Der KST-Wert ist die einzige Zahl, die aus einem Staub eine Bemessungsgrundlage macht. Er beschreibt, wie schnell der Druck in einem geschlossenen Behälter ansteigt, und daraus folgt die Fläche, die der Behälter zum Abblasen braucht. Wer ihn aus einem fremden Datenblatt übernimmt oder gar schätzt, bemisst die Druckentlastung einer Anlage auf gut Glück. Genau daran scheitern Schutzkonzepte, nicht an fehlenden Bauteilen.
Wie wird der KST-Wert im Labor bestimmt?
Bestimmt wird der Wert im geschlossenen Prüfbehälter, üblicherweise in der 20-Liter-Kugel oder im 1-m³-Behälter nach DIN EN 14034. Gemessen wird der zeitliche Druckanstieg einer gezündeten Staubwolke, und der höchste Anstieg aus einer Reihe von Konzentrationen zählt.
Aus dem maximalen Druckanstieg wird über das Behältervolumen auf ein genormtes Volumen umgerechnet. Die Einheit lautet bar·m/s, und der Wert gilt für genau die geprüfte Probe mit ihrer Feinheit und ihrem Feuchtegehalt. Eine feinere Charge desselben Produkts liefert einen höheren Wert.
Mitgeprüft wird immer der maximale Explosionsüberdruck, der für organische Stäube häufig im Bereich von 7 bis 9 bar liegt. Beide Werte gehören zusammen, weil die Entlastungsrechnung sie zusammen braucht. Ein KST-Wert ohne den zugehörigen Druckwert ist für die Bemessung unbrauchbar.
Was der Prüfbericht liefert, ist damit kein Anlagenwert, sondern eine Materialeigenschaft. Er gilt unabhängig davon, ob der Staub an einer Maschine, im Silo oder im Filter auftritt, und er gilt auch auf der Baustelle, wenn dort derselbe Werkstoff bearbeitet wird.
Der Laborwert ist eine Materialeigenschaft. Aus ihm wird zuerst eine Klasse gebildet.
Welche Staubexplosionsklasse folgt aus dem KST-Wert?
Die Einteilung erfolgt in drei Klassen: St 1 bis 200 bar·m/s, St 2 von über 200 bis 300 bar·m/s und St 3 über 300 bar·m/s (VDI 2263). Holzstaub, Mehl und viele Kunststoffe liegen in St 1, Aluminium und andere Metallstäube erreichen St 2 und St 3.
Die Klasse ist eine Verständigungsgröße, keine Rechengröße. Sie sagt, mit welcher Heftigkeit zu rechnen ist, und sie entscheidet darüber, ob marktgängige Schutzsysteme überhaupt zugelassen sind. Viele Rückschlagklappen und Entlastungseinrichtungen tragen eine Zulassung nur bis St 1, und bei schärferen Stäuben endet die Auswahl dort.
Gerechnet wird trotzdem mit dem Zahlenwert. Ein Staub mit 180 bar·m/s und ein Staub mit 60 bar·m/s liegen beide in St 1, brauchen aber deutlich unterschiedliche Entlastungsflächen. Wer die Klasse in die Rechnung einsetzt, verschätzt sich um ein Mehrfaches. Welche Kennwerte Mehl in dieser Hinsicht mitbringt, zeigt der Blick auf den Mühlen- und Backbetrieb.
Die Klasse begrenzt die Auswahl der Bauteile. Die Fläche folgt aus dem Zahlenwert.
Wie geht der KST-Wert in die Berechnung der Entlastungsfläche ein?
Gerechnet wird nach DIN EN 14491. Eingangsgrößen sind Behältervolumen, Behälterfestigkeit als reduzierter Explosionsdruck, statischer Ansprechüberdruck der Entlastungseinrichtung, maximaler Explosionsüberdruck und der KST-Wert. Die Fläche steigt mit dem KST-Wert deutlich überproportional an.
Die Behälterfestigkeit ist der zweite Hebel. Ein druckstoßfestes Gehäuse mit höherem zulässigen Reduzierdruck braucht eine kleinere Fläche als ein schwaches Gehäuse, und genau darin liegt die übliche Abwägung bei der Auslegung. Zwischen Gehäusefestigkeit und Entlastungsfläche gibt es keinen freien Weg, nur die Wahl des Verhältnisses.
Die Schlankheit des Behälters geht ebenfalls ein. Hohe, schmale Filtergehäuse brauchen mehr Fläche als kompakte, weil die Flamme im Inneren eine längere Laufstrecke bekommt und dabei beschleunigt. Dieselbe Filterfläche in anderer Bauform ergibt also eine andere Entlastung.
Ausführung: Die Rechnung immer mit dem Kennwert der tatsächlich abgesaugten Charge führen, nicht mit einem Tabellenwert für die Stoffgruppe. Liegt kein Prüfbericht vor, gehört eine Probe ins Labor, bevor die Entlastungseinrichtung bestellt wird.
Die Rechnung braucht belastbare Eingangswerte. Diese Werte stehen nicht automatisch im Datenblatt.
Welche Werte stehen im Sicherheitsdatenblatt und welche fehlen?
Das Sicherheitsdatenblatt nennt Gefahrstoffeigenschaften, nicht zwangsläufig sicherheitstechnische Kennwerte. Angaben zu KST-Wert, maximalem Explosionsüberdruck, Mindestzündenergie und Glimmtemperatur fehlen häufig oder stehen als Hinweis auf Prüfberichte Dritter.
Was es nicht ersetzt, ist die eigene Probe. Abgesaugt wird in der Praxis fast nie ein reiner Stoff, sondern ein Gemisch aus mehreren Produkten, Abrieb und Feinanteil aus dem Filter. Dieses Gemisch ist feiner als das Ausgangsprodukt und verhält sich schärfer, als jedes Lieferantenblatt vermuten lässt.
