC mit Rührwerk 5.5.1
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Erstinertisierung/Aufrechterhaltung
Abschaltung der Zündquelle
5.5.2
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Erstinertisierung/Aufrechterhaltung
Abschaltung der Zündquelle
5.5.3
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
(Erst-) Inertisierung
In einem IBC werden inerte Feststoffe in organischen Lösemitteln gelöst. Hierzu wird
der mit einem Rührwerk ausgestattete IBC mit dem Lösemittel und dem Feststoff be-
füllt und die fertige Lösung anschließend entleert. Der Anschluss des IBC zum Befüllen
und Entleeren erfolgt über Schlauchanschlüsse. Der dichte Anschluss dieser
Schlauchleitungen wird organisatorisch sichergestellt. Der Flüssigkeits- und Feststoffe-
intrag erfolgt aus gleichwertig inertisierten Apparaten. Der Feststoffeintrag wurde be-
wertet und stellt keine wirksame Zündquelle dar. Es werden ausschließlich metallische,
geerdete IBC verwendet. Ebenso sind die mit dem IBC in Verbindung stehenden
Schläuche und Rohrleitungen aus leitfähigen Materialen gefertigt und geerdet. Als Lö-
semittel werden ausschließlich Lösemittel hoher Leitfähigkeit eingesetzt. Die Durchmi-
schung erfolgt mit einem Rührwerk, das gemäß Herstellervorgabe nur für den Betrieb
in Zone 2 geeignet ist (Gerätekategorie 3G). Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung
wurde ermittelt, dass ohne Inertisierungsmaßnahmen im IBC eine Zone 0 vorliegt, da
die Betriebstemperatur oberhalb des Flammpunktes der Lösemittel liegt. Beim Befüllen
wird die verdrängte Gasatmosphäre aus dem Behälter über ein mechanisches Druck-
halteventil an ein Abgassystem abgegeben. Beim Entleeren des IBC wird zum Druck-
ausgleich Stickstoff aus dem Stickstoffnetz in den IBC nachgespeist. Zusätzlich verfügt
der IBC über eine im Notfall wirkende Über-/Unterdruckarmatur.
49 20. Dezember 2018
Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorliegenden Explosionsschutz-
maßnahmen:
Inertisierung, so dass das Innere des IBC als Zone 2 eingestuft werden kann;
Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten Ge-
räten für die Zone 2;
Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht gerätespezi-
fischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für Zone 2.
Inertisierungskonzept
Das gesamte Inertisierungskonzept besteht aus zwei Schritten. Im ersten Schritt wird
im IBC mittels der Durchflussmethode eine Erstinertisierung durchgeführt. Anschlie-
ßend wird im IBC ein leichter Stickstoffüberdruck eingestellt, um die Inertisierung für
den Befüll-, Misch- und Entleervorgang aufrecht zu erhalten.
Erstinertisierung
Die Erstinertisierung des Systems wird automatisiert (Schrittkette im PLS) mit Hilfe der
Durchflussmethode unter Verwendung von Stickstoff durchgeführt. Hierzu wird der IBC
solange mit Stickstoff durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichen
Grenzwert unterschreitet. Die Auslegung erfolgt entsprechend CEN/TR 15281. Die
hierzu notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurchfluss an Stickstoff wur-
den ermittelt und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vor erstmaliger Inbetrieb-
nahme verifiziert. Die Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungseinrich-
tung und einer unabhängigen Überwachungseinrichtung sowie aus Verriegelungsmaß-
nahmen.
Inertisierungseinrichtung (Erstinertisierung)
Der IBC ist zur Erstinertisierung über einen mechanischen Druckregler an ein Stick-
stoffnetz angeschlossen. Hiermit wird der IBC mit dem notwendigen Stickstoffstrom
beaufschlagt. Ein Stickstoffausfall wird als zu erwarten eingestuft. Bei dem mechani-
schen Druckregler handelt es sich um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbe-
dingungen nachweislich bewährt haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Aus-
fallverhalten wird betreiberseitig als zu erwarten eingestuft. Der Behälter ist technisch
dicht und wird geschlossen betrieben. Der dichte Anschluss der Stickstoffversorgung
am IBC muss gewährleistet sein. Im Abgassystem herrscht leichter Unterdruck.
Überwachung (Erstinertisierung)
Die Erstinertisierung des IBCs wird mittels einer für die Prozessbedingungen geeigne-
ten Durchflussmessung überwacht. Diese Messung wird über das betriebliche Pro-
zessleitsystem geführt. Bei Unterschreiten des im Rahmen der Gefährdungsbeurtei-
lung festgelegten minimalen Durchflusswertes wird alarmiert. Der Durchflusswert muss
über die gesamte notwendige Spülzeit gehalten werden. Bei Unterschreiten des Min-
destdurchflusses wird die Inertisierung neu gestartet. Der Rührer wird nicht betrieben
50 20. Dezember 2018
und kann erst gestartet werden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich durchlaufen ist
(Einschaltbedingung). Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerventile. Die
Überwachung für die Erstinertisierung besteht aus der Durchflussmessung, der Signal-
verarbeitung über das Prozessleitsystem, der Alarmierung und den Freigabebedingun-
gen für das Einschalten des Rührers und das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerventile
Aufrechterhaltung
Nach der Erstinertisierung muss der inerte Zustand für die weiteren Prozessschritte im
IBC aufrechterhalten werden. Dies erfolgt durch Einstellung eines leichten Stickstoff-
überdrucks im IBC. Die Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungsein-
richtung und einer unabhängigen Überwachungseinrichtung sowie aus Verriegelungs-
maßnahmen.
Inertisierungseinrichtung (Aufrechterhaltung)
Der IBC ist zur Aufrechterhaltung der Inertisierung über einen mechanischen Druckreg-
ler an das Stickstoffnetz angeschlossen. Es wird hierfür die gleiche Einrichtung ver-
wendet wie zur Erstinertisierung. Zusätzlich ist ein mechanisches Druckhalteventil vor-
handen, um den IBC beim Befüll-, Misch- und Entleervorgang auf leichtem Überdruck
zu halten. Im Abgassystem herrscht leichter Unterdruck.
