Aufladung beim Versprühen von Flüssigkeiten - Untersuchung praxisrelevanter Prozesse

Der Abschlussbericht dieses DGUV-geförderten Forschungsvorhabens liegt vor, er erlaubt Schlussfolgerungen zur elektrostatischen Zündgefahr beim Versprühen von Wasser (Trinkwasser, vollentsalztes Wasser) in leitfähigen geerdeten Behältern.

Ziel des Projektes war es, die Parameter zu identifizieren, die den Prozess der Ladungstrennung maximieren und zu ermitteln, welchen Einfluss die räumliche Begrenzung des Behälters aufweist. Anhand der Messungen elektrostatischer Größen war die Fragestellung zu beantworten, ob sich elektrostatische Zündgefahren ergeben, wenn Wasser in explosionsgefährdeten Bereichen versprüht wird und dabei die dafür aktuell in der TRGS 727 bzw. IEC TS 60079-32-1 festgelegten Grenzwerte der Flüssigkeitsstrahler und Behältermaße überschritten werden.

Zunächst erfolgten Messungen in einem 1 m³ Behälter, der als Modellanordnung diente. In Absprache mit den Kooperationspartnern konnten die Messungen auf mittelgroße Behälter mit einem Volumen von bis zu 44 m³ ausgeweitet werden. Aus der sicherheitstechnischen Bewertung, die auf Grundlage dieser Messungen durchgeführt wurde, resultiert, dass der aktuell geltende Grenzwert des Pumpendrucks der Flüssigkeitsstrahler überschritten werden darf, ohne dass direkt eine elektrostatische Zündgefahr besteht.

Die Untersuchungen liefern eine Datenbasis für künftige sicherheitstechnische Bewertungen für das Versprühen von Wasser. Es ist nun bekannt, welche Parameter den Prozess der Ladungstrennung begünstigen. Anders als in den Regelwerken und technischen Spezifikationen beschrieben, muss zwischen den Wasserarten unterschieden werden, da die elektrische Leitfähigkeit entscheidet, an welcher Stelle (Düse, Strahl oder Aufprall) die Ladungstrennung überwiegend erfolgt.

Es sind folgende Aussagen möglich zur elektrostatischen Zündgefahr beim Versprühen von Wasser in leitfähigen geerdeten Behältern:

• Beim Versprühen von Trinkwasser
  in Behältern kleiner Größe bis maximal 1 m³ ist nicht mit elektrostatischen Zündgefahren für Gefahrstoffe der Explosionsgruppe IIA, deren MZE 0,24 mJ beträgt oder übersteigt, zu rechnen.
• Dies gilt auch für leitfähige geerdete mittelgroße Behälter bis maximal 44 m³ und einem Behälterdurchmesser von bis zu 2,5 m, sofern die Rückstoßkraft 250 N unterschreitet.Bei höheren Werten der Rückstoßkraft sind die aktuell geltenden Grenzwerte der Behältermaße und Flüssigkeitsstrahler aus TRGS 727 bzw. IEC TS 60079-32-1  einzuhalten, um eine elektrostatische Zündgefahr für Gefahrstoffe der Explosionsgruppe IIA, deren MZE 0,24 mJ beträgt oder übersteigt, sicher auszuschließen.

Diese sicherheitstechnische Bewertung gilt für die im Projekt festgelegten Parameterbereiche und ausschließlich für Büschelentladungen ausgehend vom Sprühnebel oder Strahl. Treten isolierte Leiter in Form von zusammenhängenden Wassermassen prozessbedingt auf, ist eine gesonderte sicherheitstechnische Betrachtung durchzuführen.

Beim Versprühen von vollentsalztem Wasser in leitfähigen geerdeten Behältern sind aufgrund der auftretenden Leuchterscheinungen beim Aufprall des Strahls, deren Zündfähigkeit derzeit nicht beurteilt werden kann, den gemessenen hohen Raumpotentialen und hohen elektrischen Feldstärken die aktuell geltenden Grenzwerte der Behältermaße und Flüssigkeitsstrahler aus TRGS 727 bzw. IEC TS 60079-32-1 einzuhalten.

Den vollständigen Abschlussbericht dieses Forschungsprojekts finden Sie hier.