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E2.3.2 Flammen und heiße Gase
Zündvorgang
Flammen sind exotherme chemische Reaktionen, die bei Temperaturen von etwa 1.000 °C und mehr schnell ablaufen und häufig von Leuchterscheinungen begleitet sind. Als Reaktionsprodukte treten heiße Gase, bei Staubflammen oder rußenden Flammen auch glühende Feststoffpartikel auf. Besondere Vorsicht ist beim Vorhandensein von Schwefel geboten (durch Sublimation wird Wiederentzünden, z.B. hinter einer flammendurchschlagsicheren Einrichtung, möglich). Sowohl die Flammen selbst als auch die heißen Reaktionsprodukte können explosionsfähige Atmosphäre entzünden. Flammen, auch sehr kleiner Abmessungen, zählen zu den wirksamsten Zündquellen.
Befindet sich sowohl innerhalb als auch außerhalb einer Apparatur oder in benachbarten Anlageteilen explosionsfähige Atmosphäre, so kann bei Entzündung in einem der Bereiche die Flamme durch Öffnungen wie z.B. Entlüftungsleitungen in den anderen Bereich übertragen werden. Das Verhindern eines Flammendurchschlages erfordert spezielle konstruktive Schutzmaßnahmen (s. Abschnitt E3.4). 89) 90)
Schutzmaßnahmen
In den Zonen 0 und 20 dürfen Einrichtungen mit Flammen nicht verwendet werden. Gase aus Flammenreaktionen, z.B. Abgase zum Zweck des Inertisierens und sonstige erwärmte Gase dürfen in den Zonen 0 und 20 nur unter Anwendung von für den Einzelfall festzulegenden Sonderschutzmaßnahmen eingeleitet werden 38)
Diese Sonderschutzmaßnahmen beziehen sich z.B. auf Begrenzung der Temperatur, Abscheidung zündfähiger Partikel, Verhindern von Gasrücktritt und Flammendurchschlägen.
Auch in Zone 1 und 2 sowie 21 und 22 sind Einrichtungen mit Flammen nur zulässig, wenn die Flammen sicher eingeschlossen sind und die in Abschnitt E2.3.1 festgelegten Temperaturen an den Außenflächen der Anlageteile nicht überschritten werden. Bei Betriebsmitteln mit eingeschlossenen Flammen (z.B. spezielle Heizungsanlagen) ist ferner zu gewährleisten, dass der Einschluss gegen die Einwirkung von Flammen ausreichend beständig ist und einen Flammendurchschlag in den Gefahrbereich sicher verhindert Die zur Verbrennung benötigte Luft darf aus der Zone 1 oder 2 bzw. 21 oder 22 nur angesaugt werden, wenn die durch Ansaugen explosionsfähiger Atmosphäre bedingten Gefahren durch entsprechende Schutzmaßnahmen vermieden werden.
Heiße Gase dürfen nur eingeleitet werden, wenn neben den o.g. Forderungen durch geeignete Einrichtungen gewährleistet ist, dass die Abgase an der Eintrittsstelle die Zündtemperatur der explosionsfähigen Atmosphäre nicht überschreiten können. Abgelagerte Stäube dürfen nicht entzündet werden. Als Kriterien für diese Forderung können die Glimm- bzw. Selbstentzündungstemperatur der Stäube dienen.
Müssen Flammen eingesetzt werden (z.B. in Brennöfen), so ist vor ihrer Entzündung das Vorhandensein oder Entstehen explosionsfähiger Gemische in gefahrdrohender Menge auszuschließen.
Hinsichtlich glühender Feststoffpartikel (Funkenflug) wird auf Abschnitt E2.3.3 (mechanisch erzeugte Funken) und hinsichtlich Flammendurchschlag auf Abschnitt E3.4 verwiesen.
E2.3.3 Mechanisch erzeugte Funken
Zündvorgang
Durch Reib-, Schlag- und Abtragvorgänge, z.B. Schleifen, können aus festen Materialien Teilchen abgetrennt werden, die eine erhöhte Temperatur auf Grund der beim Trennvorgang aufgewandten Energie annehmen. Bestehen die Teilchen aus oxidierbaren Stoffen, wie z.B. Eisen oder Stahl, können sie einen Oxidationsprozess durchlaufen, wobei sie noch höhere Temperaturen erreichen. Diese Teilchen (Funken) können brennbare Gase und Dämpfe sowie bestimmte Staub/ Luft-Gemische (insbesondere Metallstaub/Luft-Gemische) entzünden. 42) 79) In abgelagertem Staub können darüber hinaus durch Funken Glimmnester entstehen, die dann zur Zündquelle für explosionsfähige Atmosphäre werden können. 33) 79)
Das Eindringen von Fremdmaterialien, z.B. von Steinen oder Metallstücken, in Geräte, Schutzsysteme und Komponenten muss als Ursache von Funken berücksichtigt werden.
