Gefahren beim Betrieb von Gasanlagen

Unter Druck stehende Gasanlagen und Gasleitungen dürfen nur geöffnet werden, wenn mechanische Gefahren durch das expandierende Gas (z. B. durch Fortfliegen von Teilen) ausgeschlossen werden können. Dies wird durch vorherige Entspannung und Überprüfung des druckfreien Zustands erreicht. Beim Entspannen oder Spülen der Gasanlage oder Gasleitung ist austretendes Gas gefahrlos abzuführen.

Bei Gasdruckprüfungen ist mit besonderen Gefährdungen zu rechnen. So kann die im Prüfraum gespeicherte Energie z. B. bei Versagen einer Absperreinrichtung unkontrolliert freigesetzt werden. Bei kompressiblen Prüfmedien wie Gasen ist die gespeicherte Energiemenge von der Druckdifferenz und der Größe des Prüfraumes abhängig. Aufgrund der i. Allg. großen Volumina der zu prüfenden Rohrleitungen werden beim Versagen von Absperreinrichtungen schon bei geringen Druckdifferenzen sehr große Energiemengen explosionsartig frei.

Vor der Gasdruckprüfung von Druckbehältern und Rohrleitungen sind zerstörungsfreie Prüfungen und ggf. weitere Prüfungen in ausreichendem Umfang durchzuführen. Diese Prüfungen müssen einschließlich der Auswertung vor der Gasdruckprüfung abgeschlossen sein. Es ist jederzeit sicherzustellen, dass während des Prüfvorgangs der vorgesehene Prüfdruck bzw. der maximal zulässige Leitungsdruck nicht überschritten werden. Die zuständige Prüfstelle bzw. Prüfperson begutachtet die Schutzmaßnahmen, insbesondere die Grenzen des abgesperrten Bereichs und legt erforderlichenfalls auf Grund von besonderen Gegebenheiten in Abstimmung mit den betroffenen und zuständigen Stellen Zusatzanforderungen fest.

Der Bereich um die mit Gasdruck beaufschlagten Druckbehälter oder Rohrleitungen, der z. B. durch andere Anlagenteile, Gebäude, Wände nicht abgeschirmt ist, ist je nach den örtlichen Gegebenheiten deutlich sichtbar abzusperren. An den Zugängen zu dem gefährdeten Bereich sind zusätzlich Verbotszeichen gemäß DGUV Information 211‑041 "Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung" und Hinweisschilder sowie erforderlichenfalls Sicherungsposten aufzustellen. Der gefährdete Bereich darf nur von den mit der Prüfung beauftragten Personen betreten werden, sofern der Anlagendruck unterhalb des maximal zulässigen Drucks bzw. des zulässigen Betriebsdrucks liegt.

Wegen der Möglichkeit unerkannter Schweißfehler oder Konstruktionsfehler, die zu einer erhöhten Gefährdung führen können, ist die erstmalige Gasdruckprüfung mit Gasen mit Gefährlichkeitsmerkmalen nach Gefahrstoffverordnung nicht zulässig. Weitere Informationen hierzu können der DGUV Information 213-062 „Druckprüfungen von Druckbehältern und Rohrleitungen - Flüssigkeitsdruckprüfungen, Gasdruckprüfungen“ entnommen werden.

Bei Druckprüfungen für Gasanlagen vor der Inbetriebnahme und wiederkehrend sind die Vorgaben aus den einschlägigen Arbeitsblättern des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) zu beachten.

Maßnahmen zum Brand- und Explosionsschutz haben beim Betrieb von Gasanlagen bzw. Gasleitungen eine große Bedeutung. Sowohl für den Normalbetrieb als auch für Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten müssen daher geeignete Schutzmaßnahmen getroffen werden.

Im Gemisch mit Luft können Gase oder Dämpfe brennbarer Flüssigkeiten unter normalen Bedingungen im Bereich zwischen unterer und oberer Explosionsgrenze (UEG bzw. OEG) zündfähige Gemische bilden. Zum Schutz der Beschäftigten und Dritter müssen Schutzmaßnahmen festgelegt und in einem Explosionsschutzdokument beschrieben werden (siehe auch die Broschüre "Gefährdungsbeurteilung Explosionsrisiken" der BG ETEM). Die Maßnahmen zur Vermeidung von Explosionsgefährdungen umfassen technische und organisatorische Schutzmaßnahmen.

Die BG ETEM bietet in ihrem E-Learningportal die Lernmodule "Grundlegende Schutzmaßnahmen beim Betrieb von Gasanlagen" und "Grundlagen des Explosionsschutzes", die das Erarbeiten der Grundlagen des Explosionsschutzes unterstützen.

Im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung müssen Gefährdungen durch gefährliche explosionsfähige Gemische auf der Grundlage der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) gesondert beurteilt werden. Diese ist in einem Explosionsschutzdokument zu dokumentieren. Als praktische Hilfestellung kann hier die "DGUV Information 213-106 Explosionsschutzdokument" dienen.

Bei der Power-to-Gas-Technologie wird überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien durch Elektrolyse von Wasser in Wasserstoff umgewandelt. Dieser Wasserstoff kann als "chemischer Energiespeicher" dienen und rückverstromt werden oder aber in das Erdgasnetz eingespeist werden. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden die Auswirkungen von Wasserstoffzusätzen zum Erdgas im Hinblick auf den Explosionsschutz untersucht und sicherheitstechnische Kenngrößen für Erdgas-Wasserstoff-Gemische bestimmt. Die Ergebnisse sind bei der Durchführung der Gefährdungsbeurteilung zum Explosionsschutz für Wasserstoff-Einspeiseanlagen zu berücksichtigen. Zum Forschungsbericht

Technische Schutzmaßnahmen
Zu den technischen Schutzmaßnahmen vor Brand- und Explosionsgefahren gehören z. B.:

• Die Vermeidung der Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre, z. B. durch technisch dichte oder auf Dauer technisch dichte Anlagen, natürliche Be- und Entlüftung der Aufstellungsräume und / oder gasdichte Wanddurchführungen von einem explosionsgeschützten in einen nicht explosionsgeschützten Raum.
• Die Vermeidung von Zündquellen in Aufstellungsräumen von Anlagen, die einer Zone zugeordnet sind, z. B. durch explosionsgeschützte Elektroinstallation, elektrostatisch ableitfähigen Fußboden, Überspannungsschutz, Vermeidung heißer Oberflächen oder Vermeidung mechanisch erzeugter Funken.

Organisatorische Schutzmaßnahmen
Zu den organisatorischen Maßnahmen gehören die entsprechenden Prüfungen zum Explosionsschutz nach § 15 und 16 BetrSichV durch zur Prüfung befähigte Personen. Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen sind vor der erstmaligen Inbetriebnahme, nach prüfpflichtigen Änderungen und wiederkehrend auf Explosionssicherheit zu prüfen.

Bei dieser Prüfung ist festzustellen, ob:

• die für die Prüfung benötigten technischen Unterlagen vollständig vorhanden sind und ihr Inhalt plausibel ist,,
• die Anlage vorschriftsmäßig errichtet und in einem sicheren Zustand ist,
• die festgelegten technischen Maßnahmen geeignet und funktionsfähig und die festgelegten organisatorischen Maßnahmen geeignet sind und
• die Prüfungen der Schutzmaßnahmen durchgeführt und die dabei festgestellten Mängel behoben wurden.

Für die Prüffristen gilt dabei:

• Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen sind mindestens alle sechs Jahre auf Explosionssicherheit zu prüfen.
• Geräte, Schutzsysteme, Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen als Bestandteil einer Anlage in einem explosionsgefährdeten Bereich und deren Wechselwirkungen mit anderen Anlagenteilen sind wiederkehrend mindestens alle drei Jahre zu prüfen.
• Lüftungsanlagen, Gaswarneinrichtungen und Inertisierungseinrichtungen sind wiederkehrend jährlich zu prüfen.

Auch die elektrostatische Ableitfähigkeit von Fußböden sowie die Dichtheit gasführender Anlagenteile sind vor der Inbetriebnahme und wiederkehrend zu prüfen.

Über alle durchgeführten Prüfungen sind Aufzeichnungen anzufertigen, die die folgenden Angaben enthalten:

1. Anlagenidentifikation,
2. Prüfdatum,
3. Art der Prüfung,
4. Prüfungsgrundlagen,
5. Prüfumfang,
6. Eignung und Funktion der technischen Schutzmaßnahmen sowie Eignung der organisatorischen Schutzmaßnahmen,
7. Ergebnis der Prüfung,
8. Frist bis zur nächsten wiederkehrenden Prüfung nach § 16 Absatz 2 und
9. Name und Unterschrift des Prüfers; bei ausschließlich elektronisch übermittelten Dokumenten die elektronische Signatur.

Nähere Informationen hierzu können der BetrSichV "Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Verwendung von Arbeitsmitteln" entnommen werden.

Ein wirksamer Explosionsschutz ist in erster Linie durch Maßnahmen, die das Entstehen einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre (g. e. A.) verhindern oder einschränken, zu verwirklichen. Kann dies nicht erreicht werden, müssen Zündquellen vermieden werden. Eine wesentliche Zündquelle ergibt sich dabei aus der elektrostatischen Aufladung von Personen.

Personen, die in explosionsgefährdeten Bereichen von Gasanlagen tätig sind, dürfen sich nicht gefährlich aufladen. Gefährliche Aufladungen können auftreten, wenn sich zwei ungeladene Stoffe berühren und es im Bereich ihrer gemeinsamen Grenzfläche zu einem Ladungsübertritt kommt. Dieser bewirkt nach dem Trennen der Stoffe einen Ladungsüberschuss, der zu einer gefährlichen Aufladung führen kann, sofern mindestens einer der Stoffe aufladbar ist. Eine plötzliche Entladung hat eine Funkenbildung zur Folge, deren Energieinhalt ein Erdgas-/Luft-Gemisch zünden kann.

Elektrostatische Aufladungen von Personen können z. B. durch das Gehen mit isolierendem Schuhwerk auf herkömmlichen Kunststoffböden (Teppichböden, PVC-Belag etc.) hervorgerufen werden. Das Aufladen von Betriebsmitteln und Anlagenteilen kann z. B. durch ausströmendes, staubhaltiges Gas verursacht werden oder durch stark ladungserzeugende Vorgänge wie z. B. beim Umpumpen von Öl oder Staubsaugen. Gefährliche elektrostatische Aufladungen von Personen lassen sich nur vermeiden, wenn diese ableitfähiges Schuhwerk tragen (Durchgangswiderstand maximal 10⁸ Ohm).

Begehbare Aufstellungsräume von Gasanlagen, die einer Explosionsschutzzone zugeordnet sind, müssen mit ableitfähigen Fußböden ausgerüstet sein. Elektrostatisch ableitfähig ist ein Fußboden, dessen Ableitwiderstand den Wert von 10⁸ Ohm nicht überschreitet. Bei Gasanlagen ist ein ableitfähiger Fußboden für explosionsgefährdete Bereiche aller Zonen (0, 1 und 2) erforderlich. Die Überprüfung der Ableitfähigkeit erfolgt mit dem Messverfahren das in DIN EN 1081 beschrieben ist.

Eine gefährliche Aufladung von Personen lässt sich nur vermeiden, wenn die Erdungskette Person, ableitfähiges Schuhwerk, ableitfähiger Fußboden gegeben ist.

Weitere Informationen zur Vermeidung gefährlicher elektrostatischer Aufladungen sind in der TRGS 727 "Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen" beschrieben.

Ist bei der Durchführung von Instandhaltungsarbeiten mit Explosionsgefährdungen zu rechnen, muss für die Dauer der Arbeiten eine angemessene Aufsicht gewährleistet werden. Die Übertragung der Aufsicht ist schriftlich zu dokumentieren.

Durch die Aufsicht ist insbesondere sicherzustellen, dass:

• mit den Arbeiten erst begonnen wird, nachdem die festgelegten Maßnahmen getroffen sind,
• erforderlichenfalls eine Freimessung durchgeführt wurde,
• die Beschäftigten während der Arbeit die festgelegten Schutzmaßnahmen einhalten,
• ein schnelles Verlassen des gefährdeten Bereichs gewährleistet ist sowie
• Unbefugte von der Arbeitsstelle ferngehalten werden.

Bei unterschiedlichen Zuständigkeiten für den Betrieb und die Instandhaltung der Anlagen sollte vorab eine Person benannt werden, welche die unmittelbare Verantwortung für den Betrieb der Anlage trägt (Anlagenverantwortlicher) sowie eine Person, die die unmittelbare Verantwortung für die Durchführung der geplanten Arbeiten vor Ort trägt (Arbeitsverantwortlicher). Vgl. dazu auch TRBS 1112 "Instandhaltung". Auf der Grundlage der Gefährdungsbeurteilung hat der Arbeitgeber die mit den Instandhaltungsarbeiten befassten Beschäftigten vor Aufnahme der Arbeiten über die besonderen Gefährdungen und die erforderlichen Schutzmaßnahmen zu unterweisen sowie ein schriftliches Arbeitsfreigabesystem durchzuführen (Erlaubnisschein, spezielle Arbeitsanweisung).

Im Umfeld der Instandhaltungsarbeiten tätige Beschäftigte (z. B. anderer Arbeitgeber oder anderer Gewerke) sind über Zeit, Ort und Inhalt der vorgesehenen Instandhaltungsarbeiten sowie dabei möglicherweise auftretenden Einschränkungen, Gefährdungen und ggf. erforderliche Schutzmaßnahmen zu informieren.

Bei der Außer- und Wiederinbetriebnahme von Anlagen oder Baugruppen muss das beim Entspannen, Spülen und Begasen austretende Gas gefahrlos nach Außen abgeführt werden. Bei Bedarf ist der Gefahrenbereich abzusperren und durch Warnschilder zu kennzeichnen.

Die besonderen Schutzmaßnahmen im Rahmen der Instandhaltung dürfen erst aufgehoben werden, wenn die Instandhaltungsarbeiten vollständig abgeschlossen sind, der ordnungsgemäße Zustand der Anlage wieder hergestellt ist und keine Gefährdungen für die Beschäftigten und Dritte mehr bestehen. Die Aufhebung der Schutzmaßnahmen erfolgt durch den Aufsichtführenden und ist schriftlich zu dokumentieren. Vgl. dazu TRBS 1112 Teil 1 "Explosionsgefährdungen bei und durch Instandhaltungsarbeiten - Beurteilung und Schutzmaßnahmen".

Vermeidung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre
Grundsätzlich ist bei der Durchführung der Arbeiten das Auftreten gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre durch geeignete Maßnahmen zu vermeiden. Geeignete Maßnahmen können u. a. sein:

• Unter Druck stehende Baugruppen erst nach vorheriger Entspannung und Überprüfung des druckfreien Zustands durch Messungen mit Druckmessarmaturen öffnen.
• Anlagenteile oder Rohrleitungen gasdicht absperren (z. B. Setzen von Steckscheiben oder Doppelabsperrung mit Zwischenentspannung).
• Abgesperrte Abschnitte der Anlagen vor dem Öffnen durch Inertisierung (z. B. spülen mit Stickstoff) entleeren. Die Inertisierung ist zu überwachen und freigesetztes Gas gefahrlos abzuführen. Im Falle von Erdgas ist ein gasfreier Zustand in der Leitung erreicht, wenn die Gaskonzentration den Wert von 50% der unteren Explosionsgrenze (UEG) unterschreitet. Bei giftigen Gasen ist der Arbeitsplatzgrenzwert zu unterschreiten.

Auch durch Lüftungsmaßnahmen kann die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre im Arbeitsbereich verhindert oder eingeschränkt werden. Die natürliche Belüftung im Aufstellungsraum lässt sich z. B. durch Öffnen und Arretieren der Zugangstüren verbessern. Wird eine technische Lüftung eingesetzt, ist deren Wirksamkeit während der Arbeiten zu überwachen. Bei Ausfall der Lüftung sind die Arbeiten sofort einzustellen und der Arbeitsbereich unverzüglich zu verlassen.

Vermeidung von Zündquellen
Lässt sich die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphären bei der Durchführung der Instandhaltungsarbeiten nicht sicher ausschließen, sind Maßnahmen zur Vermeidung von Zündquellen zu treffen. Mögliche Zündquellen können z. B. sein:

• Vermeidung von Reib- und Schlagfunken,
• Vermeidung unzulässiger Erwärmung,
• Vermeidung aluminiumhaltiger Teile (z. B. bei Leitern oder persönlicher Schutzausrüstung) in rostiger Umgebung,
• Vermeidung elektrostatischer Aufladung von Personen (z. B. durch Verwendung von ableitfähigem Schuhwerk), Arbeitsmitteln, persönlicher Schutzausrüstung (z. B. durch Auswahl geeigneter Schutzanzüge) und Einbauten, insbesondere durch Maßnahmen nach TRGS 727,
• Vermeidung von Zündfunken infolge elektrischer Potentialunterschiede (z. B. durch metallisch leitende Überbrückung der Trennstelle vor der Trennung von Anlagenteilen oder Rohrleitungen),
• rechtzeitige Abschaltung der Stromquelle bei Anlagen für den kathodischen Korrosionsschutz (KKS-Anlagen), die mit Fremdstrom betrieben werden, sodass Restspannungen auf ein unbedenkliches Maß abgebaut sind.
• Auswahl elektrischer und nichtelektrischer Geräte im Sinne der Richtlinie 2014/34/EU entsprechend der Gerätegruppe II, Kategorie 2 G bzw. D, soweit sich aus der Gefährdungsbeurteilung keine anderen Anforderungen ergeben. Dies gilt auch für Ventilatorlaufräder einschließlich Gehäuse und Lager, die außerhalb explosions-gefährdeter Bereiche betrieben werden, aber Abluft fördern, die explosionsfähige Atmosphäre enthalten kann.
• Sicherstellung der Spannungsfreiheit nicht explosionsgeschützter elektrischer Geräte und Installationen, soweit diese nicht aus den gefährdeten Bereichen entfernt werden können. Das Eindringen explosionsfähiger Atmosphäre in unter Spannung stehende Geräte und Installationen muss verhindert sein.

Instandhaltungsarbeiten bei Überwachung der Konzentration brennbarer Stoffe
Werden die Instandhaltungsarbeiten in Bereichen durchgeführt, in denen gefährliche explosionsfähige Atmosphäre nicht ausgeschlossen ist und können hierbei Zündquellen nicht vermieden werden, müssen die Instandhaltungsarbeiten unter Überwachung der Gaskonzentration durchgeführt werden.

Eine Arbeitsplatzüberwachung sollte grundsätzlich immer während des gesamten Zeitraums der Instandhaltungsarbeiten erfolgen. Die Messungen müssen an geeigneten Stellen und mit geeigneten, geprüften Geräten zur zuverlässigen Feststellung der Konzentration erfolgen.

Kann während der Durchführung von Instandhaltungsarbeiten eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre (z. B. durch Freisetzung von Gasen) nicht ausgeschlossen werden, so ist vor Beginn der Arbeiten dafür zu sorgen, dass in diesem Gefahrenfall rechtzeitig hinreichende Schutzmaßnahmen gegen die Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre durch sofortiges Unwirksammachen aller Zündquellen getroffen werden. Es ist sicherzustellen, dass in diesem Fall eine für alle Beteiligten erkennbare Warnung ergeht.

Können Zündquellen bei Auftreten explosionsfähiger Atmosphären nicht unmittelbar unwirksam gemacht werden, z. B. heiße Oberflächen beim Schweißen, gefährliche elektrostatische Aufladung von Personen, ist dies zu berücksichtigen.

Mit der Überwachung der Konzentration dürfen nur Personen beauftragt werden, die über die erforderliche Fachkunde verfügen. Die Fachkunde bezieht sich auf

• die verwendeten Messgeräte bzw. Messverfahren,
• die Eigenschaften der zu messenden Stoffe,
• die angewendeten Arbeitsverfahren,
• die betrieblichen Verhältnisse, z. B. die Beschaffenheit der Räume und Anlagen oder mögliche Einbauten, welche die Messungen beeinflussen können.

Eine Auswahl geeigneter Schutzmaßnahmen ist in der DGUV Information 203-092 "Arbeitssicherheit beim Betrieb von Gasanlagen - Handlungshilfe zur Erstellung der Gefährdungsbeurteilung" zusammengestellt.