Häufig gestellte Fragen
Flammendurchschlagsicherungen
Grundlagen
Eine Flammendurchschlagsicherung ist eine Sicherheitseinrichtung. Der Zweck einer Flammendurchschlagsicherung besteht darin, den Durchfluss von Gasen, Flüssigkeiten usw. zu ermöglichen,
, die Übertragung von Flammen und Explosionen jedoch zu verhindern.
Flammendurchschlagsicherungen (oder „Flammendurchschlagsicherungen“) sind so konstruiert, dass sie den Durchfluss von Gasen, Flüssigkeiten usw. ermöglichen und gleichzeitig die Flammenübertragung verhindern. PROTEGO®-Flammendurchschlagsicherungen bestehen aus einzelnen FLAMMENFILTER® (Flammendurchschlagsicherungen), Zwischenlagen und einem Gehäuse. Der FLAMMENFILTER® besteht aus gewickelten, gewellten Metallstreifen.
Das Prinzip der Flammenlöschung in kleinen Spalten wird sowohl bei PROTEGO®-Endsicherungen als auch bei PROTEGO®-Rohrsicherungen angewendet. Wenn sich ein Gemisch in einer Spalte zwischen zwei Wänden entzündet, breitet sich die Flamme in Richtung des unverbrannten Gemischs aus. Die Ausdehnung des verbrannten Gemischs komprimiert das unverbrannte Gemisch vor und beschleunigt die Flamme.
Die Flamme wird durch Wärmeabgabe in der Grenzschicht „s“ gelöscht, die auf die im Vergleich zur Spaltbreite „D“ große Oberfläche der Spaltlänge übertragen wird, sowie durch Abkühlung des Produkts unter seine Zündtemperatur. Die Spaltbreite und die Spaltlänge der Flammendurchschlagsicherung bestimmen deren Löschleistung.
Je schmaler und länger der Spalt, desto größer die Löschwirkung. Umgekehrt gilt: Je breiter und kürzer der Spalt, desto geringer der Druckverlust. Experimente helfen dabei, das optimale Gleichgewicht zwischen diesen Bedingungen zu ermitteln.
Der Betreiber ist für die regelmäßige Wartung der Armatur verantwortlich. Eine störungsfreie Funktion erfordert regelmäßige Prüf- und Wartungsarbeiten. Die erforderlichen Intervalle hängen von den Eigenschaften (z. B. Kondensation, Sublimation, Polymerisation, Konsistenz) der in der Anlage verarbeiteten Produkte oder der durch die Armaturen fließenden Gemische sowie von der mechanischen Beanspruchung ab, der sie ausgesetzt sind.
Verfügt das Personal nicht über ausreichende Erfahrung im Umgang mit der Armatur, muss der Betreiber folgende Maßnahmen sicherstellen:
- Regelmäßige Kontrollen nach der Inbetriebnahme
- Festlegung künftiger Wartungsintervalle
Dokumentation der festgelegten Wartungsmaßnahmen in den Betriebsvorschriften
Wichtige Punkte bei der Festlegung der Wartungsintervalle:
- Bei „sauberen“ Produkten und normalen mechanischen Belastungen ist in der Regel eine jährliche Inspektion ausreichend.
- Verunreinigungen, mögliche Polymerablagerungen oder andere Ablagerungen, Kondensatansammlungen oder hohe mechanische Belastungen können deutlich kürzere Wartungsintervalle erforderlich machen. Eine erste Wartung spätestens nach 3 Monaten wird empfohlen.
- Die Lebensdauer von Verschleißteilen wie Dichtungen und Membranen hängt von Umwelteinflüssen, Prozessmedien und mechanischer Beanspruchung ab. Nur der Betreiber kann die erforderlichen Wartungsintervalle festlegen.
- Ablagerungen in den Armaturen und Verschmutzungen der FLAMMENFILTER®-Scheiben führen zu erhöhtem Druckverlust oder verminderter Durchflussleistung.
Ersetzen Sie die PROTEGO®-Flammensicherung nach jeder festgestellten Verbrennung oder jedem Rückbrand. Überprüfen Sie alle anderen Teile der Armatur auf Beschädigungen.
Bei Ausführungen mit Temperatursensor (-T, -TB) ist zusätzlich Folgendes zu beachten:
- Überprüfen Sie nach einer festgestellten Verbrennung den Temperatursensor auf Beschädigungen und tauschen Sie ihn gegebenenfalls aus.
