Môžu byť PTFE výmenníky tepla použité vo výbušnom prostredí?

Továreň spracováva horľavé rozpúšťadlá. Akékoľvek zariadenie v blízkosti musí byť dimenzované na nebezpečné miesta. Výmenníky tepla PTFE sú vynikajúce pre korozívnu chémiu, ale je bezpečné ich používať v prítomnosti výbušných pár? Aké certifikácie a požiadavky na inštaláciu platia?

Vo výbušnom prostredí, či už v zóne 1 alebo 2 pre plyny alebo v zóne 21 alebo 22 pre horľavý prach, nie je priestor na chyby. Jeden zahriaty povrch, jedna zablúdená iskra, jeden statický výboj by mohli spustiť katastrofálnu zápalnú zmes. Výmenníky tepla PTFE sú ideálne pre silné kyseliny, rozpúšťadlá a chloridy, ktoré by rýchlo znehodnotili nehrdzavejúcu oceľ alebo exotické zliatiny. Vzhľadom na ich nepriľnavé a chemicky inertné rúrky a puzdrá sú preferovanou voľbou pre procesné chladenie alebo ohrev vo farmaceutickom, jemnom-chemickom a polovodičovom priemysle. Prostredie vyžadujúce ochranu proti korózii si však vyžaduje aj úplné posúdenie rizika vznietenia v súlade so smernicou ATEX 2014/34/EU a certifikačnými schémami IECEx.

Jadro výmenníka tepla je zriedka zdrojom vznietenia. PTFE nie je-vodivý a pri bežnej prevádzke nevytvára iskry. Skutočné nebezpečenstvá predstavujú inžinierske siete a pomocné zariadenia, ktoré ho obsluhujú, ako sú parné alebo horúce-olejové okruhy, ktoré môžu prehriať povrch, teplotné senzory, ktoré potrebujú elektrickú energiu, ovládacie ventily, ktoré môžu mať solenoidy, a dokonca aj jednoduchý zásah kovových nástrojov do rámu počas údržby. Napríklad senzor určený len na všeobecné-použitie v plynnej atmosfére zóny 1 by mohol vytvoriť vnútornú iskru, ktorá by stačila na zapálenie oblaku pár. Výmenník by mal byť preto integrovaný do ochrannej stratégie, ktorá eliminuje všetky možné cesty vznietenia.

Bezpečný dizajn je založený na obmedzení povrchovej teploty. Všetky zmesi plynu alebo prachu majú známu teplotu samovznietenia (AIT) a teplotu vznietenia vrstvy alebo oblaku v prípade prachu. Maximálna teplota povrchu na strane procesu a na strane siete - musí byť v najhoršom prípade znečistenia, blokovania prietoku alebo prívodu pary pri plnom tlaku - nižšia ako teplotná trieda (T1-T6) alebo konkrétna AIT atmosféry. Pre typickú paru rozpúšťadla zóny 1 s AIT 220 stupňov musí byť povrch výmenníka vždy pod 200 stupňov (trieda T3). Výrobcovia na to používajú nadrozmernú plochu prenosu tepla, presné blokovanie prietoku a redundantné teplotné sondy. V praxi to vo všeobecnosti znamená, že úžitková kvapalina (para alebo tepelný olej) je obmedzená samostatnou schválenou regulačnou slučkou.

Elektrické komponenty pripojené k výmenníku alebo monitorujúce výmenník musia byť vybavené úplnou zónovou-ochranou. Zóna 1: Vyžadujú sa iskrovo bezpečné (Ex i) teplotné vysielače, ohňovzdorné (Ex d) spojovacie skrinky alebo kryty so zvýšenou{3}}bezpečnosťou (Ex e). Dokonca aj jednoduchý RTD musí mať označenie ATEX / IECEx s presnou skupinou plynu (IIA, IIB, IIC) a teplotnou triedou. V mnohých jurisdikciách sú ne-elektrické časti – jednoducho mechanické výmenníky bez elektrických doplnkov – klasifikované ako jednoduché mechanické zariadenia. Nemusia mať certifikáciu ATEX ako také za predpokladu, že nevytvárajú iskry, horúce povrchy nad AIT alebo statický náboj, ktorý by sa mohol vznietiť. Inštalatér však ešte musí preukázať, že celý systém vyhovuje požiadavkám zóny.

