Selbst kleinste Funken können Explosionen in einer Industrieanlage auslösen. Effektive Schutzkonzepte sind daher extrem wichtig.

Bild: iStock, ThomasVogel

Funkenlöschanlagen als vorbeugende Brandschutzsysteme Funken erkannt, Funken gebannt

02.04.2019

In industriellen Anlagen lässt sich das Entstehen von Funken oder glimmenden Teilen häufig nicht vermeiden. Moderne Funkenlöschanlagen sorgen verlässlich dafür, dass daraus kein Brand- oder Explosionsrisiko erwächst.

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Moderne industrielle Produktionsverfahren sind dadurch gekennzeichnet, dass alle am Produktionsprozess beteiligten Parameter genauestens bekannt sind und sich jederzeit so beeinflussen lassen, dass die jeweiligen Produkte kontinuierlich in definierter Qualität und Quantität gefertigt werden können. Zudem stellt ein ununterbrochener Betrieb der Produktionsanlagen die nötige Wirtschaftlichkeit sicher.

Daher ist es extrem wichtig, ungeplant eintretende Ereignisse und deren unkalkulierbare Folgen so gut wie möglich auszuschließen. Dazu zählen in erster Linie Brände und Explosionen, die neben möglichen Sach- und Personenschäden auch kostenintensive Produktionsunterbrechungen zur Folge haben.

Zündgefahr in explosiver Umgebung

Die Grundvoraussetzung für diese Art von Gefährdungspotenzial bilden brennbare Rohmaterialien, die im Zuge ihrer Verarbeitung in sehr kleinteiliger Form vorliegen – seien es Späne und Stäube in der Holzindustrie oder fein gemahlene Lebens- und Futtermittel.

Insbesondere in Filteranlagen und Silos bilden diese Stoffe gemeinsam mit dem Sauerstoff in der Luft eine explosionsfähige Atmosphäre, der lediglich die entsprechende Zünd­energie „fehlt“, um als Brand oder Explosion eine verheerende Wirkung zu entfalten. Da es in Bearbeitungsmaschinen oder Trocknern jedoch unvermeidlich ist, dass Funken oder glimmende Teile entstehen, die dann über pneumatische oder mechanische Transportleitungen in die nachgelagerten explosionsgefährdeten Anlagenteile gelangen, besteht permanent die Gefahr eines „ungeplant eintretenden Ereignisses“.

Löschen, bevor es brennt

Also bleibt nur die Möglichkeit, ein Aufeinandertreffen der drei Elemente auf kontrollierte Weise in Schach zu halten. Da in den Absaug- und Transportleitungen nicht mit einer explosionsfähigen Atmosphäre zu rechnen ist, bietet es sich an, drohende Brände und Explosionen bereits auf dieser Wegstrecke mittels Funkenlöschanlagen im Keim zu ersticken.

Die Firma GreCon aus Alfeld ist seit über 35 Jahren auf die Entwicklung, den Bau und die Installation derartiger Funkenlöschanlagen spezialisiert. Seither hat das Unternehmen die Methoden zur Funkenerkennung und -löschung stetig weiterentwickelt.

Mit Hilfe von Infrarot-Funkenmeldern und nachgeschalteten Löschdüsen werden die Zündinitiale in pneumatischen und mechanischen Transportleitungen sowie in den Ausfallschächten sicher erkannt und abgelöscht, noch bevor diese Filter oder Silos erreichen. Dazu erzeugen die Löschdüsen, die in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit etwa 4 bis 7 m vom Funkenmelder entfernt installiert sind, in Sekundenbruchteilen einen feinen Wasserschleier, der den gesamten Querschnitt der Absaugleitung ausfüllt. Bei richtiger Umsetzung fliegen die Zündinitiale direkt in den Wasserschleier hinein und verlöschen. Unmittelbar danach schließt sich das Düsenventil wieder. Der notwendige Wasserdruck von mindestens 6 bar wird in der Regel über Druckerhöhungsanlagen realisiert.

