Zone oder nicht?

Flüssiggasanlagen und Flüssiggasflaschen – Zoneneinteilung, Beispiele

Bereiche, in denen gefährliche explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann, müssen in Zonen eingeteilt werden. Nachfolgend finden Sie Erläuterungen zur Zoneneinteilung sowie Beispiele, wann bei Flüssiggasanlagen und Flüssiggasflaschen gefährliche explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann.

Hinweise zur Zoneneinteilung

Zu einer Explosion kann es kommen, wenn gleichzeitig und innerhalb eines bestimmten Konzentrationsbereichs

vorhanden sind. Damit keine Explosion auftreten kann, muss mindestens eine der für eine Explosion notwendigen Voraussetzungen vermieden werden.

Eine explosionsfähige Atmosphäre kann durch ein Gemisch aus Luft und dem brennbaren Flüssiggas entstehen. Flüssiggase sind üblicherweise Gemische der brennbaren Gase wie Propan, Propen, Butan, Buten.

Explosionsfähige Atmosphäre liegt jedoch nur dann vor, wenn die untere Explosionsgrenze (UEG) überschritten und die obere Explosionsgrenze (OEG) unterschritten ist. Für Propan und Butan gilt

Propan UEG = 2,1 Vol.-% OEG = 9,5 Vol.-%
n-Butan UEG = 1,5 Vol.-% OEG = 8,5 Vol.-%

Um Bereiche, in denen gefährliche explosionsfähige Atmosphäre (g. e. A.) auftreten kann, zu erkennen und vor Zündquellen zu schützen, müssen diese nach der

in Zonen eingeteilt werden [§ 5 Abs. 1 Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)].

Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre ist dabei definiert als eine explosionsfähige Atmosphäre, die in einer solchen Menge (gefahrdrohende Menge) auftritt, dass besondere Schutzmaßnahmen erforderlich werden [§ 2 Abs. 9 BetrSichV]. Bei mehr als 10 Litern explosionsfähiger Atmosphäre als zusammenhängender Menge geht man von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre aus [EX-RL (Explosionsschutz-Regeln), BGR 104]. Also ist bei mehr als 10 Litern explosionsfähiger Atmosphäre immer eine Zone vorhanden.

Für brennbare Gase gibt es folgende Zoneneinteilungen [Anhang 3 Abschnitt 2 BetrSichV]:

Zone 0
ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.

Zone 1
ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen bilden kann.

Zone 2
ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.

Die Zone tritt mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auf. Die nachfolgenden Erläuterungen zum Wahrscheinlichkeitsbegriff geben hierzu Anhaltspunkte:
- Häufig oder über lange Zeiträume: Zeitlich überwiegend bezogen auf die tatsächliche Betriebszeit, z. B. mehr als 50 %.
- Normalerweise nicht oder nur kurzzeitig: Wenige Male pro Jahr für ca. eine halbe Stunde.
- Gelegentlich: Dauer und Häufigkeit zwischen den beiden ersten Begriffen.

Eine explosionsfähige Atmosphäre, die nicht in solchen Mengen zu erwarten ist, dass besondere Schutzmaßnahmen erforderlich werden, gilt nicht als gefährlich und führt damit zu keiner Zone. Allerdings können auch kleinere Mengen bereits gefahrdrohend sein, wenn sich in deren unmittelbarer Nähe Menschen befinden.

Zur Zoneneinteilung explosionsgefährdeter Bereiche wird ausschließlich der Normalbetrieb betrachtet [Anhang 3 Abschnitt 1 BetrSichV]. Zum Normalbetrieb einer Flüssiggasanlage gehören insbesondere das Betreiben der Anlage und der Wechsel der Flüssiggasflasche(n).

Zum Zeitpunkt eines Wechsels der Flüssiggasflasche(n) ist betriebsbedingt von einem kurzzeitigen Gasaustritt auszugehen. Dies führt jedoch nicht zwangsläufig zu einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre bzw. einer Zone.

Bis 10 Liter Gas-/Luftgemisch → keine Zone vorhanden
Mehr als 10 Liter Gas-/Luftgemisch → Zone vorhanden

Zur Zoneneinteilung werden also störungsbedingte Austritte von Flüssiggas in Folge z. B. mechanischer Beschädigung der Schlauchleitung nicht berücksichtigt.

Für bestimmte Anwendungsfälle kann die Beispielsammlung der BG Chemie (→ EX-RL-Beispielsammlung BGR 104) zur Einstufung explosionsgefährdeter Bereiche in Zonen herangezogen werden [Technische Regel für Betriebssicherheit „Vermeidung oder Einschränkung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre“ (TRBS 2152 Teil 2)].

Die nachfolgenden Beispiele zur Zoneneinteilung wurden durch den Fachausschuss (FA) „Chemie“, Arbeitskreis „Explosionsschutz“ verabschiedet und in die Beispielsammlung der EX-RL, BGR 104 mit aufgenommen.

