Ex-flensheater: explosieveilige flensheaters voor ATEX-zones
Een Ex-flensheater verwarmt vloeistoffen en gassen in een tank of vat waar brandbare damp aanwezig kan zijn. In zo'n ATEX-zone mag het verwarmingselement zelf nooit de ontstekingsbron worden, en dat stelt andere eisen aan de constructie dan bij een gewone flensheater. In dit artikel lees je wat een Ex-flensheater onderscheidt, welke zone, temperatuurklasse en watt-dichtheid je moet opgeven, en hoe begrenzer en regeling samen de veiligheid borgen. Juist in die combinatie van medium, watt-dichtheid en temperatuurklasse denken de technici van Rokoma met je mee.
Wat is een Ex-flensheater?
Een Ex-flensheater is een elektrische dompelverwarmer waarvan meerdere buisvormige verwarmingselementen gasdicht door een flensplaat zijn gevoerd, en die als geheel is gecertificeerd voor gebruik in een explosiegevaarlijke zone. De flens wordt met bouten op een tegenflens van tank, vat of leiding gemonteerd. Het aansluithuis, de begrenzing van de oppervlaktetemperatuur en de ATEX-markering maken het verschil met een standaarduitvoering.
De Ex-flensheater is één van de uitvoeringen van explosieveilige verwarming, waar de richtlijnen, zones, temperatuurklassen en beschermingswijzen volledig staan uitgelegd. De standaarduitvoering zonder Ex-certificering is de geflensde immersion heater, een montagevariant van de dompelverwarmer.
In de Benelux kom je voor hetzelfde product ook de namen insteekbatterij en explosieveilige insteekheater tegen. De constructie is identiek: een elementbundel op een flens, met een explosieveilig aansluithuis aan de buitenzijde.
Wanneer heb je een explosieveilige flensheater nodig?
Een explosieveilige flensheater heb je nodig zodra de tank of het vat in een gebied staat dat in het explosieveiligheidsdocument als zone 1 of zone 2 is ingedeeld. Die indeling maakt de werkgever zelf, op basis van richtlijn 1999/92/EG. De leverancier levert vervolgens een heater die voor die zone is gecertificeerd.
Een gewone flensheater heeft in zo'n zone twee ontstekingsrisico's. De mantel van de elementen kan heter worden dan de ontstekingstemperatuur van de damp, en in het aansluithuis kunnen klemmen of schakelcontacten vonken. Beide risico's worden bij een Ex-uitvoering constructief weggenomen.
Het risico neemt toe bij een stilstaand, viskeus medium. Olie of een reactiemengsel zonder stroming voert de warmte slecht af, waardoor zich rond het element een hete grenslaag vormt. De manteltemperatuur loopt dan hoger op dan het vermogen alleen doet vermoeden.
Hoe is een Ex-flensheater opgebouwd?
Een Ex-flensheater is opgebouwd uit drie delen: de flensplaat die op de tank wordt gebout, de elementbundel die in het medium hangt, en het explosieveilige aansluithuis aan de buitenzijde. Vaak zitten er keerschotten tussen de elementen die het medium dwars langs de buizen leiden.
Welke elementen zitten in een Ex-flensheater?
In een Ex-flensheater zitten U-vormig gebogen buiselementen: een weerstandsdraad, ingebed in magnesiumoxide, binnen een metalen mantel. Het magnesiumoxide isoleert elektrisch en geleidt de warmte naar de mantel. De elementen worden gasdicht in de flensplaat gelast of gesoldeerd.
De mantel bepaalt de bestendigheid tegen het medium. Gangbaar zijn RVS 1.4571 en 1.4541, met 1.4828, 1.4876 en 2.4858 voor hogere temperaturen en corrosieve media: dezelfde mantelmaterialen die Rokoma voor inschroefverwarmingselementen levert. Voor zeewater en chloriderijke chemie wordt in de markt ook titanium toegepast.
In de markt zijn elementdiameters van 8,5 tot 22 mm en flensmaten van DN40 tot DN500 gangbaar. Bij lange bundels houden steunplaten de elementen op afstand van elkaar en vangen ze doorbuiging en trilling op.
Keerschotten dwingen het medium in een andere richting dan de rechte weg langs de elementen. De turbulentie die zo ontstaat, zorgt voor een gelijkmatigere warmteoverdracht en een lagere manteltemperatuur.
Wat doet het Ex-aansluithuis?
Het Ex-aansluithuis sluit de elektrische aansluiting zo in dat vonken of een interne ontsteking nooit de omgeving kunnen bereiken. Het huis is van gietijzer, staal of RVS en heeft voor buitenopstelling in de markt meestal beschermingsgraad IP66. De kabel gaat erin via Ex-gecertificeerde wartels.
Bij een flensheater kom je drie beschermingswijzen tegen: Ex d (drukvast), Ex e (verhoogde veiligheid) en de combinatie Ex de, waarbij Ex de voor gasgroep IIC in de Benelux een gangbare uitvoering is. Wat elke beschermingswijze precies inhoudt en hoe je de markering leest, staat op de hubpagina over explosieveilige verwarming.
