Korea Ever-Power · YB2-Serie · Leitfaden für Abwasserbehandlungsantriebe

Explosionsgeschützter Motor für Kläranlagen:
Leitfaden für Schlammpumpen, Faultürme und Gaszonenantriebe

Kläranlagen verarbeiten gleichzeitig mehrere gefährliche Stoffe: Klärschlamm mit Schwefelwasserstoff (H₂S), der bei der Faulung freigesetzt wird, Biogas (hauptsächlich Methan) aus anaeroben Faultürmen und Industrieabwasser mit flüchtigen organischen Lösungsmitteln. Die Anforderungen an die Motoren variieren je nach Standort: Bereiche mit anaeroben Faultürmen benötigen explosionsgeschützte Motoren für Methangaszonen, H₂S-Absaugbereiche eine Ex-d-Zertifizierung für die Schwefelgasgruppe und Bereiche mit Schlammpumpen im Freien Schutzart IP55 mit korrosionsbeständiger Beschichtung. Dieser Leitfaden beschreibt die vollständigen Motorspezifikationen für Kläranlagenantriebe der Baureihe YB2 von Korea Ever-Power.

Ex d IIB T4 Biogas
Faulbehälterbereich Zone 1
IP55-Schutzart für den Außenbereich
H₂S-beständige Beschichtung
0,55–200 kW

IIB
Methan- und Biogasgruppe
T4
135°C Oberflächengrenzwert
Zone 1
Innenraum des Faulturmgebäudes
IP55
Schlammbereich im Freien
H₂S
Sulfidbeständige Beschichtung

Explosionsgeschützte Motor-Abwasserbehandlungsanlage YB2 Biogasfermenter Zone 1 ATEX Ex d IIB T4 Schlammpumpe Korea Ever-Power

Korea Ever-Power YB2 Serie Ex d IIB T4 explosionsgeschützter Motor – die zertifizierte Motorspezifikation für alle Zone 1 und Zone 2 Standorte in anaeroben Faultürmen, Biogasaufbereitungsanlagen und Schlammentwässerungsanlagen in Kläranlagen, in denen Methan- und Schwefelwasserstoffgasgemische vorhanden sein können.

1. Gefahrenzonen für Gase in Kläranlagen

Eine moderne Kläranlage verfügt über mehrere unterschiedliche Bereiche mit verschiedenen Gefahren durch gefährliche Gase. Nicht jeder Bereich der Anlage benötigt explosionsgeschützte Motoren – die Belüftungsbecken, Nachklärbecken und Dosieranlagen einer typischen kommunalen Kläranlage arbeiten unter nicht klassifizierten Bedingungen –, aber die Bereiche, die Biogas, Klärschlamm und Industrieabwasser behandeln, erfordern eine sorgfältige Gefahrenbereichsklassifizierung.

Zone 1 – Inneres des Faulturms und angrenzende Bereiche

Die Innenräume von Biogasanlagen, Biogasspeichern, Biogasleitungen und Bereiche im Umkreis von 1 m um Biogasventile und -armaturen sind geschützt. Biogas besteht hauptsächlich aus Methan (60 bis 701 µg/m³) mit CO₂ und Spuren von H₂S. Methan ist in die Klasse IIA (Selbstentzündungstemperatur 537 °C) eingestuft. Das Biogasgemisch ist aufgrund des H₂S-Gehalts in die Klasse IIB eingestuft. Alle Motoren in Zone 1 der Biogasanlage müssen der Schutzart YB2 Ex d IIB T4 entsprechen. Dies umfasst die Antriebe der Biogaskompressoren, der Mischpumpen und aller im Biogasgebäude installierten elektrischen Geräte.

