Blitze – der tödliche Feind im Sommer, dem Chemieunternehmen Vorsicht geboten ist!

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Der Schutz vor Blitzeinschlägen ist ein besonders wichtiger Bestandteil der Sicherheitsmaßnahmen in petrochemischen Unternehmen. Im Produktionsprozess lagern und verwenden Petrochemieunternehmen große Mengen an brennbaren Stoffen. Dadurch entstehen brennbare Gase und Stäube, was wiederum zu einer explosionsgefährlichen Umgebung führt. Wenn es zu einem Blitzschlag kommt, kann dies die Mischung aus brennbaren Gasen und Stäuben in Brand setzen. In milderen Fällen kommt es zum Stillstand der Produktion und zu Schäden an den Anlagen – mit wirtschaftlichen Verlusten als Folge. In schweren Fällen können Menschen verletzt werden, was wiederum negative soziale Auswirkungen hat. Blitzeinschlag in einer Chemiefabrik – Am Abend des 21. April 2005, gegen 22:25 Uhr, ereignete sich in der Emulgierungs- und Pharmazeutikfabrik der Firma Dongxi Chemical Co., Ltd., die sich am Rande des Dorfes Ershe in der Gemeinde Qijiang im Stadtbezirk Chongqing befindet, ein schwerer Explosionsunfall aufgrund eines Blitzeinschlags. Infolgedessen kamen 12 Menschen ums Leben, 7 Personen wurden vermisst und 12 Menschen wurden verletzt. 　　Am 22. März 2013 um 23:04 Uhr kam es in der Feuerwerksmaterialfabrik Jiu Dou in der Stadt Dahu zu einer Explosion in den Trockenöfen des Betriebs – ausgelöst durch einen seltenen Blitzeinschlag. Es gab keine Verletzten, doch die Türen und Fenster von mehr als 500 Häusern in der Umgebung wurden in unterschiedlichem Maße beschädigt. 　　Ein Unternehmen für Gasherstellung wurde von einem Blitz getroffen, wodurch der Gasflussensor zerstört wurde. Die direkten wirtschaftlichen Verluste betrugen etwa 20.000 Yuan. Es musste eine Notabschaltung vorgenommen werden, was zu indirekten Verlusten in Höhe von 80.000 Yuan führte. 　　Ein Chemieunternehmen wurde vom Blitz getroffen. Dadurch wurden ein Sauerstoffsensor, ein kapazitiver Pegelmesser, ein Wasserstoffanalysator, ein magnetischer Pegelindikator, zwei intelligente Alarmgeräte sowie die Schaltplatten des DAVC-Controllers für die elektrische Staubentfernung in den Kesseln zerstört. Zudem wurden der 35-KV-Übertragungsanlagen sowie der Schalter 366 beschädigt. Die direkten wirtschaftlichen Verluste betrugen etwa 90.000 Yuan. Dadurch musste das Unternehmen zwei Tage lang stillgelegt werden – die indirekten Verluste beliefen sich auf 200.000 Yuan. Warum kommt es im Sommer in Chemieanlagen leicht zu Blitzeinschlägen? Zusammensetzung der Anlagen in petrochemischen Unternehmen: Tankbereiche und Pumpbereiche. Das ist ein üblicher Bestandteil von Petrochemieunternehmen. Die Tankanlagen dienen zum Lagern verschiedener Produktionsrohstoffe und -produkte. Die Tanks sind miteinander sowie mit den Pumpenanlagen durch Rohrleitungen verbunden. Der Pumpbereich wird in der Regel mit dem Tankbereich kombiniert, um die Substanzen im Tank mithilfe von Pumpen an den Produktionsort zu transportieren oder aus dem Tank abzupumpen, damit sie transportiert werden können. 　　Produktionsanlagenbereich. Das ist ein zentraler Bestandteil von Petrochemieunternehmen. Die Zusammensetzung der Produktionsanlagen ist recht komplex; je nach Verarbeitungsprozess sind die benötigten Anlagen sehr unterschiedlich. In den Produktionsanlagen finden verschiedene chemische oder physikalische Reaktionen statt. Dabei kommen verschiedene brennbare Stoffe zum Einsatz. Im Laufe des Produktionsprozesses können verschiedene brennbare Gase entstehen, oder es ist notwendig, brennbare Abgase abzuleiten. 　　Schornsteine und Fackeln. Das ist ein auffälliges Zeichen für chemische Unternehmen. Der Schornstein dient als Abgasweg für Heizanlagen, während die Fackel zur Entlastung beim Verbrennen verschiedener brennbarer Gase verwendet wird. Durch Anlagen wie Kompressor- und Gasbehälter wird dafür gesorgt, dass der Druck im Feuerofen stets höher ist als der Druck der Außenluft. 　　Tragkonstruktionen. Tragkonstruktionen dienen zum Transport von Rohrleitungen oder als Unterbringungsort für Außenkabelträger. Leitungen werden zur Übertragung von Stoffen zwischen den Produktions- und Lagerbereichen verwendet, Kabelträger dienen zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen den Verteilanlagen und den Verbrauchseinrichtungen. 　　Produktionskontrollraum. Die Steuerungskammer dient zur Kontrolle des Produktionsprozesses. In ihr befinden sich zahlreiche Mikroelektronikkomponenten, die dazu dienen, den Start und Stopp der verschiedenen Geräte zu steuern, deren Betriebszustand zu überwachen, bei Gefahrensituationen Alarm auszulösen sowie den Füllstand und die Temperatur der Behälter im Bereich zu überwachen. 　　Abwasserreinigungsanlage. Im Produktionsprozess erzeugen Petrochemieunternehmen in der Regel große Mengen an Industrieabwässern. Diese Abwässer müssen vor der Entleerung aufbereitet werden, damit sie den geltenden Standards entsprechen. 　　Feuerpumpenhaus. Im Inneren befinden sich Brandschutzanlagen wie Feuerpumpen. 　　Umspannwerk. Aufgrund des Strombedarfs einiger leistungsstarker Geräte verfügen Petrochemieunternehmen in der Regel über eigene Umspannwerke, in die mindestens zwei Hochspannungsleitungen von öffentlichen Umspannwerken geführt werden. Nach der Spannungsumwandlung in der Umspannstation kommen die Verteilräume für die einzelnen Bereiche. Von diesen Verteilräumen aus werden die Leitungen zu den jeweiligen Verbrauchseinrichtungen geführt. 　　Ladungseinrichtungen. Es besteht aus Lade- und Entladeplattformen, Speichertanks, Rohrleitungen sowie Messvorrichtungen. Schäden durch Blitze an petrochemischen Unternehmen 1. Direkter Blitzschlag Ein direkter Blitzschlag ist ein Blitz, der direkt auf Gebäude, andere Objekte, den Boden oder externe Blitzschutzanlagen trifft und dadurch elektrische, thermische Effekte sowie mechanische Kräfte erzeugt. Ein direkter Blitzschlag kann Gebäude beschädigen, zu Personenschäden führen und außerdem zu Schäden an Ausrüstungen kommen, wodurch die Produktion zum Stillstand kommt. Bei einem direkten Blitzeinschlag kann die hohe Temperatur im Blitzkanal dazu führen, dass brennbare Stoffe in der Umgebung entzündet werden, was wiederum zu Explosionen und anderen Unfällen führen kann. Die Prinzipien zum Schutz vor direkten Blitzeinschlägen sind erstens die Nutzung von Blitzeinfangern, um den Ort des Blitzeinschlags zu kontrollieren und so den Blitz von den zu schützenden Objekten oder Räumen wegzuleiten. Zweitens soll der Blitzzustrom sicher in den Boden abgeleitet werden. Dabei muss vermieden werden, dass es zu Rückstößen an benachbarten Metallteilen oder Systemen kommt. Dafür ist ein niedriger Erdrück erforderlich. Die Leitungen müssen kurz und gerade sein, und der Induktionswert sollte gering sein, um die Spannung an den Leitungen sowie am Erdungssystem zu verringern. 　　Ein direkter Blitzschlag kann allen Gebäuden und Anlagen in petrochemischen Unternehmen Schaden zufügen, wobei dies hauptsächlich durch die Zerstörung dieser Gebäude oder Anlagen sowie der darin befindlichen Ausrüstungen zum Ausdruck kommt. Insbesondere in gefährlichen Bereichen wie Tankanlagen, Außenproduktionsanlagen sowie Lade- und Entladeeinrichtungen besteht ein großes Risiko. Die hohen Temperaturen, die bei einem Blitzeinschlag entstehen, können die dort vorhandenen gefährlichen Stoffe direkt entzünden oder in die Luft sprengen. Deshalb muss in diesen Bereichen der Ort des Blitzeinschlags unter Kontrolle gehalten werden – er muss in einem sicheren Bereich liegen. Wenn Metallbehälter oder Metallgeräte selbst als Blitzeableiter verwendet werden, müssen die entsprechenden Vorschriften für den Schutz vor Blitzen eingehalten werden. Wenn diese Vorschriften nicht erfüllt werden können, muss ein Blitzeableiter eingesetzt werden. 2 Blitzinduktion 　　Elektrostatische Induktion. Da der Boden der Gewitterwolken eine Nettoladung aufweist, führt die Wirkung des elektrostatischen Feldes dazu, dass metallische Leiter in dem Gebiet, in dem sich die Gewitterwolke befindet, eine Ladung entwickeln, die der Ladung am Boden der Gewitterwolke entgegengesetzt ist. Wenn es zu einer Hauptentladung in den Gewitterwolken kommt, wird die Ladung am Boden der Wolke neutralisiert. Die induzierte Ladung auf den Metallleitern verliert ihre Bindung und wird zu Ladungen, die sich frei bewegen können. Wenn diese Ladungen nicht rechtzeitig in den Boden abgeleitet werden, entsteht eine hohe Spannung, die die Luftschicht zwischen den Metallobjekten durchbricht – es kommt somit zu einer Funkenentladung zwischen den Metallobjekten. Wenn sich brennbare Stoffe in diesen Räumen befinden, können Funken dazu führen, dass diese Stoffe entzündet werden oder sogar explodieren – mit ernsten Folgen. 　　Elektromagnetische Induktion. Da es sich bei einem Blitzschlag um Impulswellen handelt, deren Dauer in Millisekunden oder Mikrosekunden liegt, steigt der Blitzstrom in kurzer Zeit von null auf mehrere Dutzend bis sogar hunderte Kiloampere an. In derselben kurzen Zeit fällt er wieder von diesen Werten auf null zurück. Deshalb ist die Schwankung des Blitzstroms sehr groß. Die induzierte Spannung auf den umliegenden Schleifen ist proportional zur Schwankung der Blitzzströme. Diese induzierte Spannung kann dazu führen, dass der Leiter überhitzt. Zudem kann es aufgrund von Unterbrechungen in der Schaltkreisstruktur zu Funkenentladungen kommen. Auch durch Reaktionen mit anderen Metallobjekten in der Nähe können Funken entstehen. Wenn in diesen Räumen brennbare Stoffe vorhanden sind, können die Funken einen Brand auslösen oder eine Explosion verursachen – mit ernsten Folgen. 　　Die Schäden, die durch Blitze für petrochemische Unternehmen entstehen, zeigen sich hauptsächlich in den Gefahren für gefährdete Bereiche. Zum Beispiel kann es vorkommen, dass, wenn in einem Rohr aufgrund der elektrostatischen Induktion eine große Menge an Ladung entsteht und das Rohr weder geerdet ist oder die Erdwiderstandswerte zu hoch sind, bzw. die Übergangswiderstände an den Verbindungsstellen zu hoch sind, die Elektrizität nicht richtig in den Boden abfließen kann. In diesem Fall kann es zu einer Entladung an benachbarten Gegenständen kommen. Wenn es sich dabei um brennbare Gase oder Flüssigkeiten handelt, können diese dadurch entzündet werden. Außerdem kann es vorkommen, dass zwischen benachbarten Rohren eine zu große Fläche für Schwingungen entsteht. Dadurch kann durch elektromagnetische Induktion eine zu hohe Spannung zwischen den Rohren entstehen. Diese Spannung kann dazu führen, dass die Rohre beschädigt werden. Wenn sich in den Rohren brennbare Gase oder Flüssigkeiten befinden, ist das äußerst gefährlich. Daher muss bei parallel verlegten Rohren, wenn der Abstand zwischen ihnen kleiner als 100 mm ist, alle maximal 30 m eine Verbindung hergestellt werden. Dadurch wird die Fläche des Induktionskreises verringert und somit auch die Induktionsspannung. 3 Eindringen von Blitzwellen  Blitzwellen sind im Grunde genommen Pulswellen mit hohem Spannungsniveau. Sie können entstehen, wenn ein Blitz direkt auf die Leitungen trifft, oder auch durch die Induktion eines Blitzes in den Leitungen. Wenn Blitze entlang der Leitungen in den Innenraum eindringen, kann die hohe Spannung Schäden an den entlang der Leitungen befindlichen Geräten oder Personen verursachen. 　　Aufgrund der Besonderheiten von Petrochemiebetrieben gibt es im Werksgelände zahlreiche Rohrleitungen und Kabelträger, die meist in der Luft verlegt sind. Viele dieser Leitungen führen ins Innere des Gebäudes. Wenn ein Blitz direkt auf diese Leitungen trifft oder durch den Blitz Überspannungen entstehen, können diese Überspannungen über die Leitungen in das Gebäude eindringen. Dadurch können die mit diesen Leitungen verbundenen Geräte beschädigt werden. Zudem kann es zu Verletzungen kommen, wenn Menschen mit diesen Leitungen in Berührung kommen – aufgrund der Berührungsspannung. Wenn vor dem Eintreten des Kabels in das Gebäude eine Erdung vorgenommen wird (der leitende Leiter wird über einen SPD indirekt geerdet), kann die in den Raum eindringende Pulsspannung erheblich verringert werden, wodurch das Risiko gesenkt wird. 4 Blitzelektrische Elektromagnetische Impulse  Blitzelektrische Elektromagnetische Impulse bezeichnen die elektromagnetischen Effekte, die durch die Kopplung des Blitzzustroms mit Widerständen, Induktivitäten und Kondensatoren entstehen. Dazu gehören Blitzeinschläge sowie strahlende Elektromagnetfelder. Die Auswirkungen von Blitzeinschlägen in Form von elektromagnetischen Impulsen auf petrochemische Unternehmen betreffen hauptsächlich die in diesen Unternehmen verwendeten Mikroelektroniksysteme wie Produktionssteuerungssysteme, DCS-Überwachungssysteme sowie Brandmeldeanlagen. Zudem werden auch die elektrischen Systeme beeinträchtigt. Die durch Blitzeinschläge verursachten Überspannungen und Überströme können dazu führen, dass diese Systeme falsch reagieren oder dauerhaft beschädigt werden. Dadurch wird die Produktion beeinträchtigt, was zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten führt. Durch umfassende Schutzmaßnahmen wie Abschirmung, Potentialausgleich sowie die Installation von SPDs können die Auswirkungen von Blitzschlag-EMP auf Mikroelektroniksysteme erheblich verringert werden.