- Wenn die Temperatur die Betriebstemperatur des Sensors überschritten hat, tauschen Sie den Messeinsatz aus.
Eine Flammendurchschlagsicherung ist kein Ventil. Der Zweck einer Flammendurchschlagsicherung besteht darin, den Durchfluss von Gasen, Flüssigkeiten usw. zu ermöglichen, aber die Übertragung einer Flamme zu verhindern. Der Zweck eines Ventils besteht darin, zu verhindern, dass der Behälter bei Über- oder Unterdruck beschädigt wird. Geschlossene Behälter oder Tanks, die mit flüssigen Produkten gefüllt sind, müssen über eine Öffnung verfügen, durch die der aufgebaute Druck abgelassen werden kann, damit der Behälter nicht explodiert. Ebenso muss ein Unterdruck ausgeglichen werden, wenn der Tank oder Behälter entleert wird, damit er nicht implodiert.
Flammendurchschlagsicherungen werden je nach Verbrennungsvorgang (Dauerbrandsicherung,
Deflagration,
Detonation
Detonation
Explosion propagating at supersonic velocity and characterized by a shock wave (EN 1127-1: 1997).
und verschiedene Untergruppen).
Deflagrationssicherungen sind Sicherheitseinrichtungen, die in Anlagen mit explosiven Gemischen eingesetzt werden, um Prozessanlagen vor Deflagrationen zu schützen. Sie unterdrücken zuverlässig die Auswirkungen einer Deflagration in den Rohrleitungen in der Nähe potenzieller Zündquellen, löschen die Flamme und schützen Anlagen, die dem Explosionsdruck nicht standhalten können.
Detonationssicherungen sind Sicherheitseinrichtungen, die in Rohrleitungssystemen eingesetzt werden, in denen Detonationen auftreten können. Sie unterdrücken zuverlässig die Auswirkungen einer Detonation, löschen die Flamme und schützen nicht explosionsgeschützte Komponenten und Behälter.
Eine Deflagration ist eine
Explosion
Explosion
Abrupt oxidation or decomposition reaction producing an increase in temperature, pressure, or in both simultaneously.
, die sich mit Unterschallgeschwindigkeit ausbreitet. Je nach geometrischer Form des Verbrennungsraums wird zwischen atmosphärischer Deflagration, Vorraum-Deflagration und Inline-Deflagration unterschieden.
Eine atmosphärische Deflagration ist eine Explosion, die im Freien ohne merklichen Druckanstieg auftritt.
Eine Vorraumdeflagration ist eine Explosion in einem geschlossenen Raum (z. B. in einem Behälter), die durch eine interne Zündquelle ausgelöst wird.
Eine Inline-Deflagration ist eine beschleunigte Explosion in einem Rohr, die sich entlang der Rohrachse mit der Flammenausbreitungsgeschwindigkeit unterhalb der Schallgeschwindigkeit fortbewegt.
Eine Detonation ist eine Explosion, die sich mit Überschallgeschwindigkeit ausbreitet und durch eine Stoßwelle gekennzeichnet ist.
Endsicherungen können je nach Typenzulassung für kurzzeitiges Brennen oder Dauerbrandsicherung geprüft sein.
Unter stabilisiertem Brennen versteht man das gleichmäßige, konstante Brennen einer Flamme, die am oder in der Nähe der Flammendurchschlagsicherung stabilisiert ist. Es wird unterschieden zwischen kurzzeitigem Brennen (stabilisiertes Brennen für einen bestimmten Zeitraum) und Dauer-Brennen (stabilisiertes Brennen für einen unbegrenzten Zeitraum).
Flammendurchschlagsicherungen kommen in einer Vielzahl von Anwendungen im vor- und nachgelagerten Öl- und Gassektor sowie in der Erdöl-, Chemie-, Pharma- und Bioenergieindustrie zum Einsatz. Sie sind bei der Verarbeitung und Lagerung brennbarer Flüssigkeiten unverzichtbar. Der Zweck einer Flammendurchschlagsicherung besteht darin, den Durchfluss von Gasen, Flüssigkeiten usw. zu ermöglichen, jedoch die Übertragung von Flammen zu verhindern.
