Fachgemeinschaft Anlagen- und Prozesssicherheit

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Fachgemeinschaft Anlagen- und Prozesssicherheit
Hauptmotivation dieser Gründung war damals, eine
Info-Brief Nr. 40 neutrale-fachliche Plattform zu kreieren, welche
durch vielfältige öffentliche Aktivitäten den Dialog und
die Zusammenarbeit aller Beteiligten aus Behörden,
Januar 2015
Wissenschaft und Industrie auf eine neue vertrau-
ensvolle Basis zu stellen und aktiv zu fördern.
Mitgliederinformation
der Fachgemeinschaft Aus den 185 Gründungsmitgliedern der ersten Stun-
Anlagen- und Prozesssicherheit de sind heute ca. 700 geworden. Die Fachsektion hat
sich in vieler Hinsicht weiterentwickelt und ist heute
Bestandteil der ProcessNet Fachgemeinschaft „Anla-
I N H A L T
gen- und Prozesssicherheit“. Zahlreiche
Veranstaltungen, Kurse und andere erfolgreiche Akti-
• An die Mitglieder
vitäten gehören zu den Ergebnissen.
• Aktuelles zur Fachgemeinschaft
Ob noch heute, nach 20 Jahren Entwicklung der
• ACHEMA 2015
Sicherheitstechnik, die damalige Zielsetzung weiter-
• Neues aus dem European Process
hin sinnvoll und aktuell ist?
Safety Center (EPSC)
• Aus den Arbeitsgremien Wie Sie weiter unten lesen werden, machte der aktu-
elle Strategieprozess der Fachgemeinschaft allen
 Einfluss von Zuschlagstoffen auf das
Beteiligten deutlich, dass der Bedarf für Networking
Selbstentzündungsverhalten brenn-
und fachlichen Austausch heute viel stärker ist als je
barer Schüttgüter
zuvor. Die Globalisierung der Märkte ohne eine
 Sicherheitstechnische Kenngrößen
gleichzeitige Globalisierung der nationalen Sicher-
von Brennstoffgemischen
heitsstandards, die zunehmend hohe
 Ab-/Brandverhalten von Stäuben im
Geschwindigkeit der Veränderungen in Normung und
Fließbett: Modifikation der Brennprü-
Gesetzgebung, die immer größer werdende Knapp-
fung nach VDI 2263 Blatt 1
heit an Fachpersonal der Sicherheitstechnik auf dem
Markt, sind wenige Beispiele von zahlreichen Be-
• NAMUR.smart – Stördatenerfassung für
obachtungen, die diese Aussage belegen.
PLT-Schutzeinrichtungen
• Ereignisbeschreibung: Somit hat das damalige Konzept „Fachsektion
Lagertank durch eingetauchte Be- und
Sicherheitstechnik“, heute integriert in der Fachge-
Entlüftungsleitung zusammengezogen
meinschaft, sicherlich auch in Zukunft eine sehr
• Veranstaltungskalender zentrale Rolle zu spielen. Diese Rolle planen wir mit
neuen Ideen und Fachgemeinschaftsaktivitäten wei-
ter zu stärken.
An die Mitglieder
20 Jahre InfoBrief – Sie sind gefragt!
Eine der ältesten Aktivitäten der Fachgemeinschaft
Liebe Mitglieder der Fachgemeinschaft, ist die Mitgliederinformation, der sogenannte Info-
Brief. Ununterbrochen seit Juli 1995 kommuniziert die
es war am Montag, den 19. Sept. 1994 – ausgerech- Fachsektion (heute Fachgemeinschaft) zweimal im
net der regnerischste Tag dieses Monats – als im Jahr mit Ihren Mitgliedern auch durch den InfoBrief.
DECHEMA Haus 185 Experten der Anlagensicher-
heit aus Industrie, Forschung und Behörden sich Wir nehmen die Ausgabe des vorliegenden Jubilä-
trafen. Dies war die Geburt der Fachsektion „Sicher- ums des 40sten InfoBriefs zum Anlass, um Sie –
heitstechnik“. liebe Leser – zu befragen:
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Wie stellen Sie sich Ihren InfoBrief in Zukunft vor? wird, zeigen die drei Fachbeiträge in diesem Info-
Welche Rubriken/Bestandteile finden Sie nicht mehr Brief.
zeitgemäß; welche möchten Sie nicht vermissen; gibt
es womöglich für Sie nützliche inhaltliche oder ande- Die Gremien unserer Fachgemeinschaft sind unter
re Weiterentwicklungen / Ergänzungen? anderem durch eine hervorragende Vernetzung mit
relevanten Akteuren der Sicherheitstechnik gekenn-
Lassen Sie uns bitte Ihre Meinung wissen – sie wird zeichnet. Der Vorsitzende des AA „Anlagensicherung
berücksichtigt! mit Mitteln der Prozessleittechnik“, Herr Matalla, be-
weist diese Aussage mit einem sehr interessanten
Ihre Rückmeldungen nimmt Herr Mitropetros gerne Beitrag zu einer aktuellen Softwareentwicklung der
per E-Mail (an [email protected]) entgegen. NAMUR.
