Unter der Atmosphäre verstehen wir eine Art unsichtbare "Hülle", die die Erde ummantelt. Sie ist eine Schicht aus verschiedenen Gasen. Entscheidend für unser Klima ist, aus welchen Molekülen die Atmosphäre zusammengesetzt ist – also die Mischung der Gase, aus denen sie besteht. Die heutigen Hauptbestandteile der Atmosphäre sind: Stickstoff (N) (78 Prozent), Sauerstoff (O) (21 Prozent) und Argon (Ar) (0,9 Prozent). Sie haben keinen Einfluss auf das Klima. Stattdessen sind es die nur in geringen Mengen vorkommenden Spurengase wie Kohlendioxid (CO₂), Methan, Distickstoffoxid und Ozon, die das Klima deutlich beeinflussen. Der Grund: Sie sind für den Treibhauseffekt verantwortlich (siehe unter "Treibhauseffekt").
Zum Betriebskonzept zählen alle Einrichtungen, Prozess- und Betriebsbedingungen, die für den bestimmungsgemäßen Betrieb der Anlage einschließlich prozessnotwendiger Zustände, wie z. B. An- oder Abfahren, oder die ordnungsgemäße Durchführung einer Tätigkeit erforderlich sind.
Erforderliche Betriebs-
und Prozessbedingungen können z. B. sein:
Die Brennzahl (BZ) ist ein Kriterium für die Ausbreitung eines Brandes in abgelagertem Staub. Sie wird bestimmt
durch lokale Einwirkung einer hinreichend starken Zündquelle auf eine Staubschicht mit bestimmter Geometrie.
Die Brennzahl wird aufgrund des Reaktionsverhaltens festgelegt. Sie ist in Stufen von 1 bis 6 eingeteilt:
Brennverhalten |
Brennzahl BZ |
keine Entzündung | BZ 1 |
kurze Entzündung, schnelles Erlöschen | BZ 2 |
örtlich begrenztes Verbrennen oder Glimmen nahezu ohne Ausbreitung oder nur örtliche Ausbreitung |
BZ 3 |
Glimmen oder Schwelen (ohne Funken oder Flamme) oder langsames Zersetzen ohne Flammen |
BZ 4 |
langsame Verbrennung mit Flammen oder Funken | BZ 5 |
sehr schnelle Verbrennung mit Flammen oder sehr schnelles Zersetzen | BZ 6 |
Druck des gesättigten Dampfes, d. h. des Dampfes, der sich in einem geschlossenen Gefäß im Gleichgewicht mit
seiner flüssigen oder festen Phase befindet.
Eine Deflagration ist eine Explosion, die sich mit Unterschallgeschwindigkeit fortplfanzt.
Eine Detonation ist eine Explosion, die sich mit Überschallgeschwindigkeit fortpflanzt; sie ist gekennzeichnet durch eine Stoßwelle.
Das Dichteverhältnis zu Luft ist eine Verhältniszahl. Diese Zahl gibt die Dichte eines Dampfes (oder Gases) bezogen
auf die Dichte von Luft des gleichen Zustandes an.
Durchgangswiderstand RD ist der elektrische Widerstand eines Materials oder eines Gegenstandes durch das Material oder den Gegenstand hindurch bestimmt unter Anwendung einer bestimmten Elektrodenanordnung. Der Durchgangswiderstand wird in Ohm angegeben.
Eine Explosion ist eine plötzliche Oxidationsreaktion mit Anstieg der Temperatur, des Druckes oder beidem gleichzeitig.
Siehe Begriffserläuterung „Maximaler Explosionsdruck“.
Ein explosionsfähiges Gemisch ist ein Gemisch aus brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder aufgewirbelten Stäuben und Luft oder einem anderen Oxidationsmittel, das nach Wirksamwerden einer Zündquelle in einer sich selbsttätig fortpflanzenden Flammenausbreitung reagiert, sodass im Allgemeinen ein sprunghafter Temperatur- und Druckanstieg hervorgerufen wird. Je näher die Konzentration der brennbaren Komponente an den Grenzen des Explosionsbereiches liegt, desto geringer fällt der Temperatur- und Druckanstieg aus.
Eine explosionsfähige Atmosphäre ist ein explosionsfähiges Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben, in dem sich der Verbrennungsvorgang unter atmosphärischen Bedingungen (Umgebungstemperatur von –20 °C bis +60 °C und Druck von 0,8 bar bis 1,1 bar) nach erfolgter Entzündung auf das unverbrannte Gemisch übeträgt.
