Пламъкоуловители: спиране на разпространението на пламъка в тръбопроводите

Погасители на пламъка: Спиране на разпространението на пламъка в тръбопроводи е изследване на пасивно защитно устройство, което позволява на възпламеним газ или пари да преминат през тръба, като същевременно спира всяка фронта на пламъка да преминава през нея, погасвайки пламъка в тесни проходи с размери по-малки от максималния експериментално определен безопасен разрез (MESG) за групата газове.

Устройството няма движещи се части и не консумира енергия. То работи изцяло чрез топлообмен и геометрия, поемайки достатъчно енергия от напредващия пламък, така че реакцията не може да се поддържа от защитената страна.

Принципът на погасяване

Пламъкът се разпространява, защото зоната на горене нагрява неизгорелия газ пред себе си до неговата температура на възпламеняване. Ако насочите този газ през пакет от много малки канали, се случват две неща: голямата метална повърхност извлича топлина от пламъка по-бързо, отколкото реакцията може да я генерира, и тясната междина предотвратява преминаването на радикалните верижни реакции.

Под критична ширина на канала пламъкът се угасва. Тази критична ширина съответства на MESG, най-големият разрез между две фланци, който все още ще предотврати предаването на вътрешен взрив към околната атмосфера в стандартния изпитвателен апарат.

Елементите са проектирани с отвори значително по-малки от MESG на газа, който трябва да обработват, затова е важно да се знае правилната група газ преди избор.

Групи газове и MESG

Газовете са класирани по това колко лесно пламъкът преминава през междина. По-малък MESG означава, че газът предава пламък през по-тясна междина, затова водородът и ацетиленът са най-трудни за спиране и изискват най-плътни елементи. Таблицата по-долу дава представителни стойности на MESG и съответните класификации на хардуера. Числата варират леко в зависимост от източника; при специфициране използвайте групата, а не една десетична стойност.

Погасител, сертифициран за пропан (IIA), няма да спре надеждно пламък от водород (IIC). Съответствието на елемента с групата на процесния газ е най-важното решение при избор и е пряко свързано с класфикацията на опасните зони по ATEX, IECEx и зони.

Дефлаграция срещу детонация

Двата режима на горене поставят съвсем различни изисквания към устройството. Дефлаграцията е подзвуков пламъчен фронт, при който налягането и движението на пламъка са слабо свързани и пиковите налягания са умерени. Детонацията е свръхзвукова, при която пламъкът е заключен в предна ударна вълна и преходните налягания са много по-високи, особено в нестабилно или преувеличено (overdriven) състояние, което се среща близо до прехода от дефлаграция към детонация.

• Дефлаграционни погасители имат по-лека обвивка и са сертифицирани за ограничено разрастване на пламъка. Те трябва да бъдат инсталирани в рамките на тестваното разстояние до източника на възпламеняване.
• Детонационни погасители използват по-тежък корпус и монтаж на елемента, за да оцелеят при удара, и са квалифицирани както за стабилна, така и за нестабилна детонация. Те са подходящи за дълги участъци от тръбопроводи, където пламъкът може да се ускори.

Краен (end-of-line) спрямо инлайн (in-line)

Крайните погасители се поставят на отворен вентилационен отвор към атмосферата, като дишащ вентил на резервоар за съхранение, и са изложени на пламък само отвън. Инлайн погасителите са фланцирани в тръбопровода и трябва да спрат пламък, идващ от всяка посока.

Много инлайн единици имат рейтинг за издържливост при горене или за краткотрайно горене, което означава, че стабилизиран пламък може да стои върху елемента за определен период без да премине през него, това е важно там, където повторно възпламеняване е вероятно.

Тези устройства работят заедно с апаратура за облекчаване на налягането като разкъсваща мембрана и вентили за налягане и вакуум, а не ги заменят.

Къде се използват

• Вентили на резервоари: атмосферни и ниско налягане резервоари за съхранение с възпламенимо съдържание.
• Улавяне на пари: зони за товарене и терминали, връщащи изместваните изпарения, класическо приложение за детонационен погасител.
• Факелни и вентилационни колектори: предотвратяване на обратен пробив/обратен пламък от върха на факела към колекторната система.
• Системи за покриване и инертни газови системи: защита на подаването на азот (nitrogen supply) от пожар в резервоара.

Основен проблем при поддръжката: запушване

Доминиращият режим на повреда не е взривът, а запушването. Същите тесни проходи, които погасяват пламъка, задържат полимери, прах, лед, корозионни продукти и остатъци от насекоми. Запушването прави две опасни неща едновременно.

То ограничава потока, което може да доведе до вакуум или свръхналягане в резервоара, защото вентила вече не може да “диша”, и може да деградира елемента така, че защитата да бъде компрометирана. Блокиран погасител е следователно двойна опасност.

Оразмеряването трябва да отчита изискването за поток, зададено от случая на облекчаване; вижте аргументацията в определяне на размера на защитния вентил . Практическата поддръжка включва:

• Планирани проверки на диференциалното налягане или визуална инспекция на елемента.
• Премахване и почистване през определен интервал, съобразен с темпа на запушване в конкретната услуга.
• Температурни сензори при единици с рейтинг за горене за откриване на стабилизиран пламък върху елемента.
• Потвърждение, че елементът и уплътненията са преинсталирани без междина за заобикаляне.

Проследяването на тези интервали за много вентили е точно този вид повтаряща се, критична за безопасността задача, която CMMS управлява добре. Резервирайте демонстрация на Fabrico, за да видите как графиците за инспекции и историята на активите остават подлежащи на одит.

Често задавани въпроси

Може ли един погасител да покрие всеки газ?

Не. Отворът на елемента е оразмерен спрямо MESG на групата газове. Единица, оценена за IIA (пропан), няма да спре пламък от IIC (водород), затова групата на процесния газ трябва да бъде потвърдена преди избор.

Каква е разликата между дефлаграционен и детонационен погасител?

Дефлаграционният погасител спира подзвуков, по-ниско налягане пламък и трябва да бъде разположен близо до източника на запалване. Детонационният погасител е построен да оцелее при свръхзвуковия удар на напълно ускорен пламък и е подходящ за дълги участъци от тръбопроводи.

Защо запушен погасител е опасен, а не просто неудобство?

Запушването блокира нормалното ‘дишане’, което може да доведе до свръхналягане или колапс на резервоара, и може да маскира или деградира елемента така, че защитата от пламък вече да не е гарантирана. То е както технологичен, така и безопасностен риск.

Колко често трябва да се инспектират погасителите на пламъка?

Няма универсална стойност. Интервалът се определя от темпа на замърсяване при конкретната услуга, използвайки тенденции на диференциалното налягане и историята на инспекциите, като по-замърсяващи или полимеризиращи потоци изискват значително по-често почистване.