Zoneneinteilung für explosionsgefährdete Bereiche
Die Zoneneinteilung ist der Prozess der Aufteilung einer Anlage in Bereiche basierend auf der Wahrscheinlichkeit und Dauer des Vorhandenseins einer explosionsfähigen Atmosphäre. Sie bestimmt, welche Art von Ex-geschützten Betriebsmitteln an jedem Standort erforderlich ist.
Gas- und Dampfzonen (IEC 60079-10-1)
| Zone | Definition | Typische Dauer | Erforderliches EPL |
|---|---|---|---|
| Zone 0 | Explosionsfähige Atmosphäre ständig oder über lange Zeiträume vorhanden | >1.000 Stunden/Jahr | Ga |
| Zone 1 | Explosionsfähige Atmosphäre wahrscheinlich im Normalbetrieb | 10–1.000 Stunden/Jahr | Gb (oder Ga) |
| Zone 2 | Explosionsfähige Atmosphäre unwahrscheinlich im Normalbetrieb; wenn, dann nur kurzzeitig | <10 Stunden/Jahr | Gc (oder Gb/Ga) |
Beispiele für Zone 0
- Inneres von Lagertanks mit brennbaren Flüssigkeiten über ihrem Flammpunkt
- Inneres von Prozessbehältern während der normalen Produktion
- Inneres von Rohrleitungen, die brennbare Gase führen
Beispiele für Zone 1
- Bereich um Zone 0 (z. B. um Tankentlüftungen)
- Bereiche in der Nähe von Anlagen, die häufig brennbare Stoffe freisetzen
- Pumpen- und Kompressordichtungsbereiche
- Probeentnahmestellen und Entwässerungssysteme
- Be- und Entladebereiche für brennbare Flüssigkeiten
Beispiele für Zone 2
- Bereiche um Zone 1
- Bereiche, in denen Freisetzung nur bei Wartung, Störung oder abnormalen Bedingungen auftritt
- Flanschverbindungen in gutem Zustand
- Ventilspindeln unter normalen Bedingungen
- Bereiche in der Nähe von Zone 1 mit ausreichender Belüftung
Staubzonen (IEC 60079-10-2)
| Zone | Definition | Erforderliches EPL |
|---|---|---|
| Zone 20 | Explosionsfähige Staubwolke ständig oder häufig vorhanden | Da |
| Zone 21 | Explosionsfähige Staubwolke wahrscheinlich im Normalbetrieb | Db (oder Da) |
| Zone 22 | Explosionsfähige Staubwolke unwahrscheinlich; nur kurzzeitig, wenn sie auftritt | Dc (oder Db/Da) |
Beispiele für Zone 20
- Inneres von Silos, Bunkern und Zyklonfiltern
- Inneres von pneumatischen Förderleitungen
- Inneres von Mischern und Rührwerken, die brennbare Stäube verarbeiten
Beispiele für Zone 21
- Bereiche um Staubbefüllungs-/Entleerungsstellen
- In der Nähe von Förderbandübergaben mit häufigem Materialverlust
- Filterräume im Normalbetrieb
Beispiele für Zone 22
- Bereiche um Zone 21 bei guter Haushaltsführung
- In der Nähe von Anlagen, die selten Staub freisetzen
- Lagerbereiche für Säcke mit brennbarem Pulver
Wichtig: Staubablagerungen auf Oberflächen können Zone 22 (oder höher) bilden, auch ohne Staub in der Luft. Eine 5 mm dicke Schicht brennbaren Staubs kann bei Aufwirbelung eine explosionsfähige Wolke erzeugen.