Überwachung (Aufrechterhaltung)
Die Aufrechterhaltung der Inertisierung im IBC wird mittels einer für die Prozessbedin-
gungen geeigneten Druckmessung überwacht. Bei Erreichen des im Rahmen der Ge-
fährdungsbeurteilung festgelegten minimalen Druckwertes wird der Rührer abgeschal-
tet und die Befüll- und Entleerventile geschlossen. Die Überwachung besteht aus der
Druckmessung, der Signalverarbeitung über das Prozessleitsystem und der Aktorik
zum Abschalten des Rührerantriebs und Schließen der Befüll- und Entleerventile.
51 20. Dezember 2018
5.5.1 IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über mechanische
Druckregelung plus Überwachung, Erstinertisierung
Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wird mittels
Stickstoff erstinertisiert. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem. Die Ersti-
nertisierung erfolgt mit der Durchflussmethode. Hierzu wird der IBC solange mit Stickstoff
durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichen Grenzwert unterschreitet. Die
notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurchfluss an Stickstoff wurden ermittelt
und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vor erstmaliger Inbetriebnahme verifiziert.
Bei Unterschreiten des Mindestdurchflusses wird die Inertisierung neu gestartet. Der Rührer
wird nicht betrieben und kann erst gestartet werden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich
durchlaufen ist (Einschaltbedingung). Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerven-
tile.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Mechanischer Druckregler in Kombination mit einer
Endlagenüberwachung des Zuflussventils im PLS.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung mit Spül-
zeit im PLS.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
52 20. Dezember 2018
IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung,
Aufrechterhaltung
Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wird mittels
Stickstoff zur Aufrechterhaltung der Inertisierung bei leichtem Überdruck gehalten. Der Behäl-
terdruck liegt über dem Druck im Abgassystem.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem mechani-
schen Druckregler in Kombination mit einer Endlagenüberwachung des Zuflussventils im
PLS.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung im PLS. Die
Drucküberwachung schließt bei Unterschreiten des Grenzwertes die Befüll- und Entleerventile
und schaltet den Rührerantrieb ab.
Feststoff
Stickstoff
Abgas
Produktion
Lösemittel
Zone 2
M
PC GOS+ FA-
mechanischer Regler
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 Zone 2
PLS
K2
K1
Regler PC
K1
Durchflussüberwachung FA-
K1
Endlagenüberwachung GOS+
53 20. Dezember 2018
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im zu erwartenden Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Feststoff
Stickstoff
Abgas
Produktion
Lösemittel
Zone 2
M
PC GOS+
PS-A-
mechanischer Regler
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 Zone 2
PLS
K2
K1
Regler PC
K1
Drucküberwachung PS-A-
K1
Endlagenüberwachung GOS+
54 20. Dezember 2018
5.5.2 IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung im PLS plus
Überwachung, Erstinertisierung
Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wird mittels
Stickstoff erstinertisiert. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem. Die Ersti-
nertisierung erfolgt mit der Durchflussmethode. Hierzu wird der IBC solange mit Stickstoff
durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichen Grenzwert unterschreitet. Die
notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurchfluss an Stickstoff wurden ermittelt
und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vor erstmaliger Inbetriebnahme verifiziert.
Bei Unterschreiten des Mindestdurchflusses wird die Inertisierung neu gestartet. Der Rührer
wird nicht betrieben und kann erst gestartet werden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich
durchlaufen ist (Einschaltbedingung). Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleer-
ventile.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregler im PLS in Kombination mit einer Endla-
genüberwachung des Zuflussventils im PLS.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung mit Spül-
zeit im PLS.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
55 20. Dezember 2018
IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung plus Überwachung,
Aufrechterhaltung
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wird mittels
Stickstoff zur Aufrechterhaltung der Inertisierung bei leichtem Überdruck gehalten. Der Be-
hälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks mit einem Druck-
regler im PLS in Kombination mit einer Endlagenüberwachung des Zuflussventils im PLS.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Druckmessung im PLS. Die
Drucküberwachung schließt bei Unterschreiten des Grenzwertes die Befüll- und Entleerventi-
le und schaltet den Rührerantrieb ab.
Feststoff
Stickstoff
Abgas
Produktion
Lösemittel
Zone 2
M
PC GOS+ FA-
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 Zone 2
PLS
K2
K1
Regler PC
K1
Durchflussüberwachung FA-
K1
Endlagenüberwachung GOS+
56 20. Dezember 2018
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Feststoff
Stickstoff
Abgas
Produktion
Lösemittel
Zone 2
M
PS-A-
PC GOS+
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 Zone 2
PLS
K2
K1
Regler PC
K1
Drucküberwachung PS-A-
K1
Endlagenüberwachung GOS+
57 20. Dezember 2018
5.5.3 IBC mit Rührwerk mit Inertisierung über Druckregelung plus
organisatorische Überwachung, Erstinertisierung
Ein Stickstoffausfall kann als ‚zu erwarten‘ eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei
gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Der IBC wird
mittels Stickstoff erstinertisiert. Der Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassys-
tem. Die Erstinertisierung erfolgt mit der Durchflussmethode. Hierzu wird der IBC so-
lange mit Stickstoff durchströmt bis die Sauerstoffkonzentration den erforderlichen
Grenzwert unterschreitet. Die notwendige Spülzeit und der erforderliche Mindestdurch-
fluss an Stickstoff wurden ermittelt und durch Messung des Restsauerstoffgehaltes vor
erstmaliger Inbetriebnahme verifiziert. Bei Unterschreiten des Mindestdurchflusses wird
die Inertisierung neu gestartet. Der Rührer wird nicht betrieben und kann erst gestartet
werden, wenn die Erstinertisierung erfolgreich durchlaufen ist (Einschaltbedingung).
