존 20/21의 분말세제용 혼합기는 어떤 ATEX 요구를 충족해야 합니까?
분말세제에는 계면활성제, 제올라이트, 과탄산염, 효소 과립처럼 가연성이며 일부는 열에 불안정한 성분이 자주 포함됩니다. 미세 분진과 공기 중 산소가 결합하면 혼합 공정에서 폭발성 분진 공기 혼합물이 생성될 수 있습니다. 내부 공간이 존 20으로, 주변 영역이 존 21로 분류되는 혼합기는 구조, 전기, 공정 측면에서 ATEX 지침 2014/34/EU 및 관련 규격(특히 EN 1127-1, EN 80079-37)의 요구를 충족해야 합니다.
구역 구분 및 기기 카테고리 분류
- 혼합기 내부 공간: 산업용 세제 생산에서는 운전 중 분진운이 자주 또는 지속적으로 존재하기 때문에 혼합실이 일반적으로 존 20으로 분류됩니다(기기 카테고리 1D, EPL Da).
- 혼합기 주변 영역: 이에 반해 충전 및 배출 지점, 정비용 플랜지, 그리고 바로 인접한 구역은 정상 운전 중에도 이따금 폭발성 분진 분위기가 발생할 수 있어 대개 존 21로 분류됩니다(기기 카테고리 2D, EPL Db).
- 혼합기 표시: 일반적으로 그룹 II, 분진 방폭 구역, 예: II 1D/2D Ex h/Ex tb IIIC T… Da/Db. 이때 온도 표시(T…)는 제품의 관련 최저 발화 온도 또는 작열 온도에서 도출됩니다.
최대 표면 온도에 대한 요구사항
고온 표면으로 인한 발화원을 방지하기 위해 EN 1127-1에 따라 다음 원칙이 적용됩니다:
- 분진운의 경우 최대 표면 온도는 분진운의 최소 발화 온도(MZT, °C 기준)의 삼분의 이를 넘지 않아야 합니다.
- 분진층의 경우 분진층의 작열 온도(GT, 5 mm 두께 기준 측정)에 대해 최소 75 K의 안전 간격을 유지해야 합니다.
세제에는 과탄산염과 같은 열에 불안정한 성분과 발화에 민감한 미세 분진이 자주 포함되어 있어, 특히 다음 사항이 중요합니다:
- 베어링과 축 씰링부의 온도 감시(마찰열),
- 하우징 및 재킷 온도의 관리,
- 제품 데이터(MZT/GT)로부터 도출되는 적합한 온도 등급(예: T125 °C)의 준수, 그리고
- 정전기 방전의 방지입니다.
세제 분진은 플라스틱 표면이나 접지가 불충분한 금속 부품에서 강하게 대전될 수 있습니다. 정전기 발화원을 방지하기 위해:
- 내부 구조물, 플랩, 점검창을 포함한 모든 전도성 설비 부품의 전면 접지 및 전위 균등화,
- 제품과 접촉하는 플라스틱, 씰, 호스에 대전 방지성 또는 전도성 소재 사용,
- 접지되지 않은 나사, 판재, 센서 하우징 등 절연된 전도성 부품의 방지,
- 분사 대전을 줄이기 위한 충전 시 낙하 속도 및 자유 낙하 높이의 제한,
- 혼합실 내 대면적의 비전도성 플라스틱 라이닝 사용 지양,
- 정기 검사의 일부로서 접지 저항의 정기적인 점검이 필요합니다.
구조적 및 기계적 요구사항
혼합기 자체는 기계적으로 발생하는 발화원이 배제되거나 효과적으로 제한되도록 제작되어야 합니다.
- 혼합 공구와 벽면 사이에 접촉이나 마찰이 생기지 않도록 정의되고 감시되는 간극 치수,
- 불꽃 위험이 없는 소재 조합; 분진 구역에서는 알루미늄, 마그네슘 또는 티타늄 함량이 높은 경금속을 피해야 합니다.
- 제품 공간 외부에 배치되거나 온도 감시와 정해진 정비 주기를 갖춘 구름 베어링 및 축 씰링부.
- 차단된 공구는 빠르게 과열되므로, 걸림을 감지하기 위한 회전수 및 토크 감시.
- 분진 퇴적과 이로 인한 2차 폭발을 방지하기 위한 하우징, 도어, 관통부의 방진 구조.
- 필요시 내폭압 구조 또는 압력 방출을 적용하며, 각각 전후 공정 장치와의 폭발 기술적 디커플링을 포함합니다.
공정 기술적 조치
구조 및 전기적 조치에 더해, 공정 측면의 조치는 유효한 발화원이 발생할 확률을 낮춥니다.
- 투입부터 배출까지의 밀폐된 제품 이송 경로, 그리고 흡인 처리되는 이송 지점.
- 산소 농도를 지속적으로, 그리고 측정 기술적으로 검증 가능하게 산소 한계 농도 이하로 유지할 수 있는 경우의 불활성화.
