Explosionsgefährdete Bereiche, auch als Ex-Zonen bezeichnet, stellen in verschiedenen industriellen Arbeitsumgebungen ein erhebliches Risiko dar. Diese Bereiche sind durch das Vorhandensein von brennbaren Stoffen wie Gasen, Stäuben oder Flüssigkeiten gekennzeichnet und können gefährliche explosionsfähige Gemische entwickeln. Betreiber solcher Arbeitsumgebungen müssen verschiedenen rechtlichen Pflichten nachkommen. Diese unterscheiden sich je nach Klassifizierung der Ex-Zonen, basierend auf der Häufigkeit und Dauer explosiver Atmosphären. 

Die Sicherheit in Ex-Zonen ist von großer Bedeutung, da sie nicht nur die Arbeitsumgebung schützt, sondern auch die Gesundheit und Sicherheit von Mitarbeitern und die Umwelt gewährleistet.

Ex-Zonen Definition

Explosionsgefährdete Bereiche, sogenannte Ex-Zonen oder ATEX Zonen, sind spezifische Arbeitsumgebungen oder Standorte, in denen das Risiko für das Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre besteht. Diese explosiven Atmosphären können durch das Vorhandensein von brennbaren Stoffen entstehen. Ex-Zonen erstrecken sich über verschiedene Phasen industrieller Prozesse, beginnend mit der Lagerung von Rohstoffen über interne logistische Abläufe bis hin zu verfahrenstechnischen Schritten wie Trennen, Trocknen, Zerkleinern, Dosieren und Verpacken.

Die Betreiber einer Prozessgas- oder Schaltanlage in Arbeitsbereichen, in denen eine Explosionsgefahr besteht, haben rechtliche Verpflichtungen, um die Sicherheit zu gewährleisten:

1. Kennzeichnung von Ex-Zonen: Die Ex-Zonen müssen eindeutig gekennzeichnet werden, um Mitarbeiter und Besucher auf die Explosionsgefahr hinzuweisen.
2. Vermeidung von Zündquellen: Es ist entscheidend, potenzielle Zündquellen in Ex-Zonen zu verhindern oder zu minimieren, um das Explosionsrisiko zu reduzieren.
3. Maßnahmen zur Vermeidung von Explosionen: Betreiber müssen geeignete Maßnahmen ergreifen, um eine mögliche Explosion zu verhindern oder ihre Auswirkungen zu begrenzen.
4. Dokumentation des Explosionsschutzes: Ein Explosionsschutzdokument muss erstellt und gepflegt werden, in dem alle relevanten Schutzmaßnahmen und Sicherheitsvorkehrungen enthalten sind.

In welchen Bereichen herrscht Explosionsgefahr?

Explosionsfähige Stoffe sind in bestimmten Branchen allgegenwärtig. Dies betrifft vor allem Bereiche, in denen Erdöl und Erdgas gefördert und verarbeitet werden, beispielsweise aber auch den Bergbau sowie die chemische Industrie und Elektrotechnik. Doch grundsätzlich können explosive Stoffe in hoher Konzentration und in unterschiedlichen Druck Verhältnissen auch in weniger typischen Bereichen auftreten, etwa in Lagern oder im Bereich der Intralogistik. 

Unabhängig von der Branche sollten immer besondere Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden, um das Risiko von Explosionen so gering wie möglich zu halten. In Ex-Zonen ist es entscheidend, alles, was potenziell eine explosionsfähige Atmosphäre schaffen oder begünstigen könnte, sorgfältig zu identifizieren und zu kontrollieren.

Warum ist das so wichtig? Einerseits geht es darum, die Sicherheit der Mitarbeiter und Besucher zu gewährleisten. Andererseits spielt der Schutz der Umwelt und der unmittelbaren Umgebung des Betriebs eine entscheidende Rolle. Neben dem Brandschutz ist daher der Explosionsschutz ein zentraler Bestandteil jedes betrieblichen Sicherheitskonzepts. Der erste Schritt sollte immer eine sorgfältige Gefährdungsbeurteilung sein, um explosionsgefährdete Bereiche und deren Grenzen im Betrieb zu identifizieren. Dies umfasst im Wesentlichen alle Lager-, Produktions- und Förderstätten, an denen entweder explosionsfähiges Gas oder explosiver Staub vorhanden ist, entstehen kann oder gezielt eingesetzt wird. Beispiele hierfür sind Gefahrstofflager oder Einsatz von Chemikalien oder einer gasbetriebenen Maschine. 

