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TRBS 2141 Teil 1: Versagen der drucktragenden Wandung durch Abweichen von zulässigen Betriebsparametern, Titel

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Technische Regeln für Betriebssicherheit

TRBS 2141 Teil 1

Versagen der drucktragenden Wandung durch Abweichen von zulässigen Betriebsparametern

(GMBl Nr. 10 vom 6. März 2008, S. 196)

 

Diese Technische Regel für Betriebssicherheit (TRBS) gibt dem Stand der Technik, Arbeitsmedizin und Hygiene entsprechende Regeln und sonstige gesicherte arbeitswissenschaftliche Erkenntnisse für die Bereitstellung und Benutzung von Arbeitsmitteln sowie für den Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen wieder.

Sie wird vom

Ausschuss für Betriebssicherheit

ermittelt und vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales im Gemeinsamen Ministerialblatt bekannt gegeben.

Die Technische Regel konkretisiert die Betriebssicherheitsverordnung hinsichtlich der Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen sowie der Ableitung von geeigneten Maßnahmen. Bei Anwendung der beispielhaft genannten Maßnahmen kann der Arbeitgeber insoweit die Vermutung der Einhaltung der Vorschriften der Betriebssicherheitsverordnung für sich geltend machen. Wählt der Arbeitgeber eine andere Lösung, hat er die gleichwertige Erfüllung der Verordnung schriftlich nachzuweisen.

 

TRBS 2141 Teil 1: Versagen der drucktragenden Wandung durch Abweichen von zulässigen Betriebsparametern, Inhalt
Inhalt
1 Anwendungsbereich
2 Begriffsbestimmungen
3 Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen
3.1 Ermittlung möglicher Gefährdungen
3.2 Bewertung der Gefährdungen
4 Maßnahmen zur Erreichung der Schutzziele
4.1 Bereitstellung
4.2 Benutzung

 

TRBS 2141 Teil 1: Versagen der drucktragenden Wandung durch Abweichen von zulässigen Betriebsparametern, 1 Anwendungsbereich

1 Anwendungsbereich

Diese Technische Regel gilt für die Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen durch Dampf und Druck für Beschäftigte und Dritte, die infolge einer Abweichung von der bestimmungsgemäßen Betriebsweise entstehen können. Die bestimmungsgemäße Betriebsweise wird über die Betriebsparameter bezeichnet.

Diese Technische Regel behandelt Abweichungen der Betriebsparameter von zulässigen Grenzen, die zu einem plötzlichen Versagen der drucktragenden Wandung führen können, in der Regel infolge des Versagens technischer oder organisatorischer Maßnahmen oder durch Versagen der sicherheitsrelevanten Ausrüstung.

Abweichungen von den Betriebsparametern, die zeitabhängige Schädigungen (z. B. Korrosion, Ermüdung) bewirken bzw. beeinflussen und dadurch zum Versagen der drucktragenden Wandung führen können, werden in der TRBS 2141 Teil 2 "Schädigung der drucktragenden Wandung" behandelt.

Diese Technische Regel nennt beispielhaft Maßnahmen zur Vermeidung dieser Gefährdungen. Sie enthält auch Hinweise für die Bereitstellung von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen unter innerem Überdruck, für die keine Richtlinien der Europäischen Gemeinschaft hinsichtlich des Druckrisikos bestehen.

 

TRBS 2141 Teil 1: Versagen der drucktragenden Wandung durch Abweichen von zulässigen Betriebsparametern, 2 Begriffsbestimmungen

2 Begriffsbestimmungen

Über die in der TRBS 2141 bestimmten Begriffe hinaus werden folgende Begriffe festgelegt:

2.1 Betriebsparameter

Betriebsparameter sind Festlegungen von Prozess- und Stoffparametern, z. B. Druck, Temperatur, Durchflussmenge, Füllhöhe, Abrasivität, Korrosivität. Sie folgen aus dem jeweiligen Prozess und repräsentieren in Summe die vom Arbeitgeber bzw. Betreiber vorgesehene bestimmungsgemäße Betriebsweise.

2.2 Sicherheitsrelevante Ausrüstungen sind:

2.2.1 Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion

Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion sind Einrichtungen, die zum Schutz der Druckanlage vor einem Überschreiten von zulässigen Grenzen bestimmt sind. Diese Einrichtungen umfassen:

  • Einrichtungen zur unmittelbaren Druckbegrenzung, wie z. B. Sicherheitsventile, Berstscheibenabsicherung, Knickstäbe, gesteuerte Sicherheitseinrichtungen und
  • Begrenzungseinrichtungen, die entweder
    • Korrekturvorrichtungen auslösen oder
    • ein Abschalten oder
    • ein Abschalten und Sperren

    bewirken, wie z. B. Druck-, Temperatur- oder Fluidniveauschalter sowie mess- und regeltechnische Schutzeinrichtungen.

