Transcript Probenahme und TA-Luft

Probenahmesysteme
und die
TA-Luft
TA-Luft:
"Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift
zum Bundes-Immissionsschutzgesetz
(Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft – TA-Luft)"
vom 24. Juli 2002
(Der Text der TA-Luft steht auf der Internetseite des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und
Reaktorsicherheit kostenfrei zur Verfügung.)
Grundlagen
[1]
Die TA-Luft ist eine Verwaltungsvorschrift
Die TA-Luft dient der Ermessenslenkung der Behörden bei der
Wahrnehmung ihrer Aufgaben zur Sachverhaltsermittlung in
Genehmigungsverfahren und bei der Anlagenüberwachung.
Die TA-Luft dient dem "Schutz der Allgemeinheit und der
Nachbarschaft vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch
Luftverunreinigungen (…)"
Viele Punkte hierzu werden in der TA-Luft geregelt;
andere hingegen werden nicht explizit genannt.
Die Einhaltung der von Anforderungen gem. TA-Luft ist
Sache des Betreibers.
Gem. 6.2.3 TA-Luft und den dort enthaltenen Unterabschnitten sind
die Anforderungen, sofern nichts anderes bestimmt ist, auch für
Altanlagen spätestens bis zum 30. Oktober 2007 zu erfüllen.
Als Hersteller oder Lieferant werden wir versuchen, zur erfolgreichen
Umsetzung von Anforderungen beizutragen.
[1] Merkblatt "TA-Luft für keimarme oder sterile Verfahrenstechniken" VDMA 01/2007
Grundlagen
[1]
Viele Anforderungen nach TA-Luft ergeben sich nicht direkt aus der
Veraltungsvorschrift selbst, sondern aus den dort in Bezug
genommenen Dokumenten.
TA-Luft nimmt u. a. Bezug auf ….
das Bundes-Immissionsschutzgesetz
unter 5.2.6.3 für Flanschverbindungen und
unter 5.2.6.4 für Absperrorgane auf die Richtlinie VDI 2440;



die VDI 2440 wiederum enthält
unter 3.3.1.3 Angaben zu Absperr- und Regelorganen,
unter 3.3.1.4 Angaben zu Flanschverbindungen
für die Leckagemessung an Flanschverbindungen, Verweise
auf die Richtlinie VDI 2200
und auf die Normen DIN 28090-1:19957 und DIN 28090-2:1995.
[1] Merkblatt "TA-Luft für keimarme oder sterile Verfahrenstechniken" VDMA 01/2007
Grundlagen
[1]
Für Bauteile sind bei der Berücksichtigung der
Anforderungen nach TA-Luft entscheidend:
die spezifische Leckagerate
die Prüfbedingungen
die Methoden zu deren Messung
Die TA-Luft macht jedoch außer für Absperr- und
Regelorgane bzw. Flanschverbindungen keine
konkreten Angaben, wie die Leckagerate definiert
und ermittelt werden kann.
[1] Merkblatt "TA-Luft für keimarme oder sterile Verfahrenstechniken" VDMA 01/2007
Frage:
Ist eine Probenahmearmatur ein
Absperrventil im Sinne der TA-Luft?
Grundlagen
[1]
Spezifische Leckagerate für Absperr- und Regelorgane bzw. Flanschverbindungen:
Bei Absperr- und Regelorganen mit Temperaturen am Dichtsystem < 250 °C:
10-4 mbar l/(s m) (VDI 2440, Abschnitt 3.3.1.3 bzw. 3.3.1.4)
Bei Temperaturen am Dichtsystem von Absperr- und Regelorganen ≥ 250 °C gilt:
10-2 mbar l/(s m)
VDI 2200 (betr. Leckagemessung an Flanschverbindungen) weist in Anhang B auf
Folgendes hin:
"In VDI 2440 ist der Prüfdruck 1 bar (Helium) und das Leckageratenkriterium 1x10 -4 mbar l/(s m) festgelegt.
Allerdings entspricht ein Prüfdruck von 40 bar eher den realen Verhältnissen in Anlagen und ist für viele
Anwendungen abdeckend. Zudem können bei geringem Prüfdruck von 1 bar andere Strömungsverhältnisse
vorliegen als bei realen höheren Drücken. Dies stellt die Übertragbarkeit der Ergebnisse einer Prüfung bei
1 bar auf reale Drücke in Frage. Deshalb wird alternativ zum Prüfdruck 1 bar (Helium) ein Prüfdruck von
40 bar (Helium) empfohlen. Als Leckageratenkriterium gilt dafür 1x10 -2 mbar l/(s m)."
Die Leckagerate für andere Bauteile darf unter Umständen höher sein als die,
die für Absperr- und Regelorgane oder Flanschverbindungen gilt.
[1] Merkblatt "TA-Luft für keimarme oder sterile Verfahrenstechniken" VDMA 01/2007
Grundlagen
[1]
Welche Dichtsysteme sind TA-Luft konform?
metallische Dichtungen bei Flanschverbindungen, Absperr- und
Regelorganen
zur Abdichtung von Spindeldurchführungen von Absperr- und
Regelorganen:

hochwertige metallische Faltenbälge
mit nachgeschalteter Sicherheitsstopfbuchse

gleichwertige Dichtsysteme
Anmerkung: Dabei sollte nicht nur die Spindelabdichtung,
sondern eigentlich auch die Abdichtung des Ventiloberteils
zum Gehäuse betrachtet werden!
einige dynamische Dichtungen mit Sperrgas
(z. B. Gleitringdichtungen, Stopfbuchsendichtungen)
[1] Merkblatt "TA-Luft für keimarme oder sterile Verfahrenstechniken" VDMA 01/2007
Grundlagen
[1]
Gemäß VDI 2440 können auch andere Dichtsysteme als
"gleichwertig" bzw. "hochwertig" angesehen werden,
wenn die folgenden Bedingungen eingehalten werden:
Grundsätzlich muß die Anforderung nach technischer Dichtheit
erfüllt sein, d. h. im Bauteilversuch darf eine vorgegebene
Leckagerate nicht überschritten werden.
Die Einhaltung der spezifischen Leckrate von 10-4 mbar l/(s · m)
wird durch erstmalige Prüfung (Baumusterprüfung) nachgewiesen.
Die konstruktive Ausführung des Dichtsystems muß eine
bestimmungsgemäße Funktion unter den Betriebsbedingungen
auf Dauer erwarten lassen.
Für Flanschverbindungen gilt zusätzlich: Für die Dichtungsauswahl
und Auslegung der Flanschverbindung sind Dichtungskennwerte
nach DIN EN 13555 bzw. DIN EN 1591 zu Grunde zu legen.
[1] Merkblatt "TA-Luft für keimarme oder sterile Verfahrenstechniken" VDMA 01/2007
Die spezielle Betrachtung aus
Sicht der Probenahme.
Probenahmesysteme
und die
TA-Luft
Die TA-Luft geht im Abschnitt 5.2 auf
"emissionsbegrenzende Anforderungen, die dem Stand der Technik
entsprechen„ ein,
dort speziell unter der Thematik
"5.2.6 Gasförmige Emissionen beim Verarbeiten, Fördern, Umfüllen
oder Lagern von flüssigen organischen Stoffen"
auf die technische Ausführung u. a. von
"5.2.6.3 Flanschverbindungen"
"5.2.6.4 Absperrorgane"
"5.2.6.5 Probenahmestellen"
"5.2.6.6 Umfüllung"
Diese vier Abschnitte betreffen die meisten Anforderungen
und sind unserer Ansicht nach wesentlich für die Bewertung der
Probenahmetechnik.
Probenahmesysteme
und die
TA-Luft
"5.2.6.3 Flanschverbindungen"
Flanschverbindungen,
die für die Konstruktion eines Probenahmesystems notwendig sind,
werden diese TA-Luft konform ausgeführt,
d. h. sowohl die Beschaffenheit der Dichtflächen als
auch die Dichtungsauswahl entsprechen den Anforderungen.
Da Probenahmesysteme überwiegend nicht nach Piping-Standards
sondern im Sinne einer Instrumentation Applikation hergestellt
werden, werden ohnehin mehrheitlich Rohrverschraubungen als
Verbindungselemente eingesetzt.
Probenahmesysteme
"5.2.6.4 Absperrorgane"
Prinzipiell ist zu beachten, daß
Probenahmearmaturen nicht im
herkömmlichen Sinne als
Absperrorgane angesehen
werden sollten.
Im Gegensatz zu den üblichen
Absperrorganen (Kugelhähne,
Schieber, etc.) dichten
Probenahmearmaturen mit
ihrem absperrenden Element
(Sitz/Kegel) direkt zur Atmosphäre
ab und nicht innerhalb eines
ansonsten geschlossenen
Prozesses.
und die
TA-Luft
Probenahmesysteme
Differenziertere Betrachtung:
Abdichtung des Bedienelements,
i. d. R. setzen wir gleichzeitig ein:



mehrlagiger Faltenbalg
(PN 160, 50.000 Lastspiele)
Stopfbuchspackung
(federbelastet, nachstellbar)
Ventilgehäuse gegen Kopfstück: metallisch dichtende
Nut-Feder-Verbindung
(He-Leckrate < 10-6 mbar l/s)
Sollte eine solche Ausstattung aus technischen
Gründen nicht möglich sein, muß die Abdichtung des
Bedienelements gekapselt oder unter Sperrgas
gesetzt werden.
und die
TA-Luft
Probenahmesysteme
Differenziertere Betrachtung:
Abdichtung des absperrenden Elements
Bedingt durch seine Funktion kann diese
Abdichtung nur einfacher Natur sein.
Sie unterliegt zudem besonderem Verschleiß.
Eine mehrfache Abdichtung ist keinesfalls
möglich.
Wir gehen davon aus, daß eine dauerhaft TA-Luft
konforme Abdichtung des absperrenden Elements
in keinem Fall möglich ist und deshalb müssen die
Probenahmestellen zum Probenabgang hin
gekapselt werden ...
und die
TA-Luft
Probenahmesysteme
und die
TA-Luft
"5.2.6.5 Probenahmestellen"
Im Absatz "5.2.6.5 Probenahmestellen" heißt es:
"Probenahmestellen sind so zu kapseln oder mit solchen
Absperrorganen zu versehen, dass außer bei der Probenahme
keine Emissionen auftreten; bei der Probenahme muss der Vorlauf
entweder zurückgeführt oder vollständig aufgefangen werden."
Unser Vorschlag zur Umsetzung …
Ausstattung der Probenahmesysteme mit TA-Luft konformen
Absperrorganen (soweit technisch möglich).
Vorlauffreie Konstruktion: je nach Bauform kann der Auslaufweg extrem
kurz ausgeführt werden, so daß Vorlauf gar nicht erst entsteht.
Abfüllung der Proben im Schutzschrank bei geschlossener Tür,
also gekapselt.
Sollte die Abdichtung der Armatur die Erfordernisse nach TA-Luft nicht
gewährleisten können, kann sie ebenfalls in den Schutzschrank verlegt
werden.
Probenahmesysteme
und die
TA-Luft
Schutzschrank-Anwendungen:
Entstehende Emissionen können gezielt
und sachgerecht abgeführt werden
– während der Probenentnahme und
"... außer bei der Probenahme …"



Abführung direkt am Flaschenkopf,
d.h. dort wo die Gase/Dämpfe
entstehen
Absaugung des Schrankinnenraums;
der gesamte Schutzschrank kann
unter leichten Unterdruck
(ca. 0,02 bar) gesetzt werden
Drainageanschluß für flüssige
Produktreste und überlaufendes
Produkt
Probenahmesysteme
und die
TA-Luft
"5.2.6.6 Umfüllung"
In diesen Fällen entspricht die
Probenahme einer Umfüllung:
Probenvolumen muß begrenzt
werden
Probe muß gekühlt werden
Probe muß druckentspannt
werden
= Die Proben müssen aus dem
Prozeß ausgeschleust werden.
Bei der Abfüllung des
Schleusenvolumens in das
Probengefäß werden die
Gase/Dämpfe ausgependelt.
Probenahmesysteme
und die
TA-Luft
Alle diese Betrachtungen müssen immer im Sinne der Individualität
des Produktes gesehen werden.
Die Auslegung einer Probenahmevorrichtung richtet sich nach …
den speziellen Stoffeigenschaften des zu entnehmenden Produktes
dem physikalischen Zustand des Entnahmestoffes an der
Entnahmestelle
sicherheitstechnischen Anforderungen des Betreibers
allgemeinen technischen Anforderungen einschließlich
gesetzlicher Regelwerke
konstruktiven Randbedingungen
Bei all dem muß die Probe immer noch repräsentativ und totraumfrei
gezogen werden!
Probenahmesysteme
und die
TA-Luft
Soweit mit diesen Parametern vereinbar und
damit der TA-Luft bestmöglich entsprochen wird,
empfehlen wir folgende Maßnahmen
vorzugsweise in Kombination umzusetzen:
Probenahmearmatur mit Faltenbalg, Stopfbuchspackung
und metallisch dichtender Gehäuseabdichtung
evtl. Verlegung in den Schutzschrank
Probenabfüllung im Schutzschrank
Schutzschrank mit Entsorgungssystem(en)
ggf. Ausschleusung der Probe in Verbindung mit einer
Gaspendelung
Fritz Barthel Armaturen GmbH & Co. KG
Dipl.-Ing. (RWTH-Aachen) Joachim Scholz
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