Zone 2 – Perimeter des Faulturmgebäudes

Der Bereich außerhalb des Fermentergebäudes innerhalb von 3 m um jegliche Lüftungsöffnungen, Wartungsklappen oder Rohreinführungen wird üblicherweise als Zone 2 bezeichnet. Biogas kann in dieser Randzone bei Wartungsarbeiten, Störungen im Lüftungssystem oder geringfügigen Gasleckagen an Flanschverbindungen auftreten. Außenmotoren in den Randbereichen der Zone 2 müssen der Norm YB2 Ex d IIB T4 oder einer gleichwertigen, für Zone 2 zertifizierten Norm entsprechen – Standardmotoren der Norm Y2 sind selbst in Außenbereichen der Zone 2 nicht zulässig.

H₂S-Exposition – Nicht klassifiziert, aber ätzend

Schwefelwasserstoff wird aus Klärschlamm in Konzentrationen freigesetzt, die typischerweise unterhalb der Explosionsgrenze (UEG 4% in Luft), aber oberhalb der Geruchsschwelle und oberhalb des Wertes liegen, der Kupfer-, Silber- und Eisenbeschichtungen aggressiv angreift. Klärschlammeindickungsanlagen, Entwässerungsgebäude und Klärschlammtrocknungsbecken gelten möglicherweise nicht als explosionsgefährdete Bereiche (sofern die H₂S-Konzentrationen unter 25% UEG bleiben). Dennoch müssen alle Motoren in diesen Bereichen mit H₂S-beständigen Beschichtungen und abgedichteten Anschlusskästen ausgestattet sein, um eine schnelle Korrosion der elektrischen Bauteile zu verhindern.

2. Biogas- und H₂S-Gasgruppenklassifizierung

Zusammenfassung der Gefahren durch Abwassergase
Methan (CH₄)
Gasgruppe: IIA
LEL: 5% v/v in Luft
UEL: 15% v/v
Selbstentzündung: 537°C
T-Klasse erforderlich: T1
YB2 IIB T4: deckt IIA ab
Schwefelwasserstoff (H₂S)
Gasgruppe: IIB
LEL: 4% v/v in Luft
UEL: 46% v/v
Selbstentzündung: 260°C
T-Klasse erforderlich: T3
YB2 IIB T4: Abdeckungen IIB T3
Biogasgemisch
60–70% CH₄, 30–40% CO₂, 0,5–2% H₂S
Der H₂S-Gehalt treibt die Gruppe zu IIB
T-Klasse: T3 für H₂S-Komponente
YB2 IIB T4 deckt alle Biogasanlagen ab
ATEX- und IECEx-zertifiziert
YB2 IIB T4 Abdeckung
Gruppe IIB umfasst Methan (IIA) und H₂S (IIB). Die T4-Spezifikation mit einer maximalen Oberflächentemperatur von 135 °C bietet einen ausreichenden Sicherheitsabstand zur Selbstentzündungstemperatur von H₂S (260 °C). Die Spezifikation YB2 IIB T4 erfüllt alle Anforderungen an Biogasanlagen in Abwasseranlagen.

3. Anaerobe Faulturmzonenklassifizierung in der Praxis

Faulturmgebäude — Zone 1 durchgehend

Ein überdachtes Fermentergebäude (üblich in kalten Klimazonen, wo der Fermenter vor Frost geschützt werden muss) ist im gesamten Innenraum als Zone 1 eingestuft, da sich Biogas bei Ausfall der Belüftung oder während Wartungsarbeiten am Fermenter in explosionsgefährlichen Konzentrationen innerhalb der Gebäudehülle ansammeln kann. Alle Motoren im Fermentergebäude – Schlammumwälzpumpen, Antriebe für Mischpumpen, Gaskompressoren und Wärmetauscherpumpen – müssen der Schutzart YB2 Ex d IIB T4 entsprechen. Diese elektrische Schutzart gilt auch für Motoren in Fluren und Servicebereichen innerhalb des Gebäudes.