Über die Ergebnisse der Befragung werden wir Sie
im kommenden InfoBrief informieren. Bereits 300 vor Christi sagte Lao Tse „Lernen ist wie
Rudern gegen den Strom, hört man damit auf, treibt
Im vorliegenden InfoBrief werden Sie einen kurzen man zurück.“. Neu ist diese Erkenntnis also nicht, da-
Bericht über eine Vielzahl wichtiger Veranstaltungen für aber noch immer aktuell. Mit diesem Motto
und weiteren Aktivitäten der Fachgemeinschaft fin- arbeitet der AA „Ereignisse“ seit 1996 fleißig daran,
den, die das neue Jahr mit sich bringt. Über Ihre die gleichnamige öffentliche Datenbank zur Förde-
aktive Teilnahme an diesen Veranstaltungen würden rung der Sicherheitstechnik mit wichtigen
wir uns sehr freuen. Ereignisbeschreibungen und Lehren kontinuierlich
zu ergänzen. Wir haben uns in der Fachgemeinschaft
Ein ACHEMA Jahr hat gerade begonnen. Interessan- entschieden, diese Arbeit intensiver zu unterstützen
terweise ist die Sicherheitstechnik bei der ACHEMA und haben eine neue Rubrik für den InfoBrief kreiert.
mit Fachvorträgen inzwischen so stark vertreten, Wir werden Ihnen jedes Mal ein durch den AA frisch
dass sie unter den Kennern als die günstigste quali- bearbeitetes Ereignis dort vorstellen.
tativ hochwertige internationale Tagung der Prozess-
und Anlagentechnik gilt. Zum Preis einer ACHEMA- Für das Neue Jahr 2015 …
Eintrittskarte erhält jeder interessierte Fachbesucher die besten Wünsche Ihnen und Ihren Familien und
Zugang zu einem diesmal viertägigen (Montag bis Freunden – natürlich auch insbesondere unfall-, ver-
Donnerstag) sicherheitstechnischen Vortragspro- letzungsfrei und bei bester Gesundheit!
gramm – mit sogar bis zu vier (!) parallelen Sessions.
International bekannte Referenten und mehrere Son- Ihr Fachgemeinschaftsvorsitzender
dersessions sind ein Indiz für die hohe Qualität des
Programms.
Wer in den Pausen des Vortragprogramms eine Ab-
wechslung braucht, hat definitiv die weltweit beste
Auswahl, die eine Safety-Tagung jemals anbieten Peter G. Schmelzer
könnte: Das Vortragsprogramm der vielen anderen
Fachbereiche sowie die ACHEMA-Ausstellung, auch
der Sicherheitstechnik, stehen uneingeschränkt jeden
Tag zur Verfügung. Berücksichtigt man zusätzlich Aktuelles zur Fachgemeinschaft
das großzügige Angebot des EPSC (s. Rubrik Neues
aus EPSC), nicht nur seiner eigenen Community, Neuer Temporärer Arbeitskreis „Auswirkungsbe-
sondern auch allen Lesern dieses InfoBriefes eine rechnungen“
kostenfreie ACHEMA Teilnahme zu ermöglichen,
dürfte diese ACHEMA das Potenzial haben, die von Letztes Jahr ist die zweite, redaktionell überarbeitete
der sicherheitstechnischen Community bestbesuchte Fassung des Statuspapiers „Quelltermberechnung
ACHEMA aller Zeiten zu werden. bei störungsbedingten Stoff- und Energiefreisetzun-
gen in der Prozessindustrie - Methodenübersicht und
Forschung in der Sicherheitstechnik zu tätigen ist industrielle Anwendung“ erschienen (mehr Infos s.
seit vielen Jahren bekanntlich eine große Herausfor- letzter InfoBrief). Aufgrund der positiven Resonanz
derung, da diese aus öffentlichen Quellen kaum aus der Community stimmte Mitte September letzten
finanziert wird. Dass in Deutschland erfreulicherweise Jahres der Lenkungskreis unserer Fachgemeinschaft
dennoch auch in der Sicherheitstechnik geforscht der Gründung eines temporären Arbeitskreises zur
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inhaltlichen Ergänzung und Erweiterung des Status- Sie hierzu auch insbesondere die Internetseite mit
papiers zu. aktuellen Informationen www.lp2016.eu.
Ziel des neuen TAK ist, spätestens in zwei Jahren die Es würde uns natürlich sehr freuen, wenn Sie bzw.
neue Fassung des Statuspapiers zu veröffentlichen. Ihre Mitarbeiter oder Kollegen dem jüngst veröffent-
Die Mitglieder des TAK stammen aus dem thema- lichten Call for Papers mit Beiträgen Folge leisten.
tisch nah liegenden AA „Auswirkungen von Stoff- und
Energiefreisetzungen“. Den TAK-Vorsitz hat Herr Dr.- Einreichungen von Abstracts (max. 500 Worte) für
Ing. Bernd Schalau (BAM) übernommen. Die erste Vortrags- oder Posterbeiträge sind ab sofort und bis
TAK-Sitzung ist für Februar 2015 geplant. zum 15.3.2015 möglich. Entnehmen Sie bitte weitere
Informationen aus dem Call for Papers, welchen Sie
Wir wünschen Herrn Schalau und dem TAK ein min- online über die WebSeite der Veranstaltung oder di-
destens so erfolgreiches Ergebnis, wie das der rekt über den Link:
ersten zwei Fassungen dieses Dokuments. http://events.dechema.de/Call+for+Papers+Downloa
d.html finden können
DECHEMA-Kolloquium am 12. Feb 2015:
Haben Sie sich schon angemeldet? Strategieprozess in der FG APS
Das 731. DECHEMA-Kolloquium widmet sich am 12.
Wir haben den Fachgemeinschaftstag dieses Jahr
Februar 2015 unter der Überschrift „Vermittlung der
dazu genutzt, ein erstes Meinungsbild über die Arbeit
Anlagensicherheitstechnik im Betrieb“ den Themen:
und möglichen Schwerpunkte für die künftigen Aktio-
• Top Performance in Process and Plant Safety – nen und Maßnahmen mit den anwesenden
TOPPS Mitgliedern zu diskutieren und zu erarbeiten.
• Anlagensicherheit: regionale Besonderheiten im Als Ergebnis ist festzuhalten, dass im Wesentlichen
internationalen Umfeld die fachlichen Themen, die schon in Bearbeitung
• Anlagensicherheit als Bestandteil des Ände- sind, auch als gute Wahl und lohnend fortzuführen
rungsmanagements bestätigt wurden.
