Lángzáró

A lángzáró vagy más néven levezető olyan eszköz, amely átengedi a gázt, de megállítja a lángot, hogy megakadályozza a nagyobb tüzet vagy robbanást. Rengetegféle helyzetben alkalmaznak lángmegállítót. Bárkinek, aki részt vesz a lángzárók kiválasztásában, meg kell értenie, hogyan működnek ezek a termékek és a teljesítményük korlátait. E célból ez a cikk bevezetést nyújt a lángmegszakítók technológiájába és terminológiájába, valamint a rendelkezésre álló terméktípusokba.

A lángmegszakítók története

A lángmegszakítók működési elvét 1815-ben fedezte fel Sir Humphry Davy, a híres kémikus és az angliai Royal Institution professzora. Az angol szénbányászat biztonsági bizottsága fordult Davyhez műszaki segítségért. Meg kellett akadályozniuk, hogy a bányászok olajlámpái robbanást okozzanak, amikor a tűzgőz nevű gyúlékony gáz beszivárog a bányaaknákba. Sir Humphry tanulmányozta a gázt, amely főként metánból állt. A vizsgálat középpontjában az állt, hogyan ég a metán különböző körülmények között és különböző arányú levegővel. Davy megoldása az volt, hogy a lámpa lángját egy magas, finoman szőtt drótszitából, úgynevezett fémhálóból készült hengerrel biztonságosan körülzárta. A jobb oldalon a legkorábbi Davy biztonsági lámpák közül kettő látható.

Az ernyőn keresztül elég lámpafény jut ki ahhoz, hogy hasznos legyen. A lámpa kanóca körüli olajlánghoz szükséges levegő a szita alsó részén keresztül jut be. A forró kipufogógáz a felső részen keresztül távozik. Amikor a levegővel együtt éghető metánkeverék áramlik be, metánláng ég a paraván belső oldalán. Azonban sem a metánláng, sem a lámpa lángja nem hatol át az ernyő szűk nyílásain. A fémhuzal elnyeli a láng hőjét, majd sokkal alacsonyabb hőmérsékleten kisugározza azt.

Modern lángszűrők

Sir Humphry kora óta számos iparágban alkalmaztak számos változatú lángszűrőt. Mindegyik ugyanazon az elven működik: a lángból a hőt eltávolítják, amikor az megpróbál áthaladni a fémből vagy más hővezető anyagból készült falakkal ellátott szűk járatokon. A legtöbb gyártó által gyártott lángzárók például fémszalagokból álló rétegeket alkalmaznak, amelyek hullámos hullámokkal vannak ellátva.

A lángzárókat számos iparágban használják, többek között a finomító, gyógyszeripari, vegyipari, petrolkémiai, cellulóz és papír, olajkutatás és -termelés, szennyvízkezelés, hulladéklerakók, bányászat, energiatermelés és ömlesztett folyadékok szállítása területén. Bizonyos esetekben a lángok az oxidációtól eltérő exoterm (hőtermelő) reakciókkal járnak. Az éghető vagy reaktív gázokat létrehozó folyamatok közé tartozik a keverés, a reakció, az elválasztás, a keverés, a fúrás és az emésztés. Ezek a folyamatok számos berendezés-konfigurációt és gázkeveréket foglalnak magukban.

Hogyan működnek a modern lángszűrők

A lángszűrők passzív, mozgó alkatrészek nélküli eszközök. Megakadályozzák a láng terjedését a készülék exponált oldaláról a védett oldalra egy tekercselt, gyűrött fémszalag típusú lángcellás elem alkalmazásával.
Ez a konstrukció egyenletes nyílások mátrixát hozza létre, amelyek gondosan úgy vannak kialakítva, hogy a láng hőjének elnyelésével oltsák el a lángot. Ez oltó gátat képez a meggyulladt gőzkeverék számára.

Lángcellás csatorna

Normális üzemi körülmények között a lángszűrő viszonylag szabad gáz- vagy gőzáramlást tesz lehetővé a csőrendszeren keresztül. Ha a keverék meggyullad, és a láng elkezd visszafelé haladni a csővezetéken, a lángzár megakadályozza a lángnak a gázforráshoz való visszavándorlását.

Vezetékben lévő deflagrációs vagy detonációs lángzár

A másik fő kategóriát a vezetékben lévő lángzárak alkotják, amelyeket deflagrációs és detonációs lángzáraknak is neveznek. (Nem szaknyelven szólva, a deflagráció gyors égést, a detonáció pedig robbanást jelent). Ezeket az egységeket csövekbe szerelik, hogy megakadályozzák a lángok áthaladását.

A legtöbb soron belüli lángzáró alkalmazást olyan rendszerekben alkalmazzák, amelyek folyadékok és szilárd anyagok által kibocsátott gázokat gyűjtenek össze. Ezeket a számos iparágban általánosan használt rendszereket gőzszabályozó rendszereknek is nevezhetjük. A légkörbe távozó vagy a gőzszabályozó rendszereken keresztül szabályozott gázok jellemzően gyúlékonyak. Ha a körülmények olyanok, hogy gyulladás következik be, a rendszeren belül vagy kívül láng keletkezhet, amely katasztrofális károkat okozhat.