Offener Fermenter – Zone 1 oberhalb des Deckels

Eiförmige oder zylindrische Fermenter mit schwimmender Gasabdeckung haben Zone 1 oberhalb der Gasabdeckung und innerhalb von 1 m um das Gasentlastungsventil, den Gasauslassanschluss und die Füllstandsmessanschlüsse. Zone 2 erstreckt sich 1 bis 3 m über die Grenze von Zone 1 hinaus. Jeder externe Rührwerksmotor, der an der Fermenterwand oder am Dach innerhalb der Zone 1 montiert ist, muss der Schutzart YB2 Ex d IIB T4 entsprechen. Externe Rührwerksantriebe an der Fermenterwand dürfen sich in Zone 2 befinden, wenn ihr Montageort mehr als 1 m von einem Gasauslass entfernt ist; dies ist anhand der Zeichnung zur Gefahrenbereichseinstufung für die jeweilige Fermenterkonstruktion zu überprüfen.

4. Schlammpumpenbereich IP55 und Korrosionsschutz

Schlammbehandlungsbereiche außerhalb der klassifizierten Biogaszonen stellen weiterhin eine anspruchsvolle Umgebung für Motoren dar: Die Installation erfolgt im Freien und ist Regen und der Reinigung mit Wasserspritzen ausgesetzt; die H₂S-Atmosphäre weist Konzentrationen unterhalb der unteren Explosionsgrenze (UEG) auf, die jedoch stark korrosiv sind (1 bis 50 ppm H₂S); zudem werden Betonoberflächen regelmäßig mit Wasser abgespritzt, das Schlamm und Behandlungschemikalien enthält. IP55 ist die Mindestschutzart, und eine korrosionsbeständige Beschichtung ist für Motoren in diesen Bereichen unerlässlich, selbst wenn keine Explosionsschutzzertifizierung erforderlich ist.

IP55 für Schlammbereiche im Freien

Schlammpumpstationen, Eindickerantriebe, Entwässerungspressenantriebe und Zentrifugenantriebe in Schlammbehandlungsanlagen im Freien benötigen mindestens Schutzart IP55. Bei der regelmäßigen Reinigung von Betonoberflächen und Anlagen mit Wasserstrahlen werden die Motorgehäuse getroffen. Der Schutz nach IP55 gegen Strahlwasser verhindert das Eindringen von Wasser, das in der H₂S-haltigen Atmosphäre zu einer Beschädigung der Isolierung führen würde.

Gusseisen- vs. Aluminiumrahmen in H₂S

Gusseisengehäuse (Standard bei YB2 Ex d-Motoren ab IEC 112) sind beständiger gegen H₂S-Korrosion als lackierte Aluminiumgehäuse, die bei Standard-Y2-Motoren bis IEC 100 verwendet werden. Wird die Lackierung beschädigt – beispielsweise durch mechanische Einwirkung oder UV-Strahlung –, oxidiert das freiliegende Aluminium, und H₂S beschleunigt die Korrosion. Das YB2-Gusseisengehäuse mit seewasserbeständiger Epoxidgrundierung und Polyurethan-Decklack bietet eine deutlich längere Lebensdauer in H₂S-haltigen Umgebungen.

Versiegelter Anschlusskasten für H₂S

Schwefelwasserstoff (H₂S) greift Kupferkabelanschlüsse und Messing-Kabelverschraubungen schnell an. Es bilden sich Kupfersulfidablagerungen auf den Anschlussflächen, was den Kontaktwiderstand erhöht und zu einer Überhitzung der Verbindung führen kann. Die abgedichtete IP55-Anschlussdose YB2 verhindert das Eindringen von H₂S und dessen Angriff auf die Anschlüsse. Verwenden Sie verzinnte Kupfer- oder Edelstahl-Anschlussklemmen, wenn H₂S-Konzentrationen über 10 ppm zu erwarten sind.