2.2.2 Sicherheitsrelevante druckhaltende Ausrüstungsteile

Sicherheitsrelevante druckhaltende Ausrüstungsteile sind sonstige Ausrüstungsteile, die für den gefahrlosen Betrieb einer Druckanlage notwendig sind, wie z. B. Absperrorgane mit Relevanz für den sicheren Betrieb, die ein druckbeaufschlagtes Gehäuse aufweisen und beispielsweise zur stofflichen Trennung eines Anlagenteils von der übrigen Anlage oder der Umgebung dienen, sicherheitsrelevante Einrichtungen zum Nachspeisen bei beheizten Druckanlagen und Druckwarneinrichtungen bei Druckanlagen, die betriebsmäßig geöffnet werden.

2.2.3 Überwachungseinrichtungen

Überwachungseinrichtungen sind Anzeige- oder Warneinrichtungen, die es ermöglichen, dass entweder automatisch oder von Hand geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um die Einhaltung der zulässigen Betriebsparameter zu gewährleisten, z. B. Flüssigkeitsstandanzeiger und Drucküberwachung mit Alarm. Warneinrichtungen, die es ermöglichen, dass Maßnahmen von Hand ergriffen werden, müssen rechtzeitig vor dem Überschreiten der zulässigen Betriebsparameter ein optisches oder akustisches Signal auslösen, damit das Betriebspersonal wirksame Maßnahmen einleiten und vollenden kann.

2.2.4 Zulässige Betriebsparameter

Die zulässigen Betriebsparameter geben die Grenzen an, innerhalb derer die Druckanlage sicher betrieben werden kann.

2.2.5 Zulässiger Füllgrad (%)

Zulässiger Füllgrad bezeichnet den zulässigen Volumenanteil der Flüssigphase oder Festphase bei der zulässigen maximalen Temperatur des Betriebsmediums.

 

TRBS 2141 Teil 1: Versagen der drucktragenden Wandung durch Abweichen von zulässigen Betriebsparametern, 3 Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen

3 Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen

3.1 Ermittlung von Gefährdungen

Gefährdungen können durch Abweichungen von den zulässigen Betriebsparametern auftreten. Ursachen hierfür können z. B. sein:

3.1.1 Überschreitung des zulässigen Betriebsdruckes infolge von

  • Druckanstieg durch höheres Druckpotenzial in angeschlossenen Anlagenteilen, z. B. aus Ringnetzen, Vorlagen und Vorratsbehältern,
  • Ausfall von Kühlung bzw. Temperaturüberwachung,
  • Überfüllung durch Überschreitung des zulässigen Füllgrades (z. B. mittels Pumpen),
  • Überschreitung des zulässigen Fülldrucks (z. B. mittels Verdichter),
  • behinderter Wärmeausdehnung von in Anlagenteilen eingeschlossenen Flüssigkeiten oder von Gasen in Flüssigphase,
  • abgesperrten oder verstopften Entlüftungsleitungen, Gaspendelleitungen oder Flammensperren,
  • Fördern gegen geschlossene Armaturen,
  • Ausfall der Kondensation bei Dämpfen,
  • Ausfall bzw. Fehlfunktion von Steuer- oder Regeleinrichtungen,
  • externer Wärmeeinwirkung durch Brand,
  • exothermen chemischen Reaktionen,
  • Zerfallsreaktionen,
  • physikalischen Explosionen, die beim Kontakt von kalten Flüssigkeiten mit heißen Schmelzen bzw. Flüssigkeiten (z. B. Metallschmelzen, organische Wärmeträgeröle), deren Temperatur über der Siedetemperatur der kalten Flüssigkeit liegt, entstehen können oder
  • Druckstößen, z. B. durch Flüssigkeitsschlag und Kavitation.

3.1.2 Unterschreitung des zulässigen Betriebsdrucks infolge von

  • Abkühlung von Flüssigkeiten,
  • Auskondensieren von Dämpfen,
  • saugseitige Verstopfung von Filtern,
  • Entleerung des Druckgerätes.

3.1.3 Überschreitung der zulässigen Betriebstemperatur

  • durch Ausfall einer Kühlung, z. B. bei Temperatur- und Mengenfehlmessungen an Einspritzungen oder Stationen,
  • durch exotherme chemische Reaktionen.

3.1.4 Unterschreitung der zulässigen Betriebstemperatur infolge von

  • Überfahren von Verdampfern mit tiefkalten flüssigen Gasen,
  • adiabatischer Entspannung von Gasen (bei Kohlensäure, Flüssiggas, Ammoniak usw.).