Ex Zonen Einteilung – Gase, Stäube und ihre Explosionsgefahr

Explosionsgefährdete Bereiche in Industrieanlagen werden in Deutschland , aber auch weltweit, nach der Häufigkeit und Dauer des Vorkommens explosionsfähiger Atmosphären in verschiedene Zonen unterteilt. Diese Einteilung ist entscheidend für die Festlegung von Sicherheitsmaßnahmen. Insgesamt gibt es sechs Ex-Zonen, wobei Gas, Dämpfe und Nebel einerseits und Stäube andererseits unterschieden werden.

Ex Zone 2 und 22: Seltenes und kurzzeitiges Risiko

In der Ex-Zone 2 besteht nur selten und kurzzeitig die Gefährdung einer explosionsfähigen Atmosphäre im Normalbetrieb. „Selten“ wird in der Praxis oft als einmaliges Auftreten pro Jahr definiert. Eine „kurze Zeit“ bedeutet, dass die Explosionsgefahr weniger als 30 Minuten pro Jahr besteht. In der Zone 22 gelten die gleichen Bedingungen, allerdings für explosive Staubwolken.

Ex Zonen 1 und 21: Gelegentliches Risiko 

Ex-Zone 1 ist ein Bereich, in dem unter normalen Bedingungen gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann. „Gelegentlich“ bedeutet, dass die explosive Atmosphäre während weniger als 50 % der Betriebszeit, aber länger als insgesamt 30 Minuten pro Jahr vorhanden ist. Diese Zeiträume gelten auch für Zonen 21, die sich auf brennbare Stäube beziehen.

Ex Zonen 0 und 20: Häufiges Risiko 

In der Ex-Zone 0 ist eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre im Normalbetrieb häufig vorhanden. „Häufig“ bedeutet, dass sie während mehr als 50 % der Betriebszeit auftritt. In der Praxis gehören fast ausschließlich Rohre und Behälter, die mit entsprechenden Gasen, Dämpfen oder Flüssigkeiten gefüllt sind, in diese Kategorie. Die Gefahr einer Staubexplosion findet ihre Entsprechung in Ex Zone 20.

In Ex-Zonen, vor allem in der Nähe von Behältern mit explosionsfähigem Inhalt oder in Bereichen mit explosionsfähigen Nebeln, müssen strenge Sicherheitsmaßnahmen und explosionsgeschützte Geräte eingesetzt werden. Die klaren Klassifizierungen der einzelnen Zonen dienen der Sicherheit in explosionsgefährdeten Umgebungen und legen die Grundlage für Schutzmaßnahmen und Vorschriften, die zur Gefährdungslage passen.

Explosionsschutz und Brandschutz hängen zusammen

Der Explosionsschutz betrifft Bereiche, in denen explosive Atmosphären auftreten können, z. B. bei der Verarbeitung von brennbaren Stoffen. Dies hat Auswirkungen auf Rettungswege und erfordert bauliche Maßnahmen wie feuerbeständige Strukturen und brandschutztechnische Vorkehrungen. Explosionsschutz- und Brandschutzbeauftragte arbeiten zusammen und zu ihren Aufgaben gehört unter anderem die laufende Prüfung des Explosionsschutzdokuments. Ein Explosionsschutzdokument ist eine schriftliche Aufzeichnung, die alle relevanten Informationen und Maßnahmen zur Vermeidung von Explosionen in gefährlichen Bereichen zusammenfasst. Anhand dieses Dokuments lässt sich die Pflichterfüllung nach den aktuellen Sicherheitsstandards für explosionsgefährdete Bereiche nachweisen.

In Branchen, in denen brennbare Stoffe vorkommen, sind präventive Maßnahmen entscheidend, um Unfälle und Schäden zu verhindern. Dies umfasst die Beurteilung von Brand- und Explosionsgefahren sowie brennbaren Materials, die Kennzeichnung gefährdeter Bereiche, Maßnahmen zur Vermeidung von Zündquellen, Alarm- und Rettungspläne, Feuerlöscherbereitstellung, Schulungen, die Benennung von Brandschutzbeauftragten und Schutzmaßnahmen für Arbeiten in gefährdeten Bereichen.