Löschen ohne Abschaltung

Die je Löschvorgang eingesetzte Wassermenge ist so gering, dass die nachfolgenden Anlagenteile und Prozesse nicht beeinträchtigt werden. Dies hat zur Folge, dass eine Löschung in 99 Prozent der Fälle ohne Anlagenabschaltung und somit ohne Unterbrechung der laufenden Fertigung durchgeführt werden kann. Nur für den Fall, dass längerfristig ein starker Funkenflug auftritt oder größere Glimmnester erkennbar sind, werden die Absaug- und Produktionsanlagen abgeschaltet.

Die Überwachung der Förderströme erfolgt vorzugsweise in der Dunkelheit geschlossener Rohrleitungen und Schächte. Unter diesen Voraussetzungen weisen die Infrarot-Funkenmelder, die ebenso wie die Löschdüsen innenbündig in die Wandungen eingebaut werden, die höchste Empfindlichkeit auf. Selbst kleinste Zündinitiale, welche den Melder mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 25 m/s passieren, werden sicher erkannt.

Melder für jedes Milieu

Neben diesen optimalen Einbausituationen gibt es in der Praxis jedoch viele anspruchsvollere Umgebungsbedingungen, denen man mit veränderten Konzepten beziehungsweise neuen technischen Lösungen begegnen muss, um eine Funkendetektion auch in diesen Bereichen zu ermöglichen. Aufgrund seiner langjährigen Erfahrung ist GreCon mit allen in der Praxis anzutreffenden Anforderungen vertraut und hat entsprechend abgestimmte Systemkomponenten im Programm.

So können auch Bereiche mit hohen Betriebstemperaturen, wie sie zum Beispiel bei Trocknungsprozessen auftreten, zuverlässig überwacht werden. Zu diesem Zweck setzt GreCon Funkenmelder ein, deren Elektronik durch entsprechend lange Glasfaserlichtleiter vor der bis zu 600 °C heißen Prozesswärme geschützt wird.

Für die Überwachung offener Transportbänder oder anderer Fördersysteme, bei denen der Einfluss durch Fremdlicht unvermeidlich ist, setzt das Unternehmen auf spezielle Tageslicht-Funkenmelder. Bei diesen Medern wird das in Tages- und Kunstlicht vorkommende Infrarotspektrum ausgeblendet, sodass trotzdem eine sichere Detektion relevanter Zündinitiale möglich ist.

Insbesondere in Fallschächten mit sehr dichten Materialströmen reicht eine in der Schachtwandung installierte Infrarotlicht-Sensorik nicht aus. GreCon hat daher einen Linearlichtleiter entwickelt, der unmittelbar im Produktstrom angeordnet wird. Dadurch lässt sich die optische Erkennung von Zündinitialen wesentlich verbessern. Ein Thermomelder, der bei einem brandtypischen Temperaturanstieg Alarm schlägt, sowie ein zusätzlicher Brandgasmelder, der auch tief im Material sitzende Glimmnester identifiziert, komplettieren das von GreCon entwickelte Melder-Spektrum.

Für Anlagenbereiche, in denen sich die bisher nötige Löschstrecke entweder gar nicht oder nur durch aufwendige Rohrleitungsverlängerungen realisieren ließ, hat GreCon eine neue Ultrahigh-Speed-Löschung entwickelt. Diese basiert auf einem speziellen Magnetventil mit High-Speed-Öffnungscharakteristik sowie einer oder mehrerer darauf abgestimmter Vollkegel-Düsen. Ein solcher Aufbau reduziert die Zeit zwischen der Funkenerkennung und dem vollständigem Aufbau des Wasserschleiers erheblich. In der Folge kann so die Länge der erforderlichen Löschstrecke auf bis zu 2 m reduziert werden. Durch diese Neuerung ist es also möglich, auch sehr kompakt gebaute Produktionsanlagen umfassend zu schützen.