3.1.5 Überschreitung der zulässigen mechanischen Werkstoffbeanspruchungen infolge von

  • äußeren Kräften und Momenten an Tragelementen und Stutzen,
  • unzulässigen Temperaturdifferenzen und Temperaturgradienten in der drucktragenden Wandung,
  • unzulässigen Temperaturänderungsgeschwindigkeiten, z. B. beim An- und Abfahren,
  • behinderter Wärmeausdehnung bei Temperaturschwankungen, z. B. beim An- und Abfahren,
  • hohen Betätigungskräften an Armaturen,
  • Schwingungen von Anlagenteilen oder
  • Rückstoßkräften bei Druckentlastung.

3.1.6 Versagen der sicherheitsrelevanten Ausrüstung infolge der

  • Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit durch das Betriebsmedium oder die Betriebsweise, bedingt durch
    • Verkleben, Verstopfen oder Korrosion bei Sicherheitsventilen, Berstscheiben, Sensoren und Zuleitungen von Messeinrichtungen, sicherheitsrelevanten Armaturen oder
    • Kondensatansammlung an Tiefpunkten von Sicherheitsventilabblaseleitungen.

3.1.7 Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit durch äußere Einflüsse wie

  • Korrosion von außen,
  • Verschmutzung oder Beschichtung,
  • Ausfall der Energieversorgung,
  • Beschädigung durch Gewalteinwirkung,
  • Schwingungen, Vibrationen von Quellen in der Umgebung oder
  • Einfrieren, Vereisung.

3.1.8 Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit durch unsachgemäße

  • Handhabung, wie z. B. Verstellen der Grenzwerte oder
  • Instandhaltungsmaßnahmen, wie z. B. Verwechslungen.

3.2 Bewertung der Gefährdungen

Bei der Bewertung der Gefährdungen für Beschäftigte und Dritte sind betriebliche und technische Einflüsse durch das Arbeitsmittel bzw. die überwachungsbedürftige Anlage im Rahmen einer Einzelfallbetrachtung in der Gefährdungsbeurteilung bzw. der sicherheitstechnischen Bewertung zu berücksichtigen. Hierbei können auch besondere Methoden angewendet werden, welche die zu erwartende Häufigkeit des Eintritts einer Gefährdung durch Abweichung von der bestimmungsgemäßen Betriebsweise und das beim Ereigniseintritt zu erwartende Schadensausmaß berücksichtigen. So ist das zu erwartende Schadensausmaß bei einem Ereigniseintritt z. B. an einem Phosgenbehälter höher zu bewerten, als bei einem Druckluftbehälter.

Abhängig von der Bewertung der Gefährdungen sind Maßnahmen festzulegen und zu ergreifen.

 

TRBS 2141 Teil 1: Versagen der drucktragenden Wandung durch Abweichen von zulässigen Betriebsparametern, 4 Maßnahmen zur Vermeidung der Gefährdungen

4 Maßnahmen zur Vermeidung der Gefährdungen

Maßnahmen zur Begegnung der in Nummer 3 genannten Ursachen für Gefährdungen werden nachstehend beispielhaft für den Lebenszyklus einer Druckanlage beschrieben.

Der Lebenszyklus einer Druckanlage umfasst hierbei die Bereitstellung und Benutzung von Arbeitsmitteln und den Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen einschließlich Montage und Installation.

4.1 Bereitstellung

4.1.1 Beschaffung (Bestellspezifikation, Unterlagen des Herstellers und Eingangskontrolle)

Als Basis für die Beschaffung einer Druckanlage muss die bestimmungsgemäße Betriebsweise einschließlich z. B. Füll-, Entleer-, An- und Abfahrvorgängen sowie vernünftigerweise nicht auszuschließenden Abweichungen hiervon, ermittelt werden. Ebenso sind mögliche äußere Einflüsse auf die Druckanlage zu berücksichtigen.

Folgende beispielhaft genannten Maßnahmen können sich für die der Beschaffung zugrunde zu legenden Betriebsparameter ergeben:

Beispiele für Maßnahmen gegen Überschreitungen des zulässigen Betriebsdruckes und der zulässigen Betriebstemperatur:

1. Bei einem leicht exothermen verfahrenstechnischen Prozess kann es bei unsachgemäßer Dosierung der Einsatzstoffe oder bei einem Ausfall der Kühlung zu einem geringfügigen Druck- und Temperaturanstieg kommen.

Maßnahme:
Die bei einem geringfügigen Druck- und Temperaturanstieg anstehenden maximalen Werte für Druck und Temperatur werden als zulässiger Betriebsdruck (PB) und zulässige Betriebstemperatur (TB) definiert, wenn damit eine technisch praktikable Auslegung der Druckanlage noch möglich ist. Der zulässige Druck (PS) und die zulässige Temperatur (TS) werden so ausgelegt, dass sie größer oder gleich den Werten für den zulässigen Betriebsdruck (PB) und die zulässige Betriebstemperatur (TB) sind. Zusätzlich Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion sind so nicht erforderlich.