Im Zusammenhang mit Explosionsgefahren sind die Erstellung eines Explosionsschutzdokuments und die Einteilung in Ex-Zonen von großer Bedeutung. Alle Schutzmaßnahmen sowie das gesamte Prozedere in Bezug auf den Explosionsschutz in gefährdeten Bereichen sollten regelmäßig überprüft werden.

Explosion Schutz: Sicherheitstechnische Kenngrößen 

Im Explosionsschutz spielen je nach Bereich und Anlage einige sicherheitstechnische Kenngrößen eine entscheidende Rolle. Diese Werte sind notwendig, um Explosionsschutzmaßnahmen zu planen und umzusetzen. 

Wichtige sicherheitstechnische Kenngrößen umfassen:

1. Explosionsgrenzen: Diese beschreiben die Mischungsverhältnisse zwischen brennbaren Substanzen und Sauerstoff, bei denen eine Explosion möglich ist.
2. Mindestzündenergie: Dies ist die erforderliche Energiemenge, um das zündfähige Gemisch einer Substanz in einem bestimmten Oxidator zu entzünden.
3. Mindestzünddruck: Der Mindestdruck, der benötigt wird, damit das zündfähige Gemisch einer Substanz in einem bestimmten Oxidator entzündet werden kann.
4. Grenzspaltweite (MESG): Dieser Wert wird in einem genormten Verfahren bestimmt und gibt an, welche maximale Spaltweite in einem Behälter verhindert, dass eine Explosion durch den Spalt ausgelöst wird.
5. Explosionspunkte: Diese kennzeichnen die Bedingungen, unter denen ein explosives Gas-Sauerstoff-Inertgas-Gemisch explodieren kann.
6. Flammpunkt: Der niedrigste Temperaturwert, bei dem ein flüssiger Stoff bei Anwesenheit einer Zündquelle entzündet werden kann.

Für Gase werden diese Werte oft in einem Dreiecksdiagramm dargestellt, das verschiedene Bereiche für explosionsfähige Gemische identifiziert. Im Falle von Stäuben sind die Korngröße, die Staubdichte in der Luft, der maximale zeitliche Druckaufbau, der maximale Explosionsüberdruck und die Mindestzündenergie wichtige Kriterien für die Auswirkungen einer Staubexplosion. Hierbei sind Zündquellen wie heiße Oberflächen, statische Elektrizität und mechanisch erzeugte Funken zu beachten und zu vermeiden.

Ex Zonen national und international

Der Explosionsschutz für Geräte und Schaltanlagen wird international durch die Normenreihe IEC 60079 definiert. Diese Normenreihe, die auch die Grundlage für die EU-Richtlinie 2014/34/EU (ATEX) bildet, umfasst Aspekte wie die Zündschutzarten elektrischer Geräte und die Klassifizierung von explosionsgefährdeten Bereichen in unterschiedlichen Zonen. Allerdings können nationale Vorschriften von diesen internationalen Normen abweichen. 

Ein markantes Beispiel hierfür sind die elektrischen Anlagen in Nordamerika. In den USA sind die entsprechenden Vorschriften im National Electrical Code (NEC) festgelegt, während sie in Kanada im Canadian Electrical Code (CEC) zu finden sind. Ein entscheidender Unterschied besteht oft in der Definition und Zoneneinteilung der explosionsgefährdeten Bereiche.

Im nordamerikanischen „Division“-System werden beispielsweise nur zwei Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten von zündfähigen Gemischen definiert:

• Division 1: In dieser Kategorie treten zündfähige Gase, Dämpfe oder Staubpartikel im normalen Betrieb entweder kontinuierlich oder zeitweise auf. Diese Divisionen entsprechen in etwa den Zonen 1 und 0.
• Division 2: Hierbei ist die Wahrscheinlichkeit, dass zündfähige Gemische im normalen Betrieb auftreten, gering. Dies lässt sich mit Zone 2 vergleichen.

Anforderungen an den Ex-Schutz nach ATEX-Richtlinien

Die ATEX-Richtlinien 2014/34/EU und 99/92/EG, auch als Artikel 114 und 137 bekannt, haben den Explosionsschutz, kurz Ex-Schutz, in Europa gesetzlich verankert. Diese Richtlinien legen fest, welche Anforderungen Geräte erfüllen müssen, um als explosionsgeschützt zu gelten, und welche Arbeitsbereiche in Umgebungen mit explosiver Atmosphäre zulässig sind. 

