UEG-Überwachung von industriellen Prozessen mit PrevEx FTA Analysatoren
Die PrevEx FTA Analysatoren können überall dort eingesetzt werden, wo die Konzentration brennbarer Gase und Dämpfe in % UEG in industriellen Anlagen überwacht werden muss.
Beschichtungsanlagen (Coil-Coating, Lackieranlagen, Kaschieranlagen, Tiefdruck, Flexodruck, Heatset, …) verwenden oft lösungsmittelhaltige Lacke und Farben beim Auftrag. In einem nachgeschalteten Trockner werden diese Lösungsmittel verdampft und die Lösungsmitteldämpfe können im Trockner eine explosionsfähige Mischung bilden, die durch eine oft vorhandene Zündquelle zur Explosion gebracht werden kann.
Die Entstehung einer explosionsfähigen Atmosphäre im Trockner muss verhindert werden. Ohne den Einsatz von Gaswarneinrichtungen muss die Belüftung des Trockners auf die maximale Bandgeschwindigkeit und den maximalen Lösemitteleintrag eingestellt werden. Ein solcher Betrieb ist allerdings nicht wirtschaftlich, da die Maximalgrenzen im normalen Betrieb oft nicht erreicht werden und dann die aufzuheizende Luftmenge für die Belüftung und damit die Energiekosten viel zu hoch sind.
In Beschichtungsprozessen, bei denen das Auftragsverfahren einen erhöhten Eintrag von Lösemitteln nicht sicher ausschließen kann, ist der Einsatz von Gaswarngeräten gemäß DIN EN 1539:2016 erforderlich. Schließlich kann eine Mindestabluftvolumenstromüberwachung, welche auf den betriebsgemäßen Lösemitteleintrag ausgelegt ist, diesen Fehlerfall weder erkennen noch eine mögliche Explosion verhindern.
Der Einsatz von Gaswarngeräten ermöglicht einen effizienten Betrieb bei jedem Produktionslauf, da die Belüftungsrate der tatsächlich im Trockner vorhandenen Konzentration an brennbaren Gasen und Dämpfen angepasst werden kann. Das verringerte Volumen an Luft erlaubt es zusätzlich, die notwendigen Nachverbrennungsanlagen kleiner zu dimensionieren und die Energiekosten für die Nachverbrennungsanlagen aufgrund der höheren Beladung der Abluft mit Lösemitteln zu reduzieren.
Die komplexen und oftmals je nach Produktionslauf veränderlichen Zusammensetzungen der Lösemittelgemische, die zum Einsatz kommen, erfordern ein Messgerät, das alle Substanzen gleichzeitig und mit der gleichen Empfindlichkeit erfassen kann. PrevEx FTA Analysatoren reagieren sehr gleichmäßig empfindlich auf verschiedene Lösemittel. Das erlaubt eine genaue Messung, unabhängig von der genauen Zusammensetzung des Gemisches und ohne erneute Kalibrierung.
Die Beschichtungsanlagen müssen oft Tag und Nacht kontinuierlich laufen, ein Stillstand der Anlage aufgrund von Ausfällen in der Gaswarneinrichtung kann teuer werden. Eine hohe Verfügbarkeit der Gaswarngeräte ist deshalb auch unter schwierigsten Umständen unabdingbar. Die FTA Analysatoren sind speziell für den Einsatz in industriellen Umgebungen entwickelt worden und sind seit 30 Jahren im Einsatz. Es sind keine Laborgeräte, die notdürftig angepasst worden sind. Die Beheizung des gesamten Sensors (bis auf 270°C) und spezielle Konstruktionsmerkmale verhindern die Kondensation von Messgasbestandteilen im Messgasweg.
Die Abluft verschiedener industrieller Prozesse wird oft über Abluftkanäle abgeführt. Die Konzentration von brennbaren Gasen und Dämpfen in der Abluft muss dabei kontinuierlich überwacht werden. Unsere FTA Gaswarngeräte sind für diese Aufgabe hervorragend geeignet, insbesondere weil oft die Zusammensetzung der Abluft nicht genau bekannt ist und die FTAs alle brennbaren Gase und Dämpfe (auch z.B. CS2, Kohlenmonoxid (CO), Ammoniak (NH3) und Wasserstoff (H2)) gleichzeitig erfassen können.
Dies ist ein deutlicher und sicherheitsrelevanter Unterschied zu Flammenionisationsdetektoren, die prinzipbedingt nur Kohlenwasserstoffe messen können. Insbesondere in der chemischen und pharmazeutischen Industrie finden sich oft anorganische, aber dennoch brennbare Substanzen in der Abluft. In den weitaus meisten Fällen ist bei diesen Anwendungen die Zusammensetzung der Abluft auch nicht bekannt und veränderlich, da die Abluft von mehreren Produktionsprozessen zusammengeführt wird.
Aufgrund der Bestimmungen der TA Luft bzw. der europäischen VOC-Direktive muss kohlenwasserstoffhaltige Abluft zunächst gereinigt werden, bevor sie in die Umgebung gelangen dürfen. Dies erfolgt mit thermischen oder katalytischen Nachverbrennungsanlagen oder mit Lösemittelrückgewinnungsanlagen.