Nordamerikanische Klassifizierung (NEC/CEC)
Die USA (NEC Article 500/505) und Kanada (CEC Section 18) verwenden ein paralleles System:
| Zonensystem | NEC/CEC-Äquivalent | Gefährdungsstufe |
|---|---|---|
| Zone 0 | Class I, Division 1 | Ständig/häufig |
| Zone 1 | Class I, Division 1 | Normalbetrieb |
| Zone 2 | Class I, Division 2 | Nur bei Störung |
| Zone 20 | Class II, Division 1 | Ständig/häufig Staub |
| Zone 21 | Class II, Division 1 | Normalbetrieb Staub |
| Zone 22 | Class II, Division 2 | Nur bei Störung Staub |
NEC Article 505 erkennt auch das Zonensystem direkt an. Das Division-System ist weniger differenziert. Division 1 deckt sowohl Zone 0 als auch Zone 1 ab.
Class III umfasst Fasern und Flusen (Textilwerke, Holzverarbeitung). kein direktes Zonen-Äquivalent.
Methodik der Zoneneinteilung
Die Klassifizierung wird typischerweise von einem Team durchgeführt, bestehend aus:
- Verfahrensingenieuren (Quellen- und Freisetzungscharakterisierung)
- Sicherheits-/HSE-Ingenieuren
- Elektro-Ingenieuren
- Betriebspersonal
Schlüsselfaktoren
- Freisetzungsquelle. wo brennbares Material austreten kann (Flansche, Ventile, Dichtungen, Entlüftungen)
- Freisetzungsgrad
- Kontinuierlich → bildet Zone 0/20
- Primär (im Normalbetrieb erwartet) → bildet Zone 1/21
- Sekundär (im Normalbetrieb nicht erwartet) → bildet Zone 2/22
- Belüftung. beeinflusst Zonenausdehnung und möglicherweise Zonentyp
- Gute Belüftung reduziert Zonengröße und kann Zonentyp herabstufen
- Schlechte Belüftung erweitert Zonengröße und kann Zonentyp heraufstufen
- Vernachlässigbare Belüftung (geschlossene Räume). Zone erstreckt sich über den gesamten Raum
- Relative Dichte des Gases. leichtere Gase (Wasserstoff) steigen auf; schwerere Gase (Propan) sammeln sich am Boden
Zonenausdehnung
Die physische Größe einer Zone hängt ab von:
- Freisetzungsrate und -geschwindigkeit
- Belüftungsrate und -wirksamkeit
- Relativer Dichte des brennbaren Stoffes
- Flammpunkt und Dampfdruck
- UEG des Stoffes
Normen liefern Berechnungsmethoden: IEC 60079-10-1 Anhang B (Gase), IEC 60079-10-2 Anhang B (Stäube).
Zonendokumentation
Das Ergebnis einer Zoneneinteilungsstudie ist:
- Zeichnungen der explosionsgefährdeten Bereiche. Grundrisse und Schnitte mit Zonengrenzen
- Verzeichnis der Freisetzungsquellen. tabellarische Aufstellung aller potenziellen Quellen
- Datenblätter. Stoffeigenschaften, Freisetzungscharakteristiken
- Bericht zur Zoneneinteilung. Methodik, Annahmen, Ergebnisse
Diese Dokumente bilden die Grundlage für die Auswahl von Betriebsmitteln mit dem korrekten EPL und der richtigen Schutzart.
Häufige Fehler
- Vergessen, dass leichtere Gase (Wasserstoff, Methan) sich an der Decke ansammeln
- Staubablagerungen ignorieren. eine 5 mm dicke Schicht wird bei Aufwirbelung zur Staubwolke
- Keine Neubewertung bei Prozessänderungen
- „Zone 2" mit „nicht gefährdet" verwechseln. es sind trotzdem Ex-Betriebsmittel erforderlich
- Belüftungsausfälle unterschätzen (was passiert, wenn der Lüfter stoppt?)
Verwandte Themen
- Grundlagen. Explosionsdreieck, Grundkonzepte
- Gasgruppen. wie verschiedene Brennstoffe klassifiziert werden
- EPL. erforderliche Geräteschutzniveaus pro Zone
- Schutzarten. geeignete Schutzarten pro Zone
- Normen. IEC 60079-10-1 und 60079-10-2