Reibung sogar zwischen einander ähnlichen Eisenmetallen und zwischen bestimmten keramischen Materialien kann örtliche Erhitzung und Funken ähnlich den Schleiffunken verursachen. Dadurch kann explosionsfähige Atmosphäre entzündet werden.
Reib-, Schlag- und Abtragvorgänge, bei denen Rost und Leichtmetalle (z.B. Aluminium und Magnesium) und ihre Legierungen beteiligt sind, können eine aluminothermische Reaktion (Thermitreaktion) auslösen, durch die explosionsfähige Atmosphäre entzündet werden kann.
Auch beim Schlagen oder Reiben von Titan oder Zirkonium gegen ausreichend harte Materialien können zündfähige Funken entstehen, sogar bei Abwesenheit von Rost.
Beim Schweißen und Schneiden entstehende Schweißperlen sind Funken mit sehr großer Oberfläche, sie gehören deshalb zu den wirksamsten Zündquellen.
Schutzmaßnahmen
In den Zonen 0 und 20 sind keine Apparaturen, Betriebsmittel und Arbeitsvorgänge zulässig, bei denen selbst bei selten auftretenden Betriebsstörungen zündfähige Reib-, Schlag- oder Schleiffunken auftreten können. Insbesondere sind Reibvorgänge zwischen Aluminium oder Magnesium (ausgenommen Legierungen mit weniger als 10 % Al und Farben und Beschichtungsmaterialien mit einem Massengehalt von weniger als 25 % Al) und Eisen oder Stahl (ausgenommen nicht rostender Stahl, wenn die Anwesenheit von Rostpartikeln ausgeschlossen werden kann) auszuschließen. Reib- und Schlagvorgänge zwischen Titan oder Zirkonium und jeglichem harten Werkstoff sind zu vermeiden.
In den Zonen 1 und 21 sind nach Möglichkeit die Forderungen für die Zonen 0 und 20 zu erfüllen. Sind jedoch Arbeitsvorgänge, bei denen zündfähige Reib-, Schlag- oder Schleiffunken auftreten können, erforderlich, so müssen Funken durch geeignete Maßnahmen vermieden oder abgeschirmt werden.
Zündfähige Schleiffunken lassen sich z.B. durch Wasserkühlung an der Schleifstelle verhindern.
Die Entstehung zündfähiger Reib- und Schlagfunken lässt sich durch Wahl günstiger Materialkombinationen einschränken (z.B. bei Ventilatoren) 39) 40) 41) Bei Betriebsmitteln mit betriebsmäßig bewegten Teilen ist an den möglichen Reib-, Schlag- oder Schleifstellen die Materialkombination Leichtmetall und Stahl (ausgenommen nicht rostender Stahl) grundsätzlich zu vermeiden.
Zündfähige Partikel in Abgasen können z.B. durch Wasservorlagen abgeschieden werden.
Bei Ventilatoren ist besonders auf geeignete Werkstoffe, geeignete Lagerung des Rotors und ausreichende Spaltabmessung zwischen rotierenden und feststehenden Teilen zu achten 39) 40) 41). Ferner ist die Ablagerung von Staub und Kondensat im Innern des Gehäuses sowie das Eindringen von Fremdkörpern zu vermeiden (vgl. Erläuterungen zu Abschnitt E2.3.1 "Schutzmaßnahmen").
In den Zonen 2 und 22 ist es in der Regel ausreichend, die für die Zonen 1 und 21 beschriebenen Schutzmaßnahmen lediglich gegen betriebsmäßig zu erwartende zündfähige Funken durchzuführen.
In allen Zonen dürfen Betriebsmittel, die für einen Einsatz in explosionsfähiger Gas/Luft- und Dampf/Luft-Atmosphäre oder in brennbaren Nebeln vorgesehen sind und die durch mechanische Wirkungen Funken erzeugen können, dann nicht verwendet werden, wenn die explosionsfähige Atmosphäre eines oder mehrere der folgenden Gase enthalten kann: Acetylen, Schwefelkohlenstoff, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Ethylenoxid.