• Qualifikation von Mitarbeitern in der schweizeri-
schen chemischen Industrie Allerdings scheint es wünschenswert, der Kommuni-
• Das Qualifizierungsangebot der BG RCI im Be- kation über Arbeiten, Ergebnisse und Entwicklungen
reich Anlagensicherheit mehr Aufmerksamkeit zu widmen. Zu aller erst intern
• Nicht-konsekutive Studiengänge und moderne in der Fachgemeinschaft und dann auch nach außen.
Lehrmethoden Es ist nun das Ziel, konkrete Maßnahmen zur ange-
passten Strategie der Fachgemeinschaft in den
Die Moderation hat Herr Dr. Joachim Sommer der nächsten Monaten herauszuarbeiten und in die Um-
Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische In- setzung zu bringen.
dustrie (BG RCI). Das Formular zur Anmeldung
finden Sie am Ende des InfoBriefs.
Webseite: http://events.dechema.de/kolloquien
Konstantinos Mitropetros, DECHEMA e.V.
Wir – unter geschäftlicher Führung der Kolleginnen Die ACHEMA ist das Weltforum der Prozessindustrie
und Kollegen der DECHEMA und einige Fachkolle- und richtungsweisender Technologiegipfel für Che-
gen - sind als nationales Organisationskomittee der mische Technik, Umweltschutz und Biotechnologie.
EFCE Working Party Loss Prevention mitten in der Die 31. ACHEMA öffnet dieses Jahr die Messehallen
Vorbereitung des EFCE LP Symposiums 2016. Im und Kongressräume von Montag, 15. Juni, bis Frei-
Fokus des Vortragsprogramms sowie der begleiten- tag, 19. Juni für Aussteller und Teilnehmer aus allen
den Ausstellung wird mehr als je zuvor die Kontinenten. Ein Blick auf das Programm überzeugt:
industrielle Umsetzung und die Zukunft der Anlagen-
und Prozesssicherheit im Fokus stehen. Bitte sehen
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allein der sicherheitstechnische Kongressteil ist einen
Besuch der ACHEMA wert. Am Ende des vorliegenden InfoBriefs finden Sei ei-
nen Überblick der ACHEMA-Sessions und zur
Bei der ACHEMA2015 erwarten Sie über 70 (!) Vor- Sicherheitstechnik sowie eine Auswahl sicherheitsre-
träge, die über die neuesten Fortschritte der Anlagen- levanter Themen des Diskussionsforums „Automation
und Prozesssicherheit sowie der Arbeitssicherheit im Dialog“.
berichten werden.
In wissenschaftlich fundierten Beiträge werden im Neues aus dem European Process Safety
ACHEMA-Kongress aktuelle Trends, neuste Innova- Center (EPSC)
tionen und Prozesse vorgestellt und fachlich
Die EPSC Mitgliedschaft wächst
diskutiert. In diesem Zusammenhang verdienen die
Die Unternehmen Taminco (100%ige Tochter des
Sessions von EPSC (am 16. Juni 2015 Vormittag),
US-Chemieunternehmens Eastman Chemical Com-
CCPS (am 17. Juni 2015) sowie der zweitägige IVSS
pany mit 9,4 Mrd. USD Umsatz in 2013), Centrica
Workshop am 17. und 18. Juni 2015 eine besondere
(Erdöl- und Erdgasunternehmen mit 24 Mrd. GBP
Erwähnung. Interessant zu wissen: alle Vorträge und
Umsatz in 2012) und Synthomer (Spezialchemie,
Diskussionen des IVSS Workshops werden simultan
1,4 Mrd. € Umsatz in 2012) haben letztes Jahr den
in Deutsch, Englisch und Französisch übersetzt!
Status des EPSC Mitglieds erhalten.
Eine Neuigkeit dieser ACHEMA für die Sicherheits- Dieser Trend geht erfreulicherweise auch dieses Jahr
technik ist die Einführung eines eintägigen weiter: Seit dem 1. Januar 2015 ist die größte Raffi-
Praxisforums. Das Praxisforum richtet sich an Wirt- nerie Griechenlands, Hellenic Petroleum (ca.
schaftsvertreter, die auf der Suche nach konkreten 10 Mrd. € Umsatz in 2013), das neueste EPSC-
technischen Lösungen und Dienstleistungen sind. Im Mitglied. Insgesamt sind derzeit 46 namenhafte Un-
Vordergrund steht dort die anschauliche, möglichst ternehmen aus ganz Europa EPSC Mitglied.
praxisnahe Informationsvermittlung und Diskussion
im Rahmen von Best Practices Beispielen. Das Pra- “Beyond compliance based process safety: The
xisforum findet am Mittwoch, den 17. Juni 2015 in der European paradigm”
räumlichen Nähe zur Ausstellungsfläche der Sicher- Unter diesem Titel organisiert EPSC eine eigene
heitstechnik (Halle 9.1) statt. Session während der ACHEMA 2015. Sie findet am
Di., 16. Juni 2015 vom 12:30 Uhr bis 15 Uhr im Kon-
Auf der ACHEMA 2015 veranstalten außerdem die gresscenter (CMF) der Messe Frankfurt, Raum
Organisationen NAMUR, ARC Advisory Group und Illusion3 statt.
der ZVEI wieder ein gemeinsames Forum unter dem
Namen „Automation im Dialog“. Neben hochkaräti- Wir würden uns sehr freuen, Sie dort als Teilnehmer
gen Podiumsdiskussionen können sich Besucher zu begrüßen. Es erwarten Sie sehr interessante Vor-
über den aktuellen Sachstand ausgewählter Themen träge (s. Anlage dieses InfoBriefs), rege
informieren und diese anschließend mit den anwe- Diskussionen und zahlreiche Möglichkeiten zum
senden Experten in lockerer Runde im Foyer Networking.