5. H₂S-Angriff auf Standard-Motorbeschichtungen

Standardmotor vs. YB2 in Abwasser-H₂S-Umgebung
Standardmäßiger Y2-Aluminiummotor im H₂S-Schlammgebiet:
Jahr 1: Blasenbildung im Lack an Kratzern und Bolzenlochkanten durch H₂S-Säureangriff unter dem Lackfilm → Jahr 2: Freiliegendes Aluminium, Lochfraß, weiße Oxidablagerungen auf der Rahmenoberfläche → Jahr 3: Schwere Lochfraßkorrosion durch die Rahmenwand in einigen Bereichen, Isolationswiderstand beginnt aufgrund von H₂S und Feuchtigkeitseintritt zu sinken → Jahr 4–5: Motoraustausch erforderlich.
YB2-Gusseisen mit Marine-Epoxidbeschichtung:
Jahr 1–5: Die Beschichtung bleibt intakt; H₂S gelangt nicht zum Gusseisensubstrat → Jahr 5: Bei kleineren Stoßschäden wird im Wartungsintervall eine Ausbesserungsbeschichtung aufgetragen → Jahr 10+: Der Motor bleibt mit jährlicher Inspektion und Ausbesserung in Betrieb; der IP55-geschützte Klemmenkasten verhindert während der gesamten Lebensdauer einen H₂S-Angriff auf die Kupferkabelanschlüsse.

Die wirtschaftlichen Vorteile des Einsatzes von YB2 in H₂S-haltigen Abwasserumgebungen sind überzeugend, selbst wenn kein Explosionsschutz technisch erforderlich ist. Die 2- bis 3-fach längere Lebensdauer des YB2-Gusseisenmotors im Vergleich zu einem Standard-Y2-Aluminiummotor in H₂S-Atmosphäre führt bereits im ersten Austauschzyklus zu Einsparungen bei den Austausch- und Arbeitskosten, die die höheren Anschaffungskosten des YB2 übersteigen.

6. Korea Ever-Power YB2 für die Abwasserbehandlung

Der Korea Ever-Power YB2 Ex d IIB T4 bietet eine einzige Motorspezifikation, die sowohl den Explosionsschutz der Zone 1/2 für Biogasanlagen als auch die in H₂S-Schlammbehandlungsanlagen erforderliche hohe Korrosionsbeständigkeit abdeckt. Das IP55-Gehäuse aus Gusseisen widersteht H₂S-Korrosion und ermöglicht Lebensdauern von über 10 Jahren in Abwasserumgebungen. Die Ex d IIB T4-Zertifizierung deckt sowohl Methan (IIA) als auch Schwefelwasserstoff (IIB) mit einem einzigen Motortyp ab und vereinfacht so die Motorspezifikation und die Ersatzteilhaltung in der gesamten Kläranlage. Die komplette YB2-Baureihe ist erhältlich bei [Name der Firma/des Unternehmens einfügen]. explosionsgeschützter MotorbereichFür Spezifikationen von Pumpen und Gebläsemotoren für große Kläranlagen mit einer Leistung über 75 kW wenden Sie sich bitte an uns. Korea Ever-Power.

YB2 — Daten der Kläranlage
Zertifizierung ATEX + IECEx Ex d IIB T4
Gasabdeckung Methan IIA + H₂S IIB
Zoneneignung Zone 1 und Zone 2
Rahmen Gusseisen (H₂S-beständig)
IP-Schutzart IP55
Beschichtung Marine-Epoxidharz + Polyurethan
Leistungsbereich 0,55–200 kW
Oberflächentemperatur T4 = maximal 135 °C

7. Anwendungen in Kläranlagen

Explosionsgeschützte Motor-Abwasserbehandlungsanlage, Faulturm, Biogas, Zone 1, Schlammpumpe YB2 ATEX Korea Ever-Power

Mischung und Gashandhabung in anaeroben Faultürmen

Antriebe für die Schlammumwälzpumpen (5,5 bis 22 kW, Zone 1), die Biogas-Umwälzkompressoren (7,5 bis 30 kW, Zone 1), die Gasmischdüsenpumpen (3,0 bis 11 kW, Zone 1) und die Wärmetauscherpumpen (1,5 bis 7,5 kW, Zone 1 oder 2) müssen der Norm YB2 Ex d IIB T4 entsprechen. In Faulturmgebäuden mit mechanischer Belüftung fallen die Lüftermotoren, sofern sie im Gebäudeinneren montiert sind, ebenfalls in Zone 1 und müssen YB2-zertifiziert sein.