Gleiches gilt für das Öffnen der Befüll- bzw. Entleerventile.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Mechanischer Druckregler.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine Durchflussmessung im
PLS in Kombination mit einer organisatorischen Maßnahme (eine Reduzierstufe): Hier-
zu wird die Inertisierung mit Spülzeit anhand der Durchflussmessung und des Drucks
in der zuführenden Stickstoffleitung zusätzlich durch das Anlagenpersonal überwacht.
Der Rührer kann erst geartet und die Entleer-/ Befüllventile geöffnet werden, wenn die
fehlerfreie Erstinertisierung durch das Anlagenpersonal bestätigt wurde.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
58 20. Dezember 2018
Neben der Erstinertisierung ist hierbei das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung der
Inertisierung separat festzulegen.
Feststoff
Stickstoff
Abgas
Produktion
Lösemittel
Zone 2
M
PC FA-PI
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0 → Zone 2
mechanischer Regler PLS + Organisat.
K1
mech. Regler PC
K1
Durchflussmessung FA-
K1
59 20. Dezember 2018
5.6 Schaufeltrockner
Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept
Schaufeltrockner 5.6.1 Erstinertisierung
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0/20 → Zone 2/22
2 Reduzierungsstufen
Erstinertisierung
5.6.2 Befüllen
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0/20 → Zone 2/22
2 Reduzierungsstufen
Aufrechterhaltung
5.6.3 Vakuumbetrieb und Trock-
nen
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0/20 → Zone 2/22
- Zündquelle von gelegentlicher
Betriebsstörung → seltener Be-
triebsstörung
2 Reduzierungsstufen
Aufrechterhaltung
Abschaltung der Zündquelle
5.6.4 Entleerung
- Stickstoffausfall zu erwarten
- Zündquelle bei gelegentlicher
Betriebsstörung
- Zone 0/20 → Zone 2/22
2 Reduzierungsstufen
Aufrechterhaltung
In einem Schaufeltrockner werden lösemittelfeuchte Feststoffe unter Vakuum diskonti-
nuierlich getrocknet. Beim Trocknungsvorgang werden die im Feststoff enthaltenen
entzündbaren Lösemittel frei. Der getrocknete Feststoff ist staubexplosionsfähig. Die
Beheizung des Trockners erfolgt so, dass die Zündtemperaturen von Feststoff bzw.
Lösemittel sicher unterschritten werden. Der Trockner ist an eine Vakuumpumpe an-
geschlossen.
Der Gesamtprozess gliedert sich dabei in die Prozessschritte „Dichtigkeits-
test/Erstinertisierung“, „inertisiert Befüllen“, „Trocknung unter Vakuum“ und „inertisiert
60 20. Dezember 2018
Entleeren“. Der eingetragene Feststoff wird aus einem inertisierten Bereich bereitge-
stellt, so dass das Lückenvolumen als sauerstofffrei betrachtet werden kann. Aus ei-
nem vorgeschalteten, inertisierten Behälter gelangt der zu trocknende Stoff über freien
Fall in den Schaufeltrockner. Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung wurde festge-
stellt, dass mit keiner gefährlichen Aufladung durch den Staub zu rechnen ist. Die Ver-
bindungsleitung zum Schaufeltrockner und der Schaufeltrockner selbst sind zu Beginn
des Batches durch Inertisierung vor der Inbetriebnahme soweit sauerstofffrei, dass die
Sauerstoffgrenzkonzentration der Stoffe sicher unterschritten wird. Während der
Trocknung wird der Schaufeltrockner im Unterdruck betrieben. Aufgrund des Dicht-
heitstest vor jedem Batch ist davon auszugehen, dass kein Luftsauerstoff in relevanten
Mengen eindringen kann. Der Schaufeltrockner ist an ein Abgassystem angeschlos-
sen. Er wird so betrieben, dass nur im Störungsfall explosionsfähige Gemische auftre-
ten können. Im Abluftsystem besteht ein leichter Unterdruck. In Rahmen einer Gefähr-
dungsbeurteilung wurde festgestellt, dass ohne Inertisierungsmaßnahmen im Schau-
feltrockner eine Zone 0/20 vorliegt und mit der Bildung hybrider Gemische zu rechnen
ist. Die Zündquellenbeurteilung ergab, dass wirksame Zündquellen bei gelegentlichen
Betriebsstörungen auftreten können.
Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorliegenden Explosionsschutz-
maßnahmen:
Inertisierung bzw. Unterdruckfahrweise, so dass das Innere des Trockners als Zo-
ne 2/22 eingestuft werden kann;
Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten Ge-
räten für die Zone 2/22;
Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht gerätespezi-
fischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für Zone 2/22.
Vor dem Prozessstart wird zunächst ein Vakuumdichtigkeitstest durchgeführt. An-
schließend wird in Abhängigkeit des jeweiligen Prozessschrittes beim Befüllen, Trock-
nen und Entleeren mittels Inertisierung oder Unterdruckfahrweise das Auftreten gefähr-
licher explosionsfähiger Gemische im Inneren des Trockners vermieden. Die einzelnen
Prozessschritte zur Herstellung und Aufrechterhaltung der Inertisierung bzw. der Un-
terdruckfahrweise erfolgen automatisiert. Der Trockner wird mittels Stickstoff erstinerti-
siert und anschließend beim Befüllen zur Aufrechterhaltung der Inertisierung bei leich-
tem Stickstoffüberdruck gegenüber der Atmosphäre und dem Abgassystem gehalten.
Beim Befüllen wird die verdrängte Gasatmosphäre aus dem Behälter mittels eines me-
chanischen Druckhalteventils an ein Abgassystem abgegeben. Beim Entleeren wird
zum Druckausgleich Stickstoff aus dem Stickstoffnetz nachgespeist. Der Trocknungs-
prozess erfolgt im Vakuum unterhalb 100 mbar a. Der dabei zu erwartende maximale
Explosionsdruck im Falle einer Zündung liegt maximal bei Atmosphärendruck, und so-
mit ist ein unzulässiger Überdruck im Trockner auszuschließen. Zusätzlich ist eine ex-
plosionstechnische Entkopplung (Druck, Flammen) zu angeschlossenen Apparaten
und Leitungen mit abweichendem Explosionsschutzkonzept zu berücksichtigen, so
61 20. Dezember 2018
dass eine Explosionsausbreitung in angeschlossene Apparate (Vakuumanlage) ver-
hindert wird. Nach dem Trocknungsprozess wird das Vakuum mit Stickstoff gebrochen
und zur Aufrechterhaltung der Inertisierung beim Entleeren des Trockners bei leichtem
Stickstoffüberdruck gehalten.