Ein explosionsgefährdeter Bereich ist der Gefahrenbereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann.
1. für Dampf/Luft- oder Gas/Luft-Gemische
Brände von Dampf/Luft- oder Gas/Luft-Gemischen können an ihrer Fortpflanzung durch Spalte gehindert werden, wenn diese genügend schmal sind. Für die Einstufung von
brennbaren Flüssigkeiten bzw. brennbaren Gasen in Explosionsgruppen wird die Flammenfortpflanzung durch genormte Spalte getestet (DIN EN 60079-20-1:2010-09). Die Einstufung in Abhängigkeit der
größten Breite des Normspaltes (Grenzspaltweite), durch den der Brand sich gerade
nicht mehr fortpflanzt, geht aus der folgenden Tabelle hervor:
Grenzspaltweite (MESG*) |
Explosionsgruppe |
≥ 0,9 mm | IIA |
0,5 mm < MESG < 0,9 mm | IIB |
≤ 0,5 mm | IIC |
* MESG = Maximum experimental safe gap
Die Explosionsgruppen gelten nur für gefährliche explosionsfähige Atmosphäre.
2. für partikelförmige Stoffe
IIIA: brennbare Flusen, z.B. Flocken
IIIB: nicht leitfähige Stäube, z.B. Pulverlacke
IIIC: leitfähige Stäube, z.B. Metallstaub
Die Explosionsgruppe III betrifft explosionsgefährdete Bereiche über Tage, die durch fein verteilte Feststoffe hervorgerufen werden. Die Einstufung der partikelförmigen Stoffe erfolgt nach DIN EN
IEC 60079-0
(VDE 0170-1):2019-09.
Eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre ist ein gefährliches explosionsfähiges Gemisch mit Luft als Oxidationsmittel unter atmosphärischen Bedingungen (Umgebungstemperatur von –20 °C bis +60 °C und Druck von 0,8 bar bis 1,1 bar) (§ 2 Abs.13 GefStoffV).
Ein gefährliches explosionsfähiges Gemisch ist ein explosionsfähiges Gemisch, das in solcher Menge auftritt, dass besondere Schutzmaßnahmen für die Aufrechterhaltung der Gesundheit und Sicherheit der Beschäftigten oder anderer Personen erforderlich werden (§ 2 Abs. 12 GefStoffV).
Gegenstände oder Einrichtungen sind aus Materialien gefertigt und stehen in der Regel mit Medien in Kontakt.
Hinweis: Zu den Gegenständen oder Einrichtungen gehören z. B. Rohrleitungen, Schläuche, Behälter, Ladetanks, Pumpen.
Geräte werden nach der Richtlinie 2014/34/EU in 2 Gerätegruppen unterteilt:
Gerätegruppe I: Geräte, die zur Verwendung in Untertagebetrieben von Bergwerken sowie deren Übertageanlagen,
die durch Grubengas und/oder brennbare Stäube gefährdet werden können, bestimmt sind.
Gerätegruppe II: Geräte, die zur Verwendung in den übrigen Bereichen, die durch eine explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden können, bestimmt sind.
Geräte innerhalb jeder Gerätegruppe werden in Gerätekategorien eingeteilt. Aus der Gerätekategorie ist das Maß
an Sicherheit ersichtlich, das beim Einsatz des Gerätes gewährleistet ist.
Für die Gerätekategorien der Gerätegruppe II gilt: Gerätekategorie 1 entspricht einem sehr hohen Maß, Kategorie 2 einem hohen Maß, Kategorie 3 einem Normalmaß an Sicherheit.
Für die Gerätegruppe II gilt in explosionsgefährdeten Bereichen die folgende Zuordnung von Gerätekategorien zu den Zonen (siehe Begriffserläuterung „Zoneneinteilung“):
in Zone |
verwendbare Kategorie |
ausgelegt für |
0 | II 1 G | Gas/Luft-Gemsich bzw. Dampf/Luft-Gemisch bzw. Nebel |
1 | II 1 G oder II 2 G | Gas/Luft-Gemsich bzw. Dampf/Luft-Gemisch bzw. Nebel |
2 |
II 1 G oder II 2 G oder II 3 G | Gas/Luft-Gemsich bzw. Dampf/Luft-Gemisch bzw. Nebel |
20 |
II 1 D | Staub/Luft-Gemisch |
21 | II 1 D oder II 2 D | Staub/Luft-Gemisch |
22 | II 1 D oder II 2 D oder II 3 D | Staub/Luft-Gemisch |
Die Gerätekategorie geht aus der Kennzeichnung des Gerätes hervor.
