Hoe kiest u vorstbeveiliging voor overdruk- en onderdrukbeveiliging?

Vorstbeveiliging voor de overdruk- en onderdrukbeveiliging wordt gekozen op basis van de laagste ontwerptemperatuur op de locatie, de constructie van de beveiliging en de classificatie van de explosiegevaarlijke zone. Het doel is om de beveiligingsvloeistof (meestal water of een mengsel daarvan) vloeibaar te houden en de ontluchtingskanalen doorgankelijk. Aangezien dit een veiligheidselement betreft, geldt het principe dat de verwarming moet worden gemonitord en dat een storing moet worden gesignaleerd, in plaats van achteraf te worden ontdekt.

Waarom is beveiliging nodig en waarom is vorst gevaarlijk

Een gashouder, inclusief een tank met een membraandak, vereist bescherming tegen overmatige overdruk en onderdruk. Een van de oplossingen is een vloeistofbeveiliging: de activeringsdruk is afhankelijk van de hoogte van de vloeistofkolom (bij benadering komt 10 mm waterkolom overeen met ca. 1 mbar). Wanneer de gasdruk de ingestelde waarde overschrijdt, verdringt het gas de vloeistof en ontsnapt. Als de vloeistof bevriest, ontstaat er een ijsprop: de beveiliging werkt dan niet of pas bij een aanzienlijk hogere druk dan voorzien. De risicodetails voor tanks worden beschreven in het artikel over biogasopslag met een dubbelmembraandak].

Constructies kunnen verschillen (vloeistofventielen, mechanische beveiligingen, gecombineerde systemen), daarom begint men altijd met de documentatie van de fabrikant.

Criteria voor de keuze van verwarming

1. Ontwerpomstandigheden. Er wordt uitgegaan van de laagste temperatuur die op de locatie kan optreden, rekening houdend met wind en langdurige vorstperiodes. De gemiddelde wintertemperatuur is niet voldoende; bevriezing is een extreem verschijnsel.

2. Wat precies verwarmen. Niet alleen het vat met vloeistof. Ook de verbindingsleidingen, aansluitstukken, ontluchters, afvoeren en appendages zijn kwetsbaar. De meest voorkomende fout: een verwarmd vat met een bevroren afvoer.

3. Isolatie. Het verwarmingsvermogen is slechts de helft van de oplossing. Isolatie met vochtbescherming bepaalt hoeveel vermogen nodig is en of het systeem bij harde wind blijft werken. Vochtige isolatie verliest zijn eigenschappen.

4. Type verwarming. Meestal zijn de opties: verwarmingskabels met regeling (zelfregulerend of met constant vermogen), een circuit met warm water uit het technologische systeem en een verwarmde ruimte (omkasting of container). Een warmwatercircuit is vaak goedkoper in gebruik, maar is afhankelijk van de werking van de warmtebron; kabels zijn afhankelijk van de elektrische voeding. Voor kritieke punten wordt een gedupliceerd systeem overwogen.

5. Explosiegevaarlijke zone. Als het verwarmingselement of de sensor zich in een explosiegevaarlijke zone bevindt, moet het voldoen aan de eisen voor apparatuur in explosiegevaarlijke ruimten (richtlijn 2014/34/EU) en moet het een temperatuurklasse en groep hebben die overeenstemmen met het explosieveiligheidsdocument voor de installatie (richtlijn 1999/92/EG). De oppervlaktetemperatuur mag de toegestane waarde in deze zone niet overschrijden. De keuze wordt gemaakt door een gekwalificeerd persoon op basis van een risicobeoordeling. Zie ATEX in de biogasinstallatie].

6. Medium. Het toevoegen van glycol verlaagt het vriespunt, maar verandert de dichtheid en daarmee de activeringsdruk. Dit moet worden herberekend en met de fabrikant worden afgestemd. Daarnaast spelen veiligheids- en milieukwesties een rol (afvoer, risico op lekkage).

Monitoring en onderhoud

• Temperatuursensor in het koudste punt van het systeem (niet alleen bij de verwarming) met alarm naar de controlekamer.
• Controle van het stroomverbruik door het verwarmingscircuit: geen verbruik betekent geen verwarming, zelfs als de schakelaar aan staat.
• Voeding uit een circuit dat bestand is tegen spanningsuitval; voor kritieke systemen een noodvoeding.
• Inspectie vóór het seizoen: staat van isolatie en bescherming, dichtheid, instelwaarden van de thermostaat, controle of de vloeistof op het juiste niveau staat.
• Registratie van controles in het bedrijfslogboek.

Typische fouten

Bij twijfel over de keuze of wijzigingen in het beveiligingssysteem moet men zich beroepen op de instructies van de installatie, de documentatie van de fabrikant en bevoegde personen. Ter herinnering: deze tekst beschrijft criteria en vervangt geen ontwerp of risicobeoordeling. De warmtebalans van een biogasinstallatie in de winter wordt besproken in het artikel Warmtebalans van een biogasinstallatie in de winter].

Hoe de keuze stap voor stap te plannen

De selectie kan het beste worden uitgevoerd als een kort besluitvormingsproces. Eerst verzamelt men de documentatie van de beveiliging (type, medium, hoogte van de vloeistofkolom, afmetingen van leidingen) en klimatologische gegevens van de locatie. Vervolgens bepaalt men welke elementen van het systeem kunnen bevriezen en kiest men voor elk een beschermingsmethode: een verwarmde omkasting, een warmtecircuit of een verwarmingskabel met isolatie. Daarna controleert men de eisen voor explosiegevaarlijke zones en selecteert men apparatuur met de juiste certificering. Tot slot ontwerpt men de monitoring en het inspectieplan. Documentatie van wijzigingen wordt bewaard samen met het explosieveiligheidsdocument, en elke aanpassing van het beveiligingssysteem moet een risicobeoordeling doorlopen.

Controlevragen voor de ontwerper en exploitant

• Wat is de laagste ontwerptemperatuur en is rekening gehouden met wind?
• Zijn alle elementen met vloeistof (vat, afvoer, verbindingsleidingen) beschermd?
• Wat gebeurt er met de beveiliging als de elektrische voeding langer dan enkele uren uitvalt?
• Wie en hoe snel wordt op de hoogte gebracht van een storing in de verwarming?
• Is de verandering van vloeistof of toevoegingen herberekend en goedgekeurd door de fabrikant?