Miksi kipinänsuojattu taaksepäin kalteva puhallin soveltuu kemiallisille teollisuusilmanvaihtojärjestelmille

Kemiallinen tehdas siirtää liuotteen sisältävää ilmaa joka sekunti, ja kipinänsuojattu taaksepäin kallistettu tuuletin sijaitsee tämän liikkeen keskipisteessä. Siellä, missä syttyviä höyryjä kulkee ilmanvaihtojärjestelmän läpi, mikä tahansa metalli-metalli-kosketus tavallisessa tuulittimessa voi aiheuttaa syttymiskipinän. Kemiallinen ilmanvaihto vaatii siksi komponentteja, jotka eivät voi tuottaa tällaista kipinää, mutta jotka kuitenkin tarjoavat tasaisen ilmavirran.

Räjähtämisen riskialueiden ymmärtäminen kemiallisessa ilmanvaihdossa

Siellä, missä syttyviä höyryjä kertyy prosessilinjoihin

Kipinänsuojattu taaksepäin kallistunut tuuletin on määritelty tapauksessa, jossa prosessi vapauttaa syttyvää kaasua, joka voi saavuttaa alimman räjähtämisrajan. Tyypillisessä kemiallisessa prosessissa liuottimet, monomeerit ja puhdistusaineet vapauttavat syttyvää kaasua sekoituksen, lämmityksen tai siirron aikana. Nämä kaasut kertyvät reaktoreiden, väliastioitten ja avointen näytteenottokohtien läheisyyteen. Ilman suunnattua poistoilmanottoa paikallinen höyrypitoisuus nousee kohti alinta räjähtämisrajaa. Hyvin suunniteltu ilmanvaihtojärjestelmä pitää seoksen tämän kynnysarvon alapuolella ohjaamalla saastunutta ilmaa pois poistoputken kautta. Käyttäjät jakavat jokaisen kaasun vapautumiskohteen vyöhykkeisiin, jotta jokaiselle ilmanvaihtoputkelle valitaan oikea laitteiston luokka. Myös jauhemaisista lisäaineista tuleva pöly voi muodostaa syttyvän pilven, joten sama ilmanvaihtotarkkaus pätee myös sekoitettuihin seoksiin, joissa höyry ja pöly esiintyvät yhdessä.

Miten yksi kipinä tekee turvallisesta ilmanvaihdosta turhatonta

Syttyvä höyry vaatii kolme elementtiä: polttoaineen, hapen ja sytytyslähteen. Tavallinen keskipakofan, jossa on teräksinen siipi ja kotelo, voi tuottaa kipinän, kun ruuvi löystyy tai epäpuhtaus osuu impelleriin. Tämä kipinä räjähtävän ilmaseoksen sisällä voi leviää putkistoa pitkin takaisinpäin ja sytyttää koko linjan. Kipinän poistaminen eliminoi suojaketjun heikoimman lenkin. Staattinen sähkö ja kuumat pinnat lisäävät lisävaaraa, joten ilmanvaihtosuunnittelun on hallittava kaikki uskottavat vaaranlähteet, ei ainoastaan tuuletinta.

Kipinöintiä estävä rakenne kipinöintiä estävässä tuuletimessa

Alumiini- ja pronssimateriaaliset impellerit

Suunnittelun ydin on pyörä. Kipinöintiä estävä taaksepäin kallistettu tuuletin yhdistää alumiiniseoksen impellerin pronssiseen tai alumiiniseen koteloön. Alumiini ja pronssi ovat pehmeitä ja tuottavat vähän lämpöä kosketuksessa, joten isku koteloa vasten ei heitä kirkkaan kuumaa hiukkasta. Prosessiaineiden ollessa aggressiivisempia ruostumatonta terästä 304 tai 316 voidaan käyttää kipinöintiä estävien pintojen tukemiseen korroosiosuojaukseen. Valitut materiaalit kestävät myös happamia kalvoja, jotka muodostuvat liuotinvyyhteen tiivistyessä viileälle metallille.

Taaksepäin kallistettu aerodynamiikka ja tasapaino

Takaa vinottu siipiprofiili osoittaa pyörimissuunnasta poispäin, joten pyörä heittää pölyä pois eikä kerää sitä kuten eteen vinottu suunnittelu. Geometria parantaa staattista hyötysuhdetta ja alentaa tehonkulutusta annetulla tilavuudella, mikä on tärkeää, kun tuuletin toimii jatkuvasti. Kipinänsuojattu takaa vinottu tuuletin säilyttää kyseisen hyötysuhteen samalla kun kipinänpolku poistetaan. Pyörän vakauden varmistamiseksi jokainen impulssori tasapainotetaan ennen lähetystä ISO 1940 -standardin mukaisesti. Tasapainotettu pyörivä kokoonpano vähentää värähtelyä, suojelee tarkkuuslaakeria ja mahdollistaa hiljaisen toiminnan vilkkaassa kemikaalihallissa.