Diese Abluftreinigungsanlagen stellen Zündquellen für explosive Gasgemische dar und deshalb muss die Konzentration von brennbaren Gasen und Dämpfen im Rohgas beschränkt werden. In der Regel werden die Sicherheitsanforderungen der EN 12753 angewendet und dann muss sichergestellt werden, dass die Konzentration von 25% UEG (bzw. 20% UEG bei nicht unbedeutendem Vorhandensein von Aromaten) im Rohgas nicht überschritten wird.
Ein Gaswarngerät misst die Konzentration der brennbaren Gase und Dämpfe im Rohgas und gibt Alarm bei Überschreitung von Grenzwerten. Daraufhin kann dann eine Klappe vor der thermischen Abluftreinigungsanlag geschlossen werden und das Rohgas ohne Abluftreinigung entweder in die Atmosphäre entlassen oder z.B. über ein Aktivkohlebett geführt werden.
Zwei Eigenschaften des Gaswarngeräts haben hier große Auswirkungen auf die Kosten für die Errichtung und den Betrieb der Abluftreinigungsanlage:
- Wenn die Empfindlichkeit des Gaswarngeräts in Bezug auf die im Rohgas enthaltenen Stoffe stark variiert, muss es konservativ kalibriert werden und wird dann stark überhöhte Messwerte liefern, welche wiederum zu vorzeitigen Alarmen führen. Das Rohgas kann dann nicht so hohe Beladungen abführen wie es eigentlich möglich wäre, nur weil das Gaswarngerät zu empfindlich eingestellt werden muss. Dies führt zu höheren Abluftvolumenströme und damit zu einer Überdimensionierung der gesamten Abluftreinigungsanlage. Alternativ kann es dazu führen, dass nach Inbetriebnahme der Anlage die schnell festgestellt wird, dass die erbaute Abluftreinigungsanlage aufgrund die vorgesehenen Mengen gar nicht entsorgen kann, weil das Gaswarngerät die vorgesehene Betriebsweise verhindert. Im schlimmsten Fall kann es sogar erforderlich werden, dass zur Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur der Abluftreinigungsanlage zusätzliches Stützgas verfeuert werden muss: solche Energiekosten können erheblich sein und den Betrieb der Anlage vollends unwirtschaftlich machen. Es ist also wichtig, auf eine möglichst geringe Schwankung der Messempfindlichkeit (ausgedrückt als „Responsefaktor“) des Gaswarngeräts in Bezug auf die im Rohgas möglicherweise enthaltenen Stoffe zu achten.
- Die Verweilzeit des Rohgases von der Messstelle bis zur Klappe muss länger sein als die Summe der Einstellzeit (T90) des Gaswarngeräts, der Alarmverarbeitung und der Klappenschließzeit. Die Rohrleitung muss entsprechend in Durchmesser und Länge ausgelegt werden, damit diese Anforderung eingehalten wird. Je länger die Einstellzeit des Gaswarngeräts, desto länger der Abluftkanal.
Die FTA Analysatoren haben von allen Messprinzipien zur UEG-Überwachung die geringsten Schwankungen in ihren Responsefaktoren und sind damit am besten geeignet, auch bei komplexen und veränderlichen Gemischen genaue Messwerte zu liefern. Außerdem können FTA Analysatoren alle brennbaren Gase und Dämpfe messen, nicht nur Kohlenwasserstoffe.
Eine notwendige Voraussetzung für die UEG-Überwachung vor thermischen Abluftreinigungsanlagen ist das Vorliegen einer ATEX Baumusterprüfbescheinigung, welche die Prüfung der messtechnischen Funktion nach der harmonisierten Norm EN 60079-29-1 einschließt. Die PrevEx FTA Analysatoren haben eine solche Bescheinigung nach dem neuesten Normenstand.
Ein weiteres wichtiges Thema bei der Rohgasüberwachung vor Abluftreinigungsanlagen ist die Betrachtung der funktionalen Sicherheit von Gaswarngeräten. Die PrevEx FTA Analysatoren können in sicherheitsgerichteten Systemen mit SIL1/SIL2-fähig (HFT=0) und SIL3 (HFT=1) eingesetzt werden und sind außerdem geeignet, in redundanter Ausführung eine UEG-Überwachung mit Performance Level d nach EN ISO 13849-1 mit bis zu kontinuierlichen Anforderungsraten zu realisieren.
In Trocknungsöfen werden oft brennbare Gase und Dämpfe bei hohen Temperaturen freigesetzt, von Walzölen bis zu Lösemitteln. Diese Öfen können Durchlauföfen sein oder auch in Chargen betrieben werden. Eine kontinuierliche Überwachung der UEG-Konzentration in der Ofenatmosphäre erhöht die Betriebssicherheit der Anlage (Stichwort EN 1539) und hilft, das Volumen der zur Belüftung verwendeten Luft und damit die Energiekosten zu reduzieren.
Durch die unterschiedlichen Betriebstemperaturen der verschiedenen FTA Modelle der Serie 670 kann die Analysatorausführung an die verschiedensten Anwendungen und Ofentemperaturen angepasst werden. Mit speziellen Keramiksonden sind FTA Analysatoren auch erfolgreich an Sinteröfen für Keramik mit Temperaturen bis zu 1300°C im Einsatz.