Hinweis: Beim Gebrauch von Werkzeugen ist zu unterscheiden zwischen solchen, bei deren Einsatz in der Regel nur ein einzelner Funken entstehen kann, z.B. Schraubendreher, Schraubenschlüssel und Schlagschrauber, und solchen, bei denen bei der Bearbeitung des Werkstückes eine Vielzahl von Funken, z B. bei Stemmarbeiten, oder sogar Funkengarben, z.B. beim Einsatz von Trenn- und Schleifgeräten, erzeugt werden.
In explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 0 dürfen keine Arbeitsmittel verwendet werden, bei deren Einsatz mit dem Auftreten auch von einzelnen Funken gerechnet werden muss.
In explosionsgefährdeten Bereichen der Zonen 1 und 2 können Stahlwerkzeuge verwendet werden, sofern beim Gebrauch keine Funkengarben entstehen. Bei Vorliegen gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre am Arbeitsort, z.B. Betriebsstörungen, sind solche Arbeiten einzustellen.
Ein Verwendungsverbot in Zone 1 gilt jedoch für jegliche Art von Stahlwerkzeugen, wenn Explosionsgefahr durch Stoffe der Explosionsgruppe IIC (Acetylen, Schwefelkohlenstoff, Wasserstoff) gegeben sein kann, es sei denn, es sind Schutzmaßnahmen nach E5 durchgeführt.
In explosionsgefährdeten Bereichen der Zonen 21 und 22 können Stahlwerkzeuge verwendet werden, sofern keine Funkengarben oder heiße Oberflächen (z.B. beim Bohren) entstehen. Andernfalls ist die Arbeitsstelle gegenüber dem übrigen Bereich der Zonen 21 und 22 abzuschirmen und zusätzlich ist eine der folgenden Maßnahmen durchzuführen:
Bei Arbeiten, z.B. beim Schleifen oder Trennen, in den Zonen 21 und 22 oder deren Umgebung ist zu berücksichtigen, dass die entstehenden Funken auch über weite Strecken fliegen und zur Bildung von Glimmnestern führen können. Deswegen muss auch der weitere Bereich um die Arbeitsstelle in die genannten Schutzmaßnahmen einbezogen werden.
Eine erhöhte Zündgefahr besteht in allen Zonen dann, wenn mit einer aluminothermischen Reaktion (Thermitreaktion) zu rechnen ist. Schlägt man z.B. auf eine rostige Stahlfläche, die mit einer Aluminiumfolie bedeckt oder einem Anstrich von Aluminiumfarbe versehen ist, oder auf der Aluminiumabrieb oder Aluminiumspäne liegen, bilden sich sehr leicht Aluminiumfunken von großer Zündwirksamkeit aus. In gleicher Weise entstehen Aluminiumfunken, wenn auf Bauteile aus Aluminium rostende Teile schlagen oder Flugrost zu liegen kommt und Schläge auf diese Stellen geführt werden.
Um eine bessere Leitfähigkeit der Fußböden zu erreichen, werden in der Praxis vielfach Aluminiumfarben oder Aluminiumbeschichtungen von Fußböden (wegen hoher Leitfähigkeit mit hohem Aluminiumanteil) in explosionsgefährdeten Bereichen verwendet. Es stellt sich die Frage, ab welchem Aluminiumgehalt mit dem Auftreten von zündfähigen Funken gerechnet werden muss. Versuche haben ergeben, dass die Gefahr einer Funkenbildung nur bei hohen Aluminiumgehalten besteht. Bei Farben und Beschichtungen, bei denen der Aluminiumgehalt in gealtertem, trockenem Zustand unter 25 Gew. % liegt, ist die Bildung zündfähiger Funken nicht zu befürchten, während in Abhängigkeit der verschiedenen Bindemittel und Füllstoffe bei einem Aluminiumgehalt von mehr als 45 Gew.% diese Gefahr auf jeden Fall besteht. Da meistens die genaue Zusammensetzung des Aluminiumanstrichs nicht bekannt ist, sollte dafür Sorge getragen werden, dass während der Arbeiten mit Stahlwerkzeugen gewährleistet ist, dass explosionsfähige Atmosphäre in gefahrdrohender Menge nicht vorhanden ist oder entstehen kann. Dies ist bei Gasen und Dämpfen messtechnisch z.B. durch Gaswarngeräte zu überwachen.