diskutieren. Im Fokus stehen auch für unsere Com-
munity wichtige Dauer- bzw. Trendthemen, wie EPSC lädt ein:
beispielsweise IT-Security, Ex-Schutz oder funktiona- Freier Eintritt zur ACHEMA!
le Sicherheit. Ob am EPSC Stand (Halle 9.1,
Stand A50) oder/und in der
Die ACHEMA Ausstellungsgruppe Sicherheits- EPSC Session, die ACHEMA
technik rundet das Angebot an die 2015 ist eine hervorragende
Sicherheitscommunity ab: An exklusiver Stelle in der Gelegenheit, EPSC, seine
Halle 9.1 zeigen zahlreiche Firmen – darunter die Mitglieder und seine Aktivitä-
prominentesten Namen aus der Branche – ihre Inno- ten kennenzulernen.
vationen, Geräte und Techniktrends zum Schutz des
Menschen und der Umwelt. Weitere Aussteller in an- EPSC freut sich auf Ihren Be-
deren Ausstellungsgruppen – von Anlagenbau über such und lädt Sie mit einer freien Tageskarte ein.
die Labor- und Analysentechnik bis zur Biotechnolo- Wenn Sie Interesse daran haben, dieses Angebot in
gie – rechnen sich gleichfalls der Sicherheitstechnik Anspruch zu nehmen, senden Sie bitte eine E-Mail
zu. spätestens bis zum 15 Mai 2014 an Herrn Konstanti-
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nos Mitropetros (E-Mail Adr.: Einfluss von Zuschlagstoffen auf das Selbstent-
[email protected]). zündungsverhalten brennbarer Schüttgüter
EPSC wird auch seine eigene Community einladen. Christoph Wanke, Benjamin Binkau, Ulrich Krause
Das heißt, eine Alternative eine freie ACHEMA-Karte Otto von Guericke Universität Magdeburg
zu erhalten, ist sich spätestens bis Mitte Februar für
den EPSC newsletter (s. www.epsc.org) zu registrie- Einleitung
ren. Wenn brennbare Feststoffe als Stäube oder poröse
Medien vorliegen, neigen sie unter Umständen zur
Neue EPSC Gremien Selbstentzündung. Durch die Zugabe verschiedener
Zuschlagstoffe lässt sich das Zünd- bzw.
Ende letzten Jahres wurden zwei neue EPSC Ar-
Abbrandverhalten beeinflussen.
beitsgruppen gegründet:
o Die Arbeitsgruppe „Inherently Safer Design“ Im Rahmen der Forschungstätigkeit am Lehrstuhl für
wird einen Leitfaden zur Implementierung Anlagentechnik und Anlagensicherheit wurde der
von inhärent sicherer Anlagenauslegung auf Einfluss verschiedener Inhibitoren sowie von
Grundlage von den Erfahrungen der EPSC Inertstoffen in Mischung mit Braun- und Aktivkohlen
Mitglieder erstellen. sowie Holzpellets und Torf ermittelt. In diesem Zu-
sammenhang kann nur auf eine Auswahl von Stoffen
o Die Arbeitsgruppe „semi - quantitative risk
eingegangen werden.
evaluation methods“ hat als Ziel die Rele-
vanz semiquantitativer Methoden der
Messmethodik
Risikoanalyse für die Prozessindustrie in Eu-
Die herkömmliche Methode zur Bestimmung der
ropa zu bewerten.
Selbstentzündungstemperatur und der Aktivierungs-
Mehr Informationen zu beiden Arbeitsgruppen finden energie ist die isoperibole Warmlagerung nach DIN
Sie hier: http://www.epsc.org/content.aspx?Group=groups&Page=groups EN 15188. Alternativ können die Aktivierungsenergie
und der präexponentielle Faktor sowohl über adiaba-
EPSC und die IVSS-Sektion für Prävention in der
te Warmlagerungsversuche als auch aus dem
chemischen Industrie
Masseverlust von Thermogravimetrie (TG) Untersu-
EPSC hat eine lange Tradition intensiven Austau- chungen ermittelt werden. Der Vorteil dieser
sches und Zusammenarbeit mit der Sektion für Methoden liegt dabei in der geringeren Probenmen-
Prävention in der chemischen Industrie der internati- ge, welche benötigt wird. Es konnte gezeigt werden,
onalen Vereinigung für soziale Sicherheit. Ein dass die Ergebnisse der verschiedenen Methoden
Beispiel stellt die 2003 gemeinsame Erstellung und gut übereinstimmen. Bei komplizierten Reaktionen
Veröffentlichung einer 42-seitigen Broschüre zum sollte fundiertes Wissen über die Auswertungsalgo-
Thema „Verwechslung von rithmen vorhanden. Im Rahmen dieser
Chemikalien“ (s. Abbildung; Veröffentlichung soll das Hauptaugenmerkt auf
ISBN 92-843-7159-7; ISSN isoperibolen Warmlagerungsversuchen liegen.
1015-802)
Die Experimente wurden in verschiedenen Laboröfen
Neu zu berichten ist, dass mit einem Innenraumvolumen zwischen 64 l und 107
EPSC zum 1.1.2015 Mitglied l durchgeführt. Die Temperaturmessung wurde durch
der o.g. Sektion geworden ist. Mantelthermoelemente Typ K mit 1 mm Durchmesser
Durch diese Mitgliedschaft er- realisiert. Als Probenkörbe wurden äquidistante Zy-
wartet EPSC eine Erhöhung linder (d=h) aus einem Drahtgeflecht genutzt, sodass
des Mehrwerts für die EPSC Mitglieder und für die eine ausreichende Sauerstoffdiffusion in die Probe
gesamte sicherheitstechnische Community in Euro- gewährleistet wurde.
pa, u.a. im Sinne von neuen gemeinsamen
Aktivitäten, Networking und fachlichem Austausch. Einfluss von Inhibitoren
In Tabelle 1 sind Aktivierungsenergien und Maximal-
temperaturen für Braunkohle (BK), Aktivkohle (AK)
und einem Steinkohle-Aktivkohle-Gemisch (SK) in
Mischung mit Calciumoxalat (Caox), Ammoniumsulfat
(Asul) und Ammoniumphosphat (Aphos) dargestellt.