Inertisierungskonzept
Erstinertisierung
Eine Erstinertisierung des Systems wird nach einer Dichtheitsprüfung automatisiert mit
der Druckwechselmethode mit Stickstoff durchgeführt. Die Wirksamkeit der Erstinerti-
sierung wurde nachgewiesen und die Erstinertisierung entspricht der in der Gefähr-
dungsbeurteilung festgelegten Zuverlässigkeit, die für die Aufrechterhaltung der Zo-
ne 2/22 erforderlich ist. Die hierzu notwendigen Druckwechsel und die erforderliche
Mindestmenge an Stickstoff wurden entsprechend CEN/TR 15281 ermittelt.
Inertisierungseinrichtung (Erstinertisierung)
Der Schaufeltrockner ist an ein Stickstoffnetz angeschlossen und wird über einen me-
chanischen Druckregler mit Stickstoff beaufschlagt sowie mittels eines mechanischen
Druckhalteventils im Überdruck gehalten. Zur Erstinertisierung wird ein Unterdruck er-
zeugt der mit Stickstoff gebrochen wird. Ein Stickstoffausfall wird als zu erwarten ein-
gestuft. Bei dem mechanischen Druckregler und dem Druckhalteventil handelt es sich
um eine Armatur, welche sich unter den Prozessbedingungen nachweislich bewährt
haben. Es liegt gute Betriebserfahrung vor. Das Ausfallverhalten wird betreiberseitig
als zu erwarten eingestuft. Der Schaufeltrockner ist technisch dicht und wird geschlos-
sen betrieben. Der Behälterdruck liegt nach den Druckwechseln über dem Druck im
Abgassystem.
Überwachung (Erstinertisierung)
Die Inertisierung des Schaufeltrockners wird mittels einer für die Prozessbedingungen
geeigneten Druckmessung überwacht. Diese Messung wird über das betriebliche Pro-
zessleitsystem geführt. Die Überwachung besteht aus der Druckmessung, der Signal-
verarbeitung über das Prozessleitsystem und der Alarmierungen und Verriegelungen.
Das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung des sicheren Zustandes wird in einer Be-
triebsanweisung geregelt.
Aufrechterhaltung für Befüllen und Entleeren
Die Aufrechterhaltung erfolgt mit einer Inertisierungsvorrichtung im leichten Überdruck.
Diese Inertisierungsvorrichtung besteht aus einer Inertisierungseinrichtung und einer
unabhängigen Überwachungseinrichtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen.
Inertisierungseinrichtung (Aufrechterhaltung)
Es wird die gleiche Inertisierungseinrichtung wie zur Erstinertisierung verwendet. Der
Schaufeltrockner wird über einen mechanischen Druckregler mit Stickstoff beauf-
62 20. Dezember 2018
schlagt sowie mittels eines mechanischen Druckhalteventils im Überdruck gehalten.
Überwachung (Aufrechterhaltung)
Es wird die gleiche Überwachung wie zur Erstinertisierung verwendet und die Inertisie-
rung des Schaufeltrockners mit einer für die Prozessbedingungen geeigneten Druck-
messung überwacht.
Vakuumbetrieb zur Trocknung
Die Trocknung erfolgt mit einer Vakuumpumpe im Unterdruck unterhalb 0,1 bar. Diese
Vorrichtung besteht aus dem Unterdruckerzeuger und einer unabhängigen Überwa-
chungseinrichtung sowie aus Verriegelungsmaßnahmen.
Unterdruckerzeuger (Vakuumbetrieb und Trocknung)
Ausgehend von einer inertisierten Atmosphäre im Inneren des Schaufeltrockners wird
mit der Vakuumpumpe ein Unterdruck erzeugt und gehalten. Nach Erreichen eines
Drucks von weniger als 0,1 bar kann der Schaufelantrieb gestartet werden.
Überwachung (Vakuumbetrieb und Trocknung)
Es wird die gleiche Überwachung wie zur Erstinertisierung verwendet und der Unter-
druck des Schaufeltrockners mit einer für die Prozessbedingungen geeigneten Druck-
messung überwacht. Bei Überschreiten des Druckwerts von 0,1 bar wird der Schaufel-
antrieb gestoppt und das Vakuum mit Stickstoff gebrochen.
63 20. Dezember 2018
5.6.1 Schaufeltrockner mit Inertisierung über Druckregelung plus
Überwachung, Erstinertisierung
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Der Schaufel-
trockner wird mittels Stickstoff erstinertisiert. Nach der Erstinertisierung liegt der Behälter-
druck über dem Druck im Abgassystem. Die Erstinertisierung erfolgt mit der Druckwechsel-
methode. Die Unterdruckerzeugung im Behälter erfolgt mit einer Vakuumpumpe.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Druckwechsel durch eine Druckmes-
sung und des Stickstoff-Vakuumventile im PLS.
Überwachung (K1): Überwachung der Druckwechsel durch eine zweite Druckmessung im
PLS. Die Drucküberwachung verriegelt bis zur korrekten Ausführung der Druckwechsel die
Befüll- und Entleerventile und den Schaufelantrieb.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Produktaufgabe
Stickstoff
Abgas
M
Zone 2/22
Wärmeträger-vorlauf
Wärmeträger-rücklauf
Produktaustrag
PS±A±PS±A±
64 20. Dezember 2018
5.6.2 Schaufeltrockner mit Inertisierung über Druckregelung plus
Überwachung, Befüllen
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Die Inertisie-
rung im Schaufeltrockner wird beim Befüllen mittels Stickstoffüberdruck aufrechterhalten. Der
Behälterdruck liegt über dem Druck im Abgassystem.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks im PLS.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine zweite Druckmessung im PLS.
