Μπορούν οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE να χρησιμοποιηθούν σε εκρηκτικές ατμόσφαιρες;

Το εργοστάσιο επεξεργάζεται εύφλεκτους διαλύτες. Οποιοσδήποτε εξοπλισμός στην περιοχή πρέπει να αξιολογηθεί για επικίνδυνες τοποθεσίες. Οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE είναι εξαιρετικοί για τη διαβρωτική χημεία, αλλά είναι ασφαλείς στη χρήση τους παρουσία εκρηκτικών ατμών; Ποιες πιστοποιήσεις και απαιτήσεις εγκατάστασης ισχύουν;

Σε εκρηκτικές ατμόσφαιρες, είτε στη Ζώνη 1 είτε στη Ζώνη 2 για αέρια είτε στη Ζώνη 21 ή 22 για εύφλεκτες σκόνες, δεν υπάρχουν περιθώρια για λάθη. Μια θερμαινόμενη επιφάνεια, μια αδέσποτη σπίθα, μια στατική εκκένωση μπορεί να προκαλέσει μια καταστροφική εμπρηστική παρασκευή. Οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE είναι ιδανικοί για σκληρά οξέα, διαλύτες και χλωρίδια που θα μπορούσαν να αποικοδομήσουν γρήγορα τον ανοξείδωτο χάλυβα ή τα εξωτικά κράματα. Λόγω των μη κολλητικών και χημικά αδρανών σωλήνων και κελύφους τους, αποτελούν την προτιμώμενη επιλογή για ψύξη ή θέρμανση διεργασιών σε φαρμακευτικές, λεπτές-χημικές βιομηχανίες και βιομηχανίες ημιαγωγών. Ωστόσο, το περιβάλλον που απαιτεί προστασία από τη διάβρωση απαιτεί επίσης πλήρη αξιολόγηση του κινδύνου ανάφλεξης σύμφωνα με την Οδηγία ATEX 2014/34/ΕΕ και τα συστήματα πιστοποίησης IECEx.

Ο πυρήνας του εναλλάκτη θερμότητας σπάνια είναι η πηγή ανάφλεξης. Το PTFE δεν είναι-αγώγιμο και δεν δημιουργεί σπινθήρα υπό κανονική λειτουργία. Οι πραγματικοί κίνδυνοι προέρχονται από τα βοηθητικά προγράμματα που το εξυπηρετούν, όπως κυκλώματα ατμού ή ζεστού λαδιού που μπορεί να υπερθερμανθεί η επιφάνεια, αισθητήρες θερμοκρασίας που χρειάζονται ηλεκτρική ισχύ, βαλβίδες ελέγχου που μπορεί να έχουν ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, ακόμη και η απλή κίνηση μεταλλικών εργαλείων στο πλαίσιο κατά τη συντήρηση. Για παράδειγμα, ένας αισθητήρας που έχει αξιολογηθεί μόνο για γενική-χρήση σε ατμόσφαιρα αερίου Ζώνης 1 θα μπορούσε να δημιουργήσει έναν εσωτερικό σπινθήρα που θα αρκούσε για την ανάφλεξη ενός νέφους ατμών. Ο εναλλάκτης θα πρέπει επομένως να ενσωματωθεί σε μια στρατηγική προστασίας που εξαλείφει όλες τις πιθανές διαδρομές ανάφλεξης.

Ο ασφαλής σχεδιασμός βασίζεται στον περιορισμό της θερμοκρασίας της επιφάνειας. Όλα τα μείγματα αερίου ή σκόνης έχουν μια γνωστή-θερμοκρασία αυτόματης ανάφλεξης (AIT) και μια θερμοκρασία ανάφλεξης στρώματος ή νέφους στην περίπτωση σκόνης. Η μέγιστη θερμοκρασία της επιφάνειας στην πλευρά της διεργασίας και στην πλευρά της χρήσης - στη χειρότερη περίπτωση ρύπανσης, παρεμπόδισης της ροής ή παροχής ατμού στην πλήρη πίεση - πρέπει να είναι κάτω από την κατηγορία θερμοκρασίας (T1-T6) ή το συγκεκριμένο AIT της ατμόσφαιρας. Για έναν τυπικό ατμό διαλύτη Ζώνης 1 με AIT 220 μοιρών, η επιφάνεια του εναλλάκτη πρέπει να είναι πάντα κάτω από 200 μοίρες (κατηγορία Τ3). Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιούνται από τους κατασκευαστές υπερμεγέθης περιοχή μεταφοράς θερμότητας, κλειδώματα ακριβούς ροής και περιττοί αισθητήρες θερμοκρασίας. Στην πράξη αυτό σημαίνει γενικά ότι το ρευστό χρήσης (ατμός ή θερμικό λάδι) περιορίζεται από έναν ξεχωριστό εγκεκριμένο βρόχο ελέγχου.

