Mehlstaub gehört zu den brennbaren Stäuben, und in einer Mühle oder einem Backbetrieb ist er überall. Gefährlich wird er nicht in der Wolke am Sieb, sondern in der Ablagerung auf Trägern, Rohrleitungen und Maschinenoberseiten, weil eine erste kleine Zündung diese Schicht aufwirbelt und daraus die eigentliche Explosion entsteht. Die Schutzmaßnahmen folgen deshalb zwei Linien: Erfassung dort, wo Staub frei wird, und ein Reinigungsregime für alles, was sich trotzdem absetzt. Beide Linien gehören in die Anlagenplanung und nicht in die Betriebsanweisung allein.
Welche Stellen im Mühlenbetrieb bilden eine zündfähige Mehlstaubwolke?
Eine zündfähige Wolke entsteht überall, wo Produkt fällt, gesiebt oder gefördert wird. Kritisch sind Elevatorkopf und Elevatorfuß, Plansichter, Zellenradschleusen, Mischer, Abfüllwaage und jeder freie Schüttstrahl. Im Inneren dieser Apparate liegt im Normalbetrieb Zone 20 oder 21 (TRGS 723).
Der Elevator ist dabei der Apparat mit dem höchsten Risiko. Er erzeugt eine dichte Wolke über die gesamte Schachthöhe, enthält Lager und Bänder als Wärmequellen und verbindet mehrere Geschosse miteinander, womit er im Ereignisfall zugleich Zündort und Ausbreitungsweg ist.
Im Backbetrieb verschiebt sich das Bild. Dort entstehen Wolken vor allem beim Einschütten von Mehlsäcken, beim Zugeben von Backmitteln und an der offenen Teigmaschine. Die Mengen sind kleiner, die Zündquellen durch Handarbeit und Elektrogeräte aber näher an der Wolke.
Ausführung: Vor der Planung der Erfassung jede Übergabestelle im Produktstrom einzeln begehen und notieren, ob Produkt frei fällt. Eine gekapselte Übergabe mit kurzem Fallweg ersetzt eine Absaugstelle vollständig, und das ist die günstigste Maßnahme im ganzen Konzept.
Die Stellen sind damit bekannt. Wie heftig eine Zündung dort ausfällt, hängt an den Kennwerten des Produkts.
Welche Kennwerte hat Mehlstaub als brennbarer Staub?
Weizenmehl liegt in der Staubexplosionsklasse St 1. Die Datenbank GESTIS-STAUB-EX nennt eine untere Explosionsgrenze von 60 g/m³, einen maximalen Explosionsüberdruck von 6,9 bis 8,8 bar und Werte für den Druckanstieg von 55 bis 87 bar·m/s.
Die Mindestzündenergie liegt bei über 30 mJ, womit eine elektrostatische Entladung von einer isolierten Person nicht automatisch zündet, eine Funkenentladung von einem ungeerdeten Metallteil aber sehr wohl. Feinanteil und Feuchte verschieben diese Werte, weshalb der Wert für das tatsächlich verarbeitete Produkt gilt und nicht ein Tabellenmittel.
St 1 bedeutet niedrige bis mittlere Heftigkeit, nicht Harmlosigkeit. Mit einem maximalen Explosionsüberdruck um 8 bar überschreitet eine Mehlstaubexplosion die Festigkeit jedes nicht nachgewiesenen Gehäuses deutlich. Der Kennwert für den zeitlichen Druckanstieg geht direkt in die Bemessung der Entlastungsflächen ein.
Belastbare Werte stammen aus dem Sicherheitsdatenblatt des Lieferanten oder aus einer eigenen Prüfung. Ein aus der Literatur übernommener Wert trägt die Auslegung nicht, wenn ein Sachverständiger die Rechnung prüft.
Die Kennwerte beschreiben das Produkt in der Wolke. Den Vorrat für die Wolke liefert die Ablagerung.