Hybrides Gemisch ist ein Gemisch von Luft mit brennbaren Stoffen in unterschiedlichen Aggregatzuständen. Beispiele für hybride Gemische sind Gemische aus Methan und Kohlenstaub mit Luft oder Gemische aus Benzindampf und Benzintröpfchen mit Luft.
Die Korngrößenverteilung wird auch als Partikelgrößenverteilung bezeichnet. Sie gibt an, mit welcher statistischen
Häufigkeit Partikel in Abhängigkeit von deren Größe oder Durchmesser in einer Schüttgutprobe vorkommen.
Material ist die Bezeichnung für Werkstoffe, aus denen Gegenstände oder Einrichtungen bestehen.
Zu den Materialien gehören z. B. Stahl, Glas, Kunststoffe, Holz, aber auch Beschichtungsmaterialien, z. B. Lacke, Folien, Gummierungen. Ausgenommen sind Verbundwerkstoffe.
Medien sind Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe, mit denen im Betrieb umgegangen wird.
Zu den Medien gehören z.B. Abluft, Treibstoffe und Lösemittel sowie Stäube.
Normalbeitrieb ist der Zustand, in dem die Arbeitsmittel oder Anlagen un deren Einrichtungen innerhalb ihrer Auslegungsparameter benutzt oder betrieben werden.
Inspektionen und Wartung sowie die Freisetzung geringer Mengen brennbarer Stoffe können zum Normalbetrieb gehören, z.B. geringe Freisetzung von Stoffe
1. aus Dichtungen, deren Wirkungen auf der Benetzung durch die geförderte Flüssigkeite beruht
oder
2. bei betriebsüblichen Störungen, z.B. Abruteschen eines Sackes von der Fülleinrichtung.
Störungen, z.B. Versagen von Dichtungen, von Pumpen oder Flanschen oder die Freisetzung von Stoffen infolge von Unfällen, die z.B. Instandsetzung oder Abschaltung erfordern, werden nicht als Normalbetrieb angesehen.
Selbstentzündung einer Staubschüttung ist die Entzündung von Stäuben, die dadurch hervorgerufen wird, dass die Wärmeproduktionsrate der Oxidations- oder Zersetzungsreaktion der Stäube größer ist als die Wärmeverlustrate an die Umgebung.
Die Selbstentzündungstemperatur ist die höchste Lagerungstemperatur einer Staubschüttung, bei der bei allseitiger Wärmeeinwirkung und Anwesenheit von Sauerstoff/Luft gerade noch keine Entzündung eintritt.
Anmerkung: Die Selbstentzündungstemperatur ist abhängig vom Volumen und der Form der Schüttung. Zu beachten ist auch die Dauer der Temperatureinwirkung auf das Produktvolumen.
Sicherheitstechnische Kenngrößen sind quantitative Aussagen über Stoffeigenschaften, die für die Beurteilung von Explosionsgefahren und für die Festlegung von Schutzmaßnahmen maßgebend sind. Sie gelten in der Regel für atmosphärische Bedingungen.
Der Flammpunkt ist die unter festgelegten Versuchsbedingungen ermittelte niedrigste Temperatur, bei der unter festgelegten Versuchsbedingungen eine Flüssigkeit, brennbares Gas oder brennbaren Dampf in solcher Menge abgibt, dass bei Kontakt mit einer wirksamen Zündquelle sofort eine Flamme auftritt.
Explosionspunkte: Unterer Explosionspunkt (UEP) bzw. oberer Explosionspunkt (OEP) einer brennbaren Flüssigkeit ist die auf 1,013 bar bezogene Temperatur, bei der die Konzentration (Stoffmengenanteil) des gesättigten Dampfes im Gemisch mit Luft der unteren
bzw. oberen
Explosionsgrenze entspricht.
Bei reinen Stoffen und azeotropen Gemischen lassen sich mit Hilfe der Dampfdruckkurve der Stoffe die untere bzw. obere Explosionsgrenze beim UEP bzw. OEP
bestimmen.