Die Drucküberwachung verriegelt das Befüllventil.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0/20 → Zone 2/22
PLS
K1
Befüll- und Entleerventile
K1
Drucküberwachung PS-A-
K1
PLS
K2
K1
Stickstoff-/ Vakuumventil
K1K1
Druckmessung PS-A-
65 20. Dezember 2018
Produktaufgabe
Stickstoff
Abgas
M
Zone 2/22
Wärmeträger-vorlauf
Wärmeträger-rücklauf
Produktaustrag
PS-A-PS-A-
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0/20 → Zone 2/22
PLS
K1
Befüllventil
K1
Drucküberwachung PS-A-
K1
PLS
K2
K1
Stickstoff-/ Abgasventil
K1K1
Druckmessung PS-A-
66 20. Dezember 2018
5.6.3 Schaufeltrockner mit Inertisierung über Druckregelung plus
Überwachung, Vakuumbetrieb und Trocknen
Ein Stickstoffausfall / Ausfall der Vakuumpumpe kann als zu erwarten eingestuft werden. Ei-
ne Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Während der
Trockenphase wird ein Vakuum eingehalten. Erst wenn das geforderte Vakuum erreicht wird,
kann der Trocknerantrieb zugeschaltet werden. Wird das geforderte Vakuum nicht gehalten,
wird dieses mit Stickstoff gebrochen und der Trocknungsprozess gestoppt. -> Unterdrucker-
zeugung im Behälter mit Vakuumpumpe.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung des Unterdrucks durch eine Druckmessung
und des Vakuumventils im PLS.
Überwachung (K1): Überwachung des Unterdrucks durch eine zweite Druckmessung im PLS.
Die Drucküberwachung schaltet den Schaufelantrieb aus und öffnet das Stickstoffventil.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Produktaufgabe
Stickstoff
Abgas
Zone 2/22
Wärmeträger-vorlauf
Wärmeträger-rücklauf
Produktaustrag
PS+A+PS+A+
M
67 20. Dezember 2018
5.6.4 Schaufeltrockner mit Inertisierung über Druckregelung plus
Überwachung, Entleerung
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Innen Reduzierung der Zone 0/20 auf Zone 2/22. Das Vakuum
wird mit Stickstoff gebrochen. Die Aufrechterhaltung beim Entleeren wird mit einer Stickstoff-
überschleierung im Überdruck sichergestellt.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Druckregelung des Behälterdrucks im PLS.
Überwachung (K1): Überwachung der Inertisierung durch eine zweite Druckmessung im PLS.
Die Drucküberwachung verriegelt das Entleerventil.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0/20 → Zone 2/22
PLS
K1
Stickstofventil aufSchaufelantrieb aus
K1
Drucküberwachung PS+A+
PLS
K2
K1
Vakuumventil
K2
K1
Druckmessung PS+A+
68 20. Dezember 2018
Produktaufgabe
Stickstoff
Abgas
Zone 2/22
Wärmeträger-vorlauf
Wärmeträger-rücklauf
Produktaustrag
PS-A-PS-A-
M
ZündquellenvermeidungInertisierung
Zone 0/20 → Zone 2/22
PLS
K2
K1
Drucküberwachung PS-A-
K1
Drucküberwachung PS-A-
69 20. Dezember 2018
5.7 Tauchpumpe
Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept
Tauchpumpe 5.7.1
- Becken in Zone 1
- Pumpe wird flüssigkeitsüber-
deckt betrieben
- Pumpe nicht für die Anwesen-
heit von Explosionsfähiger At-
mosphäre geeignet
- Zündquelle betriebsmäßig
- Zone 1 → keine Zone
2 Reduzierungsstufen
Vermeiden des explosionsfähi-
gen Gemisches durch Füllstands-
überwachung in SSPS
5.7.2
- Becken in Zone 1
- Regelmäßige Betriebszustände
ohne vollständige Flüssigkeits-
überdeckung möglich
- Einsatz eines Gerätes der Ka-
tegorie 2G (für Einsatz in Zone
1 geeignet)
2 Reduzierstufen
Vermeiden der Zündquelle nach
Herstellervorgaben mittels Tem-
peraturüberwachung
5.7.3
- Becken in Zone 1
- Flüssigkeitsüberdeckt betrieben
- Pumpe nicht für die Anwesen-
heit von explosionsfähiger At-
mosphäre geeignet
2 Reduzierstufen
Vermeiden des explosionsfähi-
gen Gemisches (organisatorisch)
durch Beprobung
Betriebskonzept mittels Füll-
standsregelung im PLS
5.7.4
- Becken in Zone 1
- Pumpe wird flüssigkeitsüber-
deckt betrieben
- Pumpe für den Einsatz in Zone
2 geeignet.
- Einsatz eines Gerätes der Ka-
tegorie 3G (für Einsatz in Zone
2 geeignet) Zone 1 Zone 2
2 Reduzierstufen
Vermeiden der Zündquelle nach
Herstellervorgabe mittels Tem-
peraturüberwachung im PLS
Betriebskonzept mittels Füll-
standsregelung im PLS
70 20. Dezember 2018
Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept
5.7.5
- Becken in Zone 1
- Pumpe wird flüssigkeitsüber-
deckt betrieben
- Pumpe nicht für die Anwesen-
heit von Explosionsfähiger At-
mosphäre geeignet
2 Reduzierungsstufen
Vermeiden des explosionsfähi-
gen Gemisches durch:
Betriebskonzept mittels Füll-
standsregelung im PLS
Füllstandsüberwachung im PLS
In einem Sammelbecken für verschiedene Flüssigkeiten können auch entzündbare
Flüssigkeiten eingetragen werden. Das Sammelbecken wird mit einer Tauchpumpe
entleert. Oberhalb der Flüssigkeit kann sich ohne Maßnahmen ein explosionsfähiges
Gemisch mit Zone 1 bilden. Es werden in den Beispielen unterschiedliche Pumpen be-
trachtet, die unterschiedliche Gerätekategorien erfüllen. Daher muss laut Hersteller die
Pumpe entweder flüssigkeitsüberdeckt betrieben werden und/oder hinsichtlich der
Zündquellen überwacht werden.