E2.3.4 Elektrische Anlagen
Elektrische Anlagen sind einzelne oder zusammengeschaltete Betriebsmittel, hierzu gehört auch Prozessleittechnik (PLT, siehe auch E4), die elektrische Energie erzeugen, umwandeln, speichern, fortleiten, verteilen, messen, steuern oder verbrauchen.
Zündvorgang
Bei elektrischen Anlagen können - selbst bei geringen Spannungen - elektrische Funken (z.B. beim Öffnen und Schließen elektrischer Stromkreise und bei Ausgleichsströmen (s. E2.3.5)) und heiße Oberflächen (vgl. E2.3.1) als Zündquellen auftreten. Außerdem ist zu beachten, dass bei elektrischen Anlagen auch mit anderen Zündquellen gerechnet werden muss, z.B. mit mechanisch erzeugten Funken (vgl. E2.3.3), Strahlung elektromagnetischer Felder, z.B. Handy 121) 122) usw. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Schutzkleinspannung (z.B. 42 Volt) keine Maßnahme des Explosionsschutzes ist, da auch bei kleineren Spannungen die Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre möglich ist.
Schutzmaßnahmen
Elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen dürfen bis zum 31.12.2007 entsprechend ElexV betrieben werden. Für elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen, die am 01.01.2003 bereits erstmalig in Betrieb genommen waren, müssen die in der BetrSichV enthaltenen Betriebsvorschriften spätestens bis zum 31.12.2007 angewendet werden. Bis dahin können die Prüfungen entsprechend den bisherigen Maßgaben durchgeführt werden. Hinsichtlich der Beschaffenheitsanforderungen bleiben die bisher geltenden Vorschriften maßgebend, soweit nicht eine entsprechende Anordnung der zuständigen Behörde erfolgt (§ 27 Abs. 3 BetrSichV).
Für Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen nach § 1 Abs. 2 Nr. 3 BetrSichV gelten ab dem 01.01.2003 die Bestimmungen der BetrSichV Diese Anlagen dürfen erstmalig und nach einer wesentlichen Veränderung nur in Betrieb genommen werden, wenn die Anlage unter Berücksichtigung der vorgesehenen Betriebsweise durch eine befähigte Person (Elektrofachkraft) geprüft worden ist (siehe auch E7.5). Mindestens alle drei Jahre sind wiederkehrende Prüfungen durchzuführen. Im Übrigen sind die "Sonderbestimmungen für den Betrieb von elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten Betriebsstätten" (VDE0105 Teil 9) zu beachten.
In allen Zonen müssen elektrische Anlagen gemäß den geltenden Normen konzipiert, konstruiert, installiert und instandgehalten werden.
In den Zonen 0, 1, 20 und 21 sind nur bauartzugelassene explosionsgeschützte elektrische Anlagen zulässig.
In Zone 2 dürfen die für den Einsatz in den Zonen 0 und 1 zulässigen Anlagen verwendet werden. Außerdem können in Zone 2 elektrische Anlagen eingesetzt werden, die den Anforderungen von DIN EN 60079-14 (VDE0165 Teil 1) 43) genügen.
In Zone 22 dürfen die für den Einsatz in den Zonen 20 und 21 zulässigen Betriebsmitteln verwendet werden. Außerdem können in Zone 22 elektrische Anlagen eingesetzt werden, die den Anforderungen von DIN EN 50281-1-2 (VDE0165 Teil 2)49) genügen.
E2.3.5 Elektrische Ausgleichsströme, kathodischer Korrosionsschutz Zündvorgang
In elektrisch leitfähigen Anlagen oder Anlagenteilen können zeitweise oder dauernd Ausgleichsströme (auch Streu- oder Leckströme genannt) fließen: 55) 56) 58)
Werden derartige Anlagenteile getrennt, verbunden oder überbrückt, kann - selbst bei geringen Potenzialdifferenzen - durch elektrische Funken explosionsfähige Atmosphäre entzündet werden. Ferner sind Entzündungen durch Erwärmung dieser Stromwege möglich (vgl. E2.3.1). 52)
Schutzmaßnahmen
In allen Zonen sind alle leitfähigen Anlagenteile, die zu elektrischen Betriebsmitteln gehören oder diesen benachbart sind, gemäß DIN EN 6007914 (VDE0165 Teil 1) 43) zu schützen. Für Anlagen mit kathodischem Korrosionsschutz mit Fremdstromeinspeisung sind spezielle Schutzmaßnahmen vorzusehen.
