Heiß und harmlos

Heizsystem für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen

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16.04.2013 Gefährliche Umgebung fordert Technik heraus: Ein bekanntes deutsches Forschungsunternehmen aus dem Chemiesektor war auf der Suche nach einem Gaserhitzer, um ihn in der Ex-Zone 2 in einer Anlage für die Erforschung von verschiedenartigen Gasgemischen aufzustellen.

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Entscheider-Facts Für Ausrüster

  • Die Ex-Heizung ist mit der Zündschutzart (Ex) II 2G Ex de IIB T1 ausgeführt. Damit eignet sie sich für die Aufstellung in einer Ex-Zone 1.
  • Das Heizsystem eignet sich für den Einsatz bei Gasen mit wechselnden Zusammensetzungen sowie unterschiedlichen Volumenströmen bis fast zum Stillstand.
  • Drücke zwischen 20 und 60 barg sowie Austrittstemperaturen zwischen 80 und 350 °C lassen sich mit dem Heizsystem verarbeiten.

Mit diesem Anliegen hat es sich an einen Spezialisten für elektrische Heizsysteme gewandt. Gefordert war die reibungslose Funktion bei wechselnden Zusammensetzungen und unterschiedlichen Volumenströmen fast bis zum Stillstand, bei Drücken zwischen 20 und 60 barg sowie bei Austrittstemperaturen zwischen 80 und 350 °C. Die benötigte Heizleistung von 1,2 MW überstieg dabei die der Ex-Heizungen, die der Heizsystem-Hersteller bis zu diesem Zeitpunkt gefertigt hatte. Zudem ist der Raum, der für die Aufstellung des Gaserhitzers zur Verfügung stand, sehr begrenzt. Über die gleichfalls zu liefernde Leistungs- und Temperaturregelung sollte sich der Erhitzer stufenlos von 0 bis 100 % regeln lassen.

Zwei Tage nach dem ersten Besuch bei der Betreiberfirma und ausführlichen Gesprächen über das Vorhaben war klar, dass dieses Projekt eine interessante Herausforderung für alle Abteilungen sein wird: Für eine Versuchsanlage sind diverse Gasgemische, darunter überwiegend Kohlenwasserstoffe, zu erhitzen. Nach viermonatiger Projektierungsphase hatten die beteiligten Firmen den Liefervertrag unterzeichnet und nach weiteren vier Monaten wurden der Erhitzer sowie die Leistungs- und Temperaturregelung termingerecht geliefert und durch Montagemeister des Herstellers eingerichtet.

Kundenindividuelle Auslegung und Überwachung

Der Ex-Erhitzer, der in zwei Segmenten gefertigt wurde, teilt seine 1,2 MW Heizleistung auf vier Züge des Druckbehälters und zwölf elektrische Gruppen mit je 100 kW auf. Die Wärmeisolierung wurde im Anschluss an die Montage inmitten der bestehenden Anlagen durch ein Subunternehmen vorgenommen. Die Ex-Heizung hat eine Ex-Strömungsüberwachung, insgesamt zwölf Einheiten aus Pt100-Sensoren zur Überwachung der Oberflächentemperaturen der Heizelemente, vier Pt100-Fühler zur Überwachung der Behältertemperaturen und zwei redundante Pt100-Elemente, um die Medientemperatur zu regeln. Die Ex-Heizung mit der Zündschutzart (Ex) II 2G Ex de IIB T1 eignet sich für die Aufstellung in einer Ex-Zone 1.

Unmittelbar neben dem Erhitzer befindet sich die stufenlose Leistungs- und Temperaturregelung. Auf Kundenwunsch lassen sich alle zwölf Gruppen einzeln zuschalten; das Regelprinzip ist eine Kaskadenregelung mithilfe einer SPS S7-400. Neben der Bedienung über das Touchpanel ist die Fernbedienung von der Schaltwarte aus möglich; die Anbindung ist über Profibus DP realisiert. Zudem ist die notwendige Isolationsüberwachung enthalten. Da längere Stillstandzeiten im Betrieb bei Rundrohrheizkörpern eine Reduzierung des Isolationswiderstandes durch die hygroskopische Eigenschaft des Isolators innerhalb des Edelstahlmantels bedingen, ist ein Wartungsprogramm installiert, das diese Eigenschaft überwacht. Erfahrene Servicemeister haben gemeinsam mit Technikern des Auftraggebers die Anpassung der Schnittstelle der Leistungs- und Temperaturregelung zur zentralen Steuerung ausgeführt und das Heizsystem in Betrieb genommen. Integriert wurde die für den Ex-Schutz relevante Temperaturklasse, die geprüft und bescheinigt wurde. Das spart dem Kunden zusätzlich Kosten für eine Prüfung.

Durch die verschiedenen Maßnahmen konnte der Hersteller die Anlage fristgerecht übergeben. Aufgrund der guten Erfahrung des Kunden mit dem Ausrüster hat das Forschungsunternehmen bei ihm Ende 2012 ein ähnlich herausforderndes Projekt platziert.

Powtech 2013, Halle 4 – 447

Zum Explosionsschutzportal der Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie gelangen Sie hier, zu weiteren Infos der BG geht es hier entlang.

Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt stellt hier nützliche Infos zum Thema Ex-Schutz bereit.

Heftausgabe: April 2013

Über den Autor

Jürgen Dobeck, Projektleiter, Elmess
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