방폭형 이머젼 히터: 안전한 선택 가이드

방폭형 이머젼 히터는 가연성 대기와 액체 가열이 공존하는 곳에서 필수적입니다.

가연성 액체, 가스 또는 가연성 먼지가 프로세스 가열의 필요성과 함께 존재하는 모든 시설에서 표준 침수형 히터는 부적절할 뿐만 아니라 직접적인 발화 위험이 있습니다. 방폭형 침수형 히터는 내부 전기 결함, 과열 또는 아크로 인해 주변 대기가 점화되는 것을 방지하도록 특별히 설계되었습니다. , 산업 공정에 필요한 정확하고 효율적인 액체 가열을 제공합니다.

특정 응용 분야에 적합한 방폭형 침수형 히터는 위험 지역 분류, 가열되는 유체, 필요한 와트 밀도, 피복 재료 및 종단 인클로저 등급에 따라 다릅니다. 이러한 사항 중 하나라도 잘못되면 안전 위험이 발생하거나 장치가 조기에 서비스에 실패하게 됩니다. 이 가이드는 실용적인 측면에서 모든 중요한 선택 및 설치 고려 사항을 안내합니다.

방폭형 이머젼 히터가 표준 장치와 다른 점

표준 침수식 히터는 유체를 효율적으로 가열하지만 배선이 가열 요소에 연결되는 전기 단자 인클로저는 폭발성 대기에 대해 밀봉되지 않습니다. 내부 아크나 스파크가 발생하면 주변 환경에 존재하는 가연성 증기가 발화될 수 있습니다.

방폭 침지 히터는 두 가지 보완적인 엔지니어링 접근 방식을 통해 이 문제를 해결합니다.

• 방폭(XP) 인클로저: 터미널 하우징은 내부 폭발을 방지하고 화염이 외부 대기로 전파되는 것을 방지하도록 구성되었습니다. 인클로저는 정밀하게 제어되는 간격 치수와 나사 결합 깊이를 갖춘 기계 가공 플랜지 조인트를 통해 이를 달성하며, 이는 탈출 가스를 발화 온도 이하로 냉각시킵니다. 이 인클로저는 두꺼운 알루미늄 합금이나 철로 주조되었으며 표준 터미널 헤드보다 훨씬 더 무겁고 견고합니다.
• 향상된 안전성(Ex e) 설계: 일부 유럽 및 IECEx 인증 장치에 사용되는 이러한 인클로저는 사후 폭발을 억제하는 대신 높은 절연 요구 사항, 연면 거리 및 온도 제어를 통해 아크와 스파크 발생을 전혀 방지합니다.

또한 방폭형 침지 히터에는 다음이 포함되어 있습니다. 과열 보호 장치 - 일반적으로 위험 장소에 적합한 온도 조절 장치 또는 온도 조절 장치 - 표면 온도가 설치의 T 등급 등급을 초과하지 않도록 방지합니다. 이로 인해 내부 결함 없이도 주변 대기가 발화될 위험이 있습니다.

위험 지역 분류 및 인증 요구 사항

인증받은 사람을 선택하면 방폭 침지 히터 장치의 인증을 설치의 특정 위험 장소 분류와 일치시켜야 합니다. 하나의 분류에 대해 인증된 히터를 다른 위험 지역(잠재적으로 더 심각할 수 있음)에서 사용하는 것은 규정 위반이자 안전 실패입니다.

북미분류체계(NEC/CEC)

NEC(National Electrical Code) 및 CEC(Canadian Electrical Code)는 Class/Division 시스템을 사용하여 위험 장소를 분류합니다.

• 클래스 I: 가연성 가스 또는 증기(석유 정제소, 화학 공장, 페인트 부스, 연료 취급 시설)
• 클래스 II: 가연성 분진(곡물 엘리베이터, 제분소, 석탄 처리, 의약품 분말 처리)
• 클래스 III: 발화성 섬유 또는 비산물(섬유 공장, 목공 시설)
• 부문 1: 정상적인 작동 중에 위험한 조건이 존재합니다.
• 디비전 2: 위험한 상황은 비정상적인 상황(누출, 장비 고장)에서만 발생합니다.

북미 침수형 히터에 대한 가장 까다롭고 일반적인 인증은 다음과 같습니다. 클래스 I, 디비전 1, 그룹 C 및 D — 에틸렌 및 프로판/천연 가스 환경을 각각 포괄합니다. UL 1203은 미국의 방폭 인클로저에 적용되는 표준입니다. CSA C22.2 No. 30은 캐나다에 적용됩니다.

IECEx 및 ATEX 분류(국제/유럽)

IEC 60079 시리즈 및 ATEX 지침(2014/34/EU)은 Class/Division 대신 Zone 시스템을 사용합니다.