In den Zonen 0 und 20 sowie 21 ist für sämtliche leitfähigen Anlagenteile - auch solche, die elektrischen Betriebsmitteln nicht benachbart sind - ein Potenzialausgleich erforderlich, 12) der entsprechend DIN EN 60079-14 (VDE0165 Teil 1) 43) auszuführen ist. Von dieser Forderung kann innerhalb von Bereichen abgewichen werden, die von leitfähigen, in einen Potenzialausgleich einbezogenen Wänden umschlossen sind. Werden leitfähige Anlagenteile in die Zone 0, 20 oder 21 eingebracht, z.B. Lüftungs- und Saugrohre in Tanks, so sind sie vorher in den Potenzialausgleich einzubeziehen.
In Zone 1 sind Schutzmaßnahmen wie für die Zonen 0 und 20 erforderlich. Es kann jedoch an leitfähigen Anlageteilen, die elektrischen Betriebsmitteln nicht benachbart sind, auf besondere Maßnahmen des Potenzialausgleiches z.B. zusätzliche Überbrückungen, verzichtet werden, wenn durch miteinander verbundene elektrische leitfähige Anlageteile, z.B. Rohrnetz oder ausgedehnte Erdungsanlagen, bereits ein Potenzialausgleich besteht.
Vor dem Öffnen und Schließen der Verbindungen von leitfähigen Anlageteilen, z.B. beim Ausbau von Armaturen und Rohrteilen, sind Überbrückungen durch Verbindungsleitungen mit genügendem Querschnitt 52) erforderlich, sofern durch diese Arbeiten die ausreichende elektrische Verbindung aufgehoben werden kann.
In den Zonen 2 und 22 kann in der Regel auf einen Potenzialausgleich verzichtet werden, es sei denn, Lichtbögen oder Funken, die von Ausgleichströmen herrühren, treten häufig auf.
E2.3.6 Statische Elektrizität Zündvorgang
Als Folge von Trennvorgängen, an denen mindestens ein Stoff mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 109 Wm oder Gegenstände mit einem Oberflächenwiderstand von mehr als 109 W beteiligt sind, können unter bestimmten Bedingungen zündfähige Entladungen statischer Elektrizität auftreten. Die genannten Widerstandswerte werden in der Regel bei 50 % relativer Luftfeuchte und Raumtemperatur bestimmt. 60) Besonders leicht können Entladungen auftreten, wenn zwar leitfähige Teile verwendet werden, diese aber isoliert angeordnet sind. An aufgeladenen Teilen aus nichtleitfähigen Stoffen, zu ihnen gehören die meisten Kunststoffe, sind sogenannte Büschelentladungen möglich. Unter bestimmten Bedingungen können sehr hohe Ladungsdichten auf Oberflächen erzeugt werden, in deren Folge sogenannte Gleitstielbüschelentladungen auftreten. Diese Bedingungen können z.B. durch Verwendung leitfähig beschichteter isolierender Materialien oder durch schnelle Trennprozesse erfüllt sein.
Büschelentladungen können erfahrungsgemäß nur explosionsfähige Gemische von Gasen und Dämpfen entzünden. Gleitstielbüschelentladungen sind darüber hinaus in der Lage, auch explosionsfähige Staub/Luft- und Nebel/Luft-Gemische zu entzünden.
Schutzmaßnahmen
Die erforderlichen Maßnahmen sind den BG-Regeln "Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen" zu entnehmen. 60) Wichtigste Schutzmaßnahmen sind:
Zweck der Maßnahmen:
E2.3.7 Blitzschlag
Zündvorgang
Wenn ein Blitz in explosionsfähige Atmosphäre einschlägt, wird diese stets gezündet. Daneben besteht eine Zündmöglichkeit auch durch starke Erwärmung der Ableitwege des Blitzes.
Von Blitzeinschlagstellen aus fließen starke Ströme, die auch in größeren Entfernungen nach allen Richtungen von der Einschlagstelle zündfähige Funken und Sprühfeuer auslösen können.