Anmerkung: Varianten 5.7.3 und 5.7.5 werden mit ’nicht explosionsgeschützten‘ Geräten betrieben. Daraus resultiert die Anforde-rung, dass ein Verlust der Überdeckung sicher zu vermeiden ist. Mit der TRGS 725 kann ein derartiges Konzept nur durch eine sicherheitsgerichtete Abschaltung, zwei K1 Maßnahmen, gelöst werden.
71 20. Dezember 2018
5.7.1 Tauchpumpe mit Füllstandsüberwachung
Lösungsvariante
Betriebsbedingungen: Die Betriebsart kann so gewählt werden, dass die Pumpe nicht tro-
ckenfällt. Das Becken ist in Zone 1 eingeteilt.
Laut Hersteller ist die Pumpe konstruktionsbedingt für den Betrieb bei Anwesenheit explosi-
onsfähiger Atmosphären nicht geeignet.
Explosionsschutzkonzept: Sicherstellen der Flüssigkeitsüberdeckung. Reduzierung der
Zone 1 auf keine Zone. Die Pumpe wird flüssigkeitsüberdeckt betrieben und soll bei zu erwar-
tenden Störungen nicht trocken fallen. Der Flüssigkeitsstand soll so geregelt werden, dass
die Pumpe stets flüssigkeitsüberdeckt ist und mit keinen explosionsfähigen Gemischen in
Kontakt kommt.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Sicherstellung des Flüssigkeitsstands mit einer Stand-
messung z. B. SIL 2 für die Sensor-Logik-Aktor-Kette.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Zone 1
Austrag LZ±
Flüssigkeitsüberdeckung
Zone 1 keine Zone
SSPS
K2
Füllstandsmessung LSZ-
72 20. Dezember 2018
5.7.2 Tauchpumpe mit Temperaturüberwachung
Lösungsvariante
Betriebsbedingungen: Die eingesetzte Tauchpumpe fällt betriebsmäßig trocken, da der
Schaltpunkt der Standmessung liegt aufgrund der Beckengröße unter dem Pumpenkörper.
Das Becken ist in Zone 1 eingeteilt.
Die Pumpe erfüllt laut Hersteller die Anforderungen an die Gerätekategorie 2G d. h. sie ist
für den Betrieb in der Zone 1 geeignet. Laut Betriebsanleitung ist für den sicheren Betrieb in
der Zone 1 die Zündquellenüberwachung durch Überwachung der Lager- und Wicklungs-
temperatur erforderlich.
Explosionsschutzkonzept: Einsatz eines Gerätes der Gerätekategorie 2G mit Temperatu-
rüberwachung gemäß Herstellervorgaben. Der Arbeitgeber kommt in seiner Gefährdungs-
beurteilung zu der Einschätzung, dass die erforderlichen Temperaturüberwachungen ent-
sprechend der TRGS 725 in K2 auszuführen ist.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K2): Sicherstellung der maximal zulässigen Temperaturen
mit den entsprechenden Temperaturmessungen z. B. SIL 2 (High Demand Mode) für die
Sensor-Logik-Aktor-Kette.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Zone 1
Austrag
TZ+
TZ+
Lagtertemp.
Wicklungstemp.
73 20. Dezember 2018
5.7.3 Tauchpumpe mit Füllstandsregelung
Lösungsvariante
Betriebsbedingungen: Laut Hersteller ist die Pumpe konstruktionsbedingt für den Betrieb
bei Anwesenheit explosionsfähiger Atmosphären nicht geeignet. Die Betriebsart kann so
gewählt werden, dass die Pumpe nicht trockenfällt. Das Becken ist in Zone 1 eingeteilt.
Explosionsschutzkonzept: Das Betriebskonzept der Zweipunktregelung der Pumpe stellt
sicher, dass sie flüssigkeitsüberdeckt betrieben wird. Zusätzlich wird eine Reduzierung der
Auftretenswahrscheinlichkeit der gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre durch eine
organisatorische Maßnahme, die in der Analyse der zu verpumpenden Flüssigkeit vor jeder
Verpumpung besteht, realisiert.
Wenn die Analyse ergeben hat, dass eine explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann,
wird der Verpumpungsvorgang vom Operator überwacht, um das Trockenlaufen unabhän-
gig von der betrieblichen Zweipunktregelung zu verhindern.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Zweipunktregelung mit unterem Schaltpunkt oberhalb
des Pumpenkörpers im PLS.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Zündquellenvermeidung
betriebmäßig selten
SSPS
K2
MCL (Motor aus) K2
K2
Wicklungstemperatur-messung TZ+ K2
SSPS
K2
Lagertemperatur-messung TZ+
74 20. Dezember 2018
Zone 1
AustragLS±
Vor jedem Abpumpen wird die Flüssigkeit auf die Anteile von gefährlichen Stoffen überprüft, die gesondert entsorgt werden müssen. (z.B. der Abwasseraufbereitung zugeführt werden)
Flüssigkeitsüberdeckung
Zone 1 keine Zone
PLSOrganisatorisch
K1
K1
Zweipunktregelung LS±
75 20. Dezember 2018
5.7.4 Tauchpumpe mit Füllstandsregelung und Temperaturüberwachung
Lösungsvariante
Betriebsbedingungen: Die Pumpe erfüllt laut Hersteller die Anforderungen an die Geräte-
kategorie 3G d.h. sie ist für den Betrieb in der Zone 2 geeignet. Zur Gewährleistung der Zo-
ne 2 Eignung ist lt. Betriebsanleitung jeweils eine Temperaturüberwachung des Lagers und
der Wicklung erforderlich. Die Betriebsart kann so gewählt werden, dass die Pumpe nicht
trockenfällt. Das Becken ist in Zone 1 eingeteilt.