Ein atmosphärisches, deflagrationsgeschütztes Ventil ist ein hochentwickeltes kombiniertes Über- und Unterdruckventil, das
für hohe Durchflusskapazitäten mit einer integrierten Flammendurchschlagsicherung entwickelt wurde. Es wird in erster Linie für flammendurchschlagsicheres Ein- und Ausatmen an Tanks, Behältern und Prozessanlagen eingesetzt. Dieses Ventil bietet zuverlässigen Schutz vor Überdruck und Unterdruck, verhindert das Einatmen von Luft, reduziert Produktverluste und schützt vor atmosphärischen Deflagrationen.
Auswahl
Flammensperren werden anhand des Verbrennungsprozesses (Deflagration, Detonation, Dauerverbrennung) und des Einbauortes (in der Leitung oder am Leitungsende) ausgewählt. Die Wirksamkeit von Flammensperren muss geprüft und zugelassen sein.
Bei der Auswahl der richtigen Flammendurchschlagsicherung sollten folgende Kriterien berücksichtigt werden:
- Betriebsbedingungen wie Druck und Temperatur
- Explosionsgruppe des strömenden Gemisches
- Zulassungen gemäß ATEX, USCG, CSA, GOST-R, GL, IMO usw.
- Konzentrische, exzentrische oder 90-Grad-Ausführung
- Nennweite und Anschlussart
- Heizmantel oder kundenspezifisch gelieferte elektrische Begleitheizung
- Kritische Stoffe
- Unidirektional oder bidirektional
Auf der Grundlage dieser ersten Auswahl können weitere Details wie Werkstoffe, Beschichtungen usw. angefragt oder im Datenblatt festgelegt werden.
Je nach Einbau- und Betriebsbedingungen sind entweder Deflagrationssicherungen oder Detonationssicherungen erforderlich. Je nach Betriebsart kann eine Beständigkeit gegen stabilisierte Verbrennung (Kurzzeitverbrennung, Dauerbrandsicherung) erforderlich sein.
Flammendurchschlagsicherungen werden je nach Verbrennungsprozess (Dauerbrand, Deflagration, Detonation und die verschiedenen Untergruppen) sowie nach Art der Installation (Inline, am Ende der Leitung, in Anlagen) in verschiedene Typen unterteilt.
Flammendurchschlagsicherungen werden aus Stahl, Edelstahl oder Hastelloy hergestellt.
Eine Flammendurchschlagsicherung ist an der Öffnung eines Gehäuses oder an den Verbindungsleitungen eines Gehäusenetzwerks installiert.
Um festzustellen, ob Flammendurchschlagsicherungen den Durchfluss beeinflussen, sollten für jeden einzelnen
Armaturen herangezogen werden. Diese Diagramme veranschaulichen den Druckabfall bei verschiedenen Durchflussraten.
Ventile
Die Auswahl des richtigen Über- und Unterdruckventils (PVRV) ist entscheidend für den sicheren Betrieb Ihrer Anlage.
Befolgen Sie diese Richtlinien, um das passende Ventil auszuwählen:
Funktion: Ermitteln Sie den Bedarf an einem Überdruckventil, einem Unterdruckventil oder einem kombinierten Über- und Unterdruckventil mit Abflussanschluss, falls erforderlich.
Ausführung: Wählen Sie zwischen einem kombinierten Endventil oder separaten Über- und Unterdruckventilen mit vertikalem oder horizontalem Anschluss.
Einstelldruck: Dies ist der standardmäßige maximal zulässige Tankdruck abzüglich 10 % Überdruck. Der Ansprechdruck bestimmt die Wahl der Werkstoffe für den Ventilteller.
Dichtungstyp: Wählen Sie den geeigneten Dichtungstyp entsprechend dem Druckniveau. Zur Auswahl stehen eine Luftkissendichtung oder eine Metalldichtung für eine extrem dichte Abdichtung.
Besondere Betriebsbedingungen: Berücksichtigen Sie spezifische Anforderungen wie den Umgang mit viskosen und klebrigen Substanzen, frostgeschützten Betrieb oder den Einsatz mit polymerisierenden Produkten.
Nennweite: Die Nennweite wird in der Regel durch die erforderliche Durchflussrate bestimmt, um unzulässigen Über- und Unterdruck zu vermeiden. Zur Unterstützung bei der Auswahl stehen zertifizierte Durchflussdiagramme zur Verfügung. Für die richtige Dimensionierung sind die Betriebsbedingungen, der Druckverlust in den Rohrleitungen – einschließlich anderer installierter Armaturen – sowie ein möglicher Gegendruck zu berücksichtigen.
Überlegungen zur Dimensionierung: Die Ventilgröße sollte sicherstellen, dass die zulässigen Drücke bei Freigabe der erforderlichen Durchflussmenge nicht überschritten werden.
