Arrêt‑flammes: empêcher la propagation de la flamme dans les canalisations est l'étude d'un dispositif de sécurité passif qui laisse passer un gaz ou une vapeur inflammable dans une conduite tout en empêchant tout front de flamme de la traverser
en étouffant la flamme à l'intérieur de passages étroits dimensionnés en dessous de l'écart expérimental maximal sûr du groupe de gaz (MESG). Le dispositif ne comporte pas de pièces mobiles et ne consomme pas d'énergie.
Il fonctionne uniquement par transfert de chaleur et géométrie, absorbant suffisamment d'énergie à partir de la flamme montante pour que la réaction ne puisse pas se maintenir du côté protégé.
Une flamme se propage parce que la zone de combustion chauffe le gaz non brûlé situé devant elle jusqu'à sa température d'ignition.
En forçant ce gaz à travers un faisceau de très petits canaux, deux choses se produisent: la grande surface métallique draine la chaleur de la flamme plus vite que la réaction ne peut l'engendrer, et l'entrefer étroit empêche les réactions en chaîne radicalaires de traverser.
En dessous d'une largeur critique de canal, la flamme s'éteint. Cette largeur critique suit le MESG, le plus grand écart entre deux brides qui empêchera encore une explosion interne de se transmettre à l'atmosphère environnante dans l'appareillage d'essai standard.
Les éléments sont conçus avec des ouvertures bien inférieures au MESG du gaz qu'ils doivent traiter, d'où la nécessité de connaître le groupe de gaz correct avant la sélection.
Les gaz sont classés selon la facilité avec laquelle une flamme traverse un écart. Un MESG plus petit signifie que le gaz transmet la flamme à travers un écart plus étroit, donc l'hydrogène et l'acétylène sont les plus difficiles à arrêter et exigent des éléments les plus serrés. Le tableau ci‑dessous donne des valeurs MESG représentatives et les classifications matérielles correspondantes. Les chiffres varient légèrement selon la référence ; utilisez le groupe, et non un seul décimal, lors de la spécification.
| Gaz | MESG (mm) | Groupe IEC | Groupe NEC |
|---|---|---|---|
| Méthane | 1.14 | IIA | D |
| Propane | 0.92 | IIA | D |
| Éthylène | 0.65 | IIB | C |
| Hydrogène | 0.29 | IIC | B |
| Acétylène | 0.37 | IIC | A |
Un arrêt‑flammes certifié pour le propane (IIA) n'empêchera pas de manière fiable une flamme d'hydrogène (IIC). Adapter l'élément au groupe de gaz du procédé est la décision de sélection la plus importante, et elle se relie directement à la classification des zones dangereuses dans le cadre d'ATEX, IECEx et des zones.
Les deux régimes de combustion imposent des exigences très différentes au dispositif. Une déflagration est un front de flamme subsonique où pression et propagation de la flamme sont faiblement couplées et les pressions pic sont modestes.
Une détonation est supersonique, la flamme étant verrouillée sur une onde de choc avant, et les pressions transitoires sont bien plus élevées, notamment dans l'état instable ou suralimenté qui survient près du point de transition déflagration‑détonation.
Les arrêt‑flammes en bout de ligne se placent sur un évent ouvert vers l'atmosphère, comme un reniflard de réservoir, et ne sont exposés à la flamme que venant de l'extérieur. Les arrêt‑flammes en ligne sont bridés dans la tuyauterie et doivent arrêter une flamme arrivant dans les deux directions.
De nombreuses unités en ligne disposent d'une classification de tenue au brûlage ou de brûlage de courte durée, ce qui signifie qu'une flamme stabilisée peut reposer sur l'élément pendant une période définie sans le traverser, c'est important là où la réallumage est probable.
Ces dispositifs fonctionnent en complément de matériels de décharge de pression tels qu'un disque de rupture et des évents de pression et de vide, et ne les remplacent pas.
Le mode de défaillance dominant n'est pas l'événement d'explosion mais l'obstruction. Les mêmes passages étroits qui étouffent la flamme retiennent polymères, poussières, glace, produits de corrosion et débris d'insectes. L'encrassement fait deux choses dangereuses à la fois.
Il restreint le débit, ce qui peut mettre un réservoir en dépression ou en surpression parce que l'évent ne peut plus "respirer", et il peut dégrader l'élément au point que la protection est compromise. Un arrêt‑flammes bouché est donc un double danger.
Le dimensionnement doit tenir compte du débit requis par le scénario de décharge; voir le raisonnement dans le dimensionnement des soupapes de sûreté . L'entretien pratique inclut:
Suivre ces intervalles sur de nombreux évents est précisément le type de tâche récurrente et critique pour la sécurité qu'une GMAO gère bien. Réservez une démo Fabrico pour voir comment les calendriers d'inspection et l'historique des actifs restent auditables.
Non. L'ouverture de l'élément est dimensionnée en fonction du MESG du groupe de gaz. Un appareillage classé IIA pour le propane n'arrêtera pas une flamme IIC d'hydrogène, donc le groupe de gaz du procédé doit être confirmé avant le choix.
Un arrêt‑flammes pour déflagration arrête une flamme subsonique à basse pression et doit être placé près de la source d'ignition. Un arrêt‑flammes pour détonation est construit pour survivre à l'onde de choc supersonique d'une flamme pleinement accélérée et convient aux longues canalisations.
L'obstruction empêche la respiration normale, ce qui peut provoquer une surpression ou l'effondrement d'un réservoir, et elle peut masquer ou dégrader l'élément de sorte que la protection contre la flamme n'est plus garantie. C'est à la fois un danger de procédé et un risque pour la sécurité.
Il n'existe pas de chiffre universel. L'intervalle est fixé en fonction du taux d'encrassement du service, en s'appuyant sur les tendances de pression différentielle et l'historique des inspections, les flux plus sales ou polymérisants nécessitant un nettoyage beaucoup plus fréquent.
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