Die Zahlen geben den jeweiligen Masseanteil an.
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Tabelle 1 Aktivierungsenergien und Maximaltemperaturen
einiger untersuchter Mischungen Abbildung 1 zeigt eine Aufnahme mittels Raster-
Mischung E [kJ/mol] T [°C] elektronenmikroskop (REM) der Kohlepartikel mit
max
einer 1000-fache Vergrößerung. Die Bildbreite ent-
BK 100 612
spricht 200µm. Das linke Bild zeigt reine
BK80-Caox20 92 768
BK60-Caox40 74 771 Braunkohlepartikel, während im rechten Bild BK80-
BK80-Asul20 102 647 Aphos20 zu sehen ist. Es wird deutlich, dass sich di-
BK60-Asul40 103 693 rekt am Kohlepartikel kleine
BK80-Aphos20 100 663 Ammoniumphosphatpartikel angelagert haben (weiße
BK60-Aphos40 65 675 Punkte). Im Gegensatz zu einem in der Schüttung
AK 102 779 liegenden Partikel umschließen diese die und können
AK80-Caox20 115 938 somit einen größeren Einfluss auf die Reaktion neh-
AK80-Asul20 57 804
men
AK80-Aphos20 89 623
SK 95 599
SK80-Caox20 98 725
SK60-Caox40 122 842
SK80-Asul20 91 637
SK60-Asul40 79 657
SK80-Aphos20 67 665
SK60-Aphos40 117 598
Aus den Daten lässt sich ablesen, dass die Aktivie-
rungsenergie für alle drei Kohlen im selben Bereich
Abbildung 1 REM Aufnahmen der Kohlepartikel
liegt. Die Zumischung von Ammoniumsulfat zu
Braunkohle führt zu einem geringen Anstieg der Akti-
In Abbildung 2 sind die unterschiedlichen Tempera-
vierungsenergie, während die die Zumischung von
turverläufe isoperiboler Warmlagerungsversuche
Calciumoxalat und Ammoniumphosphat zu einer Ab-
gelöster und ungelöster Ammoniumphosphat-
senkung um bis zu 35 % führt.
Braunkohle-Mischungen dargestellt. Die in Klammern
angegeben Temperatur gibt die niedrigste Ofentem-
In Mischungen mit Aktivkohle erhöht Calciumoxalat
peratur an, bei der es zu einer Zündung kommt. Die
die Aktivierungsenergie um 12 %, währenddessen
Selbstentzündungstemperatur liegt weniger als 2K
Ammoniumsulfat zu einer ca. 44%igen Absenkung
unterhalb dieser Temperatur.
führt.
Es zeigt sich, dass zum Entzünden der Mischungen
generell höhere Temperaturen nötig sind. Da sich
Betrachtet man das Aktivkohle-Steinkohle-Gemisch
aufgrund des höheren Temperaturunterschiedes die
als brennbaren Stoff, führt Ammoniumsulfat zu einer
Proben schneller erwärmen sind die Kurven für
Absenkung der Aktivierungsenergie, während Am-
BK80-Aphos20, BK60-Aphos40 sowie BK80-
moniumphosphat in hohen Zumischungsgraden die
Aphos20_gelöst zeitlich nach vorn verschoben. Be-
Aktivierungsenergie erhöht.
trachtet man das BK60-Aphos40_gelöst Gemisch,
fällt die lange Induktionszeit (Zeit vom Einstellen der
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass kein
Probe bis zum Entzünden; im Diagramm gekenn-
eindeutiger Einfluss der untersuchten Zuschlagstoffe
zeichnet durch einen Punkt) auf. Dies ist darauf
ausfindig gemacht werden kann, sondern immer die
zurückzuführen, dass die angelagerten Ammonium-
gesamten Einflussfaktoren auf die Selbstentzün-
phosphatpartikel die Kohlepartikel einschließen. Das
dungsreaktion in Betracht gezogen werden müssen.
Schmelzen des Ammoniumphosphates wirkt einer-
seits als Energiesenke, andererseits wird der
Einfluss der Art der Zumischung
Stofftransport vom bzw. zum Partikel behindert. Bis
Neben dem Einfluss der Zuschlagstoffe an sich wur-
zum vollständigen Zerfall des Ammoniumphosphates
de auch der Einfluss von unterschiedlichen Arten der
wird somit ein Durchgehen der Reaktion unterbun-
Zumischungen untersucht. Während die o.g. Werte
den.
auf einer trockenen Zumischung basieren, wurden im
Folgenden die Salze (Asul, Aphos) in Wasser gelöst
Im Rahmen dieser Experimente konnte gezeigt wer-
und Braunkohle beigemischt. Das Gemisch wird an-
den, dass nicht nur die chemischen Eigenschaften
schließend wieder auf die Ausgangsfeuchte
Einfluss auf eine Reaktion nehmen sondern auch
getrocknet.
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physikalische Parameter wie die Korngrößenvertei- S(063) auf, hat aber eine ca. 25-fach größere spezifi-
lung oder die Art der Mischung entscheidend sind. sche Oberfläche (150m²/g).