Explosionsgeschützte Motor-Schlammpumpe zur Entwässerung von H₂S-haltigen Abwässern im Außenbereich, YB2 IP55, Korea Ever-Power

Schlammbehandlung und Entwässerung

Antriebe für Rohschlammpumpen (3,0 bis 22 kW), Eindicker-Rechenantriebe (0,75 bis 5,5 kW), Förderpumpen für Bandpressen und Zentrifugen (2,2 bis 15 kW) sowie Schlammkuchenförderer (0,55 bis 3,0 kW). Diese Bereiche sind möglicherweise nicht explosionsgefährdet, erfordern jedoch eine H₂S-beständige Beschichtung und die Schutzart IP55. YB2 bietet als einheitliche Motorenspezifikation sowohl Explosionsschutz als auch Korrosionsbeständigkeit für die gesamte Anlage.

Biogas-BHKW-Motorzubehör

Antriebe für Kühlwasserpumpen und Lüfter des Biogas-Blockheizkraftwerks (BHKW). Der Maschinenraum befindet sich in Zone 1 innerhalb des Biogas-Motorgehäuses und in Zone 2 außerhalb des Maschinenraumbereichs. Die Antriebe für Kühlwasserpumpen und Lüfter innerhalb des Maschinenraums haben eine Leistung von 1,5 bis 11 kW (YB2).

Biogasaufbereitungsanlage

Biomethanaufbereitungsanlagen (Druckwechselabsorption oder Membrantrennverfahren) komprimieren Biogas auf Einspeisequalität. Die Kompressormotorantriebe sowie alle Hilfspumpen- und Lüfterantriebe im Gasaufbereitungsgebäude fallen unter Zone 1. YB2 5,5 bis 55 kW für Kompressor-Hilfsantriebe.

Behandlung von Industrieabwässern

Industrielle Abwasserbehandlung von VOC-belastetem Abwasser aus Chemie-, Lebensmittel- oder Pharmaanlagen. Enthält das Abwasser im Kopfraum des Behandlungsbehälters brennbare VOC über 251 µl TP3T UEG, gilt die Zoneneinteilung (Zone 1 oder Zone 2). Alle Motoren in diesen Zonen unterliegen der Schutzart YB2 IIB T4.

Siebung und Sandhandhabung

Antriebe für Siebförderer, Sandfangmaschinen und Siebverdichter im Einlaufbereich der Kläranlage. Sie sind H₂S aus dem einfließenden Abwasser ausgesetzt; die Anlagen sind nicht explosionsgefährdet, jedoch in korrosiver Umgebung. Für die Antriebe im Einlaufbereich werden YB2-Motoren (0,55 bis 3,0 kW) anstelle der Standardmotoren Y2 verwendet, um eine längere Lebensdauer zu gewährleisten.

Präzisionsbearbeitung von Gusseisen durch Korea Ever-Power YB2

Gusseisenbearbeitung

Korea Ever-Power YB2 Ex d Testabwasser

Explosionstest

Korea Ever-Power ATEX IECEx Abwassermotor

ATEX und IECEx

Korea Ever-Power globaler Export von Abwassermotoren

Weltweiter Export

8. Häufig gestellte Fragen

Benötigt der Motor eines Belüftungsbeckens in einer kommunalen Kläranlage eine Explosionsschutzzertifizierung?