Explosionsgrenzen sind Grenzen des Explosionsbereiches. Die untere Explosionsgrenze (UEG) bzw. die obere Explosionsgrenze (OEG) sind die untere bzw. obere Konzentrationsgrenze (Stoffmengenanteil) eines brennbaren Stoffes in einem Gemisch von Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben mit Luft (oder einem anderen Oxidationsmittel), in dem sich nach dem Zünden eine von der Zündquelle unabhängige Flamme gerade nicht mehr selbstständig fortpflanzen kann. Die
Explosionsgrenzen selbst gehören nicht zum Explosionsbereich.
Die Sauerstoffgrenzkonzentration (SGK) ist die maximale Sauerstoffkonzentration (Stoffmengenanteil) in einem Gemisch eines brennbaren Stoffes mit Luft und inertem Gas, in dem eine Explosion bei beliebigem Brennstoffanteil nicht mehr auftreten kann. Sie wird unter festgelegten Versuchsbedingungen bestimmt. Die SGK hängt nicht nur vom brennbaren Gas oder Dampf ab, sondern auch vom verwendeten Inertgas.
Die Oxidationsmittelgrenzkonzentration ist die maximale Konzentration des Oxidationsmittels (Stoffmengenanteil) in einem Gemisch eines brennbaren Stoffes mit dem Oxidationsmittel und inertem Gas, in dem eine Explosion bei beliebigem Brennstoffanteil nicht mehr auftreten kann. Sie wird unter festgelegten Versuchsbedingungen bestimmt. Die Oxidationsmittelgrenzkonzentration hängt nicht nur vom brennbaren Gas oder Dampf ab, sondern auch vom verwendeten Inertgas.
Die Mindestzündenergie (MZE) ist die unter festgelegten Versuchsbedingungen ermittelte, kleinste in einem Kondensator gespeicherte elektrische Energie, die bei Entladung ausreicht, das zündwilligste Gemisch einer explosionsfähigen Atmosphäre zu entzünden.
Die Zündtemperatur (eines brennbaren Gases oder einer brennbaren Flüssigkeit) ist die unter festgelegten Versuchsbedingungen ermittelte niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der die Entzündung des zündwilligsten Gas/Luft-
oder Dampf/Luft-Gemisches eintritt.
Die Mindestzündtemperatur einer Staubschicht ist die unter festgelegten Versuchsbedingungen ermittelte niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der die Staubschicht entzündet wird.
Die Mindestzündtemperatur einer Staubwolke ist die unter festgelegten Versuchsbedingungen ermittelte niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der sich das zündwilligste Gemisch des Staubes mit Luft entzündet.
Die Glimmtemperatur ist die unter festgelegten Versuchsbedingungen ermittelte niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der eine Staubschicht von 5 mm Dicke entzündet wird.
Der Schwelpunkt ist die unter festgelegten Versuchsbedingungen ermittelte niedrigste Temperatur, bei der ein Staub brennbare dampf- oder gasförmige Produkte („Schwelgas“) in solchen Mengen entwickelt, dass diese im Luftraum oberhalb der Schüttung durch eine kleine Flamme entzündet werden können.
Der Explosionsdruck (pex) ist der unter festgelegten Versuchsbedingungen ermittelte höchste Druck, der in einem geschlossenen Behälter bei der Explosion einer explosionsfähigen Atmosphäre mit bestimmter Zusammensetzung auftritt. Maximaler Explosionsdruck (pmax) ist der höchste ermittelte Explosionsdruck, der bei Änderung der Brennstoffanteile auftritt. Der Explosionsdruck (pex) kann auch für explosionsfähige Gemische bestimmt werden.
Der zeitliche Druckanstieg (dp/dt)ex ist der unter festgelegten Versuchsbedingungen ermittelte höchste zeitliche Druckanstieg in einem geschlossenen Behälter, der bei der Explosion einer explosionsfähigen Atmosphäre mit festgelegter Zusammensetzung auftritt. Der maximale zeitliche Druckanstieg (dp/dt)max ist der höchste ermittelte zeitliche Druckanstieg, der bei Änderung der Brennstoffanteile auftritt. Der zeitliche Druckanstieg (dp/dt)ex kann auch für explosionsfähige Gemische bestimmt werden.
Ein Staub-/Luft-Gemisch ist ein Gemisch aus Staub und Luft unter atmosphärischen Bedingungen (Umgebungstemperatur von –20 °C bis +60 °C und Druck von 0,8 bar bis 1,1 bar).