Zu den Angaben, die ein belastbares Schutzkonzept braucht, gehören: KST-Wert aus der Prüfung, maximaler Explosionsüberdruck, Mindestzündenergie, Glimm- und Zündtemperatur der Staubschicht sowie die Angabe, ob der Staub metallisch ist. Fehlt einer dieser Punkte, bleibt die Auslegung unvollständig.
Ausführung: Die Probe am Filteraustrag nehmen, nicht am Rohstofflager. Der Feinanteil im Filter ist der Staub, der im Ereignisfall tatsächlich zündet, und sein Kennwert liegt regelmäßig über dem des Ausgangsmaterials.
Die Kennwerte bemessen den Behälter. Angeschlossene Anlagenteile brauchen eine eigene Betrachtung.
Wie wirkt der KST-Wert auf die Entkopplung der Anlagenteile?
Die Entkopplung hält Flamme und Druck in dem Behälter, in dem gezündet wird. Rückschlagklappen nach DIN EN 16447 tragen eine Zulassung, die immer an einen Bereich gebunden ist: Leitungsdurchmesser, Mindest- und Höchstabstand zum Behälter, reduzierter Explosionsdruck und KST-Wert.
Steigt der KST-Wert, verkürzt sich die Zeit, in der die Klappe schließen muss. Dieselbe Klappe, die bei einem milden Staub sicher zuschlägt, liegt bei einem schärferen Staub außerhalb ihrer Zulassung. Der Tausch des abgesaugten Produkts kann damit eine Schutzeinrichtung unwirksam machen, ohne dass sich an der Anlage etwas ändert.
Die Rohrstrecke selbst gehört in dieselbe Betrachtung. Lange gerade Leitungen mit Ablagerungen wirken als Beschleunigungsstrecke, und in diesem Fall entscheidet der Querschnitt über die Transportgeschwindigkeit und damit über die Ablagerung. Wie die Abstufung im Hauptkanal dafür ausgelegt wird, steht bei der Führung des Rohrnetzes in der Halle.
Die Durchdringung einer Wand oder Decke ist in dieser Kette der Punkt, an dem das Bauwerk mitspricht. Lage und Abstand der Entkopplung sind dort nicht frei wählbar, und das ist die Schnittstelle zwischen den Gewerken, an der Anlagenbau und Bauleitung sich abstimmen müssen.
Entkopplung und Entlastung gehören zum gleichen Konzept. Im Bestand ändert sich die Grundlage mit dem Produkt.
Wie wird der Wert bei wechselndem Produkt im Bestand behandelt?
Maßgebend ist der ungünstigste Staub, der an der Anlage auftreten kann, nicht der Hauptartikel. Wechselt ein Betrieb von Holz auf einen Verbundwerkstoff oder nimmt eine Aluminiumbearbeitung auf, ändert sich die Grundlage des gesamten Schutzkonzepts.
Metallstäube sind der Grenzfall, bei dem die üblichen Lösungen enden. Aluminium und Magnesium erreichen hohe KST-Werte, reagieren mit Wasser und lassen sich nicht in dieselbe Anlage einbinden wie Holz oder Papier. Eine gemeinsame Absaugung von Metall und organischem Staub ist deshalb nach dem Regelwerk nicht zulässig.
Jede Änderung ist im Explosionsschutzdokument nachzuführen. Dort stehen Zoneneinteilung, Kennwerte, Rechenweg und Zulassungen, und diese Unterlage ist im laufenden Betrieb fortzuschreiben. Wie die fünf Bedingungen im Filtergehäuse zusammenkommen, beschreibt der Beitrag zur Zündung in der Absauganlage.
Beim Rückbau einer Anlage gilt dasselbe in umgekehrter Richtung. Ein stillgelegtes Filtergehäuse enthält weiter den Feinanteil, der die Kennwerte getragen hat, und dieser Anteil ist vor dem Trennen der Leitungen zu entfernen. Welche Sorgfalt hier fehlt, zeigt sich erst später beim Schneiden des Gehäuses.
Die Unterlagen sind der eine Teil. Die gebaute Anlage ist der andere.
Woran erkennt die Abnahme eine zum Staub passende Druckentlastung?
Die Abnahme hält den Prüfbericht des Staubs gegen die Rechnung und die Rechnung gegen das verbaute Bauteil. Geprüft werden Volumen und Festigkeit des Behälters, wirksame Entlastungsfläche, statischer Ansprechüberdruck und die Übereinstimmung der Kennwerte in allen drei Unterlagen.
Der zweite Teil ist die Einbausituation. Der Freiraum vor der Entlastungsöffnung muss der Herstellerangabe entsprechen, der Gefahrenbereich gekennzeichnet und frei von Verkehrswegen, Fenstern und Lagergut sein, und bei flammenloser Entlastung bleibt der angegebene Abstand dauerhaft zugänglich. Jede dieser Feststellungen gehört ins Protokoll.
Geprüft wird zuletzt die Entkopplung gegen ihre Zulassung. Abstand zum Behälter, Leitungsdurchmesser und der zulässige KST-Bereich müssen mit der gebauten Anlage übereinstimmen, und die Berstscheibe braucht eine Überwachung, die das Ansprechen meldet. Eine Entlastung, die unbemerkt geöffnet hat, lässt die Anlage mit offenem Gehäuse weiterlaufen.
Bemerkenswert bleibt, wie oft der KST-Wert in Unterlagen ohne Herkunft auftaucht. Eine Zahl ohne Prüfbericht, ohne Probedatum und ohne Angabe der Feinheit trägt keine Bemessung, und sie wird im Schadensfall als Erstes auseinandergenommen.