Die Herausforderung der Erwärmung in explosionsgefährdeten Atmosphären
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In der Arktis finden die Öl- und Gasförderung, die chemische Verarbeitung und der Bergbau oft in sehr kalten und gefährlichen Umgebungen statt. An diesen Orten müssen Heizgeräte bei -40 Grad weiterarbeiten, ohne dass brennbare Gase, Dämpfe oder Staub in Brand geraten. Die technischen und rechtlichen Anforderungen für diese Anwendungen gehören zu den strengsten in der Heizungsbranche.
Die Schutzanforderungen basieren auf der Kategorisierung von Gefahrenstellen. An Orten der Klasse I gibt es Gase oder Dämpfe, die Feuer fangen können, und an Orten der Klasse II gibt es Stäube, die Feuer fangen können. In Regionen der Division 1 gibt es immer gefährliche Konzentrationen, während sie in Gebieten der Division 2 nur dann auftreten, wenn etwas schief geht. In Bereichen der Klasse I, Division 1 benötigen Heizpatronen explosionssichere Gehäuse, die für die vorhandene Gasgruppe ausgelegt sind. Gruppe B (Wasserstoff), Gruppe C (Ethylen) oder Gruppe D (Propan) sind die am häufigsten in industriellen Umgebungen verwendeten Gasgruppen.
Die explosionssichere-Struktur hält Explosionen im Inneren und verhindert, dass die Umgebungsluft Feuer fängt. Bei Heizpatronen geht es in der Regel darum, sie in explosionssichere Gehäuse mit Flammenwegen einzubauen, die austretende Gase auf einen Wert unter die Temperatur abkühlen, bei der sie sich entzünden können. Die Gehäuse müssen hydrostatische Tests mit dem 1,5-fachen des maximalen Arbeitsdrucks aushalten und enge Toleranzen bei den berührenden Oberflächen einhalten. Diese Kriterien machen die Heizgeräte wesentlich teurer und schwerer als herkömmliche Heizgeräte, dennoch sind sie aus Sicherheitsgründen gesetzlich vorgeschrieben.
Eigensicherheit ist eine weitere Möglichkeit, sich zu schützen, und eignet sich besonders für Heizanwendungen, die nicht viel Strom verbrauchen. Selbst bei einem Ausfall halten eigensichere Systeme die Energie (Spannung und Strom) auf einem Niveau, das in einer gefährlichen Atmosphäre keinen Brand auslösen kann. Heizpatronen für Eigensicherheitsanwendungen arbeiten mit 24 V oder weniger und verfügen über Barrieren oder galvanische Isolatoren, die den Strom begrenzen. Dadurch wird die maximale Wattleistung begrenzt, es entfallen jedoch auch die schweren Gehäuse, die für eine explosionssichere Konstruktion erforderlich sind, und die Wartung kann durchgeführt werden, ohne dass Gas freigesetzt werden muss.
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Eine weitere Option für größere Heizsysteme sind gespülte und überdruckgekapselte Gehäuse. Inertgas oder saubere Luft halten den Druck im Inneren des Gehäuses positiv, wodurch verhindert wird, dass gefährliche Gase eindringen. Heizpatronen in diesen Systemen können für den allgemeinen Gebrauch gebaut werden, aber das Spülsystem muss überwacht und gesperrt werden, damit sich die Heizungen ausschalten, wenn der Spülfluss stoppt. Diese Methode eignet sich gut für Schalttafeln und Analysatorgehäuse, funktioniert jedoch nicht so gut für verteilte Heizsysteme, wie z. B. Rohrleitungsbegleitheizungen.
Die T--Bewertung für die Temperaturklassifizierung legt eine Grenze für die höchsten Oberflächentemperaturen fest, um zu verhindern, dass sie Feuer fangen. Beispielsweise begrenzt die T3-Einstufung die Oberflächentemperatur auf 200 Grad, während die T4-Einstufung sie auf 135 Grad begrenzt. Wenn Sie Heizpatronen kaufen, müssen Sie darauf achten, dass diese über T-Werte verfügen, die der Selbstentzündungstemperatur der bereits vorhandenen Risiken entsprechen. Die Einstufung T3 ist bei Dieseldämpfen möglicherweise möglich, für Wasserstoff ist jedoch die Einstufung T6 (maximal 85 Grad) erforderlich. Diese Regeln bedeuten häufig geringere Wattdichten oder zusätzliche Temperaturkontrollen, die an sicheren Orten nicht erforderlich wären.
Für die Kabeleinführung und Abdichtung an gefährlichen Stellen sind spezielle Armaturen erforderlich. Explosionssichere Leitungsabdichtungen verhindern die Ausbreitung von Flammen durch Verkabelungssysteme, während Kabelverschraubungen das Gehäuse intakt halten und gleichzeitig den Zutritt von Leitungsdrähten ermöglichen. Diese Armaturen müssen mit der Isolierung des Heizkabels funktionieren, bei der es sich um Glasfaser-, Silikon- oder mineralisolierte Drähte handeln kann, und sie müssen der Temperatur und dem Wetter standhalten können. Eine unsachgemäße Versiegelung von Gegenständen ist ein typischer Verstoß gegen die Vorschriften, der dazu führen kann, dass Gerätezertifizierungen ungültig werden und Menschen in Gefahr geraten.
Für Geräte, die an gefährlichen Orten eingesetzt werden, ist eine Menge Papierkram und Zertifizierung erforderlich. Hersteller müssen Zertifizierungen Dritter erhalten-(UL, CSA, ATEX, IECEx), um nachzuweisen, dass ihre Produkte den Sicherheitsvorschriften entsprechen. Jedes zugelassene Heizgerät ist mit Etiketten versehen, aus denen hervorgeht, wie es schützt, mit welchen Gasgruppen es arbeitet, welcher Temperaturklasse es angehört und in welchem Umgebungstemperaturbereich es liegt. Installateure müssen sicherstellen, dass die Nennwerte der Geräte mit der Klassifizierung des Gefahrenbereichs übereinstimmen. Der Einsatz von Geräten der Division 2 in Situationen der Division 1 birgt ein erhebliches Verletzungs- und Haftungsrisiko für Personen.