Kemiallisia prosesseja koskevat standardit ja ilmanvaihto

NFPA 91 -poistoilmaa koskevat vaatimukset

NFPA 91 kattaa kaasun, höyryn ja sumun poistojärjestelmät ja määrittelee rakentamis-, pääsy- ja kipinäkontrollivaatimukset. Liukukappaleiden kulkiessa lähellä kuoren pintaa liuotinlastaisiin järjestelmiin vaaditaan ei-rautapitoisia tai suojattuja pintoja. Kipinänsietoinen taaksepäin kallistunut tuuletin täyttää tämän ei-rautapitoisuusvaatimuksen. NFPA 91:n noudattaminen auttaa myös ilmanvaihtosuunnittelun hyväksyntäprosessissa ja varmistaa kipinäkontrollilogiikan yhtenäisyyden suunnittelusta käyttöönottoon saakka. OSHA 29 CFR 1910.94 vahvistaa työnantajan velvollisuuden huolehtia työpaikan ilmanvaihdosta tällaisissa järjestelmissä.

ATEX 2014/34/EU ja CE/UKCA -merkintä

EU:n alueelle asennettaville laitteille ATEX 2014/34/EY määrittelee, miten räjähtävissä ilmapiireissä käytettävät koneet on rakennettava ja dokumentoitava. Kipinöintiä estävä taaksepäin kallistunut tuuletin, joka on luokiteltu oikeaan luokkaan, vastaa tehtaan vyöhykettä ja kaasuryhmää. CE- ja UKCA-merkit vahvistavat, että tuote täyttää sovellettavat EU:n ja Yhdistyneen kuningaskunnan direktiivit. UL 507 koskee sähköisiä tuulittimia Pohjois-Amerikassa ja tarjoaa rinnakkaisen turvallisuuspolun vientiin. RoHS ja REACH lisäävät materiaalivaatimusten noudattamisen varmistusta komponenteille, jotka myydään eurooppalaisiin tehtaisiin, kun taas IEC 60034 määrittelee moottorin hyötysuhdeluokan pyörän takana.

Kemiallisten prosessien ilmanvaihtotapaus

Taustaa ja ongelma

Erityiskemikaalien tehtaassa liuottimia sekoitettiin avoimien yläpuolisten säiliöiden sisällä, ja höyryä imettiin yhteisen teräsputken läpi. Alkuperäinen eteenpäin kaareutunut tuuletin käytti teräksistä valmistettua pyörää, josta oli jo irronnut ruuvi ja joka oli jättänyt naarmuja koteloonsa. Tekniikka merkitsi linjaa mahdollisena sytytyspolkuna, koska höyryn pitoisuus säiliöiden läheisyydessä nousi eräiden siirtojen aikana lähelle alinta räjähtämisrajaa. Nykyinen laite ei ollut kipinänsuojattu taaksepäin kalteva tuuletin, joten kipinävaara jäi suunnitteluun eikä sitä poistettu suunnitteluvaiheessa.

Ratkaisu, vaikutus ja huolto

Tiimi korvasi pyörän alumiini- ja pronssisekoitteisella kipinöimättömällä kokoonpanolla ja määritteli uudelle tehtävälle taaksepäin kallistetun profiilin. Uusi kipinöimätön taaksepäin kallistettu tuuletin poisti sytytyspolun ja palautti turvamarginaalin räjähdysrajan alapuolelle. Ilmavirtausominaisuudet vahvistettiin AMCA 210 - ja ISO 5801 -standardien mukaisesti ennen asennusta. Käynnistyksen jälkeen naarmuuntuneen kotelo-riski katosi, ja kanava pysyi turvallisena koko erän ajan. Tavanomaisessa tarkastuksessa tarkistetaan nyt siiven välistä etäisyyttä, laakerin lämpötilaa ja impellerin tasapainoa määrätyin väliajoin, ja moottorin suojarakenteen luokitus varmistetaan alueen luokituksen perusteella. Varapyörät säilytetään puhtaana ja merkittyinä materiaalin mukaan, jotta kenttävaihto ei koskaan tuo ferrosta osaa takaisin linjaan.

Turvallisen kemikaalituuletin valinta ja huolto

Oikean koneen määrittäminen alkaa prosessin vaarallisuustarkastelulla ja aluekartalla. Kipinöintiä estävä taaksepäin kallellaan oleva tuuletin tulisi valita vasta, kun haihteryhmä, lämpöluokka ja kanavan vastus tunnetaan. Ostajien tulisi pyytää materiaalitodistuksia alumiini- tai pronssipyörälle ja vahvistaa moottoripuolen IP-luokitus IEC 60529 -standardin mukaisesti. Kohteessa tulee tarkistaa siiven välys ja laakerin lämpötila kuukausittain sekä tasapainottaa impelli ISO 1940 -standardin mukaisesti, jos värinä kasvaa. Tuulettimen sovittaminen käyttöolosuhteisiin varmistaa kemiallisen ilmanvaihtojärjestelmän turvallisuuden ja tehokkuuden koko sen käyttöiän ajan.