Tabelle 2 Korngrößenverteilung (in %)
dPartikel [µm] BK S(063) S(200) S(700)
0- 20 26,1 43,4 0 0
20- 40 32,8 30,3 0,4 0
40- 80 41,1 22,0 8,7 0
80- 160 0 3,9 50,2 0,1
160- 240 0 0,3 36,6 0,1
240- 500 0 0,1 4,1 14,4
500- 760 0 0 0 68,0
760-1000 0 0 0 16,3
1000-1360 0 0 0 1,1
Abbildung 2 Vergleich der Temperaturverläufe von gelös-
ten und ungelösten Zumischungen
In Abbildung 4 wird die Abhängigkeit des zeitlichen
Temperaturverlaufes vom Anteil des zugemischten
Magnesiumoxids untersucht. Es zeigt sich, dass be-
Einfluss von Inertstoffen
reits ab einer Zumischung von 2,5% höhere
In weiteren Experimenten wurden Sand
Temperaturen auftreten. Dieser Effekt konnte in die-
(Siliciumdioxid) und Magnesiumoxid unterschiedli-
sen geringen Mischungsgraden bei Sand nicht
cher Partikelgrößen mit Braunkohle gemischt.
nachgewiesen werden. Des Weiteren treten wesent-
Aufgrund ihrer inerten Eigenschaften können diese
lich höhere Temperaturen auf, als bei den
nur als Wärmesenke wirken. Dies wird in leicht er-
Sandmischungen. Diese beiden Effekte könnten auf
höhten Selbstentzündungstemperaturen deutlich. Es
Oberflächeneffekte zurückgeführt werden. Zur Zeit
ist jedoch auffällig, dass Mischungen mit Inertstoffen
existiert jedoch keine schlüssige Theorie, welche die
zu wesentlich höheren Maximaltemperaturen führen.
hohen Temperaturen erklärt.
In Abbildung 3 wird der Einfluss der Korngröße der
entsprechenden Sande gezeigt. Die Angaben in
Klammern geben die jeweilige maximale Korngröße
des Sandes nach Herstellerangaben an. Die tatsäch-
lichen Korngrößen sind in Tabelle 2 dargestellt.
Abbildung 4 zeitlicher Temperaturverlauf für verschiedene
Magnesiumoxid/Braunkohlegemische für T =160 °C und
Ofen
V=100 cm³
Zusammenfassung
Die dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die Zu-
Abbildung 3 Einfluss von Sand auf die maximale Tempe-
mischung von Inhibitoren und Inertstoffen einen
ratur in Braunkohleschüttungen
signifikanten Einfluss auf die Selbstentzündungstem-
Da der Effekt der höheren Temperaturen von der peratur, das Abbrandverhalten und die maximale
Korngröße, aber nicht vom Mischungsverhältnis, ab- Temperatur hat. Ebenfalls ist die Art der Zumischung
hängt, kann davon ausgegangen werden, dass es entscheidend. Zusammenfassend muss festgehalten
sich um einen oberflächenkatalyischen Effekt han- werden, dass sich bis jetzt keine allgemeingültige
delt. Aus diesem Grund wurden weitere Aussage über den Einfluss eines bestimmten Zu-
Untersuchungen mit Magnesiumoxid durchgeführt. schlagstoff reffen lassen. Es muss immer das
Dieses weist eine ähnliche Korngrößenverteilung wie jeweilige Reaktionssystem mit allen Einflussfaktoren
auf die Verbrennungsreaktion untersucht werden.
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Sicherheitstechnische Kenngrößen von schungsbemühungen. Hierzu werden die für ver-
Brennstoffgemischen schiedenen Kenngrößen in der Literatur
veröffentlichten formelmäßigen Beziehungen mit den
Dieter Gabel, Emmanuel Kwasi Addai, Ulrich Krause praktischen Messergebnissen verglichen und eigene
Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg Vorschläge zur Beschreibung des Verhaltens ge-
macht.
Das Zünd- und Explosionsverhalten von Stoffen wird
gewöhnlich über die Angabe verschiedener sicher- 2. experimentelle Untersuchungen
heitstechnischen Kenngrößen definiert. Diese haben
Grundlage der experimentellen Untersuchungen bil-
sich in der Praxis bewährt, gelten im Allgemeinen je-
den die standardisierten Apparaturen zur
doch nur für Reinstoffe. Für Stoffgemische, wie sie
Bestimmung der sicherheitstechnischen Kenngrößen
häufig in Produktionsprozessen auftreten, sind weder
von Stäuben, da diese es aufgrund ihres Aufbaus
verlässliche Daten vorhanden, noch die genormten
leichter ermöglichen sie für den Einsatz von Gasen,
Prüfverfahren anwendbar. Wie bei den sicherheits-
Dämpfen und Sprays zu erweitern.
technischen Kenngrößen allgemein existieren auch
Bisher konnten die 20-Liter-Kugel und der Godbert-
für Gemische keine allgemein gültigen Formeln, die
Greenwald-Ofen erfolgreich modifiziert werden, wäh-
eine Berechnung der Kenngrößen ermöglichen wür-
rend sich die Anpassung der Apparatur zur
de. Deswegen konzentriert sich ein Teil der
Bestimmung der Mindestzündenergie noch in der
experimentellen Forschung in der Abteilung Anlagen-
Planung befindet. In dieser Apparatur finden im Mo-
technik und Anlagensicherheit der Otto-von-
ment nur Untersuchungen zum Verhalten von
Guericke- Universität auf dieses Gebiet.
Mischungen unterschiedlicher Stäube statt.
Über das Versuchsprogramm und Ergebnisse der
Betrachtet werden im wesentlichen Gemische mit
beiden erst genannt Apparaturen wird im Folgenden
Stäuben; dies beinhaltet sowohl Staub-Staub-
berichtet.
