ExpertenNetzwerk Chemikalien-Anlagen-Arbeit Sicherheit
Stoffe - Technik - Organisation
Prof. Ursula Stephan - Prof. Ulrich Hauptmanns - Dr. Jürgen Herrmann
Berücksichtigung von auswirkungsbegrenzenden Maßnahmen
- Abschottung und Entspannung in ein Fackelsystem im Leckagefall
Von ExpertenNetzwerk Chemikalien-Anlagen-Arbeit Sicherheitwurden für die im Folgenden
dargestellten Berechnungen folgende Rahmenbedingungen entsprechend KAS 18 angenommen:
- Leckage in einem Anlageteil mit unter Druck stehendem CO
- Die entsprechenden Anlagenteile können abgeschottet und zur Fackel entspannt werden
- Eingangsbedingungen für die Berechnungen:
- Druck im betroffenen Anlagenteil vor Leckage 54 bar
- Temperatur von CO im Anlagenteil 20 grd C
- Druck von CO der Umgebung der Leckage (Atmosphärendruck)
- Temperatur der Umgebung 20 grd C
- Leckagefläche 490 mm2 (DIN 25)
- Ausflussziffer μ=0,62
Bei der Berechnung der Entspannung des betroffen Anlagenteiles müssen nicht lineare
algebraische Gleichungssysteme gelöst werden.
Die Lösung der Gleichungssysteme ergibt dann folgendes Bild:
Abbildung 1: Massenströme bei der Freisetzung von CO bei ca. 54 bar Lagerdruck aus
einem Leck
(blau: nur Leck, keine Fackel; schwarz: Leck stromaufwärts von der Fackel;
grün: Leck stromabwärts von der Fackel)
Zur Ermittlung angemessener Abstände wird in KAS-18 eine generische Vorgehensweise
vorgeschlagen
(blaue Linie in Abb. 1). Diese wird im Falle, dass Detailkenntnisse
bekannt sind, entsprechend modifiziert.
Der hier exemplarisch berechnete Fall beinhaltet, dass nach Auftreten der Leckage
eine Druckentlastung und sichere Abgabe der im System vorhandenen Stoffe an eine
vorhandene Fackel erfolgen kann.
Die Verminderung des Quellterms ist deutlich.
Bei den zwei hier untersuchten Lecklagen wird die Leckagemenge am geringsten, wenn
das Leck stromabwärts von der Fackel liegt (grüne Linie in Abb. 1).
Zum Thema Risikomanagement, Risikostudien, Gefahrenanalysen, Angemessene Abstände
(KAS 18), u. a. bietet Ihnen ExpertenNetzwerk Chemikalien-Anlagen-Arbeit Sicherheit
individuelle Beratung durch Experten vor Ort an.
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Literaturhinweise (nur Beispiele)
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1.
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KAS 18 Leitfaden, „Empfehlungen für Abstände zwischen Betriebsbereichen nach der Störfall-Verordnung und schutzbedürftigen Gebieten im Rahmen der Bauleitplanung - Umsetzung § 50 BimSchG“, 2010/11
BITTE PRÜFEN SIE, OB EINE NEUERE REVISION DES KAS 18 EXISTIERT
www.kas-bmu.de/publikationen/kas 18_pub.htm
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4.
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T.A. Stephan, E. Moch, J. Hauschild, J. Rumpf, J. Herrmann, U. Hauptmanns, „ Probabilistische Analysen zur Anwendung in der Anlagensicherheit“, CIT, 2013, 85, No. 8, 1263-1271
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Kontakt zu
ExpertenNetzwerk Chemikalien-Anlagen-Arbeit Sicherheit:
hjH CONSULTING
Dr. Jürgen Herrmann, Telefon +49 171 425 642 8
Mail to: hjH@ExpertenNetzwerk-Sicherheit.de
Bitte mailen Sie uns, wenn Sie Fragen, Anregungen oder ein anderes Anliegen haben!
Angemessene Abstände werden nach KAS 18 in einer konkreten Einzelfallbetrachtung
durch eine systematische Gefahrenanalyse mit folgenden Randbedingungen bestimmt:
- Ein Behälterbersten oder der Abriss sehr großer Rohrleitungen wird nicht angenommen
- Annahme von Leckage aus vorhandenen Rohrleitungen, Behältern, Sicherheitseinrichtungen
und Berechnung der Leckmassenströmen usw. unter den Bedingungen
- Stoffdaten entsprechend den tatsächlich vorhandenen Prozessbedingungen
- Quellterm
Leckfläche von 490 mm2 (DIN 25), Ausflussziffer μ=0,62, p (Dampfdruck bei
20 grd C, min 2 bar), Leckagedauer 10 Min, Lache 5 mm auf Beton
- Bei der konkreten Einzelfallbetrachtung der tatsächlich vorhandenen Technik/Sicherheitstechnik,
kann diese berücksichtigt werden und die potentielle Leckfläche auch kleiner angenommen
werden,
aber minimale Grundannahme einer Leckagefläche von 80 mm² (DIN 10)
- Auswirkungsbegrenzende Maßnahmen sollen berücksichtigt werden
- Es soll die statistisch häufigste Wetterlage (mittlere Wetterlage) angenommen werden
Wind
3 m/s, Aussentemperatur 20 grd C, 1 kW/m², 30 Minuten - Beurteilungswerte
ERPG 2, 1,6 kW/m², 0,1 bar Überdruck
Im Folgenden wird dargestellt, wie im Leckagefall die Entspannung der betroffenen
Anlageteile in ein Fackelsystem zu einer dramatischen Verringerung des Massenstromes,
der ohne Entspannung in das Fackelsystems in Freie ausströmen würde, führen kann.
Die hier dargestellten Ergebnisse zeigen, dass, unter den bei den Berechnungen angenommen
Rahmenbedingungen, die Entspannung von betroffenen Anlagenteilen eine effektive Maßnahme
zur Reduzierung der Leckagemengen sein kann und, somit auch zu einer deutlichen Verringerung
der Angemessenen Abstände im Rahmen eines KAS 18 Gutachten führen müsste.
Zur Beurteilung, wie realistisch und effizient eine solche Entspannung in ein Fackelsystem
im Ereignisfall („Leckage“) sein könnte, können probabilistische Ansätze und Untersuchungsmethoden
eingesetzt werden (mehr zum Thema Deterministik / Probabilistik).
Sonderthemen:
KAS 18 Leitfaden - Angemessene Abstände
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Anlagen(-sicherheit) und Technik