Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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In diesem Verbundvorhaben werden standardisierte Messverfahren für hybride Gemische erarbeitet, die der Bestimmung sicherheitstechnischer Kenngrößen des Explosionsschutzes dienen. Unter einem hybriden Gemisch wird dabei ein mehrphasiges System aus Brenngas oder brennbarem Dampf, sowie Luft und brennbarem Staub verstanden. Die Veröffentlichung der Ergebnisse erfolgt in einem Abschlussbericht und als DIN-Spezifikation (DIN SPEC). Diese DIN SPEC versetzt Prüfinstitute und Industrie in die Lage, Explosionsgefahren beim Betrieb technischer Anlagen mit hybriden Gemischen einzuschätzen und damit Prozesse sowohl sicherer als auch effizienter zu steuern. Dieses Projekt wird im Rahmen des WIPANOProgramms (Wissens- und Technologietransfer durch Patente und Normen) vom BMWi gefördert.
Sicherheitstechnische Kenngrößen des Explosionsschutzes für hybride Stoffgemische – Das Verbundvorhaben „NEX-HYS“ Im Rahmen des WIPANO-Programms (Wissens- und Technologietransfer durch Patente und Normen), gefördert vom BMWi, ist ein Verbundvorhaben zur Bestimmung sicherheitstechnischer Kenngrößen hybrider Gemische begonnen worden. Teilnehmer sind die OvGU Magdeburg (Koordination), die BAM, die PTB, die INBUREX GmbH und das DIN. Hybride Gemische, z.B. Staub-Brenngas-Luft-Gemische, spielen in der Prozesstechnik bei Trocknungs- und Transportprozessen eine wichtige Rolle. Für diese Gemische lassen sich die sicherheitstechnischen Kenngrößen nach den vorhandenen Normen nicht bestimmen. Aus bisherigen Forschungsarbeiten ist allerdings bekannt, dass hybride Gemische teilweise zündempfindlicher sind, erweiterte Explosionsbereiche aufweisen und die Auswirkungen von Explosionen heftiger ausfallen können als bei Brennstoffen, die nur in einem Aggregatzustand vorliegen.
Ziel des Verbundprojektes ist es, labortechnische Verfahren zur Bestimmung sicherheitstechnischer Kenngrößen (STK) für hybride Gemische bis zur Normungsreife zu entwickeln und mittelfristig eine europäische Normung für hybride Gemische im CEN TC305 zu initiieren. Folgende, technisch wichtige Kenngrößen sollen bearbeitet werden: Untere Explosionsgrenze, Sauerstoffgrenzkonzentration, maximaler Explosionsdruck, maximaler zeitlicher Druckanstieg und Mindestzündtemperatur.
Um eine schnelle allgemeine Verfügbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten, ist im Rahmen des Vorhabens die Erstellung einer DIN SPEC (Vornorm) geplant.
Im Poster wird das Verbundvorhaben mit den einzelnen Arbeitspaketen dargestellt und diskutiert.
Im Vortrag wird eine Übersicht über die Behandlung der Gase im internationalen sicherheitstechnischen Regelwerk gegeben. Insbesondere werden neue Regelungen im GHS im Jahr 2017, z. B. die neue Klassifizierung im Hinblick auf die Entzündbarkeit vorgestellt. Darüber hinaus wird die bei UN-GHS vorgeschlagene Implementierung der "Chemikalien unter Druck" gezeigt.
Der Beitrag behandelt die sicherheitstechnischen Kenngrößen (STK) für Gase und Gasgemische. Es wird gezeigt, wie STK für den Explosionsschutz experimentell ermittelt und bewertet werden. Insbesondere wird auf die Abhängigkeiten der STK von Druck, Temperatur und Art des Inertgases eingegangen. Anhand von sogenannten Explosionsdiagrammen werden Gasgemische bewertet und Berechnungsverfahren für Explosionsgrenzen, Entzündbarkeit und Oxidationspotential vorgestellt.
In der Präsentation werden die aktuellen Änderungen im Globally Harmonized System (GHS) zur Klassifizierung der Gase bezüglich ihrer physikalisch-chemischen Gefahren gezeigt. Die Anbindung an europäisches und nationales Recht wird erläutert. Bei den Gasen und Gasgemischen wird insbesondere auf die neuen Klassifizierungsverfahren für pyrophore Eigenschaften und auf die neue Unterteilung der entzündbaren Gase eingegangen.
Im Vortrag wird die Klassifizierung von Gasen und Gasgemischen nach CLP-Verordnung bei Anwendung der neuen Fassung der ISO/DIS 10156:2016 gezeigt. Dabei werden sowohl experimentelle Bestimmungsverfahren als auch Berechnungsverfahren für die Entzündbarkeit von Gasgemischen erläutert. Die physikalisch-chemischen Grundlagen der Berechnungsverfahren werden diskutiert.
