TS/P, TS/E, TS/W
Tauchsicherungen deflagrationssicher, detonationssicher und kurzzeitbrandsicher
Funktion und Beschreibung
Tauchsicherungen der Serie TS/… von PROTEGO® sind vor allem zur Absicherung explosionsgefährdeter, verfahrenstechnischer Anlagen konzipiert, die an Abluftverbrennungsanlagen (AVA) oder thermische Nachverbrennungsanlagen (TNV) angeschlossen sind. Nasse Flammendurchschlagsicherungen der Serie TS/... eignen sich insbesondere zur Absicherung von Anlagen, die stark verschmutzte, klebende, polymerisierende oder auch schaumbildende Medien der AVA zuführen. In der Regel muss unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen der Anlage sowohl mit Rohrdeflagrationen als auch mit stabilen Detonationen und mit Dauerbrand gerechnet werden.
Bei der Tauchsicherung der Serie TS/... von PROTEGO® handelt es sich um ein Gerät, das Flammendurchschlagsicherheit bei kurzzeitigem Brennen, Deflagrationen und stabilen Detonationen von Gas/ bzw. Produktdampf/Luft-Gemischen der jeweiligen Explosionsgruppe in allen zündfähigen Konzentrationsbereichen bis zu einer Betriebstemperatur von + 60°C und einem Betriebsdruck bis 1,1 bar (absolut) gewährleistet.
Flammendurchschlagsicherungen vom Typ TS/… sind die einzigen Tauchsicherungen, die für Stoffe aller Explosionsgruppen geprüft und zertifiziert sind.
Baumusterprüfung nach derzeit gültiger ATEX-Richtlinie und EN ISO 16852 sowie weiteren internationalen Standards.
Tauchsicherungen der Serie TS/... bestehen im Wesentlichen aus dem Tauchbehälter (1) mit Abluftstutzen und Anschlussstutzen für die Tauchrohre, den Tauchrohren (2) mit Bogen und Anschlussflanschen, sowie dem Sammelrohr (3) mit Anschlussflansch. Der Behälter (1) enthält für die Temperaturmessung der Tauchflüssigkeit mindestens einen Stutzen (5) und für die Temperaturbestimmung im Abgas mindestens einen Stutzen pro Abgasstutzen (6) zur Aufnahme der Temperatursensoren. Der Behälter enthält ferner zwei Stutzen (7, 8) für die Niveaumessung, zwei Stutzen (9, 10) für die Niveauregulierung und einen Stutzen (11) zur Entleerung. Zur Beobachtung der Tauchflüssigkeit und des Gasraumes sind Schaugläser (4) angebracht. Technische Änderungen und Schutzrecht nach ISO 16016 vorbehalten.
Die Tauchrohre können zur Reinigung der Bohrungen bzw. der Rohre aus der Tauchsicherung herausgezogen werden. Das Sammelrohr enthält für die Zuführung der Abluft die entsprechenden Flanschanschlüsse und, in Abhängigkeit von der Aufteilung der Abluftströme, die Anzahl der Stutzen für die Verteilung auf die Tauchrohre.
In den Tauchsicherungen der Serie TS/... von PROTEGO® werden zündfähige Gemische durch eine Wasservorlage mit definierter Tauchtiefe geleitet. Der Gemischstrom wird aufgeteilt und den einzelnen Tauchrohren gleichmäßig zugeführt. Die Tauchrohre sind mit kleinen Bohrungen versehen und ermöglichen so definierte Blasensäulen. Bei einer Zündung im abströmenden Gemisch wird ein Zurückschlagen der Flamme in die Zuführungsleitung verhindert. Die wirksame Verhinderung eines Flammendurchschlages bei Deflagrations-, Detonations- oder Kurzbrandbelastung wird durch folgende Betriebsparameter maßgebend beeinflusst:
- Gemischvolumenstrom,
- Tauchtiefe von der Oberfläche der Wasservorlage bis zur Oberkante der Bohrungen in den Tauchrohren,
- Wassertemperatur in der Tauchsicherung,
- Blasengröße, Form und Dichte und damit durch den exakten Bohrungsdurchmesser in den Tauchrohren.
Kommt es innerhalb der Tauchsicherung unter bestimmten Betriebsbedingungen zu einem Abbrand der Gemische unmittelbar auf der Flüssigkeitsoberfläche, ist eine zeitlich begrenzte Standzeit (Zünddurchschlagsicherheit) gewährleistet. Deshalb sind Temperatursensoren in entsprechender Anzahl im Gasraum installiert, durch die bei Erreichen einer vorgewählten Temperatur anlagenseitige Notfunktionen (Abschalten der Anlage, Inertisierung usw.) ausgelöst werden müssen.
Als wesentliches sicherheitstechnisches Element muss eine exakt funktionierende Volumenstromüberwachung vorhanden sein. Diese muss gewährleisten, dass die maximal zulässigen, für die Auslegung der Tauchsicherung zugrunde gelegten Volumenströme erfasst und begrenzt werden, so dass bei erhöhtem Abgasanfall Notfunktionen ausgelöst werden. Darüber hinaus ist eine ausreichende flammendurchschlagsichere Tauchhöhe notwendig, d.h. über geeignete Messeinrichtungen muss eine ausreichende Wasserhöhe gewährleistet werden.
Der Druckverlust einer Tauchsicherung ergibt sich bei max. Volumenstrom aus den Ein- und Ausströmverlusten von ca. 12 bis 18 mbar sowie der Eintauchtiefe, z.B. 350 mm = 35 mbar als Gesamtverlust von ca. 47 bis 53 mbar.