Nein. Das Belebungsbecken einer kommunalen Kläranlage mit Belebtschlammverfahren gilt nicht als explosionsgefährdeter Bereich, da das belüftete Abwasser aerob ist – es entstehen keine nennenswerten Konzentrationen brennbarer Gase, die für eine Einstufung als explosionsgefährdete Atmosphäre erforderlich wären. Die Motoren der Oberflächen- oder Tauchbelüfter in Belebungsbecken sind in der Regel Standardmotoren der Typen Y2 oder YS mit Schutzart IP55 für den Außeneinsatz. Explosionsgeschützte Motoren sind nur in den anaeroben Bereichen der Anlage erforderlich – hauptsächlich im Faulturm, im Gasspeicher und in allen geschlossenen Schlammbehandlungsbereichen, in denen sich Biogas ansammeln kann. Beachten Sie stets das Dokument zur Gefahrenbereichseinstufung des Standorts, das von einer sachkundigen Person für jede Kläranlage erstellt werden muss, bevor Sie die Motorentypen für einen Bereich der Anlage festlegen.

Welche Wartungsarbeiten sind für YB2-Motoren in H₂S-Abwasserumgebungen erforderlich?

Zusätzlich zur standardmäßigen elektrischen Prüfung (Lagerzustand, Isolationswiderstandsmessung, Klemmenkastenprüfung) ist bei YB2-Motoren in H₂S-haltigen Abwasserumgebungen eine jährliche Sichtprüfung des äußeren Lackzustands erforderlich. Beschädigte Stellen durch Stöße, Abrieb oder UV-Strahlung müssen mit seewasserbeständiger Epoxidgrundierung und Polyurethan-Decklack ausgebessert werden, bevor die Korrosion bis zur Gusseisenoberfläche fortschreitet. Für Motoren der Zonen 1 und 2 gelten außerdem die Anforderungen der IEC 60079-17 für die regelmäßige Inspektion. Dabei ist zu prüfen, ob alle Befestigungselemente vorhanden sind, der Klemmenkastendeckel ordnungsgemäß abgedichtet ist, die Ex-d-Kabelverschraubungen fest sitzen und das Motorgehäuse keine strukturelle Korrosion aufweist. Jede Inspektion ist fotografisch zu dokumentieren, um die Entwicklung des Lackzustands über die gesamte Lebensdauer des Motors festzuhalten. In Bereichen mit hohen H₂S-Konzentrationen über 50 ppm ist das Inspektionsintervall in den ersten drei Betriebsjahren auf alle sechs Monate zu verkürzen, um die tatsächliche Korrosionsrate am jeweiligen Standort zu ermitteln.

Kann ich einen Frequenzumrichter zur Steuerung der Schlammpumpendrehzahl im Faulturm einer Kläranlage verwenden?

Ja, die Drehzahlregelung von Schlammumwälzpumpen mittels Frequenzumrichter (FU) ermöglicht erhebliche Energieeinsparungen und verbessert die Prozesssteuerung der Faulung. Der FU muss außerhalb der Zone 1 – in einem separaten Motorsteuerraum (MCC) oder einem druckbeaufschlagten Ex-p-Gehäuse – installiert werden. Der Motor, der den FU mit der Pumpe verbindet, muss unabhängig vom Standort des FU der Typ YB2 Ex d IIB T4 sein. Für die Motorseite empfiehlt sich der YB2 mit einem Zwangskühlgebläse IC416 anstelle des standardmäßigen Wellenlüfters IC411. So kann der Motor bei reduzierter Pumpendrehzahl das volle Drehmoment liefern, ohne dass die Kühlung durch den Betrieb mit niedriger Drehzahl beeinträchtigt wird. Dies ist besonders wichtig für Schlammumwälzpumpen, die während des größten Teils des Faulungszyklus mit 30 bis 701 TP3T Nenndrehzahl betrieben werden, da die Kühlung mit dem IC411 hier nicht ausreicht. Informationen zur Verfügbarkeit und Spezifikation der YB2-Option IC416 für Ihren Pumpenleistungsbereich erhalten Sie bei Korea Ever-Power.

 

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Korea Ever-Power YB2: ATEX + IECEx Ex d IIB T4, IP55 Gusseisen, Marine-Epoxidbeschichtung, 0,55–200 kW. Deckt Biogaszonen 1/2 und H₂S-Schlammbereiche mit einer einzigen Motorspezifikation ab.

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Bearbeitet von Cxm