2. Bei einem stark exotherm verlaufenden verfahrenstechnischen Prozess kann es bei unsachgemäßer Dosierung der Einsatzstoffe oder bei einem Ausfall der Kühlung zu einem so großen Druck- und Temperaturanstieg kommen, dass eine technische Auslegung der Druckanlage nicht mehr praktikabel ist.

Maßnahme:
Für Druck und Temperatur werden die bei bestimmungsgemäßem Reaktionsverlauf auftretenden Maximalwerte als zulässiger Betriebsdruck (PB) und zulässige Betriebstemperatur (TB) festgelegt und bei der technischen Auslegung berücksichtigt. Durch geeignete Sicherheitsmaßnahmen, wie z. B. Einsatz einer PLT-Schutzeinrichtung zur Vermeidung von Dosierfehlern und redundantem Kühlsystem, wird sichergestellt, dass diese Betriebsparameter nicht überschritten werden.

Beispiel für eine Maßnahme gegen Unterschreitung des zulässigen Betriebsdruckes:

Bei einer Druckanlage kann im Zuge von Entleervorgängen oder bei bestimmten Prozessschritten neben Überdruck auch Unterdruck entstehen.

Maßnahme:
Als Betriebsparameter wird neben dem Überdruck auch ein Wert für den Unterdruck spezifiziert und zusätzlich bei der Beschaffung berücksichtigt.

Beispiel für eine Maßnahme gegen Überschreitung der zulässigen mechanischen Werkstoffbeanspruchung:

Bei einer Rohrleitung ist es aufgrund der örtlichen Gegebenheiten nicht möglich, Zwängungskräfte infolge temperaturbedingter Längenänderungen durch eine entsprechende Rohrleitungsverlegung zu kompensieren. Am Anschluss der Rohrleitung an einen Druckbehälter kommt es deshalb zu größeren Kräften und Momenten.

Maßnahme:
Neben den Werten für Druck und Temperatur werden zusätzliche Werte für äußere Kräfte und Momente für den Anschlussstutzen der Rohrleitung als Betriebsparameter spezifiziert.

Beispiel für eine Maßnahme gegen das Versagen der sicherheitsrelevanten Ausrüstung:

Zur Verhinderung einer Überschreitung des zulässigen Betriebsdruckes ist ein Sicherheitsventil als Druckbegrenzung vorgesehen.

Maßnahme:
Bei der Auswahl und Beschaffung eines geeigneten Sicherheitsventils werden das Medium (z. B. auch Stäube), der Aggregatzustand, der abzuführende Massenstrom, der Absicherungsdruck, der Gegendruck in der Abblaseleitung usw. berücksichtigt.

Bei der Beschaffung von Druckanlagen ist weiterhin zu unterscheiden, ob eine Baugruppe nach der Druckgeräterichtlinie 97/23/EG für einen bestimmten Verwendungszweck beschafft wird, oder ob einzelne Komponenten beschafft werden, welche unter der Verantwortung des Betreibers zu einer Druckanlage zusammengebaut und ausgerüstet werden.

Beispiele:

  • Beschaffung einer Baugruppe:

    Als Bestandteil einer Prozessanlage soll eine Kälteanlage als Baugruppe beschafft werden.

    Maßnahme:
    In der Bestellspezifikation werden neben den Leistungsdaten die an den Schnittstellen zur Prozessanlage einzuhaltenden Betriebsparameter, wie z. B. der Durchfluss, der Druck und die Temperatur im Vor- und Rücklauf, spezifiziert. Ebenso wird mit dem Hersteller der Umfang der Baugruppe, für die eine Konformitätserklärung auszustellen ist, vereinbart. Anhand der Konformitätserklärung und der Betriebsanleitung für die Baugruppe wird die Umsetzung der Vorgaben überprüft.

  • Beschaffung von einzelnen Komponenten:

    Für eine Druckanlage werden die Komponenten und die Ausrüstungsteile einzeln aufeinander abgestimmt und beschafft.

    Maßnahme 1:
    Bei Einzelanfertigungen werden alle für die Auslegung relevanten Parameter, wie z. B. zulässiger Druck (PS), zulässige Temperatur (TS), Werkstoff, Korrosionszuschlag, Lastwechsel und Zusatzkräfte an Stutzen, in einer Bestellspezifikation vorgegeben.

    Maßnahme 2:
    Es werden z. B. Sicherheitsventile in geeigneten Ausführungen aus den Lieferkatalogen der Hersteller, ggf. unter Berücksichtigung des Gegendruckes der Ausblaseleitung, ausgewählt und beschafft.