• 구역 0 / 구역 20: 지속적으로 또는 장기간 존재하는 폭발성 대기(각각 가스/분진) - Ex ia 카테고리 필요
• 구역 1 / 구역 21: 정상 작동 중에 가끔 발생할 수 있음 - Ex d(방폭) 또는 Ex e(안전성 향상) 침수형 히터가 적합함
• 구역 2 / 구역 22: 정상적인 작동에서는 가능성이 없지만 가능합니다. 더 넓은 범위의 보호 개념이 허용됩니다.

Ex d IIB T4Gb 석유/화학 응용 분야의 방폭 침수 히터에 대한 일반적인 ATEX 표시입니다. 이는 방폭 엔클로저, 가스 그룹 IIB(에틸렌 등급), 온도 등급 T4(최대 표면 온도 135°C) 및 장비 보호 수준 Gb(영역 1 적합)를 나타냅니다.

온도 등급(T 등급): 가장 중요한 안전 매개변수

방폭 침지형 히터의 T 클래스(온도 등급)는 결함 조건을 포함한 모든 작동 조건에서 히터가 도달할 수 있는 최대 표면 온도를 정의합니다. 이 온도는 설치 환경에 존재하는 가연성 물질의 자동 점화 온도(AIT)보다 낮게 유지되어야 합니다.

T 클래스 숫자가 높을수록 온도 한계가 더 제한적이며 자동 점화 온도가 낮은 물질에 필요합니다. T3 등급의 히터는 다른 모든 매개변수에 대해 유효한 방폭 인증을 받았더라도 에틸렌 분위기(T4 이상 필요)에는 적합하지 않습니다. T 클래스를 지정하기 전에 항상 존재하는 모든 가연성 물질에 대한 AIT를 얻으십시오.

와트 밀도: 안전 요소 설계를 위한 핵심 엔지니어링 매개변수

와트 밀도(W/in²) 또는 제곱센티미터당 와트(W/cm²)로 표시되는 요소 표면적 단위당 소비되는 전력량은 침수식 히터의 요소 과열을 방지하기 위한 가장 중요한 단일 설계 매개변수입니다. 과도한 와트 밀도로 인해 요소 외피 온도가 안전 한계를 초과하여 인클로저 등급에 관계없이 유체 품질 저하, 요소 소손 및 위험한 대기에서의 발화 가능성이 발생합니다.

유체 유형별 권장 와트 밀도 제한

• 수성 및 수성 솔루션: 최대 60-80 W/in² — 물의 높은 열 전도성은 요소 표면에서 열을 효율적으로 제거합니다.
• 경유 및 연료유(난방유, 디젤): 10–20 W/in² — 석유계 유체는 열 전달 계수가 상당히 낮으며 고온에서 분해되거나 코크스가 발생합니다.
• 중유, 점성유 및 타르: 5–10 W/in² - 중유 제품은 요소 외피의 탄화를 방지하기 위해 매우 낮은 와트 밀도가 필요합니다.
• 가성 용액(NaOH, KOH): 농도에 따라 20-40 W/in² - 가성 물질은 열 전도성이 있지만 부식성이 있습니다. Incoloy 또는 티타늄 피복 필요
• 산: 15–30 W/in² - 피복 재료 선택이 중요합니다. 항상 부식 호환성 차트를 참조하십시오.
• 용융염: 20-35 W/in²(세심한 온도 제어 포함) - 고온 축열 및 열처리 응용 분야에 사용됩니다.

위험 지역 적용의 경우 항상 유체 유형 범위의 하한선 이하에 와트 밀도 제한을 적용하고 건식 화재 조건을 방지하기 위해 저액위 컷아웃을 통합합니다. 위험한 대기의 유체가 아닌 공기에 노출된 요소는 전원 공급 후 몇 초 내에 점화 가능한 표면 온도에 도달할 수 있습니다.

피복 재료: 용도에 맞는 화학 결합

소자 외장은 저항선과 산화마그네슘(MgO) 절연체를 포함하는 외부 튜브입니다. 피복 재료 선택에 따라 공정 유체 내 요소의 내식성과 어셈블리의 최대 작동 온도가 결정됩니다.

방폭 침지 히터의 일반적인 응용 분야

방폭 침수형 히터가 표준 장비인 산업 및 특정 공정 응용 분야를 이해하면 특정 설치에 XP 인증이 필요한지 여부를 확인하고 적용될 수 있는 특정 요구 사항을 식별하는 데 도움이 됩니다.