Über- und Unterdruckventile
Über- und Unterdruckventile verfügen über gewichts- oder federbelastete Ventilklappen. Wenn sich im Tank Überdruck aufbaut, hebt sich die im Gehäuse geführte Druckventilklappe und lässt den Druck in die Atmosphäre ab, bis der Druck unter den eingestellten Wert fällt. Anschließend schließt das Ventil wieder.
Die Vakuumseite des Ventils bleibt durch die zusätzliche Überdruckbelastung dicht verschlossen. Wenn im Tank ein Unterdruck herrscht, hebt der atmosphärische Druck die Vakuumscheibe an, sodass der Tank entlüftet werden kann.
PROTEGO®-Endventile werden hauptsächlich für Lagertanks, Behälter oder Entlüftungsleitungen eingesetzt. In Rohrleitungen dienen PROTEGO®-Inline-Ventile als Rückflussverhinderer, Überströmventile und gelegentlich als Regelventile.
Über-/Unterdruckventile werden als Ein- und Auslassventile, Überdruckventile, Konservierungsventile sowie zur einfachen Steuerung und Entlüftung von Tanks und Anlagen eingesetzt, wenn unzulässige Unter- oder Überdruckwerte überschritten werden. Diese Ventile eignen sich für niedrige Druckbereiche, in denen klassische Sicherheitsventile aufgrund ihrer begrenzten Leistungsmerkmale nicht eingesetzt werden können. PROTEGO®-Ventile sind als Überdruckventile, Unterdruckventile oder als kombinierte Über-/Unterdruckventile erhältlich.
Geschlossene Behälter oder Tanks, die mit flüssigen Produkten gefüllt sind, müssen über Öffnungen verfügen, durch die sich aufbauender Druck abgelassen werden kann, um eine Explosion des Behälters zu verhindern. Ebenso muss ein Unterdruck ausgeglichen werden, wenn der Tank oder Behälter entleert wird, um eine Implosion zu verhindern. Unzulässiger Überdruck oder Unterdruck kann während des Be- und Entladens, bei Dampfreinigungsverfahren oder durch thermische Effekte beim Spülen auftreten.
Für den freien Austausch mit der Atmosphäre oder mit angeschlossenen Rohrleitungssystemen, die nicht geregelt und nicht überwacht werden, werden Überdruck-/Unterdruckventile verwendet. Diese Öffnungen ermöglichen einen sicheren Druck- und Unterdruckausgleich und gewährleisten so die Unversehrtheit des Behälters oder Tanks.
Über- und Unterdruckventile (PVRV) gibt es in verschiedenen Ausführungen, die jeweils für bestimmte Anwendungen ausgelegt sind:
Überdruckventile: Diese Ventile verhindern Dampfverluste bis zum Einstelldruck und bieten zuverlässigen Schutz vor Überdruck.
Über- oder Unterdruckventile: Diese Ventile verhindern das unzulässige Eindringen von Luft bis zum Einstelldruck und bieten zuverlässigen Schutz vor Vakuumbildung.
Überdruckventile: Wenn aufgrund eines Brandes an der Außenfläche des Behälters oder aufgrund von Fehlfunktionen spezieller Behälterausrüstung extrem hohe Entlüftungsraten erforderlich sind, müssen zusätzliche Überdruckventile eingesetzt werden, um die Sicherheit zu gewährleisten und katastrophale Ausfälle zu verhindern.
Membranventile: PROTEGO®-Membranventile werden für den Umgang mit problematischen Produkten und niedrigen Temperaturen eingesetzt und bieten eine spezielle Leistungsfähigkeit.
Pilotventile: Diese Ventile zeichnen sich durch präzise Regelreaktionen aus und bieten eine dichte Dichtung bis zu dem Punkt, an dem das Ventil zu öffnen beginnt, wodurch sie ideal für Anwendungen sind, die eine strenge Regelung erfordern.
Hochgeschwindigkeits-Entlüftungsventile: Hochgeschwindigkeits-Entlüftungsventile werden speziell auf Tankschiffen und für spezielle Anwendungen an Land eingesetzt, um schnelle Druckänderungen effektiv zu bewältigen.
Beachten Sie bei der Auswahl des geeigneten Ventiltyps Folgendes:
Funktion: Ermitteln Sie den Bedarf an einem Überdruckventil, einem Unterdruckventil oder einem kombinierten Über- und Unterdruckventil, gegebenenfalls mit einem Abflussanschluss.