Maße
Tauchsicherungen der Serie TS/… haben Standarddurchmesser von 1000 mm und 2000 mm. In Abhängigkeit des Abluft-Volumenstroms sind auch abweichende Durchmesser von 600 mm bis 3000 mm möglich. Tauchsicherungen mit Durchmesser 2000 mm und größer haben eine Schwallwand, um eine Wellenbewegung im Sprudelbett zu verhindern. Alle Ein- und Abgangssammler sowie innenliegende Bauteile wie z.B. Schwallwände sind sicherheitstechnisch relevante Bauteile und dürfen genau wie die Tauchsicherung konstruktiv nicht verändert werden!
Materialauswahl
Die Materialauswahl wird durch die Prozessdaten der Abluft bestimmt. Zur Auswahl stehen Behälter-Ausführungen in Stahl, Edelstahl, Stahl beschichtet oder ausgekleidet mit ECTFE oder Kunstharz. Die Tauchrohre sind in Edelstahl, Hastelloy oder Kunststoff ausgeführt.
Erforderliche Daten für die Auslegung
Die sicherheitstechnische Auslegung der Tauchsicherung erfordert die relevanten Betriebsdaten:
Gemischvolumenstrom unter der Berücksichtigung des max. möglichen Volumenstroms (m3/h)
Gemischzusammensetzung (Vol.%)
Betriebstemperatur (°C)
Auswahl und Auslegung
Durch die Flüssigkeitsüberlagerung (Ruhetauchtiefe) und die strömungsdynamischen Widerstände in den Tauchrohren sowie den Abgaszuführungsleitungen ergibt sich der Gesamtdruckverlust. Hierzu ist in jedem Fall eine sicherheitstechnische Beratung seitens des Herstellers notwendig!
Für besonders korrosive Gemische ist eine Beschichtung der Tauchsicherung möglich. Die Werkstoffe von Behälter, Einbauten und Tauchrohren sind an die korrosiven Eigenschaften anzupassen.
Flanschanschlussart
Die anlagenseitigen Flanschanschlüsse werden nach EN 1092-1 bzw. DIN 2501, PN 16 (ab DN 200, PN 10) ausgeführt. Wahlweise können die Anschlussflansche nach jeder internationalen Norm ausgeführt werden.
Messtechnik
Die Wirksamkeit und Funktion der Tauchsicherung PROTEGO® TS/.. ist gegeben, wenn die Einhaltung eines Mindestwertes der Betriebstauchtiefe, eines Maximalwertes des Gemischvolumenstromes und der Gastemperatur sowie eines Mindestwertes der Wassertemperatur durch Mess- und Regeleinrichtungen für Füllstand, Volumenstrom und Temperatur kontrolliert werden. Gegebenenfalls müssen rechtzeitig automatische Notfunktionen durch die MSR-Technik eingeleitet werden. Die Sicherheitseinrichtungen der MSR-Technik müssen ex-geschützt und zugelassen für die Zone 0 sein.
Die MSR-Technik ist nicht Teil des Lieferumfanges.
Niveaumessung und Niveauregulierung
Die Betriebstauchtiefe ist durch eine automatische Kontrolle und Regelung der Wasserversorgung so aufrecht zu erhalten, dass eine minimale betriebsmäßige Eintauchtiefe nicht unterschritten wird.
Temperaturmessung und -begrenzung
Um einen Dauerbrand in der Sicherung zu vermeiden, muss bei Überschreiten einer Temperatur von T = 80°C am Gasauslassstutzen die Gemischzufuhr automatisch unterbrochen werden. Temperatursensoren dienen zur Überwachung der Gemischtemperatur.
Sinkt die Wassertemperatur auf T < 10°C (Frostgefahr!) bzw. steigt sie über o.g. Temperaturen im Gasraum, muss ein Schnellschlussorgan automatisch schließen und somit die Gaszufuhr unterbinden.
Optional können zugelassene Temperatursensoren mitgeliefert werden.
Ausführungsarten- und Spezifikation
Die Tauchsicherung wird mit Explosionsgruppe, Durchmesser und Anzahl der Tauchrohre (TRZ) bezeichnet.
Sie ist modular konzipiert und für die jeweilige Explosionsgruppe baumustergeprüft.
Für Ex-Gr. IIA Typ TS/P 1000 oder TS/P 2000 | |
Für Ex-Gr. IIB3 Typ TS/E 1000 oder TS/E 2000 | |
Für Ex-Gr. IIC Typ TS/W 1000 oder TS/W 2000 |
Die Anzahl der Tauchrohre ist abhängig vom Auslegungsvolumenstrom
Beispiel: TS/E-1000-5 ist eine Tauchsicherung für Stoffe der Explosionsgruppe IIB3 mit einem Durchmesser von 1000 mm und 5 Tauchrohren.
Maximaler Volumenstrom
Der maximale zulässige Betriebsvolumenstrom ergibt sich durch Multiplikation der Tauchrohranzahl (TRZ) mit dem maximal zulässigen Betriebsvolumenstrom je Tauchrohr bei der jeweiligen Tauchtiefe.
Auf die Volumenstrommessung kann im Einzelfall verzichtet werden, wenn die Volumenstrombegrenzung durch vorgeschaltete andere Bauelemente, wie z.B. ein Förderorgan oder eine Drossel in Kombination mit einer Entspannungseinrichtung, gewährleistet ist.