Hersteller von explosionsgeschützten Geräten müssen diese einheitlich kennzeichnen und durch eine Gerätekategorie den zulässigen Anwendungsbereich festlegen. Die Verwender beziehungsweise Unternehmen sind wiederum dazu verpflichtet, ihre explosionsgefährdeten Bereiche je nach Art der Gefahr (D für Staub, G für Gas) und dem Vorhandensein brennbarer Substanzen in Ex-Schutz-Zonen einteilen.

Gerätegruppen im Explosionsschutz nach ATEX

Bei der Sicherheit in explosionsgefährdeten Bereichen geht es nicht nur um die Einteilung dieser Bereiche, sondern auch um die Klassifizierung der Geräte, die in ihnen verwendet werden. Diese Kategorisierung ist das Ergebnis einer Risikobeurteilung, bei der Hersteller von Geräten mit potenziellen Zündquellen die Schutzmaßnahmen im Verhältnis zur Wahrscheinlichkeit des Auftretens explosionsgefährlicher Atmosphären setzen müssen.

Für gekennzeichnete Standardanlagen ist es möglich, ein bestimmtes Gerätemuster zu prüfen, solange keine Abweichungen von diesem Muster vorgenommen werden. Für alle anderen Anlagen ist jedoch eine zertifizierte Prüfung erforderlich, entweder durch eine benannte Stelle oder einen entsprechend geschulten Servicetechniker. Gemäß der Richtlinie 2014/34/EU (ATEX) werden Geräte in die folgenden Gruppen und Kategorien eingeteilt:

1. Gerätegruppe I: Diese Gruppe betrifft explosionsgefährdete Bereiche unter Tage, in denen die Gefahr durch Grubengas und/oder Staub besteht. Hierbei gibt es die Kategorien M1 und M2:
   • Die Kategorie M1 kennzeichnet eine sehr hohe Sicherheit.
   • Die Kategorie M2 zeigt ein hohes Sicherheitsniveau an. Die Geräte schalten sich ab, sobald eine Atmosphäre explosionsfähig ist.
2. Gerätegruppe II: Hierbei handelt es sich um explosionsgefährdete Bereiche über Tage, in denen die Gefahr durch Flüssigkeiten oder eine Wolke aus brennbaren Gasen entsteht. Diese Gruppe unterteilt sich in die Gerätekategorien 1, 2 und 3:
   • Gerätekategorie 1 steht für ein sehr hohes Sicherheitsniveau. Der Schutzgrad ist sehr hoch, selbst bei seltenen Störungen und im Falle von zwei unabhängigen Fehlern.
   • Gerätekategorie 2 bedeutet ein hohes Sicherheitsniveau. Der Schutzgrad ist hoch, wenn Störungen erwartet werden und im Falle eines Fehlers.
   • Gerätekategorie 3 bietet ein erhöhtes Sicherheitsniveau. Der Schutzgrad ist im Normalbetrieb normal.
3. Gerätegruppe III: In diese Gruppe fallen explosionsgefährdete Bereiche über Tage, in denen die Gefahr durch fein verteilten Staub besteht.

Serafima: Ihr Full-Service-Partner für mehr Schutz die Industrie

Wir von Serafima wissen um die Bedeutung von Ex-Zonen für die Sicherheit und Effizienz von industriellen Prozessen und bieten branchenunabhängige, weltweit zuverlässige Lösungen. Ob Sie industrielle und sichere Radial- oder Axialventilatoren, Ersatzteile oder umfassende Beratung benötigen, unser Team steht Ihnen zur Seite. Mit mehr als 20 Jahren Erfahrung in der Bereitstellung maßgeschneiderter Lösungen für Prozessgasanlagen in der Chemie-, Petro- und Stahlindustrie sind wir Ihr herstellerunabhängiger Full-Service-Partner. Vertrauen Sie auf unsere Kompetenz – gemeinsam sichern wir Ihren Erfolg.

Sie benötigen weitere Informationen? Rufen Sie uns an oder mailen Sie uns und wir helfen Ihrem Unternehmen jederzeit weiter.