4.1.2 Aufstellung unter Berücksichtigung des Umfelds

Druckanlagen bzw. deren Teile müssen so aufgestellt werden, dass keine Belastungen auftreten, die bei der Auslegung und Fertigung nicht berücksichtigt wurden. Ebenso muss gewährleistet sein, dass die Funktionsfähigkeit der sicherheitsrelevanten Ausrüstung nicht negativ beeinflusst wird.

Maßnahmen hierzu sind z. B.:

  • Die Gründung der Druckanlage wird so ausgeführt, dass durch die Gründung selbst, durch das Eigengewicht einschließlich des Betriebsmediums oder des Druckprüfmittels bei der Druckprüfung und durch äußere Kräfte keine unzulässigen Verlagerungen oder Neigungen auftreten können.
  • Die Kennzeichnung, leichte Zugänglichkeit und Einsehbarkeit der sicherheitsrelevanten Ausrüstung von Druckanlagen wird sichergestellt.
  • Die Druckanlage und die sicherheitsrelevante Ausrüstung werden gegen Wechselwirkungen mit dem Umfeld und gegen schädliche Umwelt-, Umgebungs- sowie Witterungseinflüsse geschützt, sofern hierdurch ihre Funktion beeinträchtigt werden kann.
  • Versuchsautoklaven, bei denen die bei den Versuchen zu erwartenden Drücke und Temperaturen nicht sicher bekannt sind, werden in besonderen Kammern oder hinter Schutzwänden aufgestellt, die so gestaltet sind, dass die Versuchsautoklaven gegen Einwirkung von außen gesichert sowie Beschäftigte und Dritte im Falle eines Versagens des Versuchsautoklaven geschützt sind. Bei diesen Druckgeräten für Versuchszwecke sind Sicherheitseinrichtungen gegen Druck- und Temperaturüberschreitung nicht zweckdienlich. Die Beobachtung der Sicherheits- und Messeinrichtungen und die Bedienung des Versuchsautoklaven müssen von sicherer Stelle aus erfolgen.
  • Zur Vermeidung einer unzulässigen Erwärmung durch eine Brandlast, die ein Versagen drucktragender Wandungsteile, sicherheitstechnisch relevanter Ausrüstungsteile und tragender Bauteile, wie z. B. Stahlstützen, Standzargen und Tragpratzen von Druckanlagen bzw. ihren Teilen, bewirken könnte, werden Maßnahmen zum Schutz von Personen getroffen.

    Schutzmaßnahmen sind z. B.:
    • Schutzabstand,
    • Schutzwand,
    • Erddeckung,
    • Brandschutzdämmung,
    • Stationäre Feuerlöschanlagen,
    • Berieselungsanlagen.
    Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Druckanlage nicht für die bei einem Brandfall auftretenden Temperaturen ausgelegt wird.

4.1.3 Montage, Installation und Ausrüstung

Bei Montage, Installation und Ausrüstung können die nachfolgenden Maßnahmen zielführend sein:

4.1.3.1

Druckanlagen und deren Teile werden so montiert, dass sie beim späteren Betrieb ihre Lage nicht unzulässig verändern. Lageveränderungen von Rohrleitungen können z. B. vermieden werden, wenn:

  • temperaturbedingte Dehnungen bei der Verlegung berücksichtigt und längere Rohrleitungen mit elastischen Zwischenstücken, z. B. mit Kompensatoren und Dehnschenkeln, ausgerüstet sind, soweit nicht die Rohrführung eine ausreichende Dehnung ermöglicht,
  • oberirdische Rohrleitungen auf einer ausreichenden Zahl von Stützen aufliegen, so dass eine unzulässige Durchbiegung vermieden wird und sie so befestigt sind, dass gefährliche Lageveränderungen nicht eintreten können,
  • erdgedeckte Rohrleitungen so verlegt sind, dass sie gleichmäßig aufliegen,
  • oberirdisch verlegte Rohrleitungen in formschlüssigen Haltern verlegt sind,
  • Festpunkte formschlüssig ausgeführt werden und
  • Armaturen durch ihr Eigengewicht die Rohrleitung nicht überlasten sowie durch die Betätigungskräfte keine unzulässigen Beanspruchungen auf die Rohrleitung übertragen werden.
4.1.3.2

Absperreinrichtungen vor oder hinter Ausrüstungsteilen mit Sicherheitsfunktion werden gegen unbeabsichtigtes Schließen, Verstellen oder Betätigen gesichert.

