VEREIN DEUTSCHERINGENIEURE

Staubbrände und StaubexplosionenGefahren – Beurteilung – SchutzmaßnahmenExplosionsschutz bei Wirbelschichtanlagen

Dust fires and dust explosionsHazards – assessment – protective measures

Explosion protection in fluidized bed dryers

VDI 2263

Blatt 5 / Part 5

Ausg. deutsch/englischIssue German/English

Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN – Normenausschuss KRdLVDI-Koordinierungsstelle Umwelttechnik

VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6VDI-Handbuch Umwelttechnik

VDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 4

VDI-RICHTLINIENZ

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Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankündigung im Bundes-anzeiger einem öffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.

Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.

ICS 13.230März 2005

March 2005

The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).

No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asauthoritative.

Inhalt Seite

Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 5

2 Begriffsbestimmungen . . . . . . . . . . . . . 6

3 Beschreibung der Anlagen . . . . . . . . . . . 113.1 Verfahrensbeschreibung . . . . . . . . . . . 113.2 Produktions- und Technikumsanlagen . . . 12

3.2.1 Diskontinuierlicher Betrieb (Batch-Betrieb) . . . . . . . . . . . . 12

3.2.2 Kontinuierlicher Betrieb . . . . . . . 153.2.3 Anlage mit Gaskreislauf . . . . . . . 16

3.3 Laboranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4 Risikobeurteilung . . . . . . . . . . . . . . . . 184.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . 184.2 Hinweise für Hersteller . . . . . . . . . . . 204.3 Hinweise für Betreiber. . . . . . . . . . . . 21

5 Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . 215.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . 215.2 Vermeidung explosionsfähiger

Atmosphäre . . . . . . . . . . . . . . . . 225.2.1 Ersatz oder Verringerung der

Menge brennbarer Stoffe . . . . . . . 225.2.2 Konzentrationsbegrenzung . . . . . . 225.2.3 Inertisierung . . . . . . . . . . . . . 235.2.4 Verringerung der Freisetzung

brennbarer Stoffe . . . . . . . . . . . 245.2.5 Vermeiden von Staubablagerungen . 25

Contents Page

Preliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3 Description of an installation . . . . . . . . . . 113.1 Description of process . . . . . . . . . . . . 113.2 Production and pilot plant installations . . . 12

3.2.1 Discontinuous operation (batch process). . . . . . . . . . . . . 12

3.2.2 Continuous operation . . . . . . . . . 153.2.3 Equipment with a closed loop gas

system . . . . . . . . . . . . . . . . 163.3 Laboratory installations. . . . . . . . . . . . 17

4 Risk assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . 184.1 General remarks . . . . . . . . . . . . . . . 184.2 Suggestions to manufacturers . . . . . . . . 204.3 Suggestions to the user . . . . . . . . . . . . 21

5 Protective measures . . . . . . . . . . . . . . . 215.1 General remarks . . . . . . . . . . . . . . . 215.2 Prevention of an explosive

atmosphere . . . . . . . . . . . . . . . . 225.2.1 Replacement or reduction of

flammable substances . . . . . . . . . 225.2.2 Limitation in concentration . . . . . . 225.2.3 Inerting . . . . . . . . . . . . . . . 235.2.4 Reduction in the release of

flammable products . . . . . . . . . . 245.2.5 Prevention of dust deposits . . . . . . 25

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All rights reserved © Verein Deutscher Ingenieure, Düsseldorf 2005– 2 – VDI 2263 Blatt 5 / Part 5

Seite

5.3 Vermeiden wirksamer Zündquellen. . . . . 255.4 Konstruktiver Explosionsschutz. . . . . . . 26

5.4.1 Explosionsfeste Bauweise . . . . . . 265.4.2 Explosionsdruckentlastung. . . . . . 275.4.3 Explosionsunterdrückung . . . . . . 275.4.4 Explosionstechnische Entkopplung . 28

5.5 Sensoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

6 Gerätekennzeichnung und Betriebs-anleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316.1 Gerätekennzeichnung . . . . . . . . . . . . 316.2 Betriebsanleitung . . . . . . . . . . . . . . 34

7 Betrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

8 Prüfpflicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Anhang A Zoneneinteilung und Kategorien . . . . . . . . . . . . . . . 38

Anhang B Hybrides Gemisch . . . . . . . . . . . 41

Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

VorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI undDIN – Normenausschuss KRdL – erarbeiten Fach-leute aus Wissenschaft, Industrie und Verwaltung infreiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinienund DIN-Normen zum Umweltschutz. Diese be-schreiben den Stand der Technik bzw. den Stand derWissenschaft in der Bundesrepublik Deutschlandund dienen als Entscheidungshilfen bei der Erarbei-tung und Anwendung von Rechts- und Verwaltungs-vorschriften. Die Arbeitsergebnisse der KRdL flie-ßen ferner als gemeinsamer deutscher Standpunkt indie europäische technische Regelsetzung bei CEN(Europäisches Komitee für Normung) und in dieinternationale technische Regelsetzung bei ISO(Internationale Organisation für Normung) ein.

