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Sicherheitsventile

Betreiber und Investoren

Die Verhinderung unzulässig hoher Drücke in Prozessanlagen bei Betriebsstörungen ist ein wichtiger sicherheitstechnischer Aspekt und wesentlicher Bestandteil der Auslegung. Hierbei werden häufig als letzte Sicherheitsmaßnahem rein mechanisch arbeitende Überdrucksicherungen, speziell Sicherheitsventile und / oder Berstscheiben, eingesetzt.

Für die Auslegung dieser Überdrucksicherungen ist sowohl die genaue Kenntnis der abgesicherten Prozesse, der unterstellten Störungen und Abblasefälle sowie der zu beachtenden Regelwerke und Berechnungsvorschriften erforderlich.

Das Leistungsspektrum der weyer gruppe im Rahmen der Auslegung von Überdrucksicherungen beinhaltet hierbei den gesamten Weg ausgehend von der Ermittlung der Abblasefälle und -massenströme bis hin zur Auswahl geeigneter Überdrucksicherungen. Die Fälle, die zu einem Überschreiten eines maximal zulässigen Überdrucks in Teilen von verfahrenstechnischen Produktionsanlagen führen, können sehr vielfältig sein. Dies können überschießende exotherme Reaktionen sein, aber auch unbeabsichtigtes Absperren von Anlagenteilen oder ein klassischer Brandfall, um nur einige zu nennen. Alle infrage kommenden Betriebsstörungen und, nicht zu vergessen, auch Störungen während einer Inbetriebnahme oder des An- und Abfahrens der Anlage müssen erfasst werden. Dazu steht eine strukturierte Vorgehensweise zur Verfügung.

Nach der Analyse möglicher Störungen oder außerordentlicher Betriebszustände werden dann die Fälle näher untersucht, die den höchsten Energieeintrag ins System bewirken. Hier wird ermittelt, welche Mengenströme bei Erreichen des maximal zulässigen Überdrucks über die Sicherheitsarmatur abzuführen sind.

Es ist möglich, dass mehrere unterschiedlich dimensionierte Sicherheitsarmaturen für unterschiedliche Ansprechdrücke installiert werden müssen, um unterschiedliche Störungen abfangen zu können. Ist eine Sicherheitsarmatur für Störungen, bei denen ein geringerer Mengenstrom abgeführt werden muss, überdimensioniert, kann es zu unerwünschten Effekten wie Ventilflattern kommen.

Nach Identifizierung und Berechnung der jeweilig erforderlichen Mengenströme erfolgt dann die eigentliche Auslegung und Wahl der Sicherheitsarmatur(en). Hierbei stehen dann auch unterschiedliche Bauarten zur Verfügung. Aber nicht nur die einzelne Sicherheitsarmatur ist zu betrachten, sondern auch die zu- und abführende Rohrleitung. Hier spielt dann der Druckverlust, der sich beim Abblasen über ein Sicherheitsventil ergibt, eine wesentliche Rolle.

Weiterhin muss auch geprüft werden, ob die Ableitung des freigesetzten Stoffes in die Atmosphäre überhaupt zulässig ist. Ist dies nicht der Fall, müssen zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen wie Abscheider oder Auffangeinrichtungen installiert werden. Die Notwendigkeit kann zum Beispiel durch eine Ausbreitungsrechnung geprüft werden, mit der abgeschätzt werden kann, ob im Abblasefall in schutzbedürftigen Gebieten Störfallgrenzwerte überschritten werden.

Zusammenfassend ist zu sagen, dass die alleinige Berechnung eines Sicherheitsventils nur einen kleinen Anteil bei der Verhinderung unzulässiger Überdrücke in Anlagen einnimmt. Vielmehr liegt die eigentliche Tätigkeit darin, alle Betriebsstörungen einer Anlage zu erfassen, die zu einem Überdruck eines Anlagenteils führen und qualitativ wie auch quantitativ zu bewerten.

Je nach Anwendungsfall kommen entsprechende Berechnungsvorschriften, welche in Normen festgelegt sind zur Anwendung. Weiterhin können thermodynamische Anlagenzustände erst mit Zuhilfenahme der Prozesssimulation quantitativ mit ausreichender Genauigkeit dargestellt werden.

Wird bei Auslösen der Überdrucksicherung ein entzündbares Gas bzw. Dampf freigesetzt, können sich um die Überdrucksicherung auch explosionsfähige Gemische bilden, so dass in diesen Fällen ein explosionsgefährdeter Bereich festgelegt werden muss. Das einschlägige Regelwerk zur Festlegung explosionsgefährdeter Bereiche sieht für die Festlegung der Abmessungen solcher Bereiche eine Einzelfallbetrachtung vor. Nach Bewertung des vorliegenden Einzelfalls kann die weyer gruppe durch eine Ausbreitungsrechnung unterstützen und die Ausdehnung des explosionsgefährdeten Bereiches ermitteln.

Die Betrachtung und Abschätzung von explosionsgefährdeten Bereichen ist immer eine Einzelfallbetrachtung und wird ausschließlich bei einphasigen Abblasefällen angeboten.

Leistungen:

  • Ermittlung der relevanten Abblasefälle
  • Ermittlung aller relevanten Stoffdaten
  • Auswahl, Auslegung und Nachrechnung der Überdrucksicherungen
  • Auslegung / Nachrechnung der nachgeschalteten Systeme
  • Bewertung, ob und unter welchen Umständen eine freie Ableitung in die Atmosphäre zulässig ist
  • Ggf. Ermittlung der Ausbreitung von entzündbaren Dämpfen und Festlegung eines explosionsgefährdeten Bereiches um die Freisetzungsstelle der Überdrucksicherung in die Atmosphäre
  • Herstellerunabhängige Dokumentation
weyer spezial: Sicherheitsventile

Ein zentraler sicherheitstechnischer Aspekt bei der Planung verfahrenstechnischer Anlagen ist die wirksame Verhinderung unzulässig hoher Überdrücke in den Prozessanlagen im Falle von Betriebsstörungen. In vielen Fällen kann dies nur durch die Installation von Sicherheitsventilen – bzw. ganz allgemein – mechanischen Überdrucksicherungen gewährleistet werden…

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