Auslegung: Wählen Sie zwischen einem kombinierten Endventil oder separaten Über- und Unterdruckventilen, entweder mit senkrechtem oder waagerechtem Anschluss.
Die richtige Einstellung des Drucks in einem Überdruckventil ist entscheidend für den sicheren Betrieb Ihrer Anlage. Hier finden Sie die Schritte und Hinweise zur Druckeinstellung:
Ventilgröße: Stellen Sie sicher, dass die Ventilgröße ausreichend ist, damit die zulässigen Drücke nicht überschritten werden, während der erforderliche Durchfluss bereitgestellt wird. Berücksichtigen Sie bei der Bestimmung des Öffnungsdrucks des Ventils auch Druckverluste in den angeschlossenen Rohrleitungen und anderen installierten Armaturen.
Festlegung des Ansprechdrucks: Der Ansprechdruck des Ventils sollte so berechnet werden, dass der erwartete Volumenstrom sicher freigegeben wird. Bei Ventilen, die einen Überdruck von 10 % benötigen, um den vollen Hub zu erreichen, sollte der Ansprechdruck 10 % unter dem Druck bei voller Öffnung liegen (z. B. dem maximal zulässigen Tankdruck). Es ist wichtig, den Druckabfall innerhalb des Rohrleitungssystems und aller anderen installierten Armaturen zu berücksichtigen, um genaue Druckeinstellungen zu gewährleisten.
Überlegungen zu herkömmlichen Ventilen: Viele herkömmliche Ventile benötigen einen Überdruck von 100 %, um den vollen Hub zu erreichen. In diesen Fällen kann der Ansprechdruck nur die Hälfte des maximal zulässigen Tankdrucks betragen. Dies führt dazu, dass sich die Ventile früher öffnen, was möglicherweise unnötige Produktverluste verursacht. Für optimale Sicherheit und Umweltschutz ist es entscheidend, solche Faktoren bei der Druckeinstellung zu berücksichtigen.
Durch sorgfältige Bewertung dieser Faktoren können Sie den Druck in einem Überdruckventil so einstellen, dass ein sicherer und effizienter Betrieb gewährleistet ist.
Wenn aufgrund eines Brandes an der Außenfläche des Tanks oder aufgrund von Störungen an speziellen Tankanlagen (wie z. B. Tankbegasungssystemen) extrem hohe Entlüftungsraten erforderlich sind, müssen zusätzliche Notüberdruckventile eingesetzt werden, insbesondere wenn das Tankdach nicht als zerbrechlich ausgelegt ist.
Tanks zur Lagerung von brennbaren und nicht brennbaren Flüssigkeiten werden nach unterschiedlichen Normen konstruiert und hergestellt:
EN 14015, API 620 oder API 650 sind die weltweit wichtigsten Normen. Je nach Norm sind unterschiedliche maximale Tankdrücke zulässig, bei denen der Auslassdurchfluss erreicht werden muss.
Berechnung der Entlüftungsleistung beim Ausatmen und Einatmen gemäß ISO 28300/API 2000:
Die maximal erforderliche Entlüftungsleistung entspricht der Summe aus Pumpenleistung und thermischer Leistung, die aufgrund witterungsbedingter Einflüsse erforderlich ist. Die Berechnung der maximal erforderlichen Leistung aufgrund witterungsbedingter Einflüsse basiert auf der Norm ISO 28300 in Bezug auf oberirdische Lagertanks mit oder ohne Isolierung.
Berechnung der Abluft- und Zuluftkapazität gemäß TRGS 509:
Zur Berechnung der Aus- und Einatmungsleistung von Lagertanks (z. B. Tanks gemäß DIN 4119 für oberirdische Flachbodentanks oder DIN 6608 für unterirdische oder unterirdische horizontale Tanks) sind die Berechnungsformeln der TRGS 509 (Stand: 1. Januar 2013, VdTÜV-Merkblatt Tankanlagen 967) anzuwenden.
Berechnung der Entlüftungskapazität beim Ausatmen und Einatmen gemäß API 2000, 5. Auflage / ISO 28300
Anhang A:
Die Aus- und Einatmungsleistung von Erdölspeichertanks kann gemäß ISO 28300 Anhang A (entspricht in etwa API 2000, 5. Auflage) berechnet werden, sofern bestimmte Randbedingungen erfüllt sind (siehe ISO 28300).