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Poudre traitée : Dioxyde de titane (TiO2)
Installation ATEX pour l'alimentation d'un réacteur à solvant
Objectif : Notre client, situé dans la banlieue de Cincinnati dans l'Ohio, est un fabricant mondial d'encres et de revêtements d'impression haute performance pour des applications commerciales, d'emballage et d'impression numérique. Son installation recevait du TiO2 dans des big bags et devait en décharger en toute sécurité et en transporter vers le réacteur d'un solvant industriel. La zone industrielle était classée pour la classification NFPA 1 / division 2 (équivalent ATEX), qui exigeait que tous les composants électroniques soient antidéflagrants.
Qu'est-ce que le TiO2 ? Le dioxyde de titane est un composé inorganique dont la formule chimique est TiO2. Lorsqu'il est utilisé comme pigment, il est appelé blanc de titane, blanc de pigment 6 (PW6) ou CI 77891. Il s'agit d'un solide blanc, insoluble dans l'eau, bien que les formes minérales puissent apparaître noires. En tant que pigment, il a une large gamme d'applications, notamment la peinture, les écrans solaires et les colorants alimentaires.
Qu'est-ce que la NFPA ? La "National Fire Protection Association" est un organisme américain spécialisé dans la lutte contre les dommages physiques et matériels dus aux incendies, à l'électricité et aux risques connexes. Le National Electric Code (NEC) ou NFPA 70 définit les emplacements dangereux comme étant des zones où des risques d'incendie ou d'explosion peuvent exister en raison de la présence de gaz ou de vapeurs inflammables, de liquides inflammables, de poussières combustibles ou de fibres ou de volants inflammables.
Solution : Palamatic Process a conçu une solution permettant le déchargement de big bags via un palan électrique et un convoyeur à vis pour l'extraction et l'alimentation du réacteur. Tous les moteurs et composants électriques ont été évalués pour répondre aux normes antidéflagrantes de classe 1/Div 2.
Equipements composant l’installation :
- La station de vidange de big bags et sacs Duopal®DP1
- Convoyeur à vis tubulaire
- Panneau de commande antidéflagrant
1. Station de vidage de big bags et sacs Duopal®DP1
La première partie de l’installation repose sur une station permettant de vider et de décharger les matières vrac provenant de big bags d'une tonne et de sacs en papier de 22 kg de façon confinée. La hauteur de l’installation étant limitée, une structure de faible hauteur sur la mezzanine du deuxième étage du client est mise en place. En combinant les fonctions d'une unité de vidange des sacs de 22 kg dans le même encombrement qu'un système de vidage de big bags, un espace au sol considérable est également gagné. Un palan électrique a été installé directement sur un chevron de support qui a été validé et conçu pour supporter la charge supplémentaire du levage et du transfert de big bags d'une tonne.
La poudre de dioxyde de titane possède de mauvaises caractéristiques d'écoulement. Elle a, en effet, tendance à se coller et à s’agglomérer ce qui provoque des problèmes de voûte et de cheminée (trous de rat) sur les sorties de décharge des trémies, des silos et des conteneurs. Afin d’éviter tout problème d'écoulement potentiel à la sortie du big bag, une goulotte de déchargement télescopique flexible avec une plaque de connexion de serrage complète le dispositif. En serrant le bec de sortie du big bag, le tube télescopique peut fournir une action de traction minimale vers le bas pour aider à étirer le bec et provoquer un effet d'entonnoir sur les coins inférieurs du GRVS. Cette action de traction vers le bas permet de créer un angle incliné sur la face inférieure du big bag pour favoriser davantage l'écoulement de la poudre agglomérante. Des vérins de massage sont intégrés dans les coins inférieurs du plateau du big bag. Ces pales sont reliées à des actionneurs pneumatiques et peuvent soulever et presser les coins inférieurs du big bag. Cette action peut aider à briser les ponts de matière pour favoriser l'écoulement de la poudre vrac.
Sous cette plaque de serrage du bec se trouve une station intégrée de vidange des sacs. Cette unité contient une grille de sécurité qui permet à l’opérateur de placer un sac en papier entier de 20 à 50 kg de TiO2 à l'intérieur de la cabine. L'opérateur peut ensuite utiliser son couteau universel, fixé à l'intérieur de la cabine pour ouvrir le sac et en verser le contenu.
2. Convoyeur à vis tubulaire
Afin de transférer la poudre de TiO2 de la station de vidange big bags au réacteur principal à solvant, un convoyeur à vis mécanique est mis en place. Ce type d’équipement est idéal pour assurer le transport de la poudre vers le processus de production en aval avec un dosage contrôlé des poudres. L'entrée est boulonnée à la bride inférieure de la trémie du big bag et consiste en un moteur à entraînement direct fixé à un boîtier tubulaire. À l'intérieur du tube se trouve une vis sans fin avec des ailettes en spirale qui font avancer la poudre. Il est conçu pour traiter un débit de 8 200 kg/h. La longueur entre l'entrée et la sortie est d'environ 60" avec un diamètre de tube de 11".
Les convoyeurs à vis sont parfaits pour les applications d'alimentation continue en poudre grâce à leur conception robuste qui leur permet de fonctionner avec des applications industrielles légères, moyennes ou lourdes. En raison de leur technique d'agitation mécanique, les convoyeurs à vis conviennent bien aux poudres qui ont tendance à s'agglutiner et dont les propriétés d'écoulement sont difficiles.
3. Panneau de contrôle antidéflagrant
Lors de la conception d'un panneau de commande pour une zone dangereuse classée NEC NFPA 70, il est nécessaire d’étudier au préalable la possibilité de l'installer à l'extérieur de la zone ou de la pièce. Si ce n'est pas le cas, l'étape suivante consiste à explorer les options de purge d'air, les méthodes d'armoire pressurisée ou encore un panneau boulonné de 10 bars.
Pour ce projet, nous avons utilisé un panneau de commande Ex conçu et fabriqué pour fonctionner dans des environnements où les concentrations de gaz, de vapeurs, de liquides ou de particules combustibles inflammables présentent des risques d'inflammation et d'explosion. Les boîtiers des panneaux de commande antidéflagrants sont moulés dans de l'aluminium très résistant, de façon à ce qu'ils ne peuvent pas créer d'étincelle susceptible d'enflammer les vapeurs dans un endroit dangereux. Ces panneaux robustes sont équipés de joints qui empêchent les vapeurs explosives de pénétrer dans le panneau de commande. Ils sont également conçus pour contenir une explosion interne sans enflammer les vapeurs explosives présentes dans la zone dangereuse afin de garantir la sécurité de la zone de classification dangereuse 1 / division 2. Les panneaux antidéflagrants sont construits avec des parois métalliques pour permettre le confinement des explosions internes des composants et le maintien des explosions externes. Les raccords, les presse-étoupes et les autres composants du système sont assurés d'avoir le classement approprié pour les normes de la zone dangereuse.
