유기 분체나 그 밖의 가연성 분체를 다루는 혼합기의 경우, ATEX에 적합한 설계는 언제나 물질, 공정, 설비별 평가의 결과입니다. 제품 명칭만으로는 충분하지 않으며, 결정적인 것은 실제 미세분진 비율, 수분, 입도, 가능한 용제 또는 향료 증기, 온도, 공정 압력, 그리고 시동부터 세척에 이르는 운전 상태입니다. 혼합기와 혼합 설비에 대해서는 VDI 2263 시트 10이 핵심적인 설계 지침이며, 분진, 가스, 증기, 하이브리드 혼합물을 다루는 혼합기의 화재 및 방폭을 명시적으로 다룹니다.

구역 콘셉트와 물질 데이터

구역 구분은 운영자의 방폭 문서에 속합니다. 존 20은 혼합기, 필터, 사일로 또는 이송 배관의 내부에서 폭발성 분진 분위기가 지속적으로, 장시간 동안 또는 자주 존재하는 경우입니다. 존 21은 정상 운전 중 그러한 분위기가 이따금 발생할 수 있는 구역, 예를 들어 충전, 배출 또는 시료 채취 지점에 해당합니다. 존 22는 그러한 분위기가 드물게, 짧은 시간 동안만 발생하는 구역을 말합니다. 구체적인 경계는 분진 방출, 기밀성, 흡입, 세척, 주변 상황에서 도출됩니다.

존 20에는 원칙적으로 매우 높은 보호 수준이 필요하며, 전통적인 ATEX 분류에서는 대개 카테고리 1D에 해당합니다. 존 21에는 카테고리 1D 또는 2D가, 존 22에는 카테고리 1D, 2D 또는 3D가 허용됩니다. 이 지정은 전기 및 비전기 부품을 포함합니다. 모터, 센서, 액추에이터, 샤프트, 베어링, 실(seal), 혼합 도구, 플랩, 이송 장치를 함께 검토해야 합니다. 적합한 적합성 평가와 EU 형식승인 시험의 필요 여부는 기기 카테고리, 기기 그룹, 기기 유형, 적용되는 ATEX 적합성 평가 절차에 따라 정해집니다. 따라서 형식승인 시험이 카테고리 1D 또는 2D의 모든 기기에 일률적으로 필요한 것은 아닙니다.

세부 설계에 앞서 대표성 있는 안전기술적 물질 데이터가 필요합니다. 여기에는 최소한 KSt, 최대 폭발압력 pmax, 최소점화에너지, 분진 구름의 최소점화온도, 분진층의 최소점화온도, 입도 분포, 수분, 전기전도도가 포함됩니다. 휘발성 액체나 용제를 투입하는 경우, 순수한 분진에 비해 점화 및 폭발 거동이 달라질 수 있으므로 증기-분진 하이브리드 혼합물을 별도로 평가해야 합니다. '세제 분진'이나 그 밖의 제품군에 대한 일반적인 최소점화에너지 범위는 충분히 신뢰할 수 없으며 설계 근거로 사용해서는 안 됩니다.

점화원 방지

유효한 점화원의 방지는 핵심적인 보호 단계입니다. EN 1127-1은 고온 표면, 화염과 고온 가스, 기계적으로 발생하는 스파크, 전기 설비, 미주전류, 정전기, 낙뢰, 전자기 복사, 발열 반응을 포함한 다양한 점화원 유형을 다룹니다. EN ISO 80079-36 및 -37은 비전기 기기와 그 잠재적 점화원의 평가에 관련이 있습니다.

기계적 간극, 소재 조합, 가능한 접촉 지점, 이물질은 정상 운전과 고려해야 할 이상 상황에서 위험한 마찰, 충격 또는 연삭 스파크가 발생하지 않도록 설계해야 합니다. 존 20의 혼합 도구에 대해 '1 m/s 미만'과 같은 일반적으로 통용되는 최대 속도는 존재하지 않습니다. 허용 원주 속도는 형상, 소재, 입도, 가능한 이물질 유입, 접촉 가능성, 온도, 혼합 과제, 그 밖의 보호 조치에 따라 달라집니다. 이는 점화 위험 평가의 틀 안에서 근거를 제시해야 합니다.

베어링과 실(seal)은 위험한 지점입니다. 외부에 위치한 베어링, 제품 공간과 구동 공간의 효과적인 분리, 적합한 샤프트 실링, 온도 감시, 상태 감시가 가능합니다. 조치는 분체, 회전수, 압력, 온도, 예정된 세척 방식에 맞아야 합니다. TRGS 723은 위험성 평가에서 다른 규정을 허용하지 않는 한, 분진층에 대해 원칙적으로 분진층의 최소점화온도와 표면 온도 사이에 75 °C의 안전 간격을 규정합니다.