Die Technischen Regeln für Gefahrstoffe geben den Stand der Technik, Arbeitsmedizin und Arbeitshygiene sowie sonstige gesicherte arbeitswissenschaftliche Erkenntnisse für Tätigkeiten mit Gefahrstoffen, einschließlich deren Einstufung und Kennzeichnung, wieder. Sie werden vom Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS) ermittelt bzw. angepasst und vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales im Gemeinsamen Ministerialblatt bekannt gegeben. Diese TRGS konkretisiert im Rahmen ihres Anwendungsbereichs Anforderungen der Gefahrstoffverordnung. Bei Einhaltung der Technischen Regeln kann der Arbeitgeber insoweit davon ausgehen, dass die entsprechenden
Anforderungen der Verord-
nung erfüllt sind. Wählt der Arbeitgeber eine andere Lösung, muss er damit mindestens die gleiche Sicherheit und den gleichen Gesundheitsschutz für die Beschäftigten erreichen.
Die wichtigsten Technischen Regeln mit Explosionsschutzbezug, dies sind insbesondere die Technische Regeln der Reihe 700 und 800 (Brand- und Explosionsschutz):
TRGS 509 -Lagern von flüssigen und festen Gefahrstoffen in ortsfesten Behältern sowie Füll- und Entleerstellen für ortsbewegliche Behälter
TRGS 510 - Lagerung von Gefahrstoffen in ortsbeweglichen Behältern
TRGS 720 - Gefährliche explosionsfähige Gemische - Allgemeines
TRGS 721 - Gefährliche explosionsfähige Gemische – Beurteilung der Explosionsgefährdung
TRGS 722 - Vermeidung oder Einschränkung gefährlicher explosionsfähiger Gemische
TRGS 723 - Gefährliche explosionsfähige Gemische – Vermeidung der Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Gemische
TRGS 724 - Gefährliche explosionsfähige Gemische - Maßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes, welche die Auswirkung einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß beschränken
TRGS 725 - Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre – Mess-, Steuer- und Regeleinrichtungen im Rahmen von Explosionsschutzmaßnahmen
TRGS 727 - Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen
TRGS 745 / TRBS 3145 - Ortsbewegliche Druckgasbehälter – Füllen, Bereithalten, innerbetriebliche Beförderung, Entleeren
TRGS 746
/ TRBS 3146 - Ortsfeste Druckanlagen für Gase
TRGS 751 / TRBS 3151 - Vermeidung von Brand-, Explosions- und Druckgefährdungen an Tankstellen und Gasfüllanlagen zur Befüllung von Landfahrzeugen
TRGS 800 - Brandschutzmaßnahmen
Temperaturbereich, der entweder für die
gilt (DIN EN 13237:2013-01).
Eine wirksame Zündquelle ist eine Zündquelle, die in der zu betrachtenden explosionsfähigen Atmosphäre eine
Entzündung auslösen kann (TRGS 723 Nr. 2.2). Siehe auch unter Zündquelle.
Explosionsgefährdete Bereiche werden nach Häufigkeit und Dauer des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger
Atmosphäre in Zonen unterteilt (Anhang I Nr. 1.7 Gefahrstoffverordnung). Diese Einteilung dient als Grundlage für
die Festlegung von Maßnahmen, insbesondere zur Vermeidung der Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre.
Zone 0
ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.
Zone 1
ist ein Bereich, in dem sich im Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln bilden kann.
Zone 2
ist ein Bereich, in dem im Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln normalerweise nicht auftritt, und wenn doch,
dann nur selten und für kurze Zeit.
Zone 20
ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus brennbarem Staub, der in der Luft enthalten ist, ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.
Zone 21
ist ein Bereich, in dem sich im Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub bilden kann.
Zone 22
ist ein Bereich, in dem im Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise nicht auftritt, und wenn doch,
dann nur selten und für kurze Zeit.
Eine Zündquelle ist bedingt durch einen physikalischen, chemischen oder technischen Vorgang, Zustand oder Arbeitsablauf, der geeignet ist, die Entzündung einer explosionsfähigen Atmosphäre auszulösen.
Eine wirksame Zündquelle ist eine Zündquelle, die in der zu betrachtenden explosionsfähigen Atmosphäre und unter Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens eine Entzündung auslösen kann.
Zu den Zündquellen zählen (nach TRGS 723):