Folgende Themenschwerpunkte werden in vier Fach-bereichen behandelt:

Fachbereich I „Umweltschutztechnik“

Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung;ganzheitliche Betrachtung von Emissionsminde-rungsmaßnahmen unter Berücksichtigung vonLuft, Wasser und Boden; Emissionswerte fürStäube und Gase; anlagenbezogene messtechni-sche Anleitungen; Umweltschutzkostenrechnung

Page

5.3 Prevention of effective ignition sources . . . 255.4 Design measures for explosion protection . . 26

5.4.1 Pressure resistant design . . . . . . . 265.4.2 Explosion venting . . . . . . . . . . . 275.4.3 Explosion suppression . . . . . . . . 275.4.4 Explosion diverting . . . . . . . . . . 28

5.5 Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

6 Equipment marking and operating instruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316.1 Equipment marking . . . . . . . . . . . . . 316.2 Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

7 Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

8 Test obligation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Annex A Classification of zones (zoning) and categories . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Annex B Hybrid mixture . . . . . . . . . . . . . . 41

Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Preliminary noteIn the Commission on Air Pollution Prevention ofVDI and DIN – Standards Committee KRdL – ex-perts from science, industry and administration, act-ing on their own responsibility, establish VDI guide-lines and DIN standards in the field of environmentalprotection. These describe the state of the art in sci-ence and technology in the Federal Republic of Ger-many and serve as a decision-making aid in the pre-paratory stages of legislation and application of legalregulations and ordinances. KRdL’s working resultsare also considered as the common German point ofview in the establishment of technical rules on theEuropean level by CEN (European Committee forStandardization) and on the international level byISO (International Organization for Standardization).

The following topics are dealt with in four subdivi-sions:

Subdivision I ”Environmental Protection Techniques“

Integrated pollution prevention and control for in-stallations; procedures and installations for emis-sion control; overall consideration of measures foremission control with consideration given to theair, water and soil; emission limits for dusts andgases; plant-related measurement instructions; en-vironmental industrial cost accounting

Alle Rechte vorbehalten © Verein Deutscher Ingenieure, Düsseldorf 2005 VDI 2263 Blatt 5 / Part 5 – 3 –

Fachbereich II „Umweltmeteorologie“

Ausbreitung von Luftverunreinigungen in derAtmosphäre; störfallbedingte Freisetzungen;mikro- und mesoskalige Windfeldmodelle; Wech-selwirkung zwischen Atmosphäre und Oberflä-chen; meteorologische Messungen; angewandteKlimatologie; Lufthygienekarten; human-bio-meteorologische Bewertung von Klima und Luft-hygiene; Übertragung meteorologischer Daten

Fachbereich III „Umweltqualität“

Wirkung von Luftverunreinigungen auf Mensch,Tier, Pflanze, Boden, Werkstoffe und Atmosphäre;wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsverfah-ren; Erfassung und Wirkung mikrobieller Luftver-unreinigungen; Olfaktometrie; Umweltsimulation

Fachbereich IV„Umweltmesstechnik“

Emissions- und Immissionsmesstechnik für anor-ganische und organische Gase sowie für Partikel;optische Fernmessverfahren; Messen von Innen-raumluftverunreinigungen; Messen von Boden-luftverunreinigungen; Verfahren zur Herstellungvon Referenzmaterialien; Prüfpläne für Mess-geräte; Validierungsverfahren; Messplanung; Aus-werteverfahren; Qualitätssicherung

Die Richtlinien und Normen werden zunächst als Ent-wurf veröffentlicht. Durch Ankündigung im Bundes-anzeiger und in der Fachpresse erhalten alle inte-ressierten Kreise die Möglichkeit, sich an einemöffentlichen Einspruchsverfahren zu beteiligen.Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dassunterschiedliche Meinungen vor Veröffentlichung derendgültigen Fassung berücksichtigt werden können.

Die Richtlinien und Normen sind in den sechs Bän-den des VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luftzusammengefasst.

Das Richtlininenprojekt wurde in der KRdL be-gonnen und aus organisatorischen Gründen in derVDI-KUT (VDI-Koordinierungsstelle Umwelttech-nik) zu Ende geführt.

EinleitungIn Wirbelschichtanlagen werden in vielen Fällenbrennbare oder zersetzungsfähige Produkte verarbei-tet. Je nach verwendetem Produkt und Art des Ver-fahrens können Brände und/oder Explosionen durchEntzündung von Staub/Luft-Gemischen, Dampf/Luft-Gemischen oder hybriden Gemischen sowiedurch Zersetzungsreaktionen entstehen.

Subdivision II ”Environmental Meteorology“

Dispersion of pollutants in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso-scale wind field models; interaction between theatmosphere and surfaces; meteorological measure-ments; applied climatology; air pollution maps;human-biometeorological evaluation of climateand air hygiene; transfer of meteorological data

Subdivision III ”Environmental Quality“

Effects of air pollutants on man, farm animals, veg-etation, soil, materials, and the atmosphere; meth-ods for the measurement and evaluation of effects;determination of microbial air pollutants and theireffects; olfactometry; environmental simulation

Subdivision IV”Environmental Measurement Techniques“

Techniques for emission and ambient air measure-ments of inorganic and organic gases as well asparticulate matter; optical open-path measurementmethods; measurement of indoor air pollutants,measurement of soil air pollutants; procedures forestablishing reference material; test procedures formeasurement devices; validation procedures;measurement planning; evaluation methods; qual-ity assurance

The guidelines and standards are first published asdrafts. These are announced in the Bundesanzeiger(Federal Gazette) and in professional publications inorder to give all interested parties the opportunity toparticipate in an official objection procedure. Thisprocedure ensures that differing opinions can be con-sidered before the final version is published.

The guidelines and standards are published in the six-volume VDI/DIN Reinhaltung der Luft (Air Pollu-tion Prevention) manual.

This guidelines project was initiated by KRdL andfinalized by VDI-KUT (VDI Coordination Centre forEnvironmental Technology) because of organiza-tional reasons.

IntroductionIn many cases fluidized bed installations are used toprocess flammable or decomposition prone products.Dependent upon the used product and the type ofprocess, fires and/or explosions may start because ofigniting dust/air mixtures, vapour/air mixtures or hy-brid mixtures or due to decomposition reactions.