4.1.3.3

Bei absperrbaren Abschnitten von Druckanlagen, bei denen ein unzulässiger Druckanstieg infolge behinderter Wärmeausdehnung von flüssigen Medien (Flüssigkeiten oder Gase in flüssigem Zustand) möglich ist, werden geeignete Maßnahmen getroffen, z. B.:

  • Ausrüstung mit Überströmventilen oder Druckentlastungseinrichtungen,
  • Verriegelung der Armaturen in Offenstellung.
4.1.3.4

Ein unzulässiger Druckanstieg wird bei druckverflüssigten Gasen, bei denen der Druck ohne Volumenentlastung den Gesetzmäßigkeiten der Dampfdruckkurve folgt, durch Kühlmaßnahmen vermieden.

4.1.3.5

Anlagenteile, die mit Gasen oder Dämpfen mit auskondensierbaren Anteilen betrieben werden, insbesondere Dampfmaschinen, Dampfturbinen und Dampfleitungen, werden entwässert und erforderlichenfalls vorgewärmt, um Flüssigkeitsschläge zu vermeiden.

4.1.3.6

Verdichterstationen, die nach Art. 1 Abs. 3 Nr. 3.1 von der Druckgeräterichtlinie ausgenommen sind, werden mit Ausrüstungsteilen mit Sicherheitsfunktion ausgerüstet, die verhindern, dass während des Förderbetriebes und der Förderpausen unzulässige Drücke auftreten.

4.1.3.7

Die Einhaltung der zulässigen Betriebsparameter bei chemischen Reaktionen wird durch Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion gewährleistet, wie z. B.

  • Dosierfehler werden verhindert durch
    • Dosierpumpen mit definierter Geschwindigkeit,
    • Einrichtungen zur Mengenmessung im Zulauf oder Füllstandserfassung, welche beim Erreichen von definierten Grenzwerten selbsttätig wirkende Maßnahmen einleiten, z. B. das Schließen der Zuläufe,
    • zwangsverriegelte Produktzuläufe.
  • Die Akkumulation von unkontrollierbaren Reaktionspotenzialen infolge verzögerter oder nicht einsetzender Reaktionsverläufe, wie z. B. durch unzureichende Durchmischung, unzureichende Startenergie oder zu niedrige Anfangstemperatur wird durch Maßnahmen zur Reaktionsüberwachung und ggf. Reaktionsführung verhindert. Hierbei können Einrichtungen
    • zum Überwachen des Rührerverlaufes,
    • zum Vergleich der Ist- und Soll-Temperaturverläufe,
    • zur Kontrolle des Kühlmediumbedarfs bzw. der Wärmeaufnahme,
    • zur Erstellung von Stoffmengenbilanzen, oder sicherheitstechnische Systeme auf Basis von Prozessmodellen
    zum Einsatz kommen.
  • Es werden Maßnahmen zur Druck- und Temperaturüberwachung getroffen, die selbsttätig wirkende Vorgänge einleiten, wenn weitere Ursachen, wie z. B. ein Ausfall der Kühlung oder Eintrag von Verunreinigungen, zu Reaktionsabläufen mit Überschreitung der zulässigen Betriebsparameter führen können.
  • Es werden Maßnahmen zur Notabschaltung und Überführung der Anlage in einen sicheren Zustand getroffen, z. B. durch Not-Aus-Systeme oder Reaktionsstopper.
  • Es werden Maßnahmen zur Überführung der Druckanlage in einen sicheren Zustand getroffen, z. B. eine Teilabschaltung, Aufrechterhaltung der Kühlung und ggf. weitere Versorgungssysteme.

4.2 Benutzung

4.2.1 Erprobung sowie An- und Abfahren

Maßnahmen im Zuge der Erprobung beinhalten Prüfschritte des Arbeitgebers bzw. Betreibers nach dem erstmaligen Inverkehrbringen, vor der ersten Inbetriebnahme sowie nach Änderungen oder wesentlichen Veränderungen, um die ordnungsgemäße Funktionsweise einer Druckanlage zu überprüfen. Neben Prüfungen, die aus der TRBS 1201 folgen, werden z. B. Einstellarbeiten und Prüfschritte zur Sicherstellung der geplanten Produkterzeugung (Spezifikation, Durchsatz usw.) durchgeführt.