Die Beispiele sollen als Entscheidungshilfe bei der Beurteilung der Explosionsgefahr für die Sicherheit und als Hilfe zur Erstellung des Explosionsschutzdokumentes dienen.

Vorbemerkung:

Zur Zoneneinteilung wird somit immer nur die Gasmenge betrachtet, welche beim Flaschenwechsel freigesetzt wird bzw. das Volumen des dann vorhandenen Gas-/Luftgemisches.

Einflaschenanlagen in Räumen oder im Freien – Beispiele

Voraussetzung:

→ Es ist keine Zone vorhanden. Jedoch sind Zündquellen im Nahbereich des Flaschenabsperrventils bzw. des Druckregelgerätes während des Flaschenwechsels zu vermeiden.

Begründung:

Hinweis:
Bei dieser Betrachtung wird vorausgesetzt, dass vor und für den Zeitraum des Flaschenwechsels entweder

  1. zuerst das Flaschenabsperrventil geschlossen wird; das im Leitungssystem befindliche Gas wird verbrannt und anschließend wird die zugehörige Absperreinrichtung der Verbrauchseinrichtung (Geräteabsperrarmatur) geschlossen oder
  2. zuerst die Verbrauchseinrichtung über die zugehörige Absperreinrichtung geschlossen wird; dabei geht das Druckregelgerät in den Schließdruck. Dadurch wird verhindert, dass das zwischen dem Druckregelgerät-Ausgangsbereich und der geschlossenen Geräteabsperrarmatur befindliche Gas „rückwärts“ über das Druckregelgerät austritt (Abb. 5 - „blaues“, eingespanntes Gasvolumen).

    Anschließend wird das Flaschenabsperrventil geschlossen. Die beim Flaschenwechsel zu betrachtende Gasmenge berechnet sich hierbei aus dem Volumen, das zwischen dem geschlossenen Flaschenabsperrventil und dem in der Anlage eingebauten Druckregelgerät* vorhanden ist (Abb. 5 - „rotes“, austretendes Gasvolumen). Wenn das austretende Gasvolumen zwischen dem geschlossenen Flaschenabsperrventil und dem Druckregelgerät* bei Umgebungsdruck weniger als 0,2 Liter beträgt, ist nicht mit einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre zu rechnen.

    *Druckregelgerät einschließlich vorhandener Sicherheitseinrichtungen wie Bei Einsatz der oben genannten, handelsüblichen Druckregelgeräte einschließlich der Sicherheitseinrichtungen werden weniger als 0,2 Liter Gas beim Flaschenwechsel freigesetzt. Unter Berücksichtigung der unteren Explosionsgrenze von Flüssiggas treten somit weniger als 10 Liter Gas-/Luftgemisch auf.


    Abb. 5: Austretendes und eingespanntes Gasvolumen beim Flaschenwechsel

  3. Wenn bei Flüssiggasanlagen mit einem Betriebsdruck von über 50 mbar bis 4 bar* der Schließdruck des Druckregelgerätes nicht erreicht wird, kann beim Flaschenwechsel Gas aus dem Leitungssystem und dem Druckregelgerät-Ausgangsbereich in gefahrdrohender Menge entweichen (Abb. 5 - „blaues“ Gasvolumen). Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre bzw. eine Zone wäre dann vorhanden. Um dies auszuschließen, ist vor dem Flaschenwechsel das Flaschenabsperrventil der Flüssiggasflasche zu schließen und das im System befindliche Gas zu verbrauchen (z. B. verbrennen).

    *Flüssiggasanlagen mit einem Betriebsdruck von über 50 mbar bis 4 bar sind z. B. Anlagen zum Anwärmen, Abbrennen, Aufschweißen.
Werden jedoch die oben genannten Hinweise nicht erfüllt, ist eine Zone 2 vorhanden. Die Zone 2 existiert dann im Nahbereich in Abhängigkeit von der austretenden Gasmenge. Die Zone hat einen Radius (r) mit r = 0,5 m um die gelöste Verbindungsstelle (Flaschenabsperrventil bzw. Druckregelgerät).

Mehrflaschenanlagen im Freien – Beispiele

Eine Mehrflaschenanlage ist eine Anlage, bei der die Gasentnahme aus mehr als einer Flasche gleichzeitig erfolgen kann (Abb. 6).

Mehrflaschenanlage mit 2 bis 6 Flaschen


Abb.6: Beispielhafte Mehrflaschenanlage

 

→ Es ist eine Zone 2 vorhanden.
Die Zone 2 befindet sich mit einem Radius r = 0,5 m um jede Anschlussstelle und kegelförmig bis zum Boden, am Boden r = 1 m.

