Flammendurchschlagsicherung

Flammendurchschlagsicherungen sind Armaturen, die die Ausbreitung einer Explosion in andere Anlagenteile verhindern sollen. Sie müssen insbesondere dann eingebaut werden, wenn sich ein explosionsfähiges Gas-Luft-Gemisch bilden kann und sich eine Explosion in Behälter oder Anlagenteile ausbreiten kann, die nicht explosionsdruckstoßfest ausgelegt sind. Mit diesen Einrichtungen soll im Falle einer Explosion die Auswirkung auf ein beherrschbares Maß beschränkt bleiben. Flammendurchschlagsicherungen sind Geräte für den Explosionsschutz. Sie werden auch als Flammensperre oder Kito bezeichnet. Kito ist die Abkürzung für Kiestopf, dies ist die ursprüngliche Bauform der Flammendurchschlagsicherung.

Flammendurchschlagsicherungen sind i. d. R. über die Europäischen Norm EN ISO 16852:2010 definiert, die als deutsche Norm übernommen wurde. Die EN ISO 16852:2010 löste die frühere EN 12874:2001 ab.

Die Wirkungsweise beruht darauf, dass eine Flammenfront durch Einbauten (z. B. aufgewickelte Siebbleche, Kiesschüttung) soweit gekühlt wird, dass eine Flamme sich hinter der Flammendurchschlagsicherung nicht weiter ausbreiten kann. Man unterscheidet zwischen:

• Deflagrationssicherungen und
• Detonationssicherungen.

Welche Art von Flammendurchschlagsicherungen eingesetzt wird, hängt in der Praxis vom Medium, vom Abstand zur Zündquelle und von der Anwendung (Rohrsicherung, Endsicherung) ab.

Definitionen

Deflagrationssicherung

Die Deflagrationssicherung dient der Verhinderung der Ausbreitung einer Explosion in quasi drucklosen geschlossenen Systemen, indem die Flamme in der Sicherung gelöscht wird. Hierfür werden Bandsicherungen mit engen Spalten und früher Kiesschüttungen verwendet. Deflagrationssicherungen müssen nahe am Ort der Zündung installiert werden. Vor- und nachgeschaltete gerade Rohrleitungen dürfen ein Verhältnis von Durchmesser zur Länge (D/L) von 1:50 nicht überschreiten.

Endsicherungen (an Tanks oder Entlüftungsleitungen) sind Deflagrationssicherungen, da sie am Entstehungsort der Zündung an der Verbindung der Beatmungsleitung zur Atmosphäre installiert sind. Endsicherungen sind häufig dauerbrandfest, d. h. ein länger anhaltender Brand führt nicht zu einer Beeinträchtigung der Sicherheitseinrichtung aufgrund der Erwärmung der Armatur. Endsicherungen, die nicht dauerbrandsicher sind, können mit einem Temperatursensor ausgerüstet werden, welcher automatisch die Unterbrechung des Gasstromes einleitet, z. B. durch Schließen eines Ventils oder die Abschaltung einer Pumpe. Baumusterprüfungen nach ATEX-Richtlinie 94/9/EG und EN ISO 16852 sind gültig für einen Betriebsdruck von maximal 1,1 bar (absolut) und einer maximalen Betriebstemperatur von 60 °C. Die Spaltweite der Bandsicherung wird durch den verwendeten explosionsfähigen Stoff bestimmt; die bestimmende Größe ist die Explosionsgruppe.

Detonationssicherung

Die Detonationssicherung löscht die Flammen in Rohrleitungen nach einer Gasdetonation und verhindert die Ausbreitung eines Nachbrandes. Eine stabile Detonation bildet sich in einer Rohrleitung ab einem Verhältnis D/L von größer als 1:200 aus. Im Fall von D/L-Verhältnissen 1:50 bis 1:200 bilden sich instabile Detonationen aus, die für den Einbau von Detonationssicherungen möglichst gemieden werden sollte. Eine Detonation ist durch Flammengeschwindigkeiten im Überschallbereich (ca. 1600 bis 2000 m/s) charakterisiert. Die Flammenausbreitung durch eine Detonation in den weiter entfernt liegenden Anlagenteilen kann durch Detonationsrohrsicherungen unterbunden werden.

Maßnahmen bei einem Dauerbrand

Flammendurchschlagsicherungen werden als dauerbrandsichere und nicht dauerbrandsichere Ausführung angeboten. Durch die Flammeneinwirkung wird die Sicherung erhitzt und bei längerer Flammenbeaufschlagung kann die Flamme bei der nicht dauerbrandsicheren Ausführung durchzünden. In diesen Fällen ist auf der Seite, auf der die Zündung zu erwarten ist, ein Temperatursensor einzubauen, bei dessen Auslösung der Stoffstrom unterbrochen werden muss. Dies kann durch das Schließen eines Ventils oder das Abschalten eines Lüfters erfolgen. Flammendurchschlagsicherungen, die mit Temperatursensoren auf beiden Seiten der Bandsicherung ausgerüstet sind, sind für den bidirektionalen Gebrauch geeignet.

Anwendungsgebiete

• Be- und Entlüftung von Tanklagern
• Deponie- und Biogasanlagen
• Klärgasverwertung
• Abluftverbrennunganlagen
• Grubengasverwertung
• Chemische Industrie mit der Verwendung von Lösungsmitteln

Richtlinie

• ATEX 94/9/EG

Normen

• EN ISO 16852:2010
• EN 12874:2001
• EN 1127-1:1997

Bauformen

• exzentrisch

• konzentrisch
• Rohrend- / End of line
• 30° Konizität
• 2 × DN größeres Filterelement

Weitere Ausführungsformen von Flammendurchschlagsicherungen:

• Wassertauchungen,
• Flüssigkeitsverschlüsse (mit flüssigem Produkt als Sperre; Aufbau wie ein Siphon)
• Hochgeschwindigkeitsventile (sog. dynamische Flammensperre)
• Automatische Löschmittelsperren und
• Zellenradschleusen.

An Tauchungen wird ein potentiell explosionsfähiges Gasgemisch durch Wasser mit einer abgesicherten Mindesthöhe geleitet. Die Wasservorlage verhindert so rückwärts die Ausbreitung einer Explosion.

Automatische Löschmittelsperren werden in Verbindung mit Infrarotflammendetektoren eingesetzt, die die Auslösung von unter Druck stehenden Löschmittel einleiten und somit einen Brand löschen sowie ggf. den weiteren Zustrom des explosionsfähigen Gemisches verhindern.