정전기 대전은 특히 건조하고 미세하며 전도성이 낮은 분체의 경우 점화원이 될 수 있습니다. 전면적인 접지·등전위 결합 콘셉트, 도전성 및 절연성 부품의 평가, 적합한 호스, 필터 매체, 가요성 연결부, 용기, 개인보호장비가 필요합니다. TRGS 727은 정전기 점화 위험을 방지하기 위한 요구사항을 설명합니다. 106 Ω의 일률적인 접지 저항값은 모든 설비 부분과 응용 사례에 적용할 수 있는 것은 아닙니다. 예를 들어 TRGS 727은 C형 FIBC에 대해 접지점까지의 방전 저항이 107 Ω 미만이어야 한다고 규정합니다. D형 FIBC는 접지가 필요하지 않지만, 위험한 대전이 발생하지 않는다는 입증이 있는 경우에만 사용할 수 있습니다.

전기 설비는 지정된 구역, 분진 분위기, 허용 표면 온도에 적합해야 합니다. 방진형 전기 기기의 경우 IP6X와 같은 방진 등급이 흔히 관련이 있지만, 필요한 보호 등급과 표시는 선택된 보호 원리와 구체적인 기기 승인에서 도출됩니다. 본질안전 방식은 특정 측정 및 제어 회로에 유용할 수 있지만, 혼합기 내 모든 센서에 대한 보편적인 규정은 아닙니다.

보호 콘셉트와 불활성화

보호 콘셉트는 우선순위를 따릅니다. 먼저 밀폐형 공정 운영, 분진 방출 제한 또는 불활성화 등을 통해 위험한 폭발성 분위기를 방지하거나 제한할 수 있는지 검토합니다. 그다음 유효한 점화원을 방지합니다. 두 목표를 모두 신뢰할 수 있게 달성할 수 없는 경우, 폭발 영향을 제한하는 구조적 조치가 추가됩니다.

불활성화 시에는 적합한 가스, 흔히 질소를 이용하여 산소 함량이 물질 및 공정별로 정해진 산소농도한계 아래로 내려갈 때까지 산소를 줄입니다. 산소 8 부피퍼센트 미만이라는 일률적인 목표값은 허용되지 않습니다. 허용 운전 농도는 산소농도한계, 측정 불확도, 누출 가정, 공정 변동, 정해진 안전 여유로부터 도출해야 합니다. 불활성화에는 충분히 기밀한 설비, 적합한 불활성가스 공급, 산소 측정, 정해진 경보 및 정지 값, 안전 관련 인터록이 필요합니다.

과탄산나트륨과 같은 산화제가 포함된 레시피의 경우 불활성화는 특히 세심하게 평가해야 합니다. 과탄산나트륨은 분해 시 산소를 방출하여 화재를 강화할 수 있습니다. 따라서 질소를 이용한 산소 저감은 온도 관리나 열분해, 가능한 오염, 발열 반응의 평가를 대체하지 않습니다.

구조적 보호 조치에는 내폭압 구조 또는 내폭압충격 구조 장치, 압력방출, 무화염 방출, 폭발억제, 연결된 설비 부분의 분리가 있습니다. EN 14460은 내폭성 기기를, EN 14491은 폭발압력방출을, EN 14373은 폭발억제 시스템의 설계, 적용, 효과 검증, 운전, 유지보수를 다룹니다. 이러한 시스템은 밀폐형 또는 실질적으로 밀폐된 인클로저를 대상으로 하며, 불안정하거나 폭발성이거나 발화성이거나 자연발화성인 물질에는 적용되지 않습니다.

폭발이 배관을 통해 필터, 사일로, 계량 및 충전 설비로 전파되지 않도록 분리가 특히 중요합니다. 적합한 해법으로는 방폭 기술적으로 검증된 체크 플랩, 급속 차단 게이트, 소화제 배리어, 방폭 밸브 또는 이에 적합한 로터리 밸브가 있습니다. 모든 분리 장치는 분진폭발등급, 배관, 공정 방향, 압력 조건, 설치 상황에 맞아야 합니다.

문서화와 점검

설계는 제조사의 위험성 평가와 운영자의 방폭 문서에 추적 가능하게 문서화되어야 합니다. 여기에는 물질 데이터, 구역, 점화 위험 평가, 기기 카테고리, 보호 콘셉트, 인터페이스, 운전 한계, 유지보수, 세척, 점검, 시동·정지·레시피 전환·이상 상황의 처리가 포함됩니다.

가동 전과 정기적으로 설치 장소에 적용되는 규정에 따른 점검이 필요합니다. 독일에서는 특히 위험물질규정과 산업안전보건규정의 요구사항을 준수해야 합니다. 구조화된 HAZOP이나 이에 준하는 안전성 연구는 복잡한 혼합 설비에서 매우 유용할 수 있지만, 모든 설비에 대한 일률적인 법적 의무는 아닙니다.