Der Arbeitgeber kommt in seiner Gefährdungsbeurteilung zu der Einschätzung, die erforder-
liche Maßnahme entsprechend der TRGS 725 in K1 auszuführen.
Explosionsschutzkonzept: Einsatz eines Gerätes der Gerätekategorie 3G mit Temperatu-
rüberwachung gemäß Herstellervorgabe. Der Arbeitgeber kommt in seiner Gefährdungsbe-
urteilung zu der Einschätzung, dass die erforderlichen Temperaturüberwachungen entspre-
chend der TRGS 725 in K1 auszuführen sind. Die Flüssigkeitsüberdeckung der Pumpe er-
folgt mittels einer betrieblichen 2 Punkt Standregelung (Betriebskonzept). Die Pumpe wird
flüssigkeitsüberdeckt betrieben, mit dem Betriebskonzept 2 Punkt Standregelung LS+- in K1
Qualität. Die Gefährdungsbeurteilung ergab, dass der vollständige Ausfall des PLS und das
gleichzeitige Auftreten eines explosionsfähigen Gemisches nicht zu unterstellen ist.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Zweipunktregelung mit unterem Schaltpunkt oberhalb
des Pumpenkörpers im PLS.
Überwachung(K1): Überwachung der relevanten Temperatur an der Pumpe mit einer Tem-
peraturschaltung im PLS.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- ---
76 20. Dezember 2018
5.7.5 Tauchpumpe mit Füllstandsüberwachung
Lösungsvariante
Betriebsbedingungen: Laut Hersteller ist die Pumpe konstruktionsbedingt für den Be-
trieb bei Anwesenheit explosionsfähiger Atmosphären nicht geeignet. Die Betriebsart
kann so gewählt werden, dass die Pumpe nicht trockenfällt. Das Becken ist in Zone 1
eingeteilt
Explosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 1 auf Zone 2 mittels 2 Punktrege-
lungen des Standes. Die „seltenen Betriebsstörungen“ werden durch eine zusätzliche
Abschaltung im PLS abgefangen.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Zweipunktregelung mit unterem Schaltpunkt
oberhalb des Pumpenkörpers im PLS.
Überwachung (K1) der Füllstandüberdeckung durch die gleiche Füllstandsmessung
und Ausschalten der Pumpe mittels dem gleichen Aktor.
Anmerkung: Sensor und Aktor müssen K2 erfüllen. Aus diesem Grund werden diese in SIL2 ausgeführt. Die Anforderungen des Anhangs 2 und 3 der TRGS 725 sind bei der Ausführung zu beachten. Dabei ist das Signal z. B. vor dem Eingang in das Leitsystem aufzuteilen, über unterschiedliche Eingangskarten, Module und Ausgangskarten zu verarbeiten.
Zone 1
Austrag
TS+
LS±
TS+
Lagtertemp.
Wicklungstemp.Schaltpunkt
ZündquellenvermeidungFlüssigkeitsüberdeckung
Zone 1 Zone 2
PLS
betriebsmäßig gelegentlich
PLS
K1
MCL (Motor aus) K1
K1
Wicklungstemperatur-messung TS+ K1
PLS
K2
Lagertemperatur-messung TS+
K1
MCL (Motor aus)
K1K1
Füllstandsmessung LS±
77 20. Dezember 2018
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Zone 1
AustragLS±LS-
Flüssigkeitsüberdeckung
Zone 1 keine Zone
PLS
K2
Füllstandsmessung LS± S- K1
K1
PLS
K2
MCL (Motor aus)
K2
78 20. Dezember 2018
5.8 Pastillierband
Apparat Fallunterscheidung Explosionsschutzkonzept
Pastillierband 5.8.1
- Zündquelle gelegentlich
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Vermeiden des explosionsfähi-
gen Gemisches
5.8.2
- Zündquelle betriebsmäßig
- Zone 0 → keine Zone
3 Reduzierungsstufen
Vermeiden des explosionsfähi-
gen Gemisches
5.8.3
- Stickstoffausfall zu erwarten
Zündquelle gelegentlich
- Zone 0 → Zone 2
2 Reduzierungsstufen
Vermeiden des explosionsfähi-
gen Gemisches
Inertisierung
5.8.1 Pastillierband mit Überwachung der Schmelztemperatur
Zur Pastillierung wird aufgeschmolzenes Produkt über eine mit Dampf beheizte Rohr-
leitung in einen unbeheizten Vorlagebehälter gefüllt und von dort auf ein Pastillierband
getropft. Die Zufuhrleitung ist dauerhaft mit Produkt gefüllt, so dass auch im seltenen
Fehlerfall keine Verbindung zu den Gasräumen der vorgeschalteten Behälter besteht.
Der Vorlagebehälter ist technisch dicht und kann leer laufen. Der Behälter kann im
leichten Überdruck betrieben werden. Ohne Beheizung erstarrt das Produkt bei Umge-
bungstemperatur. Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung wurde festgestellt, dass
der netzseitig abgesicherte Dampfdruck und vor allem die zugehörige netzseitig abge-
sicherte Dampftemperatur über dem Flammpunkt bzw. unteren Explosionspunkt der
Schmelze liegen. Oberhalb der Flüssigkeit kann sich ohne Maßnahmen ein explosions-
fähiges Gemisch mit Zone 0 bilden. Die Zündquellenbeurteilung ergab damit, dass
wirksame Zündquellen bei gelegentlichen Betriebsstörungen auftreten können.
Daher basiert das Explosionsschutzkonzept auf den vorbeugenden Explosionsschutz-
maßnahmen:
Vermeiden des explosionsfähigen Gemisches im Sinne einer Zone 2;
Vermeiden wirksamer Zündquellen durch Auswahl von explosionsgeschützten Ge-
räten für die Zone 2 sowie
Vermeiden wirksamer prozessbezogener bzw. betrieblicher oder nicht gerätespezi-
fischer Zündquellen für den störungsfreien Betrieb bzw. der Eignung für Zone 2.