Welke ATEX-classificatie heeft een Ex-flensheater?
De ATEX-classificatie van een Ex-flensheater bestaat uit de zone waarvoor hij is gecertificeerd, de gasgroep en de temperatuurklasse, vastgelegd volgens productrichtlijn 2014/34/EU. De achtergrond van die drie onderdelen staat op de hubpagina; hieronder lees je alleen wat je concreet voor een flensheater moet opgeven.
In welke zones mag een Ex-flensheater staan?
Een Ex-flensheater mag in zone 1 en zone 2 staan; dat zijn de zones waarvoor fabrikanten deze uitvoering standaard certificeren, met categorie 2G voor zone 1 en 3G voor zone 2. Voor zone 0 bieden fabrikanten geen flensheaters aan; daarvoor is categorie 1 vereist.
Voor stofzones 21 en 22 is een aparte Ex t-uitvoering nodig; niet elke flensheater is daarvoor gecertificeerd. Geef naast de zone altijd de gasgroep op: een heater voor IIC dekt ook IIA en IIB, andersom niet.
Welke temperatuurklasse heeft een Ex-flensheater nodig?
De temperatuurklasse van een Ex-flensheater moet gelijk zijn aan of strenger dan de klasse die de aanwezige stof vereist. In de procesindustrie zijn T3 (maximaal 200 °C) en T4 (maximaal 135 °C) de gangbare klassen voor flensheaters; de volledige reeks T1 tot T6 staat op de hubpagina.
Bij een flensheater zit de klasse niet in het element maar in de combinatie van watt-dichtheid en begrenzer. Hoe lager de toegestane oppervlaktetemperatuur, hoe minder vermogen per vierkante centimeter de mantel mag afgeven. Voor hetzelfde vermogen heb je dan meer elementoppervlak nodig, dus langere elementen of een grotere flens.
Hoe wordt de temperatuur van een Ex-flensheater bewaakt en geregeld?
De temperatuur van een Ex-flensheater wordt bewaakt door een begrenzer op het element en geregeld via een aparte sensor in het medium. Dat zijn twee gescheiden functies. De begrenzer borgt de temperatuurklasse, de mediumsensor stuurt de procestemperatuur.
De begrenzer meet de elementtemperatuur met een capillairthermostaat, een Pt100 of een thermokoppel en schakelt het vermogen uit voordat de mantel de klassegrens bereikt. De mediumsensor zit elders in de tank of leiding en stuurt een regelaar aan die het vermogen op de gewenste procestemperatuur houdt. Zonder begrenzer is de temperatuurklasse niet te garanderen.
Voeding, begrenzing en regeling komen samen in een regelkast. Staat die kast binnen de zone, dan moet hij zelf explosieveilig zijn uitgevoerd; buiten de zone volstaan standaard temperatuurregelaars en begrenzers. Fabrikanten voorzien een Ex-flensheater daarnaast van een niveau- of droogloopbeveiliging.
Die droogloopbeveiliging is bij een flensheater geen optie maar een voorwaarde. Zakt het vloeistofniveau in de tank onder de bovenste elementen, dan geven die hun warmte af aan damp of lucht en loopt de mantel snel boven de temperatuurklasse.
Waarvoor wordt een Ex-flensheater gebruikt?
Een Ex-flensheater wordt gebruikt om vloeistoffen en gassen in tanks, vaten en drukvaten op temperatuur te brengen of te houden in een zone waar brandbare damp of gas aanwezig kan zijn. De elementen zitten direct in het medium, wat de warmteoverdracht efficiënt maakt.
- Chemie en fijnchemie: oplosmiddelen, reactiemengsels en additieven op temperatuur houden in opslag- en procestanks waarboven damp een explosieve atmosfeer vormt.
- Petrochemie en raffinage: brandstoffen, ruwe olie en procesvloeistoffen conditioneren, zodat de viscositeit laag genoeg blijft om het medium pompbaar te houden.
- Gasvoorverwarming: aardgas of procesgas voorverwarmen vóór een drukreductie, om condensatie en ijsvorming door de temperatuurval te voorkomen.
- Tankparken en opslag: viscositeitsgevoelige producten in opslagtanks op temperatuur houden, ook in buitenopstelling.
- Offshore: procesvloeistoffen en gassen verwarmen op platforms, waar zout, vocht en explosiegevaar samenkomen.
Wat deze toepassingen gemeen hebben, is dat het medium zelf in contact staat met het element en dat de ruimte erboven damp kan bevatten. Daarom tellen watt-dichtheid, materiaal en temperatuurklasse hier zwaarder dan bij verwarming buiten een zone.
Rokoma levert aan de maakindustrie in de Benelux en denkt bij deze toepassingen mee over het juiste element, het mantelmateriaal en de watt-dichtheid die bij medium en klasse past.
Hoe kies je de juiste Ex-flensheater?
De juiste Ex-flensheater kies je door eerst de zone en de stof vast te stellen, dan het medium en de stroming, en pas daarna het vermogen en de maatvoering. Wie met het vermogen begint, loopt het risico op een watt-dichtheid die de temperatuurklasse niet haalt.
- Zone en stof: haal zone, gasgroep en vereiste temperatuurklasse uit het explosieveiligheidsdocument.
- Medium en stroming: bepaal of het medium stilstaat of stroomt en hoe viskeus het is; dat begrenst de toelaatbare watt-dichtheid.
- Temperatuurklasse versus watt-dichtheid: kies een watt-dichtheid waarbij de manteltemperatuur met marge onder de klassegrens blijft; viskeuze media vragen een lage waarde, water verdraagt een hogere.
- Vermogen: bereken indicatief uit massa, soortelijke warmte, gewenste temperatuurstijging, opwarmtijd en warmteverlies.
- Flensmaat en inbouwlengte: pas de flens op de bestaande tankflens en zorg dat de elementen ook bij de laagste vulgraad volledig onder het vloeistofniveau blijven.
- Materiaal: RVS 1.4571 als basis, Incoloy bij hoge temperatuur en chloriden, titanium bij zeewater of agressieve chemie.
- Beschermingswijze aansluithuis: volg de beschermingswijze die de fabrikant voor jouw zone en gasgroep certificeert; Ex de voor IIC is de gangbare uitvoering.
- Bewaking: leg vast waar begrenzer, mediumsensor en regelkast komen en of de kast binnen of buiten de zone staat.
Gaat het om een klein vermogen in een tank met schroefdraadaansluiting, dan is een ex-inschroefeleement compacter dan een flens. Moet het medium door een eigen drukvat met in- en uitlaat stromen, dan kom je uit bij ex-doorstroomheaters.
Ex-flensheater op maat met Rokoma
Bij Rokoma krijg je een technicus aan de lijn die met je meekijkt naar zone, temperatuurklasse, watt-dichtheid en mantelmateriaal voordat er iets besteld wordt. De buiselementen en de bijbehorende regeltechniek leveren we op maat, al vanaf één stuk, en spoedlevering is mogelijk.
Twijfel je welke uitvoering bij jouw tank en medium past, of wil je een bestaande flensheater vervangen door een Ex-uitvoering? Neem contact op via het contactformulier of bel ons; dan rekenen we samen de juiste combinatie door.
Veelgestelde vragen over Ex-flensheaters
Wat is het verschil tussen een flensheater en een Ex-flensheater?
Het verschil tussen een flensheater en een Ex-flensheater zit niet in de elementbundel of de flens, maar in de uitvoering eromheen. De Ex-flensheater heeft een gecertificeerd aansluithuis in Ex d of Ex e, een begrensde oppervlaktetemperatuur volgens een temperatuurklasse, en een ATEX-markering die aangeeft voor welke zone en gasgroep hij is toegelaten.
In welke ATEX-zone mag een Ex-flensheater worden gebruikt?
Een Ex-flensheater mag in ATEX-zone 1 en zone 2 worden gebruikt, afhankelijk van de categorie op het typeplaatje: categorie 2G voor zone 1, categorie 3G voor zone 2. Voor stofzones 21 en 22 is een aparte Ex t-uitvoering nodig. Voor zone 0 bieden fabrikanten geen flensheaters aan.
Wat doen keerschotten in een Ex-flensheater?
Keerschotten in een Ex-flensheater zijn plaatjes tussen de elementen die het medium dwingen dwars langs de buizen te stromen in plaats van er rechtstreeks langs. Daardoor ontstaat turbulentie, wordt de warmte gelijkmatiger overgedragen en blijft de manteltemperatuur lager. In een ATEX-zone helpt dat om binnen de temperatuurklasse te blijven, vooral bij viskeuze media.
Hoe lang mag een Ex-flensheater zijn?
Hoe lang een Ex-flensheater mag zijn, hangt af van de tankdiepte en het laagste vloeistofniveau tijdens bedrijf, want de elementen moeten ook dan volledig ondergedompeld blijven. Fabrikanten leveren lange bundels met steunplaten die de elementen op afstand houden en doorbuiging en trilling opvangen. De inbouwlengte volgt dus uit de tank, niet andersom.
Waarom moet een Ex-flensheater altijd volledig ondergedompeld zijn?
Een Ex-flensheater moet altijd volledig ondergedompeld zijn omdat een element boven het vloeistofniveau zijn warmte afgeeft aan damp of lucht, die de warmte veel slechter afvoeren dan vloeistof. De manteltemperatuur loopt dan snel boven de temperatuurklasse. Een niveau- of droogloopbeveiliging die het vermogen uitschakelt, is daarom onmisbaar.
Kan Rokoma een Ex-flensheater op maat maken?
Rokoma kan de buiselementen en de regeltechniek voor een Ex-flensheater op maat leveren, al vanaf één stuk, en denkt mee over zone, temperatuurklasse, watt-dichtheid en mantelmateriaal. Welke complete gecertificeerde uitvoeringen beschikbaar zijn, bespreek je met een van onze technici; die kijkt direct mee naar jouw tank en medium.
Vraag het Emile
Denkt graag met je mee.