1. Exponált oldal 2. Védett oldal 3. A láng stabilizálódik a lánglevezető elemen
4. A lánglevezető elem elnyeli és elfojtja a lángfrontot 5. Csővezeték

A gőzvédelmi rendszerek egyik fajtáját gőzmegsemmisítő rendszereknek nevezik. Ide tartoznak a magasított fáklyarendszerek, a zárt fáklyarendszerek, az égő- és katalitikus égetőrendszerek, valamint a füstgázkazánok.

A gőzszabályozó rendszerek másik típusa, amely soros lángmegállítót használ, a gőzvisszanyerő rendszerek. Ide tartoznak a gőzkiegyenlítő, hűtő, adszorpciós, abszorpciós és kompressziós rendszerek.

Az in-line lángleválasztókat azonban néha a vezeték végi alkalmazásokban is használják. Például egy soron belüli egységet egy folyadéktároló tartály szelepszelepe alá lehet szerelni. A szelep csökkenti a kibocsátást és a termékveszteséget, míg a lángszűrő megvédi a tartályt a légkörbe kerülő lángoktól a gyúlékony gázok légtelenítése során.

A soron belüli lángszűrők kiválasztása
A zárt lángok korábban ismertetett különböző dinamikai állapotai nagyon veszélyesek lehetnek egy technológiai rendszerre a detonációs nyomással és a láng sebességével kapcsolatos óriási energiák miatt. A dolgok gyorsan történnek és katasztrofálisra fordulhatnak. Ez a sokféle dinamikus állapot növeli a kihívást, hogy olyan lángmegállító terméket vagy termékeket biztosítsunk, amelyek megállítják a lángot és ellenállnak a zárt csővezetéken belüli robbanások által okozott hatalmas nyomásnak.

A zárt láng lehetséges viselkedésének nagyon széles skálája két különleges problémát okoz a lángmegállító termékek számára. Először is, a nagynyomású deflagrációs és stabil detonációs állapotok nagyon stabil égési kinetikával rendelkeznek, és a láng nagyon gyorsan mozog. Ezért a levezetőnek képesnek kell lennie arra, hogy a láng hőjét sokkal gyorsabban elnyelje, mint ahogyan azt a szokásos alacsony-közepes nyomású deflagrációs állapotok megkövetelik. Másodszor, a túlhajtott detonáció lökéshullámai által okozott pillanatnyi impulzusnyomás akár 20995 kPa(g) (3000 psig) erőnek is kiteszi a levezetőt. Ezért a levezetőnek szerkezetileg jobbnak kell lennie, mint a szabványos alacsony nyomású deflagrációs levezetőknek.

Vezetékvég vagy Vent-to-AtmosphereFlame Arrester

A vezetékvég vagy Vent-to-Atmosphere Flame Arrester lehetővé teszi a szabad szellőztetést lángvédelemmel kombinálva a függőleges szellőztetésű alkalmazásokban. A láng terjedését a hő elnyelésével és elvezetésével akadályozzák meg, spirálisan tekercselt, gyűrött szalagos rozsdamentes acél lángcellák segítségével.
A vezeték végi lángzárókat olyan alkalmazásokban használják, mint például a kőolajtároló tartályok szellőzőnyílásai.

A klasszikus alkalmazás a légkörben keletkező tűz bejutásának megakadályozása egy burkolatba. Például 1920 körül kezdték el a lángzárókat az olajmezők tárolótartályainak szellőzőnyílásaira felszerelni. Ezek megakadályozzák, hogy a tartályok felrobbanjanak, amikor a szellőzőnyílásokból áramló gázba villámcsapás csapódik.

Megfordítva, néhány vezeték végi lángzáró megakadályozza, hogy a burkolatban keletkező tűz robbanásveszélyes légkört gyújtson meg, például egy finomítóban. Például a lángzárók beépíthetők a kemencék légbeömlő nyílásaiba és a kipufogócsövekbe.

Image from Enardo

Vezeték végi lángzárók kiválasztása
A vezeték végi deflagrációs lángzárókat korlátlan lángterjedésre, más néven légköri robbanásra vagy korlátlan deflagrációra tervezték. Egyszerűen felcsavarozhatók vagy felcsavarozhatók a folyamatra vagy a tartálycsatlakozásra. Ezek a konstrukciók jól bevált, de egyszerű technológiát tartalmaznak. A legtöbbjük egyetlen, krimpelt fémszalagból készült elemet használ, amely biztosítja a láng elfojtásához szükséges hőátadást, mielőtt az átjutna a levezető elemen.

A vezeték végi alkalmazásokhoz való levezető kiválasztásakor a fő szempontok a következők:

• Veszélyes gázcsoport-megjelölés vagy MESG-érték
• A levezető eszköz lángstabilizációs teljesítményjellemzői a rendszer lángstabilizációs potenciáljához viszonyítva tartós időtartamra
• A folyamatgáz hőmérséklete
• A nyomásesés a levezetőn a légtelenítési áramlási körülmények között, a rendszer maximálisan megengedhető nyomásához és vákuumához viszonyítva
• A környezeti és technológiai feltételeknek megfelelő szerkezeti anyagok – például rendkívül hideg éghajlat, sópermet, kémiailag agresszív gáz stb.
• A csatlakozások típusa és mérete
• Műszerezési követelmények

API 2000 4.5.2 Robbanásvédelmi tervezési lehetőségek szerint: