Maass P., Peissker P. (ред.) Handbuch Feuerverzinken
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C. Kaßner
Durch den Betrieb von Feuerverzinkereien sind folgende Umweltbeeinflussungen
möglich, die auf das notwendigste begrenzt werden müssen:
I
Luftverunreinigungen im Sinne des § 3Bundesimmissions-
schutzgesetzes, insbesondere aus der Oberflächenbehandlung
und dem Verzinkungskessel,
I
Lärm durch mechanische Bearbeitung und Transport (Bun-
desimmissionsschutzgesetz),
I
Gefahren, die aus dem Umgang mit wassergefährdenden
Stoffen im Sinne des § 19 g Wasserhaushaltsgesetzes [6.2] und
der Anlagenverordnungen der Länder VAwS [6.3] entstehen,
I
die Erzeugung von gefährlichen Abfallstoffen im Sinne des § 3
Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes [6.4] und der Nach-
weisverordnung [6.5].
In den nachfolgenden Abschnitten soll auf diese verschiedenen Bereiche des
Umweltschutzes im Überblick eingegangen werden, wobei eine umfängliche
Betrachtung den Rahmen dieses Handbuches sprengt.
6.1
Vorschriften und Maßnahmen zur Luftreinhaltung
Vorschriften
Das Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) [6.1] wurde als zentrales Gesetzes-
werk zum Umweltschutz angelegt. Zweck des Gesetzes ist es, den Menschen und
seine Umwelt vor schädlichen Umwelteinwirkungen zu schützen und darüber
hinaus auch Vorsorge gegen das Entstehen solcher Umwelteinwirkungen zu treffen.
Die gesetzlichen Anforderungen zur Luftreinhaltung sind in zahlreichen
Rechtsverordnungen und allgemeinen Verwaltungsvorschriften, z. B.
I
BImSchG [6.1]: zentrales Gesetzeswerk zum Umweltschutz,
I
TA Luft [6.6]: Begrenzung der Luftverunreinigungen; Prüfung
und Überwachung der Begrenzungen,
6
Umweltschutz und Arbeitssicherheit
in Feuerverzinkungsbetrieben
201
I
4. BImSchV [6.7]: Verordnung über genehmigungsbedürftige
Anlagen,
I
9. BImSchV [6.8]: Grundsätze zur Durchführung von
Genehmigungsverfahren,
I
12. BImSchV [6.9]: Störfallverordnung (gründet auf Seveso-
Richtlinie); Begrenzung der Auswirkungen von Störfällen,
Anforderungen an bestimmte große Verzinkereien,
I
UVPG [6.10], Umweltverträglichkeitsprüfungen bei Neu- und
Änderungsgenehmigungen
konkretisiert worden.
Nach dem BImSchG [6.1] – es wurde 2002 novelliert (dabei stand die Altanla-
gensanierung im Vordergrund) und 2006 zuletzt geändert – sind bestimmte, die
Umwelt beeinträchtigende oder die Allgemeinheit oder die Nachbarschaft ge-
fährdende Anlagen genehmigungsbedürftig [6.3]. Zu diesen Anlagen gehören auch
Feuerverzinkungsanlagen.
Auch wesentliche Änderungen und Erweiterungen bestehender Anlagen unter-
liegen der Genehmigungspflicht.
Durch das Umweltverträglichlichkeitsprüfungsgesetz [6.10] werden zudem für
das Genehmigungsverfahren Vorprüfungen bzw. vereinfachte oder vollständige
Umweltverträglichkeitsprüfungen vorgeschrieben. Der Umfang hängt von der Art
des Genehmigungsverfahrens ab und wird von der Behörde auf der Grundlage des
UVP [6.10] festgelegt, deshalb sollte bei jeder Neu- oder Änderungsgenehmigung
einer Verzinkerei der Umfang vor Beginn des Verfahrens mit der Genehmigungs-
behörde abgestimmt werden.
Die Anforderungen, denen die genehmigungsbedürftigen Anlagen im Hinblick
auf den Umweltschutz genügen müssen, sind in der TA Luft [6.6] –- novelliert im
Jahr 2002 – konkretisiert. Diese Verwaltungsvorschrift gliedert sich in folgende,
wesentliche Hauptabschnitte:
I
Abschnitt 2: Begriffsbestimmungen und Einheiten im Mess-
wesen. Die in den folgenden Ausführungen verwendeten
lufttechnischen Begriffe, wie z. B. Luftverunreinigungen,
Abgase, Emissionen, Emissionsgrad, Emissionswerte,
Immissionen, u. Ä.sindhiererläutert.
I
Abschnitt 3: Rechtliche Grundsätze für Genehmigung, Vor-
bescheid und Zulassung des vorzeitigen Beginns.
I
Abschnitt 4: Anforderungen zum Schutz vor schädlichen
Umwelteinwirkungen (Immissionswerte).
I
Abschnitt 5: Anforderungen zur Vorsorge gegen schädliche
Umwelteinwirkungen (Emissionswerte, Filtereinrichtungen,
Vorrichtungen zur Rückhaltung von Emissionen).
I
Abschnitt 6: Nachträgliche Anordnungen (Wann können
seitens der Behörde nachträgliche Anordnungen getroffen
werden).
In der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft [6.6] (TA Luft) sind
Grenzwerte für die in Feuerverzinkereien relevanten Stoffe festgelegt. Nach Ziffer
6 Umweltschutz und Arbeitssicherheit in Feuerverzinkungsbetrieben
202
5.4.3.9.1 – Anlagen zum Feuerverzinken – dürfen die staubförmigen Emissionen im
Abgas 5 mg/m
³
und die Emissionen an gasförmigen anorganischen Chlorver-
bindungen (angegeben als Chlorwasserstoff) 10 mg/m
³
,nichtüberschreiten.
Die von den Emissionen hervorgehenden Luftverunreinigungen sind noch keine
ausreichende Basis für die Betrachtung der Schädlichkeit. Von maßgebender
Bedeutung sind die Einwirkungen der Schadstoffe entfernt von der Quelle an der
Erdoberfläche, die Immissionen [6.11]. Die TA Luft [6.11] enthält unter der Ziffer
5.4.3.91 maximale Immissionsgrenzwerte, wobei Kurzzeit- und Langzeiteinwirkun-
gen unterschieden sind. Unterhalb dieser Konzentrationswerte sind nach dem
heutigen Stand der Wissenschaft keine Schädigungen für Menschen, Tiere,
Pflanzen und Sachgüter zu erwarten.
Die Konzentration eines Gases, Dampfes oder Staubes am Arbeitsplatz, die nach
dem Stand der Erkenntnisse auch bei wiederholter und langfristiger Exposition (8 h
täglichund40hwöchentlich) die Gesundheit der Beschäftigten nicht beeinträchtigt,
wird als maximale Arbeitsplatzkonzentration (MAK-Wert) [6.6] bezeichnet. Die
MAK-Werte werden laufend überprüft und ergänzt. MAK-Werte dienen dem Schutz
der Gesundheit am Arbeitsplatz. Sie geben für die Beurteilung der Bedenklichkeit
oder Unbedenklichkeit der am Arbeitsplatz vorhandenen Konzentrationen eine
Urteilsgrundlage ab.
Für eine Reihe von toxischen Gasen, Dämpfen und Stäuben ist die Festlegung
eines als unbedenklich anzusehenden MAK-Wertes bisher nicht möglich.
Genehmigungen
Gesetze, Verordnungen und Verwaltungsvorschriften, ergänzt durch technische
Regeln, Richtlinien und Normen, sind die Grundlage für Regelungen, mit denen
festgelegt wird, wie die Verfahrensabläufe zur Genehmigung von Feuerver-
zinkungsanlagen auszusehen haben, welche Überwachungs- und Kontrollmöglich-
keiten notwendig sind und letztlich wie Verstöße gegen diese Bestimmungen oder
derenNichtbeachtungzuahndensind.
Da es sich bei Feuerverzinkungsanlagen um genehmigungsbedürftige Anlagen
handelt [6.7], muss, nach dem BImSchG, zum Errichten und Betreiben eine
Genehmigung gemäß [6.8] bei der zuständigen Behörde (z. B. Regierungspräsi-
dium, Landratsamt, Ordnungsamt, Staatliches Gewerbeaufsichtsamt, Staatliches
Umweltamt u. Ä
.) beantragt werden.
Im
Rahmen des Genehmigungsverfahrens sind Anforderungen neben den
bereits besprochenen Anforderungen der TA-Luft [6.6] u. a. folgender Regelwerke zu
beachten: der TA Lärm [6.13], der Verordnung über Arbeitsstätten (ArbStättV) [6.14]
und der Betriebssicherheitsverordnung [6.15] sowie der Störfall-Verordnung (12.
BImSchV) [6.9], der Verordnung über gefährliche Stoffe (Gefahrstoffverordnung –
GefStoffV) [6.16] und das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz [6.4] und das
Wasserhaushaltsgesetz [6.2] mit der jeweiligen Anlagenverordnung [6.3] zu
berücksichtigen. Zu den genannten gesetzlichen Regelwerken existieren zu
Konkretisierung noch umfangreiche technische Regeln z. B. fürGefahrstoffe
(TRGS) und zum Umgang wassergefährdender Stoffe (TRwS).
6.1 Vorschriften und Maßnahmen zur Luftreinhaltung
203
Eine immissionsschutzrechtliche Genehmigung gestattet nur die Nutzung und/
oder Betriebsweise, die vom Antragsteller zur Genehmigung gestellt und worüber
folglich von der Behörde positiv entschieden worden ist.
Die Genehmigung enthält die einzuhaltenden Grenzwerte gemäß TA Luft und die
Auflagen über die Verfahren zur Messung der Immissionen.
Bei gesundheitsschädlichen Stäuben wird nach dem Gefährdungspotenzial
differenziert. Für die Konzentration eines Gases, Dampfes oder Staubes im
Arbeitsbereich gelten die MAK-Werte [6.6] oder andere festgelegte Richtwerte.
Abschließend muss betont werden, dass es aus der Erfahrung heraus sehr wichtig
ist, den Umfang einer Genehmigung rechtzeitig, d. h. bei Beginn der Planung, mit
den zuständigen Genehmigungsbehörden festzulegen. Jede Erhöhung der Ver-
zinkungs- oder Beizkapazität, oder sonstige Änderungenandengenehmigungs-
bedürftigen Anlagen sind bei geringerer Auswirkung anzeigepflichtig nach § 15
BImSchG [6.1], bei wesentlichen Änderungen sogar genehmigungspflichtig nach
§ 16 BImSchG [6.1]. Eine Vorprüfung im Sinne des UVP–Gesetzes [6.10] und
weitergehende Untersuchungen können von der Genehmigungsbehörde gefordert
werden. Gleiches gilt für eine Beteiligung der Öffentlichkeit an dem Verfahren.
Wenn Verzinkereien zudem 100 Tonnen bzw. 200 Tonnen und mehr umweltge-
fährlicheStoffemitdemGefährdungsmerkmal „Umweltgefährlich, in Verbindung
mit dem Gefahrenhinweis R 50 oder R 50/53“ bzw. „Umweltgefährlich, in
Verbindung mit dem Gefahrenhinweis R 51/53“ besitzen, sind die erhöhten
Anforderungen der Störfallverordnung (12. BImSchV) [6.9] zu erfüllen.
6.2
Maßnahmen zur Luftreinhaltung
Genehmigungspflichtige Anlagen müssen mit Einrichtungen zur Begrenzung der
Emissionen ausgerüstet und betrieben werden, die dem Stand der Technik
entsprechen. Derartige Maßnahmen sollen sowohl eine Verminderung der von
einer Anlage ausgehenden Massenkonzentrationen als auch der Massenströme
bewirken und die Entstehung von luftverunreinigenden Stoffen minimieren.
In der Feuerverzinkungsindustrie werden zur Emissionserfassung und -minde-
rung lüftungstechnische Einrichtungen eingesetzt.
Die beim Verzinkungsvorgang entstehenden luftverunreinigenden Stoffe sind
über Erfassungssysteme, wie z. B. Einhausungen, abzusaugen.
Zur Einhaltung der in der TA Luft [6.6] sind Rückhaltesysteme (z. B. filtrierende
Abscheider) erforderlich.
6.2.1
Lufttechnische Einrichtungen in der Feuerverzinkungsindustrie
Der Betrieb von Feuerverzinkungsanlagen ist mit gasförmigen und partikelförmi-
gen Emissionen verbunden. So ergeben sich in einer Feuerverzinkerei im Bereich
der Oberflächenvorbehandlung (Entfetten, Spülen, Beizen, Spülen, Fluxen und
Trocknen) primärgasförmige Reaktionsprodukte, und beim Verzinkungsvorgang
6 Umweltschutz und Arbeitssicherheit in Feuerverzinkungsbetrieben
204
entstehen dampf-, gas- und partikelförmige luftfremde Stoffe unterschiedlicher
Zusammensetzung.
Die Grafik in Abb. 6.1 zeigt den schematischen Aufbau einer Anlage fürdie
Stückverzinkung und enthält Hinweise auf die in den jeweiligen Verfahrens-
schritten auftretenden Emissionen, die zu schädlichen Umwelteinwirkungen im
Sinne des Bundes-Immissionsschutzgesetzes [6.1] führen können, zu deren
Erfassung und Minderung der Einbau von lufttechnischen Einrichtungen erforder-
lich ist.
Lufttechnische Einrichtungen haben einerseits eine hygienische Aufgabe, indem
sie das Wohlbefinden des Menschen am Arbeitsplatz erhalten und andererseits die
Aufgabe, luftverunreinigende Stoffe zu erfassen und zu vermindern. Bei luft-
technischen Einrichtungen wird unterschieden nach
I
Lüftungssystemen,
I
Erfassungssystemen und
I
Rückhaltesystemen.
Hinweise über ausgeführte Beispiele, über Bauarten und Auslegung sind im VDI-
Handbuch Lüftungstechnik [6.17] in der Arbeitsmappe Heiztechnik/Raumlufttech-
nik/Sanitärtechnik [6.18], im VDI-Handbuch Reinhaltung der Luft [6.19] sowie im
Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik [6.20] aufgeführt.
6.2 Maßnahmen zur Luftreinhaltung
Abb. 6.1 Schematische Darstellung einer Feuerverzinkungslinie
(Stückverzinkerei) und der möglichen Emissionen
205
6.2.1.1 Lüftungssysteme
Für die Be- und Entlüftung von Werkhallen werden lüftungstechnische Ein-
richtungen (freie Lüftung und lufttechnische Anlagen) eingesetzt. In der industrie-
llen Lüftungstechnik wird im wesentlichen zwischen freier Lüftung und luft-
technischen Anlagen (Lüftung mit maschineller Förderung der Luft) unterschieden.
Die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale sind:
I
freie Lüftung – Luftförderung durch Druckunterschied infolge
Wind und/oder Temperaturdifferenz zwischen außen und
innen,
I
Entlüftung – Luftförderung durch Absaugung; durch den
entstehenden Unterdruck strömt Luft unkontrolliert nach; auf
kleine Räume beschränkt, Luftförderung durch Einblasen;
I
Belüftung – durch den entstehenden Überdruck wird der
Zustrom unerwünschter Luft verhindert; auf Räume mit
schadstofffreier Raumluft beschränkt (Einhaltung der Emis-
sionsgrenzwerte in der Abluft),
I
Be- und Entlüftung – Luftförderung durch Absaugen und
Einblasen; die aus dem Raum abgesaugte Luft wird durch
aufbereitete Zuluft ergänzt (Abb. 6.2); nur dort sinnvoll, wo
toxische Luftinhaltsstoffe gering sind, Sondersysteme – Luft-
schleier an Türen, Öfen und Bädern sowie Luftbrausen und
Luftoasen.
Die spezifischen Eigenarten von Lüftungssystemen überschreiten den Rahmen
dieses Handbuches und sind der einschlägigen Fachliteratur zu entnehmen.
Als Bemessungsgrundlagen für die Berechnung der abzusaugenden Luftmenge
werden im Wesentlichen zwei Verfahren angewendet. Dies sind die Ermittlungen
der Luftmengen durch Aufstellen einer Luftbilanz oder die Berechnung der
Abluftmengen nach [6.17, 6.20], Eine Berechnung der benötigten Luftmengen nach
einem gewählten Luftwechsel ist unzulässig.
6 Umweltschutz und Arbeitssicherheit in Feuerverzinkungsbetrieben
Abb. 6.2 Be- und Entlüftungsanlage
206
Die Festlegung des erforderlichen Volumenstromes erfolgt je nach Art der Anlage
bzw.
I
nach dem stündlichen Außenluftwechsel,
I
nach der Luftrate,
I
nach der Kühllast und
I
nach der Luftverschlechterung.
Kennwerte und Berechnungsgrundlagen wurden von Recknagel, Sprenger und
Hönmann erschöpfend dargestellt [6.20].
Für die Auslegung sind die Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV) [6.14] sowie die
Betriebssicherheitsverordnung [6.15] zu berücksichtigen.
6.2.1.2 Erfassungssysteme
Die Erfassung der luftverunreinigenden Stoffe erfolgt am Entstehungsort durch
unterschiedliche Systeme, wie z. B. Hauben, Randabsaugungen, Einhausungen u. ä.
Systemen, die den betrieblichen Gegebenheiten angepasst werden müssen.
Die VDI-Richtlinie 3929 [6.21] gibt Hinweise auf Bauarten und Auslegung von
Erfassungssystemen und zeigt ausgeführte Beispiele.
Für den speziellen Bedarf in der Feuerverzinkungsindustrie haben sich
Randabsaugungen und Einhausungen durchgesetzt. Absaughauben, Blasstrahlein-
richtungen und Absaugwände haben sich im praktischen Einsatz nur bedingt
bewährt (Einschränkung der Handhabung; zu großeabzusaugendeVolumen-
ströme).
Für den speziellen Bedarf der Feuerverzinkungsindustrie haben sich Ein-
hausungen der Vezinkungskessel und der bei Neubauten der Vorbehandlung
(„Beizerei“)durchgesetzt.BeiälterenAnlagenfindensichauchnochRandabsau-
gungssysteme. Bei den Vorbehandlungen gibt es eine offene Bauweise oder ein
Bauweise mit einer gekapselten Vorbehandlung, deren Abluft über einen Gas-
wäscher geführt wird. Hier wird auf die unten beschrieben Grafik in Abb. 6.3
verwiesen.
6.2.1.2.1 Randabsaugungen Die in der TA Luft [6.6] und in der MAK-Wert-Liste
[6.12] aufgeführten Grenzwerte werden im Bereich der Oberflächen Vorbehandlung
erfahrungsgemäß nicht überschritten, wenn z. B. bei Salzsäurebeizen der Betriebs-
punkt (Temperatur und Massenanteil) innerhalb der schraffierten Fläche der in Abb.
6.3 dargestellten Grafik [6.22] liegt.
Eine am Behälter angebrachte Absaugung (z. B. Randabsaugung) erhöht unter
normalen Betriebsbedingungen die Emissionen; sie ist nur dann erforderlich, wenn
die Verfahrenslösungen grundsätzlich beheizt werden. Die in diesem Fall
entstehenden Säurenebel können dann mit einer Randabsaugung nahezu voll-
ständig erfasst werden. Zur Einhaltung der festgelegten Emissionsgrenzwerte ist
dann ein Rückhaltesystem (z. B. ein Nassabscheider) nachzuschalten. Die von den
Materialoberflächen abdampfenden Aerosole werden von diesem Erfassungs-
system, wenn überhaupt, nur ungenügend erfasst.
Dieses System wird bisher auch zur Erfassung der am Verzinkungskessel
entstehenden Emissionen eingesetzt.
6.2 Maßnahmen zur Luftreinhaltung
207
6 Umweltschutz und Arbeitssicherheit in Feuerverzinkungsbetrieben
Abb. 6.3 Grenzkurve für den Betriebspunkt von Salzsäurebeizen [6.22]
Abb. 6.4a–b Randabsaugung
a Schematische Darstellung der Rand-
absaugung mit Blasschleierklappen
b Randabsaugung mit Blasschleier-
klappen
208
Ein wesentlicher Nachteil der Randabsaugung zeigt sich beim Austauchen des
Verzinkungsmaterials aus den Verfahrenslösungen. Durch parallel hängendes
Material oder Hohlkörper, sowie durch die vorhandene Thermik, werden die
luftverunreinigenden Stoffe über die Absaugzone hinaus nach oben abgeleitet. Mit
Zusatzeinrichtungen, wie z. B. Schwenkflügel mit Blasschleier (Abb. 6.4a–b) kann
der Erfassungswirkungsgrad von Randabsaugungen verbessert werden. Die in
letzter Konsequenz technisch und auch wirtschaftlich beste Lösung, im Hinblick auf
den Umwelt- und Arbeitsschutz sowie auf die zu installierenden Absaugleistungen,
stellt daher die allseitig verschließbare Einhausung der Fremdstoffentstehungs-
stellen dar. Aus diesem Grund werden für Neuanlagen fast ausschließlich nur
vollständige Einhausungen des Verzinkungskessels zugelassen.
6.2.1.2.2 Einhausung von Verzinkungskesseln Zur nahezu vollständigen Erfas-
sung der beim Verzinkungsvorgang entstehenden luftverunreinigenden Stoffe wird
der Raum über dem Verzinkungskessel eingehaust. Die Höhe H
E
solcher
Einhausungen hängt von den maximalen Abmessungen des zu verzinkenden
Materials ab.
Die vollständige Erfassung der fremdstoffhaltigen Gase durch Einhausungen ist
dann sichergestellt, wenn der errechnete Mindestvolumenstrom abgesaugt wird.
Die Abb. 6.5a–b zeigen beispielhaft das Projekt und eine realisierte Ausführung
allseitig geschlossener Einhausungen für einen längs zum Stofffluss und Abb. 6.6
für einen quer zum Stofffluss installierten Verzinkungskessel.
6.2.1.2.3 Bemessungsgrundlagen Randabsaugungen in der Oberflächenvorbehand-
lung
Je nach Anordnung der Saugschlitze werden Randabsaugungen wie folgt unter-
schieden:
I
einseitige Randabsaugung ohne Flansch, bzw. mit Flansch,
I
zweiseitige Randabsaugung ohne Flansch und mit Flansch.
Nach [6.22] sind zur Erfassung der luftfremden Stoffe, z. B. HCl-Dämpfe, Volu-
menströme, je nachAusführung derRandabsaugungzwischen 5000 m
3
(m
2
h)
–1
und
1000 m
3
(m
2
h)
–1
, bezogen auf eine mittlere Erfassungsgeschwindigkeit n
x
von etwa
0,5 m s
–1
, erforderlich. Bei erwärmten Verfahrenslösungen muss die Erfassungs-
geschwindigkeit und damit der abzusaugende Volumenstrom erhöht werden, wie
beispielhaft aus der Tab. 6.1 hervorgeht.
Randabsaugungen an Verzinkungskesseln
Aus der Literatur [6.23] ist bekannt, dass die aschefreie Oberfläche der Zinkschmelze
etwa 21 kW m/s an die Umgebung abstrahlt, wobei ruhende Umgebungsluft ohne
Querströmung vorausgesetzt ist. Anhand dieses Wärmestroms kann die Auftriebs-
geschwindigkeit des Thermikvolumenstroms berechnet werden [6.21, 6.24]. Nach
[6.24] ergibt sich die Auftriebsgeschwindigkeit zu ≈ 0,75 m/s.
DievonderZinkschmelzeausgehendevertikaleThermikströmung (< 1 m/s)
erfordert im Vergleich zu den Randabsaugungen im Bereich der Oberflächenvor-
behandlung noch höhere Erfassungsgeschwindigkeiten und damit größere
6.2 Maßnahmen zur Luftreinhaltung
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