• 석유 정제 및 저장: 저장 탱크 및 공정 용기의 원유, 연료유 및 잔류 연료를 가열합니다. Class I, Division 1 또는 Zone 1 환경은 이러한 시설 전반에 걸쳐 표준입니다. 연료유 점도 감소 가열에는 일반적으로 Incoloy 요소에 5~15W/in²가 필요합니다. 코킹을 방지하기 위해.
• 화학 공정 공장: 가연성 유기용제, 케톤, 방향족 화합물이 포함된 가열 반응 용기, 저장 탱크 및 공정 파이프. T4 또는 T3 등급 등급은 존재하는 특정 화학물질에 따라 일반적입니다.
• 페인트 및 코팅 제조: 밀폐된 공간에서 희석제 및 용제의 증기로 인해 Class I, Division 1 조건이 발생하는 용제 기반 코팅 시스템의 온도를 유지합니다.
• 의약품 제조: 정확한 온도 제어가 필요한 반응 및 추출 용기의 에탄올, 이소프로판올, 아세톤(모두 클래스 I 물질)을 포함한 가열 공정 용매.
• 메탄 생성을 통한 폐수 처리: 혐기성 소화조 가열은 메탄 생성으로 인해 Class I 인증이 필요합니다. 플랜지 구성의 스테인레스강 요소는 소화조 슬러지 가열의 표준입니다.
• 곡물 및 밀가루 가공: 가연성 먼지로 인한 Class II, Division 1 환경에서는 청소 시스템을 위한 물 가열을 포함하여 시설 내 모든 난방 응용 분야에 XP 침지형 히터가 필요합니다.
• 해양 석유 및 가스 플랫폼: 플랫폼 전반에 걸친 해수 가열, 공정 유체 온도 유지 및 방한 가열에는 XP 인증과 해양 등급 내식성이 모두 필요합니다.

위험한 장소에 대한 설치 요구 사항 및 안전 제어

방폭 침수형 히터는 설치만큼 안전합니다. 인증 준수를 유지하고 치명적인 고장을 방지하려면 XP 히터 설치와 함께 몇 가지 필수 안전 제어가 필요합니다.

필수 보호 장치

• 저액위 컷아웃: 유체 레벨이 가열 요소 상단 아래로 떨어지면 히터의 전원을 차단하는 레벨 스위치 또는 프로브입니다. 이는 가장 중요한 안전 장치입니다. 위험한 대기의 증기에 노출된 활성화된 요소는 즉각적인 발화 위험이 있습니다. NEC Article 500 및 IEC 60079-14는 둘 다 Division 1/Zone 1 애플리케이션의 침수형 히터에 대해 낮은 수준의 보호를 요구합니다.
• 고온 차단(열 차단): 작동 온도 조절기보다 높지만 T 등급 제한보다 낮게 설정되어 과열 이벤트가 발생하면 회로를 영구적으로 여는 별도의 독립적인 과열 장치입니다. 히터를 다시 사용하기 전에 과열 원인을 조사할 수 있도록 수동 재설정 유형이어야 합니다.
• 작동 온도 조절 장치: 정상 작동 온도를 제어합니다. 위험 장소 등급을 받거나 위험 장소에 온도 센서가 있는 안전한 장소에 위치해야 합니다.
• 접지 결함 보호: 요소 무결성 모니터링에 필요 - 접지 오류는 유체 내 또는 터미널 연결부에서 아크를 일으킬 수 있는 요소 절연 파괴를 나타냅니다.

도관 및 배선 요구 사항

방폭 단자 엔클로저로 들어가는 모든 도관은 승인된 XP 도관 씰 피팅(Crouse-Hinds EYS 또는 동급)으로 밀봉되어야 합니다. 인클로저 입구 18인치 NEC 501.15에 따라. 밀봉 화합물은 가연성 증기가 도관 시스템을 통해 위험 지역에서 위험하지 않은 지역으로 이동하는 것을 방지합니다. 이는 히터 자체에서 멀리 떨어진 곳에서 예상치 못한 점화 위험을 일으킬 수 있는 도관 호흡이라는 현상입니다.

방폭형 침지 히터 지정: 실용적인 체크리스트

견적을 요청하거나 방폭 침수형 히터를 지정할 때 완전한 애플리케이션 데이터를 미리 제공하면 사양 오류와 잘못된 장치 배송을 방지할 수 있습니다. 다음 정보가 필요합니다.

• 위험한 장소 분류: Class/Division/Group(NEC) 또는 Zone/Gas Group(ATEX/IECEx) 및 존재하는 특정 가연성 물질
• 필수 T 클래스: 존재하는 가장 점화에 민감한 물질의 자동 점화 온도를 기준으로 함
• 유체 식별 및 속성: 화학명, 농도, 작동 온도에서의 점도, 비열 및 부식성 특성
• 작동 및 최대 유체 온도: 목표 프로세스 온도와 유체의 최대 안전 온도 모두
• 용기 치수 및 장착 구성: 탱크 직경, 사용 가능한 담금 길이, 플랜지 또는 나사산 연결 크기 및 방향(수평, 수직, 각도)
• 필요한 킬로와트 등급: 가열 부하(질량 × 비열 × 온도 상승 ¼ 가열 시간)에 정상 상태 열 손실 보상을 더해 계산됩니다.
• 공급 전압 및 위상: 단상 또는 3상, 전압 레벨 및 설치 지점에서 사용 가능한 전류량
• 인증 기관 선호 사항: 북미 애플리케이션용 UL/CSA, 유럽 연합용 ATEX, 국제/글로벌 승인용 IECEx