Usein kysytyt kysymykset

Kysymys

Mikä tekee kipinöintiä estävästä tuulettimesta turvallisen räjähdysalttiissa ympäristössä?

Vastaus: Pyörä ja sen läheiset pinnat on valmistettu alumiinista tai pronssista, joissa on vähän lämpöä vapauttava ja kipinöintiä aiheuttamaton ominaisuus iskun aikana. Teräksinen esine ei voi sytyttää höyryä isketessään koteloon, koska kosketuspiste pysyy auto-ignition-energian alapuolella. Takaa vinossa sijaitseva siiven profiili vähentää myös epäpuhtauksien iskun riskiä. Materiaalitodistukset ja kovuustarkastukset vahvistavat kipinöinnin estävän ominaisuuden ennen laitteen saapumista vaaralliselle alueelle.

Kysymys

Miksi kemiallisessa ilmanvaihdossa tarvitaan kipinöinnin estävä tuuletin?

Vastaus: Kemikaaliputket kuljettavat liuotinhöyryjä, jotka voivat saavuttaa aleman räjähtämisen rajan säiliöiden ja reaktorien läheisyydessä. Tavallinen terästuhkainen tuuletin voi heittää kipinän löysän ruuvin tai jumiutuneen epäpuhtaudesta, mikä antaa höyrylle kolmannen syttymissuojan. Kipinöinnin aiheuttavan tekijän poistaminen sulkee tämän aukon. Standardit kuten NFPA 91 ja ATEX 2014/34/EU edellyttävät kipinöinnin hallintaa tällaisissa poistoilmanvaihtojärjestelmissä, joten kipinöinnin estävä tuuletin on sekä vaatimus että turvallisuustoimenpide, ei vaihtoehto.

Kysymys

Miten kipinöinnin estävä tuuletin luokitellaan ATEX:n mukaan?

Vastaus: ATEX 2014/34/EY:n mukaisesti kipinänsuojattu taaksepäin kallistunut tuuletin saa luokituksen, joka liittyy kohteen vyöhykkeeseen ja kaasuryhmään. Yksikkö, joka on tarkoitettu käytettäväksi liuotinvyöhykkeessä (vyöhyke 1), on varustettu nimeämiskilvessä vastaavalla laiteluokituksella ja lämpöluokalla. CE- ja UKCA-merkinnät osoittavat, että direktiiviä noudatetaan. Ilmoitettu luokitus määrittää, miten alumiini- tai pronssirakenteen ja moottorin suojausluokan dokumentoidaan, joten ostajien tulee tarkistaa todistus tehtaassa käytettävän vyöhykkeen perusteella ennen ostoa.

Kysymys

Voiko yksi tuuletin käsitellä sekä höyryä että syttyvää pölyä?

Vastaus: Yksi laite voi palvella sekä kaasu- että pölyvaaroja, jos sen luokitus kattaa sekä kaasuryhmän että mahdollisen pölyluokan. Taaksepäin kallistuneet siivet poistavat jauhetta tehokkaasti, mikä on hyödyllistä silloin, kun lisäaineet muodostavat syttyvän pilven. Alueen luokittelussa on mainittava kaikki vaarat, ja rakennetta – mukaan lukien alumiini- tai pronssipyörä – on suunniteltava tiukimman vaaran mukaan. Silloin, kun pölyä ja höyryä esiintyy yhtä aikaa, ilmanvaihdon tarkastelussa on vahvistettava, että yksi laite täyttää yhdistetyn ATEX-luokan vaatimukset eikä tehtävää jaeta usealle laitteelle.

Kysymys

Tarvitsevatko kemian teollisuuden laitokset näille tuulettimille kolmannen osapuolen sertifiointia?

Vastaus: EU:n ja Yhdistyneen kuningaskunnan sivuilla vaaditaan CE- ja UKCA-merkintöjä, jotka perustuvat valmistajan ATEX 2014/34/EY -direktiiviä ja muita asiaankuuluvia direktiivejä vastaan antamaan julistukseen. Palamis- tai räjähtämiskokeiden tulokset ja materiaalitodistukset tukevat kyseistä julistusta. Joissakin tapauksissa käyttäjät pyytävät myös riippumatonta varmennusta siitä, että pyörä ei aiheuta kipinöitä. Vaikka laki keskittyy julistettuihin merkintöihin, hankintatiimit saavat lisäluottamusta tarkastellessaan koko dokumenttipakettia, johon kuuluvat myös tasapainotusraportit ISO 1940 -standardin mukaisesti sekä suorituskykytestit AMCA 210 -standardin mukaisesti.