Wie werden Ablagerungen in Mühle und Backbetrieb beseitigt?
Ablagerungen werden feucht aufgenommen oder abgesaugt, nie abgeblasen und nie trocken gekehrt. Eine gleichmäßig verteilte Schicht von unter 1 mm genügt, um einen Raum normaler Höhe bei Aufwirbelung vollständig mit explosionsfähigem Gemisch zu füllen.
Dieser Satz ist der Grund, warum das Reinigungsregime den Rang einer technischen Schutzmaßnahme hat. Er legt fest, welche Fläche in welchem Intervall und mit welchem Gerät gereinigt wird, und er benennt die Flächen namentlich, die sonst niemand kontrolliert.
Erfasst werden müssen vor allem die waagerechten Flächen, die im Betrieb niemand betritt:
- Oberseiten von Rohrleitungen, Kabeltrassen und Lüftungskanälen, auf denen sich Feinanteil über Monate aufbaut
- Stahlträger und Pfetten unter dem Dach, besonders über Elevatoren und Sichtern
- Maschinenoberseiten, Motorhauben und Schaltschrankdächer, die zugleich Wärmequellen sind
- Hohlräume hinter Verkleidungen und über abgehängten Decken in Produktionsräumen
Druckluft zum Abblasen gehört aus diesen Räumen entfernt, nicht nur verboten. Solange ein Anschluss vorhanden ist, wird er im Zeitdruck benutzt, und eine abgeblasene Trägeroberseite erzeugt in Sekunden die Wolke, die vorher Jahre gebraucht hat.
Ausführung: Für die Reinigung einen fest installierten Industriesauger mit zentraler Rohrleitung und Anschlussdosen in jedem Geschoss vorsehen. Ein mobiles Gerät, das über Treppen getragen werden muss, wird für die oberen Ebenen nicht benutzt, und dort liegt die meiste Ablagerung.
Reinigung senkt den Vorrat. Die Entstehung senkt nur die Erfassung an der Quelle.
Wie wird an Sieb, Elevator und Abfüllung erfasst?
Erfasst wird an der Übergabestelle, mit möglichst geschlossener Haube und kurzem Weg zur Quelle. Maßgebend ist die Erfassungsgeschwindigkeit an der Haubenöffnung, nicht der Gesamtvolumenstrom der Anlage, und für Mehl liegt sie im Bereich von 0,5 bis 1,0 m/s (DGUV Regel 109-002).
Am Elevator wird an Kopf und Fuß getrennt erfasst, weil der Schacht als Kamin wirkt und sich die Drücke zwischen oben und unten unterscheiden. Eine einzelne Absaugstelle am Kopf zieht Falschluft über den Fuß und erfasst dort nichts.
An der Abfüllung ist die Geometrie entscheidend. Ein Absaugkranz direkt am Füllrohr hält den verdrängten Luftstrom samt Staub zurück, eine Haube über dem Sack erfasst nur den Rest, den die Verdrängung nach oben trägt. Welche Luftmenge die Anlage insgesamt tragen muss, folgt daraus und bestimmt über die Abstufung der Rohrquerschnitte die ganze Trasse.
Welche Erfassung passt an der Teigmaschine im Backbetrieb?
An der Teigmaschine wirkt eine Randabsaugung am Kesselrand besser als jede Haube darüber. Die Wolke entsteht beim Einstreuen im oberen Kesselbereich und folgt der Drehbewegung, weshalb die Erfassung dort liegen muss, wo das Mehl eintritt.
Praktisch scheitert das oft an der Zugänglichkeit. Der Kessel muss gewechselt und gereinigt werden, und eine feste Haube behindert beides. Eine schwenkbare Erfassung mit Rastpositionen löst den Konflikt, wenn sie im laufenden Betrieb mit einer Hand bewegt werden kann.
Erfassung und Reinigung greifen damit ineinander. Verbunden werden beide über Rohrleitungen, und die sind der Weg, auf dem sich eine Zündung fortsetzt.