Gemische, als auch sogenannte hybride Gemische,
a. 20-Liter-Kugel
also Mischungen von Staub mit brennbaren Gasen,
Dämpfen oder Sprays. Hierzu wurden die Standard- Zur Untersuchung steht die 20-Liter-Kugel in der Aus-
apparaturen für die Bestimmung der führung der Firma „Kühner safety“ zur Verfügung, die
Explosionskenngrößen und der Zündtemperatur von mit den nötigen Versorgungsanschlüssen für Gase
Stäuben modifiziert. und mit einer Dauerfunkenstrecke als Zündquelle
ausgerüstet ist. Das Versuchsverfahren zur Untersu-
1. Einleitung und Motivation chung von Stäuben wird im Wesentlichen
beibehalten, um die Vergleichbarkeit der gemesse-
Sicherheitsgerechte Auslegung und der sichere Be-
nen Werte zu garantieren. Die Änderungen sind so
trieb von Anlagen erfordert die Kenntnis über das
ausgeführt, dass weiterhin standardgemäß gemes-
mögliche Zünd- und Explosionsverhalten von Stoffen.
sen werden kann. Eine schematische Darstellung der
Grundlage hierfür bilden die sicherheitstechnischen
Versuchsapparatur zeigt Abbildung 1.
Kenngrößen, darunter vor allem
• Zündtemperatur,
Die Gasmischungen für die hybriden Gemische wer-
• Zündenergie,
den über das Partialdruckverfahren direkt in der
• Sauerstoffgrenzkonzentration und
Kugel erzeugt. Hierzu ist neben dem Anschluss für
• unter und obere Zünd- bzw. Explosionsgren- das zu untersuchende Brenngas lediglich ein präziser
ze. Drucksensor nötiger, der das analoge Messinstru-
ment ersetzt.
Diese beziehen sich jedoch in der Regel auf einen
genau definierten Stoff, also zum Beispiel einen
Auf äquivalente Art lassen sich Dämpfe brennbarer
Reinstoff oder einen genau charakterisierten Staub.
Flüssigkeiten testen, solange diese einen ausrei-
In der industriellen Fertigung treten aber häufig Stoff-
chenden Dampfdruck haben. Wird eine
gemische - in unterschiedlichen
Flüssigkeitsmenge in die teilweise evakuierte Kugel
Zusammensetzungen - auf, für die die entsprechen-
eingebracht verdampft diese und aus der Druckände-
den Kenngrößen nur unzureichend bekannt sind.
rung kann auf die Konzentration geschlossen
werden.
Da sich aus Sicht der praktischen Durchführbarkeit
nicht beliebig viele Mischungsverhältnisse untersu-
chen lassen, ist eine allgemein gültige Beschreibung
des Verhaltens von Stoffgemischen das Ziel der For-
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b. Godbert-Greenwald-Ofen
Bei der verwendeten Apparatur zur Bestimmung der
Zündtemperatur von Stäuben handelt es sich um ei-
nen Godbert-Greenwald-Ofen doppelter Länge,
dessen Probenaufgabe modifiziert wurde. Den Auf-
bau gibt Abbildung 2 wieder.
Die Vorgehensweise zur Bestimmung der Mindest-
zündtemperatur entspricht der Standard Prozedur
und die Modifikationen beeinflussen das Versuchser-
gebnis reiner Staubversuche nicht.
Für hybride Gemische mit Gasen wird im Druckluftre-
servoir an Stelle reiner Luft ein Gemisch aus
Brenngas und Luft vorgelegt. Die Gemischanteile er-
geben sich aus dem Partialdruck, wofür für die
Druckmessung ein entsprechend präzises Manome-
ter zum Einsatz kommt. Lösemitteldämpfe werden in
einer separaten, beheizten Kammer erzeugt und dem
Druckluftstoß beigemischt. Für beide Verfahren lässt
Abbildung 1 Schema der 20-L-Explosionsapparatur ohne
sich nur die zur Verfügung stehende Menge an
die Vorrichtung zur Verdüsung brennbarer Flüssigkeiten
Brennstoff angeben, eine direkte Konzentrationsan-
gabe ist aufgrund des offenen Aufbaus nicht möglich.
Über die aus der Literatur bekannten Angaben zur
Zur Generierung eines Flüssigkeitssprays wurde das
unteren Zündgrenze für Reinstoffe lassen sich jedoch
vorhandene Schauglas entfernt und an dem Flansch
Vergleiche ziehen.
eine Düse mit Ventil und Vorratsbehälter montiert.
Somit ist es möglich in der teilevakuierte Kugel ein
Spray/Nebel mit der zu untersuchenden Flüssigkeit
zu erzeugen. Die sich in der Kugel ausbildende „Wol-
ke“ wird über die Düsenart und den gewählten
Vordruck charakterisiert. Hierzu wurden Voruntersu-
chungen mit einer Hochgeschwindikeits-Kamera und
einem Phasen-Doppler-Anemometer durchgeführt.
Im Rahmen studentischer Arbeiten wurden alle drei
Varianten erfolgreich angewendet und dabei bereits
folgende Stoffe und deren Gemische untersucht:
Staub Gas Flüssigkeit
Stärke Wasserstoff Aceton
Lycopodium Methan Iso-Propanol Abbildung 2 Schema des Versuchsaufbaus zur Bestim-
Toner Propan Ethanol mung der Mindestzündtemperatur
Holzstaub Hexan
Aufgrund des geringen Durchmessers des Ofens
konnte hier eine Verdüsung von Flüssigkeiten nicht
Detaillierte Werte sind den einzelnen Arbeiten zu
realisiert werden.
entnehmen und werden teilweise separat veröffent-
licht. Neben dem maximalen Explosionsdruck und
Die bisher untersuchten Stoffe entsprechen den oben
der Druckanstiegsgeschwindigkeit wurde vor allem
genannten. Es zeigt sich zum Beispiel, dass vor al-
die untere Explosionsgrenze der verschiedenen Ge-
lem Gemische mit Wasserstoff sich gegenseitig recht
mische genauer untersucht, da diese signifikant unter
wenig beeinflussen. Andererseits bewirken schon ge-
der jeweiligen Konzentration der Einzelstoffe liegen
ringste Staubmengen, die weit unter der zündfähigen
kann. Momentan liegt der Schwerpunkt der Versuche
Konzentration liegen, einen deutlichen Einfluss auf
auf der Anwendung des Sprays – Variation der Ein-
das Zündverhalten der Gase und Dämpfe.
flussgrößen und weitere Flüssigkeiten.