- 공정상 필요한 수준으로 혼합 강도와 주속도를 제한.
- 금속 이물질이 충격 불꽃을 일으킬 수 있으므로, 혼합기 앞단의 자력 분리기나 체를 통한 이물질 관리.
- 표면 및 주변의 분진층을 임계 두께 이하로 신뢰성 있게 유지하는 세척 주기.
문서화 및 입증
존 20/21의 경우 입증 자료도 기술 자체와 마찬가지로 적합성의 일부입니다. EN 80079-36/-37에 따른 발화 위험 평가, 지정된 운전 조건을 포함한 사용설명서, 2014/34/EU에 따른 표시, 그리고 적용된 분진 특성값의 명시가 필요합니다. 운영자가 제품, 배합 또는 운전 방식을 변경하는 경우, 원래 적용했던 최소 발화 온도와 작열 온도가 계속 유효한지 검토해야 합니다.
amixon®이 존 20/21의 방폭을 구현하는 방법
amixon®은 분진 폭발성 분체에 대한 법적 방폭 요구를 일관되게 구현합니다. 이때 회사는 법적 요건을 크게 뛰어넘습니다.
이때 분진 발생 방지가 최우선입니다. 압송 혼합 원리를 사용하는 수직형 헬릭스 혼합기가 투입됩니다. 혼합 공구는 느리게 회전하면서도 높은 혼합 품질을 만들어 냅니다. SinConcave®와 SinConvex® 구조는 혼합실 내 분진 발생을 입증 가능하게 줄여줍니다. 표준 헬릭스와 비교하면 미세 분진이 뚜렷이 적게 발생합니다.
모든 amixon® 혼합기는 ATEX 존 20에 맞게 설계됩니다. 이는 1축 혼합기 EM은 물론 VM, HM, KS, SH, GM, AM 모델에도 해당합니다. 컨테이너 혼합기 COM, 연속식 혼합기 AMK, 그리고 혼합건조 반응기 VMT와 AMT도 이 요구를 충족합니다. 존 20은 지속적이거나 장시간 폭발성 분진 분위기가 존재하는 구역을 의미합니다. 설계는 지침 2014/34/EU 및 1999/92/EG를 따릅니다. 구역 구분은 운영자의 책임이며, amixon®은 이에 적합한 장치와 완전한 문서를 제공합니다.
amixon® 혼합기는 약 0,8에서 3,5 m/s의 낮은 주속도로 작동합니다. 기계적 에너지 투입이 적습니다. 마찰 불꽃과 충격 불꽃이 시스템 특성상 줄어듭니다. 이는 고속 시스템에 비해 공정 안전성을 높입니다. 동시에 입자 구조가 보존됩니다.
모든 혼합실은 이음매 없이 용접됩니다. 점검 도어는 OmgaSeal®로 영구적으로 밀폐됩니다. 진공 및 내압 사양의 제작도 가능합니다. 분진 유출이 안전하게 방지됩니다. 분진 퇴적으로 인한 2차 폭발이 방지됩니다. 반응기 VMT와 AMT는 기밀 구조이며 절대압 5 mbar까지 내압 및 내진공 사양입니다. 제작은 용접 구조로 이루어지며, 옵션으로 ASME 규격에 따라서도 가능합니다.
혼합 공정은 진공 상태에서 진행할 수 있습니다. 불활성화를 통해 공정 공간에서 산소가 배제됩니다. 이를 통해 폭발성 분위기가 방지됩니다. 밀폐된 공정 체인은 분진 유출을 사실상 차단합니다. 혼합, 과립화, 건조가 하나의 시스템 안에서 이루어집니다. 설계는 URS와 분진 특성값에 따라 프로젝트별로 이루어집니다.
세제 생산에는 ATEX 존 20 혼합실을 갖춘 amixon® 시스템이 투입됩니다. 액상 성분은 미세하게 혼합됩니다. 이때 계면활성제와 향료는 부착물 없이 분산됩니다. 연속식 혼합기 AMK는 높은 처리량을 가능하게 합니다. 이때 충전율은 일정하게 유지됩니다. 체류 시간은 정확하게 정의됩니다.
amixon®은 오직 파더보른 공장에서만 개발 및 생산합니다. 생산은 높은 자체 제작 비율로 이루어지며, amixon®은 국제 자격을 갖춘 공인 용접 전문업체입니다. 모든 장치는 URS에 따라 개별적으로 설계됩니다. 품질 보증은 전적으로 자체적으로 이루어집니다. 모든 부품은 문서화되고 추적 가능합니다. 예비 부품은 장기간 조달 가능하게 유지됩니다. 수십 년이 지난 후에도 재생산이 가능합니다.
amixon®은 투자에 앞서 자체 시험센터에서 공정을 검증합니다. 이를 위해 35대의 시험 설비가 준비되어 있습니다. 시험은 실제 조건에서 원제품으로 진행됩니다. 이후 결과는 공동으로 평가되고 문서화됩니다. 이를 통해 신뢰할 수 있는 의사결정 기반이 마련됩니다.