Löschen ohne Wasser

Für Anwendungsfälle, in denen eine Wasserlöschung nicht möglich ist, hat GreCon spezielle Absperrklappen und Ausschleuseweichen entwickelt, die den Förderstrom unterbrechen beziehungsweise umlenken. So lässt sich ein Aufeinandertreffen von Zündinitial und explosionsgefährlicher Atmosphäre zuverlässig verhindern.

Die Projektierung einer Funkenlöschanlage beginnt bei GreCon stets mit einer detaillierten Gefährdungsanalyse, in deren Rahmen genau ermittelt wird, mit welchen Komponenten die jeweilige Produktionsanlage bestmöglich geschützt werden kann. Das Herzstück einer jeden Funkenlöschanlage bildet dabei die prozessorgesteuerte Funkenmeldezentrale: Dort laufen alle Informationen aus den einzelnen Funkenlöscheinrichtungen eines Betriebes zusammen.

Die Meldezentrale ist die Grundlage für alle automatisch ausgelösten Maßnahmen und hilft den Anlagenbedienern bei der detaillierten Abfrage und Beurteilung einer Situation. Die in der Datenbank millisekundengenau abgelegten Ereignisse dienen vor allem dazu, Alarmhäufungen in Form von Statistiken sichtbar zu machen und damit konkrete Hinweise für die möglichen Ursachen zu liefern.

Bedienerfreundliches Touchscreen-Display

Durch den systematischen Aufbau der Software ist gewährleistet, dass sich Erweiterungen und Veränderungen innerhalb der Funkenlöschanlage einfach in eine bestehende Funkenmeldezentrale implementieren lassen. GreCon hat aber nicht nur die im Hintergrund arbeitende Software im Laufe der Jahre stetig optimiert, sondern auch ein komplett neues Bedienkonzept entwickelt.

Über ein Touch-and-Slide-Display, wie man es von modernen Mobiltelefonen kennt, lässt sich die Funkenmeldezentrale auf äußerst einfache und intuitive Weise bedienen. Beispielsweise können weiterführende Informationen aus dem jeweils aktuellen Bildschirminhalt unmittelbar ausgewählt und abgerufen werden. Über eine einfache Fingerspreiz-Geste kann der Nutzer bequem in Details hineinzoomen. Zudem können komplette Flussdiagramme durch Zoomen und Verschieben auf dem Bildschirm dargestellt werden. Das patentrechtlich geschützte Touchscreen-Display ist bei allen Funkenmeldezentralen ab Baujahr 2003 problemlos nachrüstbar.

Funkenlöschung vom Fachmann

Über die VdS-Schadenverhütung haben die Feuerversicherungen in zahlreichen branchenspezifischen Richtlinien nicht nur Anforderungen ausgearbeitet, die aus ihrer Sicht an die Brandschutzmaßnahmen in den einzelnen Anlagenbereichen zu stellen sind. Die einzelnen Versicherer geben auch verstärkt vor, mit welchen technischen Lösungen beziehungsweise Fabrikaten die von ihnen zu versichernden Anlagen auszurüsten sind, um das Risiko eines Schadensereignisses auf ein Minimum zu reduzieren. Kann ein Versicherungsnehmer die entsprechende Brandschutzausrüstung nicht vorweisen, muss er in der Regel deutlich höhere Prämien oder sehr hohe Selbstbeteiligungen akzeptieren.

Bildergalerie

  • Mit Hilfe von Infrarot-Funkenmeldern und nachgeschalteten Löschdüsen werden die Zündinitialen schon in den Transportleitungen erkannt und abgelöscht.

    Bild: Fagus-GreCon

  • Die Funkenmeldezentrale lässt sich sehr intuitiv über ein Touch-and-Slide-Display bedienen.

    Bild: Fagus-GreCon

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