Schutzmaßnahmen
Liegen Gefährdungen durch Blitzschlag vor, müssen für alle Zonen die folgenden Anforderungen erfüllt werden: Die Anlagen sind durch geeignete Blitzschutzmaßnahmen zu schützen. Schädliche Einwirkungen von Blitzeinschlägen, die außerhalb der Zonen 0 und 20 erfolgen, auf die Zonen 0 und 20 selbst, sind zu verhindern, d.h. Überspannungsableiter sollen an geeigneten Stellen, also außerhalb explosionsgefährdeter Bereiche, eingebaut werden. Bei erdüberdeckten Tankanlagen oder elektrisch leitenden Anlageteilen, die gegen den Behälter elektrisch isoliert sind, ist ein Potenzialausgleich z.B. in Form einer Erdringleitung erforderlich.
Blitzschutzmaßnahmen dürfen nicht Maßnahmen zum kathodischen Korrosionsschutz beeinträchtigen.
E2.3.8 Elektromagnetische Felder im Bereich der Frequenzen von 9 kHz bis 300 GHz
Zündvorgang
Elektromagnetische Felder gehen von allen Anlagen aus, die hochfrequente elektrische Energie erzeugen und benutzen (Hochfrequenzanlagen). Dazu gehören beispielsweise Funksender (z.B. Handy) 121) oder medizinische, wissenschaftliche und industrielle Hochfrequenzgeneratoren zur Erwärmung, Trocknung, Härtung und zum Schweißen oder Schneiden.
Sämtliche im Strahlungsfeld befindlichen leitenden Teile wirken als Empfangsantenne, so genannte Empfangsgebilde, und können bei ausreichender Stärke des Feldes und genügender Größe der Empfangsgebilde eine explosionsfähige Atmosphäre entzünden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die empfangene Hochfrequenzleistung dünne Drähte zum Glühen bringt oder dass bei Kontakt bzw. Unterbrechung leitender Teile Funken erzeugt werden. Bei besonders starken elektromagnetischen Feldern, wie in der unmittelbaren Nähe von Hochfrequenzgeneratoren hoher Leistung, können sogar nicht leitende Materialien sich stark erwärmen und zur Zündquelle werden. Die von den Empfangsgebilden aufgenommene Energie, die zur Zündung führen kann, ist bei gegebener Frequenz und Sendeleistung in erster Linie abhängig vom Abstand Strahler - Empfangsgebilde und den Abmessungen der Empfangsgebilde.
Schutzmaßnahmen
Als allgemeine Schutzmaßnahme gegen die Zündwirkung unbeabsichtigt einwirkender elektromagnetischer Felder ist nach allen Richtungen ein Sicherheitsabstand zwischen Sendeantenne und Empfangsgebilden im explosionsgefährdeten Bereich zu beachten. Bei Sendeantennen mit Richtcharakteristik ist zu beachten, dass der Sicherheitsabstand richtungsabhängig sein kann. Der Sicherheitsabstand kann durch Rechnung oder Messung ermittelt werden. Kann ein ausreichender Sicherheitsabstand nicht eingehalten werden, sind geeignete Schutzmaßnahmen, sender- oder empfangsseitig, festzulegen. 62)
Für direkte Einwirkung des Strahlungsfeldes einer Hochfrequenzquelle auf eine explosionsfähige Atmosphäre gilt in Abhängigkeit von der Explosionsgruppe, dass bei einer eingestrahlten Spitzenleistung von nicht mehr als 2 W bei Gruppe IIC, 4 W bei Gruppe IIB und 6 W bei Gruppe IIA in den Zonen 1 und 2 eine Zündgefahr nicht zu erwarten ist. In den Zonen 21 und 22 gilt eine Grenze von 6 W, dabei wird eine korrelierende Mindestzündenergie des explosionsfähigen Staub/Luft-Gemisches von 1 mJ zugrunde gelegt. In den Zonen 0 und 20 sollten 80 % der oben festgelegten Leistungen nicht überschritten werden.
Auskünfte hierzu erteilen u.a.:
Die allgemeine Betriebserlaubnis, das Funkschutzzeichen des VDE, die Angabe des Funkentstörgrades oder die CE-Kennzeichnung nach EMV-Richtlinie enthalten keine Aussagen darüber, ob durch das Gerät oder sein Strahlungsfeld eine Zündgefahr besteht.
In allen Zonen dürfen nur Hochfrequenzgeräte entsprechender Konformitätskategorie (gemäß Anhang I der EG-Richtlinie 94/9/EG) 17) eingesetzt werden, außer es wird unter Zugrundelegung einer Risikobetrachtung im Explosionsschutzdokument (siehe E6) im Einzelfall anders festgelegt.