Folgende beispielhaft genannten Maßnahmen sind zur Erfüllung dieser Anforderungen geeignet:

  • Es wird ein schriftliches Programm für Erprobungen erstellt, in dem die Folge der einzelnen Erprobungsphasen sowie die zu treffenden Maßnahmen bestimmt sind. Hierbei wird die Betriebsanleitung des Herstellers als Erkenntnisquelle berücksichtigt. Sofern bei der Erprobung zusätzliche Gefahren entstehen können, werden weitergehende Maßnahmen festgelegt, welche die Sicherheit gewährleisten.
  • Es werden organisatorische Maßnahmen getroffen, wenn die für den bestimmungsgemäßen Betrieb vorgesehenen Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion kurzzeitig überbrückt oder ausgeschaltet werden müssen, um das Ziel der Erprobung zu erreichen.
  • Die Druckanlagen bzw. -anlagenteile werden vor dem Anfahren kontrolliert. Die Kontrolle umfasst, z. B. nach Instandsetzungsmaßnahmen, ob aus dem Inneren fremde Gegenstände bzw. Stoffe entfernt wurden, Teile verwechselt wurden, Entleerungseinrichtungen geschlossen wurden und lösbare Teile befestigt und ggf. eingebaute Blindflansche entfernt worden sind. Weiterhin wird geprüft, ob die Verfahrenswege offen und die sicherheitsrelevanten Ausrüstungsteile funktionsfähig sind.
  • Es wird überwacht, ob während des An- und Abfahrens die bestimmungsgemäßen Parameter, wie z. B. die Druck- und Temperaturänderungsgeschwindigkeiten, eingehalten werden und ob Ventile und Absperreinrichtungen entsprechend den Vorgaben geöffnet oder geschlossen werden.

4.2.2 Betrieb, Gebrauch sowie Instandsetzung und Wartung

Zur Einhaltung der zulässigen Betriebsparameter können die nachfolgend beispielhaft genannten Maßnahmen zusätzlich zu den unter 4.1.3 aufgeführten Maßnahmen notwendig sein:

  • Wenn die Einhaltung der zulässigen Betriebsparameter nicht ausschließlich über technische Maßnahmen sichergestellt werden kann, werden organisatorische Maßnahmen in einer Betriebsanweisung festgelegt.

    Beispiel: Wenn eine Überdrucksicherung mittels Sicherheitsventil aufgrund von Medieneigenschaften, wie z. B. staubendes oder sublimierendes Beschickungsgut, nicht möglich und der Einsatz einer PLT-Schutzeinrichtung nicht zweckdienlich ist, wird durch den Einsatz von Warneinrichtungen und manuelles Eingreifen der Schutz hergestellt.
  • Durch Reinigung bzw. Entfernung von Produktrückständen oder Nebenprodukten wird eine Anreicherung von Ablagerungen oder Verkrustungen verhindert, wenn hierdurch gefahrdrohende Zustände vermieden werden können.
  • Die innere Dichtheit der Anlage und der Anlagenteile wird, sofern die Gefahr einer physikalischen Explosion beim Kontakt einer kalten Flüssigkeit mit einer heißen Schmelze oder Flüssigkeit oder einer nicht tolerablen chemischen Reaktion beim Kontakt zweier Medien besteht, überwacht, z. B. durch Prüfung
    • des Zustandes der Rohre von Rohrbündelwärmetauschern mittels zerstörungsfreier Prüfmethoden,
    • der Dichtheit (durch auf die Problemstellung zugeschnittene Dichtheitsprüfungen).
  • Flüssigkeiten und Gase im flüssigen Zustand werden nicht mit Gasen gefördert, die mit dem zu fördernden Fluid reagieren oder die Eigenschaften des Fluids in gefährlicher Weise verändern oder eine unzulässige Drucksteigerung hervorrufen, z. B. durch Addition der Partialdrücke.
  • Wird zur Förderung Luft verwendet, darf dies nicht zur Entzündung der geförderten Stoffe führen. Dies gilt insbesondere für die Förderung von Stäuben oder körnigen, mit Stäuben vermischten Feststoffen. Dies wird z. B. erreicht, wenn die Temperatur der zur Förderung verwendeten Luft vor dem Kontakt mit dem Fördergut eine stoff- und ggf. druckabhängige Temperatur nicht überschreitet, die vom Betreiber in der Betriebsanweisung festgelegt wird.
  • Sollen Fahrzeugbehälter für flüssige, körnige oder staubförmige Güter ohne eigene Sicherheitseinrichtungen befüllt oder entleert werden, sorgt der Betreiber der Anschlussstellen für die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen.

Ein Anschließen erfolgt nur unter Aufsicht des Betreibers oder des von ihm eingewiesenen Fahrzeugführers und mit der Prüfung, ob der Absicherungsdruck an der Anschlussstelle gleich oder kleiner ist als der maximal zulässige Druck (PS) des Fahrzeugbehälters.