Τα ηλεκτρικά εξαρτήματα που είναι προσαρτημένα στον εναλλάκτη ή παρακολουθούν τον εναλλάκτη πρέπει να παρέχονται με πλήρη-κατάλληλη προστασία ζώνης. Ζώνη 1: Απαιτούνται εγγενώς ασφαλείς πομποί θερμοκρασίας (Ex i), πυρίμαχα (Ex d) κουτιά διακλάδωσης ή αυξημένη{3}}ασφάλεια (Ex e). Ακόμη και μια απλή RTD πρέπει να έχει ετικέτα ATEX / IECEx με την ακριβή ομάδα αερίων (IIA, IIB, IIC) και την κατηγορία θερμοκρασίας. Σε πολλές δικαιοδοσίες, τα μη ηλεκτρικά μέρη -- απλώς μηχανικοί εναλλάκτες χωρίς ηλεκτρικά βοηθητικά στοιχεία -- ταξινομούνται ως απλός μηχανικός εξοπλισμός. Δεν χρειάζεται να διαθέτουν πιστοποίηση ATEX από μόνα τους, υπό την προϋπόθεση ότι δεν δημιουργούν σπινθήρες, καυτές επιφάνειες πάνω από το AIT ή στατικά φορτία που θα μπορούσαν να αναφλεγούν. Ωστόσο, ο εγκαταστάτης πρέπει να αποδείξει ότι ολόκληρο το σύστημα ταιριάζει στις απαιτήσεις της ζώνης.

Ο καθαρισμός και η πίεση προσφέρουν ένα πρόσθετο επίπεδο προστασίας για κλειστές ή ημίκλειστες εγκαταστάσεις. Εάν έχετε καθαρισμό τύπου X ή Y με αδρανές άζωτο, μπορείτε να μειώσετε την εσωτερική ταξινόμηση ενός ντουλαπιού με όργανα από Ζώνη 1 σε μη{3}}μη επικίνδυνο. Στη συνέχεια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τυπικά εξαρτήματα στο εσωτερικό. Για μεγάλους εναλλάκτες PTFE με κέλυφος{-και-σωλήνων που βρίσκονται στη Ζώνη 2, η διείσδυση εύφλεκτων ατμών αποτρέπεται με μόνιμη ήπια υπερπίεση με καθαρό αέρα ή άζωτο, υπό την προϋπόθεση ότι το ίδιο το σύστημα καθαρισμού είναι πιστοποιημένο και παρακολουθείται με αστοχία{{9}ασφαλείς παρεμβολές.

Η επιλογή και η εγκατάσταση περνούν από μια ρυθμιζόμενη ρουτίνα. Πρώτα η μελέτη ταξινόμησης της περιοχής πρέπει να διεξαχθεί από ειδικευμένο άτομο ή κοινοποιημένη αρχή που θα καθορίσει τη συγκεκριμένη ζώνη, ομάδα αερίων και κατηγορία θερμοκρασίας. Μόνο τότε ο μηχανικός διεργασίας μπορεί να επιλέξει έναν εναλλάκτη PTFE με επιφανειακή-διαβάθμιση θερμοκρασίας ίσης ή μεγαλύτερης από αυτόν τον βαθμό. Οι αξιόπιστοι κατασκευαστές προσφέρουν σήμερα συσκευές που είναι προ{4}}πιστοποιημένες για Ζώνη 1/21 ή Ζώνη 2/22 με αποτελέσματα δοκιμών τρίτων-που δείχνουν θερμοκρασίες επιφάνειας υπό συνθήκες αποκλεισμένης{10}}ροής και υπέρ{11}}πίεσης. Εάν ο εναλλάκτης παρέχεται χωρίς ηλεκτρικά μέρη, η ευθύνη πιστοποίησης μεταφέρεται στις βαλβίδες, τα όργανα και τα καλώδια του πακέτου αξεσουάρ, καθένα από τα οποία θα πρέπει να έχει τη δική του σήμανση ATEX/IECEx. Η τεκμηρίωση πρέπει να είναι πλήρης: πιστοποιητικά υλικού που δείχνουν ότι το PTFE είναι καθαρό, κορμοί συγκόλλησης (εάν χρησιμοποιούνται), δεδομένα από δοκιμές θερμοκρασίας επιφάνειας και οδηγοί εγκατάστασης που αναφέρουν συγκεκριμένα δραστηριότητες επικίνδυνων περιοχών.