E2.3.9 Elektromagnetische Strahlung im Bereich der Frequenzen von 3 * 1011 Hz bis 3 * 1015 Hz bzw. Wellenlängen von 1000 µm bis 0,1 µm
(optischer Spektralbereich)
Zündvorgang
Strahlung im optischen Spektralbereich kann - insbesondere bei Fokussierung - durch Absorption in explosionsfähiger Atmosphäre oder an festen Oberflächen zur Zündquelle werden.
Sonnenlicht kann z.B. eine Zündung auslösen, wenn Gegenstände eine Bündelung der Strahlung herbeiführen (z.B. gefüllte Spritzflasche, Hohlspiegel usw.).
Die Strahlung von Blitzlichtquellen wird unter Umständen durch Staubpartikel so stark absorbiert, dass diese Partikel zur Zündquelle für explosionsfähige Atmosphäre oder für Staubablagerungen werden. 71) 72) 73)
Bei Laserstrahlung (z.B. Nachrichtenübermittlung, Entfernungsmesser, Vermessungswesen, Sichtweitenmessgeräte) kann auch in großen Entfernungen noch die Energie- bzw. Leistungsdichte selbst des unfokussierten Strahles so groß sein, dass Zündung möglich ist. Die Erwärmung entsteht auch hier hauptsächlich beim Auftreffen des Laserstrahles auf eine Festkörperoberfläche oder bei Absorption an Staubpartikeln in der Atmosphäre oder an verschmutzten lichtdurchlässigen Teilen; ferner kann die Übereinstimmung von Absorptionsbanden des Gases mit der Laserwellenlänge Zündursache sein. 71) Durch die besonders starke Fokussierung können im Brennpunkt Temperaturen, die weit über 1000 °C liegen, auftreten.
Es ist zu beachten, dass auch die Strahlung erzeugenden Betriebsmittel selbst (z B. Lampen, Lichtbogen, Laser usw.) Zündquellen im Sinne der Abschnitte E2.3.1 und E2.3.4 sein können.
Schutzmaßnahmen
In allen Zonen sind Einrichtungen, die durch Resonanzabsorption eine Zündung bewirken können, nicht zulässig.
In allen Zonen sind für die jeweilige Zone zugelassene oder geeignete Strahlung erzeugende elektrische Betriebsmittel einsetzbar, wenn
In den Zonen 2 und 22 müssen obige Bedingungen bei Normalbetrieb gewährleistet sein, in den Zonen 1 und 21 auch bei selten eintretenden Situationen (z.B. Betriebsstörungen), und in den Zonen 0 und 20 sogar bei sehr selten eintretenden Situationen (z.B. bei seltenen Betriebsstörungen).
E2.3.10 Ionisierende Strahlung
Zündvorgang
Ionisierende Strahlung, erzeugt z.B. durch UV-Strahler, Röntgenröhren, Laser (vgl. E2.3.9), radioaktive Stoffe, Beschleuniger 75 oder Kernreaktoren, kann explosionsfähige Atmosphäre (insbesondere explosionsfähige Atmosphäre mit Staubpartikeln) infolge der Energieabsorption entzünden. Darüber hinaus kann sich auch die radioaktive Quelle selbst durch Eigenabsorption von Strahlungsenergie so hoch erwärmen, dass die Zündtemperatur umgebender explosionsfähiger Atmosphäre überschritten wird.
Unter Einwirkung ionisierender Strahlung können durch Radiolyse und chemische Zersetzung oder Umwandlung, insbesondere bei Bildung sehr reaktionsfähiger Radikale, explosionsfähige Stoffe und Gemische erzeugt und damit weitere Explosionsgefahren geschaffen werden.
Schutzmaßnahmen
In allen Zonen sind elektrische Betriebsmittel zulässig, die ionisierende Strahlung erzeugen, wenn
In den Zonen 2 und 22 müssen obige Bedingungen bei Normalbetrieb gewährleistet sein, in den Zonen 1 und 21 auch bei selten eintretenden Situationen (z.B. Betriebsstörungen), und in den Zonen 0 und 20 sogar bei sehr selten eintretenden Situationen (z.B. bei seltenen Betriebsstörungen).