  • Unzulässige Druckstöße und damit mögliche Kavitation beim Betrieb von Rohrleitungen werden vermieden, z. B durch
    • ausreichende Schließzeiten von Absperrarmaturen,
    • Festlegungen zum Ablauf des An- und Abfahrens von Pumpen.
  • Für sicherheitsrelevante Ausrüstungen werden Wartungs- und Prüfpläne erstellt und umgesetzt. Hierin werden z. B. berücksichtigt:
    • Einflüsse durch Einfrieren, Verstopfen, Korrosion,
    • Festlegungen zu Prüfintervallen unter Berücksichtigung von Betriebsweise und Betriebserfahrung,
    • Prüfungen auf Dichtigkeit und Gangbarkeit mechanisch bewegter Teile,
    • Betrachtungen zur gesamten jeweiligen Sicherheitskette, wie z. B. gesteuerte Sicherheitsventile und PLT-Schutzeinrichtungen.
  • Montage- und Anstricharbeiten werden so ausgeführt; dass die Funktionsfähigkeit von Ausrüstungsteilen mit Sicherheitsfunktion nicht beeinträchtigt wird. Hierzu gehört auch, dass Bezeichnungs- und Typenschilder nicht durch Beschichtung oder Anstrich unlesbar gemacht werden.

4.2.3 Betrieb von Dampfkesselanlagen ohne ständige Beaufsichtigung

Eine Dampfkesselanlage darf nur dann ohne ständige Beaufsichtigung durch einen beauftragten Beschäftigten betrieben werden, wenn sie für einen Betrieb ohne ständige Beaufsichtigung geeignet ist.

Für Dampfkesselanlagen, die für einen Betrieb ohne ständige Beaufsichtigung geeignet sind, wird eine Betriebsanweisung erstellt, in der die Betriebsanleitung des Herstellers berücksichtigt wird. In der Betriebsanweisung werden der Zeitraum des Betriebs ohne ständige Beaufsichtigung und die Modalitäten für die Wartung und Prüfung der wichtigsten Betriebs- und Regeleinrichtungen sowie der Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunkntion beschrieben.

Folgende beispielhaft genannte Maßnahmen erfüllen die Anforderungen für einen 72-Stunden-Betrieb von Dampfkesselanlagen ohne ständige Beaufsichtigung:

  • Die oben genannte Betriebsanweisung wird erstellt und umgesetzt.
  • Der ordnungsgemäße Zustand der Dampfkesselanlage wird während des Betriebes durch eine unterwiesene Person längstens alle 72 Stunden und innerhalb einer Stunde nach jedem Anfahren kontrolliert.
  • Die Dampfkesselanlage wird mit geeignetem Speisewasser betrieben und die wesentlichen Werte werden alle 72 Stunden überprüft.
  • Im Aufstellungsraum ist während des Anfahrens eine unterwiesene Person anwesend, sofern kein automatisches Anfahren vorgesehen ist.
  • Die Wartung der Anlage wird nur an solche Personen übertragen, die mit den besonderen Betriebsverhältnissen der Anlage vertraut sind.
  • Die wichtigsten Betriebs- und Regeleinrichtungen sowie Ausrüstungsteile mit Sicherheitsfunktion werden gewartet und geprüft; darüber hinaus werden regelmäßige, mindestens halbjährliche und bei auftretenden Störungen zusätzlich äußere Prüfungen, durch eine mit Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten vertraute Person durchgeführt, z. B. durch den Wartungsdienst der Lieferfirma.
  • Bei nicht ordnungsgemäßer Wirksamkeit von Reglern und Begrenzern oder bei sonstigen Störungen erfolgt ständig eine unmittelbare Beaufsichtigung der Dampfkesselanlage durch eine unterwiesene Person.
  • Bestätigungsvermerke über durchgeführte Kontrollen, regelmäßige betriebliche Wasseruntersuchungen sowie Vermerke über nachhaltige Störungen werden festgehalten, z. B. in einem Betriebsbuch.

4.2.4 Maßnahmen bei Betriebsstörungen

Ergibt sich während des Betriebes einer Druckanlage ein unmittelbarer Gefahrenzustand, z. B. durch einen unvorhergesehenen Reaktionsablauf oder durch eine gefährliche Einwirkung von außen, sind die erforderlichen Gegenmaßnahmen zu ergreifen.

Sind beispielsweise gefährdende Undichtigkeiten an Dampfkesselanlagen, Leitungen, Armaturen oder sonstigen Betriebseinrichtungen entstanden, die nicht sofort abgestellt werden können, oder sind sonstige durch Störungen hervorgerufene Gefahrenbereiche entstanden, so ist zu veranlassen, dass Personen unverzüglich den Gefahrenbereich verlassen. Der Gefahrenbereich ist abzugrenzen, zu kennzeichnen und zu überwachen.

Gefahrenbereiche dürfen nur betreten werden, wenn dies von der dafür zuständigen Person angeordnet wird und die für die Arbeiten im Gefahrenbereich notwendigen Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt sind.

Die notwendigen Maßnahmen bei absehbaren Betriebsstörungen sind vorab festzulegen.

 

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