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Interessanterweise stimmen auch die Zündtempera- Die Forschungsergebnisse sind von grundlegender
turen der reinen Gase und Dämpfe gut mit den Bedeutung für die betriebspraktische Durchführung
Literaturwerten überein. der Brandgefährdungsbeurteilung bei staubführen-
den Anlagen mit Fließbetten.
3. Ausblick
Brände in industriellen Fließbetten haben sich bereits
Das Zünd- und Explosionsverhalten von Mischungen
tatsächlich ereignet (DAMMANN 2014). Es handelt
brennbarer Stoffe mit Stäuben wird in umfangreichen
sich demnach nicht um ein theoretisches Ereignis,
experimentellen Untersuchungen erforscht. Hierzu
sondern um die Untersuchung der Wahrscheinlichkeit
wurden standartisierte Verfahren auf praktikable Art
derartiger Brandereignisse (BARTH et. al. 2014,
für die Verwendung mit hybriden Gemischen erwei-
LEKSIN et. al. 2014). Dies begründet die Notwendig-
tert. Neben der Schaffung einer Basis an Messdaten
keit, die Brandgefahr in Fließbetten im konkreten
gleicher Mischungen in unterschiedlichen Apparatu-
betrieblichen Einzelfall bewerten und beurteilen zu
ren steht die Frage nach der Vorhersagbarkeit des
können.
Verhaltens auf Grundlage bekannter Kenngrößen der
Einzelstoffe im Fokus.
Die Brennzahl (BZ) dient zur Einschätzung der Risi-
ken, die beim Umgang mit bestimmten Stäuben
Weitere bereits geplante Untersuchungen betreffen
auftreten, sowie als Planungsgrundlage für Schutz-
die Sauerstoffgrenzkonzentration und den Einfluss
maßnahmen. Je höher die Brennzahl, desto heftiger
von inerten Stoffen in den Mischungen.
ist ein Ab-/Brand innerhalb einer Anlage. Dies wird
bei der Konzeption der Brandschutzmaßnahmen be-
rücksichtigt. Mit zunehmender Brennzahl steigt
Ab-/Brandverhalten von Stäuben im Fließ-
ebenso die Wirkung des abbrennenden Staubes als
bett: Modifikation der Brennprüfung nach
Zündquelle für ein sekundäres Explosionsereignis.
VDI 2263 Blatt 1 Vor Beginn der Untersuchungen bestand ein Wis-
sensdefizit dahingehend, ob eine für abgelagerten
Alexey Leksin, Uli Barth
Staub normgemäß ermittelte Brennzahl auch zur
Bergische Universität Wuppertal
sicherheitstechnischen Beurteilung von Fließbetten
geeignet ist.
Im Rahmen der sicherheitstechnischen Beurteilung
brennbarer Stäube obliegt der Brennprüfung eine ho-
Gemäß VDI 2263, Blatt 1: 1990-05 wurde zuerst die
he Bedeutung. Bislang besteht eine
Brennzahl von abgelagerten Stäuben aus dem Nah-
Wissensunsicherheit dahingehend, ob und ggf. in-
rungsmittelbereich bestimmt. Um diese Brennzahl mit
wieweit eine für abgelagerten Staub normgemäß
dem Ab-/Brandverhalten in einem quasi-stationären
ermittelte Brennzahl zur sicherheitstechnischen Beur-
Zustand zu vergleichen, wurde daraufhin eine praxis-
teilung von Fließbetten geeignet bzw. zulässig ist.
orientierte Prüfapparatur entwickelt, die aus einem
Physikalisch stellen Fließbette Zustände dar, die zwi-
nach oben offenen Metallkasten, welcher mit einem
schen abgelagertem Staub und einer
speziellen Drahtgewebe abgedeckt ist, besteht.
dementsprechenden Brandgefahr und aufgewirbel-
Oberhalb des Drahtgewebes wird ein Metallrahmen
tem Staub und einer dementsprechenden
aufgesetzt und mit dem Metallkasten verschraubt.
Explosionsgefahr, eingeordnet werden können. Es
Dadurch wird zum einen das Drahtgewebe fixiert und
stellt sich die Frage, ob durch diesen intermedialen
zum anderen ein 30 mm x 300 mm großer Bereich
Zustand die Möglichkeit der Änderung des Ab-
definiert. Dieser Bereich bildet eine Anströmfläche
/Brandverhaltens von Stäuben in Fließbetten besteht.
von 90 cm2 oberhalb derer eine Fluidisierung stattfin-
Der Lehrstuhl für Methoden der Sicherheitstech-
den kann. Der Raum unterhalb des Drahtgewebes
nik/Unfallforschung an der Bergischen Universität
wird an eine Druckluftzuleitung angeschlossen.
Wuppertal entwickelte eine modifizierte Brennprüfein-
richtung für Fließbette zur Durchführung von
Grundsätzlich konnten vier Hauptphänomene als Er-
experimentellen Untersuchungen zum Ab-
gebnisse der Brennprüfung in der modifizierten
/Brandverhalten von Stäuben in einem quasi-
Prüfapparatur festgestellt werden:
stationären Zustand. Hinsichtlich der Bewertung der
Brandgefahr wird zwischen den erhobenen Erkennt-  Im Vergleich zur Brennzahlbestimmung nach VDI
nissen in einem dynamischen Fließbett und den 2263 Blatt 1:1990-05 wurde keine Änderung des
Erkenntnissen statisch abgelagerter Stäube vergli- Ab-/Brandverhaltens verzeichnet.
chen.  Im Vergleich zur Brennzahlbestimmung nach VDI
2263 Blatt 1:1990-05 wurde eine deutliche Ände-