Čistenie a natlakovanie ponúka dodatočnú úroveň ochrany pre uzavreté alebo polo{0}}uzavreté zariadenia. Ak máte preplachovanie typu X alebo Y inertným dusíkom, môžete znížiť internú klasifikáciu skrine s nástrojmi zo zóny 1 na -nebezpečnú. Potom môžete použiť štandardné komponenty vo vnútri. V prípade veľkých plášťových-a{7}}trubkových výmenníkov PTFE umiestnených v zóne 2 je infiltrácii horľavých pár zabránené trvalým miernym pretlakom s čistým vzduchom alebo dusíkom za predpokladu, že samotný čistiaci systém je certifikovaný a monitorovaný pomocou blokovania-bezpečného pri poruche.

Výber a inštalácia prechádzajú regulovanou rutinou. Najprv musí kvalifikovaná osoba alebo notifikovaný orgán vypracovať štúdiu klasifikácie oblasti, ktorá určí konkrétnu zónu, skupinu plynov a teplotnú triedu. Až potom môže procesný inžinier vybrať PTFE výmenník s povrchovou -teplotou, ktorá je rovnaká alebo vyššia ako táto trieda. Renomovaní výrobcovia dnes ponúkajú zariadenia, ktoré sú vopred-certifikované pre zónu 1/21 alebo zónu 2/22 s-výsledkami testov tretích strán, ktoré preukazujú povrchové teploty pri blokovanom-prietoku a pretlaku{11}}. Ak je výmenník dodávaný bez elektrických častí, zodpovednosť za certifikáciu sa presúva na balík príslušenstva{13}}ventily, nástroje a kabeláž, pričom každý z nich bude musieť mať svoje vlastné označenie ATEX/IECEx. Dokumentácia musí byť úplná: materiálové certifikáty preukazujúce, že PTFE je čistý, zváracie protokoly (ak sa používajú), údaje z testov povrchovej teploty a inštalačné príručky, ktoré špecificky uvádzajú činnosti v nebezpečných oblastiach.

Porovnajte tento systematický prístup s pokušením použiť obyčajný, -nehodnotený PTFE výmenník, „pretože je iba plastový“. Takéto zariadenie nemá žiadne teplotné klasifikačné údaje, žiadny certifikovaný limit povrchovej teploty a žiadnu sledovateľnosť ochrany pred statickou elektrinou alebo iskier. V nastavení zóny 1 to nielenže nie je v súlade-, ale je to nezákonné a čo je ešte dôležitejšie, nebezpečné. V priebehu niekoľkých minút po poruche prietoku môže nemonitorovaný prívod pary vytlačiť stenu trubice nad AIT. Bezdotykový spínač bez certifikácie môže pri normálnej kalibrácii iskriť. Certifikované jednotky sú drahšie, ale ak to porovnáte s nákladmi na výbuch, straty na životoch, poškodenie závodu, regulačné pokuty, nejde o porovnanie.

Bezpečnostná slučka je uzavretá priebežnou kontrolou a údržbou. Rozliatie horľavej procesnej kvapaliny na vonkajšej strane výmenníka môže predstavovať ďalšie nebezpečenstvo. Pri každom obrate musia byť utesnené spoje testované na integritu. Ak je to potrebné na rozptýlenie statického náboja, elektrické spojovacie pásy musia zostať neporušené. Akákoľvek výmena snímača alebo ventilu musí byť priamou náhradou pôvodnej certifikácie. Ak výmena „páči sa mi“ nepovažuje označenie Ex za neplatný celý systémový certifikát.

Stručne povedané, výmenníky tepla z PTFE možno bezpečne prevádzkovať vo výbušnom prostredí za predpokladu, že každá časť systému - povrchová teplota, elektrické príslušenstvo, čistenie, dokumentácia a údržba - je navrhnutá presne podľa kritérií zóny. Certifikácia nie je papierovanie. Je to technická záruka, že zariadenie sa nestane zdrojom vznietenia, akým nikdy nebolo. V procesnej bezpečnosti existuje len jedno pravidlo: prostredie musíte prispôsobiť zariadeniu, nie naopak. Ak sa budeme riadiť touto myšlienkou, jedinečná odolnosť PTFE proti korózii sa zmení na výhodu, nie na riziko, čo umožňuje chemickým továrňam efektívne a predovšetkým bezpečne fungovať na najťažších nebezpečných miestach.