Probenahmesysteme und die TA-Luft

1. 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.)

2. 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

3. 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 RichtlinieVDI 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

4. 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

5. Frage: Ist eine Probenahmearmatur ein Absperrventil im Sinne der TA-Luft?

6. 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

7. 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

8. 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 Betriebsbedingungenauf 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

9. Die spezielle Betrachtung aus Sicht der Probenahme.

10. Probenahmesysteme und die TA-Luft Die TA-Luftgeht 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.

11. 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 alsauch die Dichtungsauswahl entsprechen den Anforderungen. • Da Probenahmesysteme überwiegend nicht nach Piping-Standardssondern im Sinne einer Instrumentation Applikation hergestelltwerden, werden ohnehin mehrheitlich Rohrverschraubungen als Verbindungselemente eingesetzt.

12. Probenahmesysteme und die TA-Luft "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.

13. Probenahmesysteme und die TA-Luft 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.

14. Probenahmesysteme und die TA-Luft Differenziertere Betrachtung: • Abdichtung des absperrenden ElementsBedingt 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 ...

15. 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 solchenAbsperrorganen zu versehen, dass außer bei der Probenahmekeine Emissionen auftreten; bei der Probenahme muss der Vorlaufentweder 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.

16. 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

17. Probenahmesysteme und die TA-Luft "5.2.6.6 Umfüllung" In diesen Fällen entspricht dieProbenahme 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.

18. 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!

19. Probenahmesysteme und die TA-Luft Soweit mit diesen Parametern vereinbar unddamit der TA-Luft bestmöglich entsprochen wird,empfehlen wir folgende Maßnahmenvorzugsweise 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

20. Fritz Barthel Armaturen GmbH & Co. KG Dipl.-Ing. (RWTH-Aachen) Joachim Scholz Schnackenburgallee 16 22525 Hamburg - Germany Tel: +49 40 / 39 82 02 - 55 Fax +49 40 / 39 82 02 - 955 E-mail: scholz@barthel-armaturen.de www.barthel-armaturen.de © 2008 - 2009 info@engineering-agency.eu