Die drei technischen Regeln zu Gasen sind ergänzt und grundlegend überarbeitet worden. Die Neufassungen der TRGS 407 "Tätigkeiten mit Gasen - Gefährdungsbeurteilung" und der TRBS 3145/TRGS 745 "Ortsbewegliche Druckgasbehälter - Füllen, Bereithalten, innerbetriebliche Beförderung, Entleeren" sind bereits im Gemeinsamen Ministerialblatt veröffentlicht und können auf der Internetseite der BAuA heruntergeladen werden. Die Neufassung der TRBS 3146/TRGS 746 "Ortsfeste Druckanlagen für Gase" wurde im Ausschuss für Gefahrstoffe und im Ausschuss für Betriebssicherheit verabschiedet und ihre Veröffentlichung wird in den nächsten Wochen erwartet. Aufgabe der neuen technischen Regeln für Gase war es, die Lücken, die durch das Außerkrafttreten des umfangreichen bisherigen Regelwerks für Gase (insbesondere TRG, TRB und TRAC) entstanden waren, mit einem neuen, schlankeren und an der Gefährdung orientierten Regelwerk zu schließen. Die 2013 und 2014 veröffentlichten ersten Fassungen der drei technischen Regeln waren allerdings noch zu vervollständigen. Die bisher noch nicht eingearbeiteten Regelungen zu Acetylen, zu Füllanlagen für ortsfeste Druckanlagen für Gase sowie einige spezifische Regelungen zu Flüssiggas sind nun in die technischen Regeln zu Gasen integriert worden. Außerdem wurde die Überarbeitung genutzt, um Rückmeldungen aus der Praxis, insbesondere zur Aufstellung von ortsbeweglichen Druckgasbehältern, in die Neufassungen einfließen zu lassen. Die umfangreichen Ergänzungen führten dann auch zu einer Neustrukturierung der technischen Regeln, die vor allem der Verbesserung der Anwenderfreundlichkeit dienen soll. Der vorliegende Beitrag stellt die neugefassten Technischen Regeln zu Gasen vor und geht dabei insbesondere auf die aktuellen Ergänzungen und Änderungen ein.
Nach Außerkraftsetzung der Druckbehälterverordnung und der Acetylenverordnung ist zum 01.01.2013 auch eine Reihe wichtiger sicherheitstechnischer Regeln für Gase ausgelaufen. Dazu gehören die Technischen Regeln Druckgase (TRG), die Technischen Regeln Druckbehälter (TRB), die Technischen Regeln Rohrleitungen (TRR) und die Technischen Regeln Acetylen (TRAC). Sie enthielten Beschaffenheitsanforderungen für Druckgeräte und Informationen zu den Gefährdungen beim Umgang mit den Gasen. Ein Teil der in diesen Regeln enthaltenen sicherheitstechnischen Anforderungen sind inzwischen europäisch in den Richtlinien zu ortsbeweglichen (TPED) und ortsfesten Druckgeräten (PED) oder aber in den Verordnungen zum Gefahrguttransport (RID/ADR etc.) bzw. zur Einstufung, Klassifizierung und Kennzeichnung (CLP-Verordnung) geregelt. Die verbliebenen sicherheitstechnischen „Lücken“ des alten Regelwerks wurden nun in drei neuen Technischen Regeln zur Gefahrstoffverordnung bzw. zur Betriebssicherheitsverordnung behandelt. Unter Federführung der BAM sind die TRGS 407, die TRGS 745/TRBS 3145 sowie die TRGS 746/TRBS 3146 von einer Projektgruppe „Gase“ beim BMAS erarbeitet worden. Im Vortrag wird das aktuelle, neu strukturierte sicherheitstechnische Regelwerk für Gase (international, europäisch und national) dargestellt. Insbesondere werden dabei im nationalen Teil die Inhalte der drei neuen Technischen Regeln besprochen.
Für den sicheren Betrieb von Brennstoffzellen und für die Hochdruckwasserelektrolyse wurden die Explosionsgrenzen und Explosionsdrücke von Wasserstoff und Wasserstoff/Methan-Gemischen bei Anfangsdrücken von bis zu 200 bar gemessen. Der Bericht gibt eine Übersicht über die Druck- und Temperaturabhängigkeiten der Explosionsbereiche mit Luft und Sauerstoff als oxidierende Komponenten. Dabei waren ebenfalls die Grenzwerte zur Inertisierung der Gemische mit Stickstoff von Interesse. Für den sicheren Umgang mit Wasserstoff bei atmosphärischen Bedingungen sind die Dreistoffsysteme Brenngas/Stickstoff/Luft zusätzlich nach einer neuen europäischen Norm (prEN 1839) bestimmt worden.