Wie werden Förderwege zwischen Maschine und Silo entkoppelt?
Entkoppelt wird an jeder Verbindung zwischen zwei Behältern, damit Flamme und Druckwelle nicht übertreten. Ohne Entkopplung verdichtet die vorlaufende Druckwelle das Gemisch im nächsten Apparat, und die Folgeexplosion läuft dort mit deutlich höherem Druck ab.
In Mehlleitungen arbeiten Rückschlagklappen nach DIN EN 16447, Zellenradschleusen mit nachgewiesenen Spaltmaßen und bei pneumatischer Förderung Löschmittelsperren. Jede Variante trägt eine Zulassung für einen festen Bereich aus Durchmesser, Einbauabstand und zulässigem reduzierten Explosionsdruck.
Kunststoffleitungen sind in diesem Zusammenhang die häufigste Abweichung. Sie lassen sich leicht verlegen, laden sich im Förderstrom elektrostatisch auf und leiten den Potentialausgleich nicht weiter. Wo sie aus Hygienegründen gewünscht sind, kommen nur ableitfähige Ausführungen mit messbar durchgehender Erdung in Betracht.
Die Entkopplung hält die Anlage zusammen. Der Druck, der im Behälter entsteht, braucht trotzdem einen Weg.
Wie wird die Druckentlastung eines Mehlsilos ins Freie geführt?
Entlastet wird über Berstscheiben oder Explosionsklappen, bemessen nach DIN EN 14491. Für Silos und Filter außerhalb des Gebäudes ist die Entlastung nach oben oder zur freien Seite der Regelfall, weil sie dort keinen Arbeitsbereich und keinen Verkehrsweg trifft.
Die Entlastungsöffnung bestimmt die Aufstellung des Silos mit. Vor ihr liegt ein Gefahrenbereich, der von Fenstern, Türen, Fluchtwegen und Nachbargrundstücken freizuhalten ist, und bei Innenaufstellung bleibt in der Regel nur flammenlose Entlastung oder ein vollständig explosionsdruckfestes Gehäuse.
Der Entlastungsweg selbst darf nicht verlängert werden. Ein nachträglich aufgesetzter Kanal zur Dachkante erhöht den Strömungswiderstand und damit den reduzierten Explosionsdruck im Behälter. Wird eine solche Strecke nötig, geht sie in die Rechnung ein und vergrößert die erforderliche Fläche.
Woran lässt sich ein explosionssicherer Mühlenbetrieb ablesen?
Die Abnahme prüft das Explosionsschutzdokument gegen die gebaute Anlage. Verlangt werden Zonenplan, Zündquellenbewertung nach TRGS 721 und TRGS 722, Produktkennwerte aus dem Sicherheitsdatenblatt, die Bemessung der Entlastungsflächen und die Zulassungen der Entkopplungsbauteile.
Geprüft wird danach im Haus. Nachgemessen werden der Durchgang des Potentialausgleichs an Flanschen, Schläuchen und Filterkörben, die Einbauabstände der Rückschlagklappen gegen die Zulassung, der Volumenstrom je Erfassungsstelle und der Freiraum vor jeder Entlastungseinrichtung.
Der Reinigungsplan gehört in dieselbe Prüfung, mit benannten Flächen, Intervallen und Zuständigkeit. Dazu kommen die Nachweise, dass die geforderten Prüffristen der Schutzsysteme gesetzt und dass die Beschäftigten auf die Zonen unterwiesen sind. Die allgemeinen Anforderungen, die für jede Absauganlage mit brennbarem Staub gelten, stehen dabei vor den branchenspezifischen.
Was am Ende im Protokoll steht, entscheidet im Schadensfall über die Bewertung. Eine Anlage mit lückenloser Dokumentation und kleinen Mängeln ist besser aufgestellt als eine technisch saubere Anlage ohne Nachweise.