Begründung:
Beim Flaschenwechsel einer Mehrflaschenanlage mit 2 bis 6 Flaschen tritt insbesondere das im Leitungssystem befindliche Gas aus. Es werden deutlich mehr als 10 Liter explosionsfähige Atmosphäre (→ Gas-/Luftgemisch) - also gefährliche explosionsfähige Atmosphäre - unter atmosphärischem Druck freigesetzt. Somit ist eine Zone vorhanden. Da die gefährliche explosionsfähige Atmosphäre jedoch nur kurzzeitig auftritt, ist auch „nur“ eine Zone 2 vorhanden.

Zone für Mehrflaschenanlage mit 2 bis 6 Flaschen siehe Abb. 7.


Abb. 7: Zone für Mehrflaschenanlage mit 2 bis 6 Flaschen im Freien

Mehrflaschenanlage mit 2 bis 6 Flaschen im Flaschenschrank

→ Es ist eine Zone 1 im Innern des Flaschenschranks vorhanden.

→ Es ist eine Zone 2 in der Umgebung mit einem Radius r = 0,5 m um den Flaschenschrank bis Oberkante Flaschenschrank vorhanden.

Zone für Mehrflaschenanlage mit 2 bis 6 Flaschen im Flaschenschrank siehe Abb. 8.


Abb. 8: Zone für Mehrflaschenanlage mir 2 bis 6 Flaschen im Flaschenschrank im Freien

Begründung:
Anlehnend an das Beispiel in Abb.6/7 werden beim Flaschenwechsel einer Mehrflaschenanlage mit 2 bis 6 Flaschen im Flaschenschrank deutlich mehr als 10 Liter explosionsfähige Atmosphäre (→ Gas-/Luftgemisch) - also gefährliche explosionsfähige Atmosphäre - freigesetzt. Somit ist eine Zone vorhanden.

Zum Zeitpunkt des Flaschenwechsels tritt gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre im Innern des Flaschenschrankes auf. Folglich ist im Flaschenschrank eine Zone 1 vorhanden.

Zum Flaschenwechsel muss die Tür bzw. müssen die Türen des Flaschenschrankes geöffnet werden. Dadurch wird beim Flaschenwechsel auch Gas bzw. ein Gas-/Luftgemisch außerhalb des Flaschenschranks austreten. Außerhalb des Flaschenschranks tritt - insbesondere aufgrund der vermutlich schnelleren Vermischung mit der Umgebungsluft - gefährliche explosionsfähige Atmosphäre grundsätzlich nur kurzzeitig auf. Somit ist außerhalb des Flaschenschrankes auch „nur“ die Zone 2 vorhanden.

Hinweis:
Wenn der Flaschenschrank
  • gasdichte Wände (Seitenwände, Rückwand) besitzt oder
  • gasdicht an einer Wand (z. B. Flaschenkasten-Rückwand an einer Hauswand mit gasdichten Seitenwänden) aufgestellt ist,
kann außerhalb dieser Wände die Zone 2 entfallen. Es wäre dann jeweils „nur“ noch eine Zone 2 im Türbereich vorhanden.

Lagern und Bereithalten von Flüssiggasflaschen in Räumen und im Freien

Voraussetzung:
Flaschen sind gegen Umfallen oder Herabfallen zu sichern und stehend zu lagern bzw. bereitzuhalten. Die Flaschenabsperrventile müssen fest verschlossen und mit den vorgesehenen Schutzeinrichtungen versehen sein (z. B. Ventilschutzkappen, gegebenenfalls Verschlussmuttern).

Flaschen sind grundsätzlich nicht in Räumen unter Erdgleiche zu lagern und bereitzuhalten.

Flaschen zum Vorrat dürfen höchstens in der gleichen Anzahl an den Stellen bereitgehalten werden, an denen Flaschen zum Entleeren angeschlossen sind.

Flasche(n) in ausschließlich ungeöffnetem Zustand
→ Es ist keine Zone um die Flasche vorhanden.
Begründung:
Bei dieser Betrachtung wird zu Grunde gelegt, dass die Flaschen bzw. die Flaschenabsperrventile

Flasche(n) (teilentleerte, leere ungereinigte) mit geschlossenem Flaschenabsperrventil
→ Es ist keine Zone bei nachgewiesener Dichtheit des Flaschenabsperrventils vorhanden.
Begründung:
Die Dichtheit des Flaschenabsperrventils wird durch Prüfung mit z. B. schaumbildenden Mitteln (Lecksuchspray) nachgewiesen (Abb. 9). Dies gilt sowohl für teilentleerte sowie für entleerte ungereinigte Flaschen. Die Dichtheitsprüfung des geschlossenen Flaschenabsperrventils ist umgehend nach jedem Trennen von einer Flüssiggasanlage durchzuführen.


Abb. 9: Beispielhafte Dichtheitsprüfung mittels Lecksuchspray; die Dichtheitsprüfung ist mit auf dem Flaschenabsperrventil aufgeschraubter Verschlussmutter durchzuführen.

Hinweis:
Entleerte ungereinigte Flaschen enthalten Restgas. Dieses kann bei nicht komplett geschlossenem Flaschenabsperrventil austreten.