Συγκρίνετε αυτήν τη συστηματική προσέγγιση με τον πειρασμό να χρησιμοποιήσετε έναν συνηθισμένο, μη{0}}εναλλάκτη PTFE "επειδή είναι μόνο πλαστικός". Αυτός ο εξοπλισμός δεν έχει δεδομένα ταξινόμησης θερμοκρασίας, κανένα πιστοποιημένο όριο θερμοκρασίας επιφάνειας και καμία ιχνηλασιμότητα για αποφυγή στατικών ή σπινθήρων. Σε μια ρύθμιση Ζώνης 1 δεν είναι απλώς-μη συμβατή και είναι παράνομη και, το πιο σημαντικό, επικίνδυνο. Μέσα σε λίγα λεπτά από μια διαταραχή της ροής, μια μη επιτηρούμενη παροχή ατμού μπορεί να ωθήσει το τοίχωμα του σωλήνα πάνω από το AIT. Ένας διακόπτης εγγύτητας χωρίς πιστοποίηση μπορεί να προκαλέσει σπινθήρα σε κανονική βαθμονόμηση. Οι πιστοποιημένες μονάδες είναι πιο ακριβές, αλλά αν το συγκρίνετε με το κόστος μιας έκρηξης, τις χαμένες ζωές, τις κατεστραμμένες εγκαταστάσεις, τα ρυθμιστικά πρόστιμα, δεν είναι σύγκριση.

Ο βρόχος ασφαλείας είναι κλειστός με συνεχή επιθεώρηση και συντήρηση. Η διαρροή εύφλεκτου υγρού διεργασίας στο εξωτερικό του εναλλάκτη μπορεί να δημιουργήσει πρόσθετους κινδύνους. Σε κάθε περιστροφή, οι αρμοί με φλάντζα πρέπει να ελέγχονται ακεραιότητας. Όπου απαιτείται να διαλυθεί το στατικό, οι ηλεκτρικοί ιμάντες συγκόλλησης πρέπει να διατηρούνται άθικτοι. Οποιαδήποτε αντικατάσταση αισθητήρα ή βαλβίδας πρέπει να είναι άμεση αντικατάσταση της αρχικής πιστοποίησης. Εάν μια αντικατάσταση "μου αρέσει για μου αρέσει" δεν θεωρεί ότι η σήμανση Ex δεν είναι έγκυρο ολόκληρο το πιστοποιητικό συστήματος.

Συνοψίζοντας, οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE μπορούν να λειτουργήσουν με ασφάλεια σε εκρηκτικές ατμόσφαιρες, υπό την προϋπόθεση ότι κάθε τμήμα του συστήματος - θερμοκρασία επιφάνειας, ηλεκτρικά βοηθητικά στοιχεία, καθαρισμός, τεκμηρίωση και συντήρηση - έχει σχεδιαστεί σύμφωνα με τα ακριβή κριτήρια της ζώνης. Η πιστοποίηση δεν είναι χαρτιά. Είναι η διαβεβαίωση της μηχανικής ότι ο εξοπλισμός δεν θα γίνει η πηγή ανάφλεξης που δεν προβλεπόταν ποτέ να γίνει. Στην ασφάλεια της διαδικασίας υπάρχει μόνο ένας κανόνας: πρέπει να ταιριάξετε το περιβάλλον με τον εξοπλισμό και όχι το αντίστροφο. Εάν ακολουθηθεί αυτή η ιδέα, η μοναδική αντίσταση στη διάβρωση του PTFE μετατρέπεται σε πλεονέκτημα, όχι σε κίνδυνο, επιτρέποντας στα εργοστάσια χημικών να λειτουργούν αποτελεσματικά και πάνω από όλα με ασφάλεια στα πιο δύσκολα επικίνδυνα μέρη.