79 20. Dezember 2018
Schutzkonzept
Einrichtung
Messung der Schmelzetemperatur und Regelung der Dampfzufuhr, so dass die
Schmelzetemperatur entsprechend gemäß TRGS 721/722 mit sicherem Abstand unter
dem Flammpunkt bzw. unteren Explosionspunkt gehalten wird.
Überwachung
Bei Erreichen der im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung festgelegten maximalen
Temperatur wird die Schmelzezufuhr abgeschaltet. Die Überwachung besteht aus der
Temperaturmessung, der Signalverarbeitung über das Prozessleitsystem und der Ak-
torik zum Schließen der Schmelzeleitung. Das weitere Vorgehen zur Aufrechterhaltung
des sicheren Zustandes wird in einer Betriebsanweisung geregelt.
Pastillierband mit Überwachung der Schmelztemperatur
Eine Zündquelle ist bei gelegentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Pastillierband
wird so betrieben, dass der Flammpunkt bzw. UEP der Schmelze mit sicherem Ab-
stand unterschritten wird. Die Gefährdungsbeurteilung ergab, dass damit ein explosi-
onsfähiges Gemisch nur selten und kurzzeitig auftreten kann.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Schmelzetemperatur über die
Dampfzufuhr im PLS.
Überwachung (K1): Überwachung der Schmelzetemperatur und Schließen der
Schmelzeleitung über PLS.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
80 20. Dezember 2018
5.8.2 Pastillierband mit Überwachung der Schmelztemperatur
Eine Zündquelle ist betriebsmäßig möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 0 auf keine Zone. Das Pastillier-
band wird so betrieben, dass der Flammpunkt bzw. UEP der Schmelze mit sicherem
Abstand unterschritten wird. Die Gefährdungsbeurteilung ergab, dass damit ein explo-
sionsfähiges Gemisch nicht mehr auftreten kann.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Schmelzetemperatur über die
Dampfzufuhr im PLS.
Überwachung (K2): Überwachung der Schmelzetemperatur Schließen der Schmelze-
leitung z. B. SIL 2 für die Sensor-Logik-Aktor-Kette.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstö-
rungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
Schmelze
TC
Dampf
Kondensat
Pastillen
keine Zone
TZ+
PLS
ZündquellenvermeidungVermeidung explosionsfähiges Gemisch
Zone 0 → Zone 2K2
K1
Regler TCS+
K1
Temperaturüberwachung TS+
81 20. Dezember 2018
Schmelze
TC
Dampf
Kondensat
Pastillen
keine Zone
TZ+
SSPS
Unterschreitung Flammpunkt
Zone 0 keine Zone
PLS
K1
Regler TC
K2
Temperaturüberwachung TZ+
82 20. Dezember 2018
5.8.3 Pastillierband mit Überwachung der Schmelztemperatur und
Inertisierung
Ein Stickstoffausfall kann als zu erwarten eingestuft werden. Eine Zündquelle ist bei gele-
gentlichen Betriebsstörungen möglich.
Lösungsvariante
Explosionsschutzkonzept: Reduzierung der Zone 0 auf Zone 2. Das Pastillierband wird
so betrieben, dass der Flammpunkt bzw. UEP der Schmelze mit sicherem Abstand unter-
schritten wird. Gleichzeitig wird das Innere des Vorlagebehälters mittels einer Erstinertisie-
rung inertisiert und über eine Druckregelung mit Stickstoff im leichten Überdruck gehalten.
Die Gefährdungsbeurteilung ergab, dass die Temperaturregelung und die Inertisierung
hinreichend unabhängig sind und damit ein explosionsfähiges Gemisch nur selten und
kurzzeitig auftreten kann.
Ex-Vorrichtung: Ex-Einrichtung (K1): Regelung der Schmelzetemperatur über die Dampf-
zufuhr im PLS.
Überwachung (K1): Druckregelung des Inertgasstroms zum Vorlagebehälter mit einem
mechanischen Druckregler mit zu erwartendem Ausfallverhalten.
Anmerkung: Die Betrachtung berücksichtigt nur das Innere des Schmelzebehälters. Die Inertisierung ist für den Austritt aus dem Schmelzebehälter nicht wirksam und ggfs. müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden.
Zone
Zündquelle
0/20 1/21 2/22 keine
erforderliche Reduzierungsstufen
im Normalbetrieb (betriebsmäßig) 3 2 1 ---
im vorhersehbaren Fehlerfall oder bei gelegentlichen Betriebsstörungen 2 1 --- ---
im seltenen Fehlerfall oder bei seltenen Betriebsstörungen 1 --- --- ---
im sehr seltenen Fehlerfall --- --- --- ---
83 20. Dezember 2018
Schmelze
TCS+
Dampf
Kondensat
Pastillen
Zone 2
PC
Abgas
Stickstoff
PLS
ZündquellenvermeidungUnterschreitung Flammpunkt, Inertisierung
Zone 0 → Zone 2
mechanischer Regler
K2
K1
Regler TCS+
K1
Druckregelung PC
84 20. Dezember 2018
Literaturverzeichnis
1. TRGS 725 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre - Mess-, Steuer- und Re-
geleinrichtungen im Rahmen von Explosionsschutzmaßnahmen“
2. Namur-Empfehlung NE 138 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – PLT-Einrichtungen im Rahmen von Explosionsschutzmaßnahmen“
3. Namur-Empfehlung NE 165 „PLT-Betriebseinrichtungen mit Sicherheitsfunktion“ (in Erarbeitung)
4. IEC 61511-1 (2016) “Functional safety - Safety instrumented systems for the process industry sector - Part 1: Framework, definitions, system, hardware and application programming requirements”
5. CEN/TR 15281 “Guidance on Inerting for the Prevention of Explosions” 6. TRGS 509 „Lagern von flüssigen und festen Gefahrstoffen in ortsfesten Behäl-
tern sowie Füll- und Entleerstellen für ortsbewegliche Behälter“
7. TRGS 721 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre - Beurteilung der Explosi-
onsgefährdung
8. TRGS 722 „Vermeidung oder Einschränkung gefährlicher explosionsfähiger At-
mosphäre