E2.3.11 Ultraschall
Zündvorgang
Bei Anwendung von Ultraschall werden große Anteile der vom Schallwandler abgegebenen Energie von festen oder flüssigen Stoffen absorbiert. Im beschallten Stoff tritt dabei infolge innerer Reibung eine Erwärmung auf, die in Extremfällen bis über die Zündtemperatur führen kann (vgl. Abschnitt E2.3.1).
Schutzmaßnahmen
In allen Zonen sind Ultraschallwellen mit einer Frequenz über 10 MHz unzulässig, es sei denn, es wird nachgewiesen, dass im gegebenen Fall keine Entzündungsgefahr besteht, weil keine Absorption durch Molekularresonanz auftritt.
Für Ultraschallwellen einer Frequenz bis 10 MHz gelten folgende Forderungen:
In allen Zonen sind Ultraschallwellen nur dann zulässig, wenn die Sicherheit des Arbeitsverfahrens gewährleistet ist. Die Leistungsdichte des erzeugten Schallfeldes darf 1 mW/mm2 nicht überschreiten, es sei denn, es wird nachgewiesen, dass im gegebenen Fall keine Entzündungsgefahr besteht.
E2.3.12 Adiabatische Kompression, Stoßwellen, strömende Gase
Zündvorgang
In Stoßwellen und bei adiabatischer Kompression können so hohe Temperaturen auftreten, dass explosionsfähige Atmosphäre (auch abgelagerter Staub) entzündet werden kann. 27) Die Temperaturerhöhung hängt im Wesentlichen vom Druckverhältnis, nicht aber von der Druckdifferenz ab.
Stoßwellen bilden sich z.B. beim plötzlichen Entspannen von Hochdruckgasen in Rohrleitungen aus. Sie dringen dabei mit Überschallgeschwindigkeit in Gebiete niederen Druckes vor. Bei ihrer Beugung oder Reflektion an Rohrkrümmungen, Verengungen, Abschlussflanschen, geschlossenen Schiebern oder dergleichen treten besonders hohe Temperaturen auf. In Abgangsleitungen von Luftverdichtern und in nach- und zwischengeschalteten Behältern können durch Kompressionszündung von Schmierölnebeln Explosionen auftreten 77) (s. Unfallverhütungsvorschrift "Verdichter" (VBG 16), GUV 2.9)).
Beim Bruch von Leuchtstofflampen kann sich z.B. ein in das evakuierte Rohr einströmendes explosionsfähiges Wasserstoff/Luft- oder Acetylen/Luft-Gemisch durch Kompression so hoch erhitzen, dass Entzündung möglich ist, auch wenn die Leuchtstofflampe nicht an das elektrische Netz angeschlossen ist. Gefahren besonderer Art treten beim Umgang mit strömendem Sauerstoff unter Druck auf; mitgerissene Teilchen, wie z.B. Rost, schleifen bei hinreichend großer Geschwindigkeit Eisenpartikel aus der Rohrwand ab, die dann im verdichteten Sauerstoff mit hoher Temperatur verbrennen und den Brand auf die Rohrleitung oder Armatur übertragen können. Besonders gefährdet sind Sauerstoffschieberund -ventile wegen der beim Öffnen und Schließen in ihnen auftretenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten (s. Unfallverhütungsvorschrift "Sauerstoff" (BGV B7), (GUV 9.8)).
Schutzmaßnahmen
In den Zonen 0 und 20 sind Arbeitsvorgänge, die zündfähige Kompressionen oder Stoßwellen auslösen können, zu vermeiden. Dies muss auch bei selten auftretenden Betriebsstörungen gewährleistet sein. Gefährliche Kompressionen und Stoßwellen lassen sich in der Regel ausschließen, wenn sich z.B. Schieber und Ventile zwischen Anlagenabschnitten mit hohen Druckverhältnissen nur langsam öffnen lassen.
In den Zonen 1 und 21 sind Arbeitsvorgänge, die adiabatische Kompressionen oder Stoßwellen auslösen können, nur im Falle selten auftretender Betriebsstörungen zulässig.
In den Zonen 2 und 22 sind lediglich betriebsmäßig auftretende Stoßwellen und Kompressionen, die explosionsfähige Atmosphäre entzünden können, zu vermeiden.
Bei Verwendung von Betriebsmitteln, die stark oxidierende Gase enthalten, sollten besondere Schutzmaßnahmen ergriffen werden, um eine Entzündung der Werkstoffe und Hilfsstoffe zu vermeiden.
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