Vlamdovers

Een vlamdover, ook wel arrestor genoemd, is een inrichting die gas doorlaat maar een vlam tegenhoudt om een grotere brand of explosie te voorkomen. Er is een enorme verscheidenheid aan situaties waarin vlamdovers worden toegepast. Iedereen die betrokken is bij de selectie van vlamdovers moet begrijpen hoe deze producten werken en wat hun beperkingen zijn. Daartoe wordt in dit artikel een inleiding gegeven op de technologie en de terminologie van vlamdovers en de soorten producten die beschikbaar zijn.

Geschiedenis van vlamdovers

Het werkingsprincipe van vlamdovers werd in 1815 ontdekt door Sir Humphry Davy, een beroemd chemicus en professor aan het Royal Institution in Engeland. Een veiligheidscomité van de Engelse kolenmijnindustrie had Davy benaderd voor technische hulp. Zij hadden een manier nodig om te voorkomen dat de olielampen van de mijnwerkers explosies zouden veroorzaken wanneer brandbaar gas, genaamd mijngas, in de mijnschachten sijpelde. Sir Humphry bestudeerde het gas, dat voornamelijk uit methaan bestond. Het onderzoek concentreerde zich op hoe methaan brandt onder verschillende omstandigheden en met verschillende verhoudingen van lucht. Davy’s oplossing was om de lampvlam veilig in te sluiten met een hoge cilinder van fijn geweven gaas, metaalgaas genaamd. Twee van de vroegste Davy veiligheidslampen zijn hiernaast afgebeeld.

Er komt voldoende lamplicht door het scherm naar buiten om nuttig te zijn. De lucht voor de olievlam rond de lont komt binnen door het onderste deel van het scherm. Het hete uitlaatgas ontsnapt door het bovenste deel. Wanneer een brandbaar mengsel van methaan met de lucht binnenstroomt, brandt een methaanvlam tegen de binnenkant van het scherm. Noch de methaanvlam noch de lampvlam komen echter door de nauwe openingen van de zeef. De metalen draad absorbeert de hitte van de vlam en straalt die vervolgens bij een veel lagere temperatuur weer weg.

Moderne vlamdovers

Sinds Sir Humphry’s tijd zijn er in tal van industrieën vlamdovers in talrijke variëteiten toegepast. Allen werken volgens hetzelfde principe: het verwijderen van hitte van de vlam wanneer deze zich door nauwe doorgangen met wanden van metaal of ander hittegeleidend materiaal probeert te bewegen. Bijvoorbeeld, vlamdovers die door de meeste fabrikanten worden gemaakt gebruiken lagen van metaallinten met geplooide plooien.

Vlamdovers worden gebruikt in vele industrieën, met inbegrip van raffinage, farmaceutische, chemische, petrochemische, pulp en papier, olie-exploratie en productie, behandeling van afvalwater, stortplaatsen, mijnbouw, machtsgeneratie, en bulk vloeistoffenvervoer. In sommige gevallen zijn bij de vlammen andere exotherme (warmteproducerende) reacties betrokken dan oxidatie. Processen waarbij brandbare of reactieve gassen ontstaan zijn onder meer mengen, reageren, scheiden, mengen, boren en vergisten. Deze processen omvatten talrijke apparatuurconfiguraties en gasmengsels.

Hoe moderne vlamdovers werken

Vlamdovers zijn passieve apparaten zonder bewegende delen. Zij verhinderen de verspreiding van vlam van de blootgestelde kant van het apparaat aan de beschermde kant door het gebruik van het type van gekronkelde metalen lint vlamcelelement.
Deze bouw veroorzaakt een matrijs van eenvormige openingen die zorgvuldig worden geconstrueerd om de vlam te doven door de hitte van de vlam te absorberen. Dit zorgt voor een blussende barrière voor het ontstoken dampmengsel.

Vlamcelkanaal

Onder normale bedrijfsomstandigheden laat de vlamdover een relatief vrije stroom van gas of damp door het leidingsysteem toe. Als het mengsel wordt ontstoken en de vlam begint terug te reizen door de leidingen, zal de vlamdover verhinderen dat de vlam terug naar de gasbron gaat.

In-line Deflagratie of Detonatie Vlamdover

De andere grote categorie bestaat uit in-line vlamdovers, ook bekend als deflagratie en detonatie vlamdovers. (Niet technisch gesproken, deflagratie betekent snel branden, en detonatie betekent explosie). Deze eenheden worden in pijpen geïnstalleerd om te voorkomen dat vlammen passeren.

De meeste toepassingen van in-line vlamdovers zijn in systemen die gassen opvangen die door vloeistoffen en vaste stoffen worden uitgestoten. Deze systemen, die in vele industrieën worden gebruikt, kunnen dampbeheersingssystemen worden genoemd. De gassen die naar de atmosfeer worden afgevoerd of via dampcontrolesystemen worden beheerst, zijn gewoonlijk ontvlambaar. Als de omstandigheden zodanig zijn dat ontsteking optreedt, kan een vlam binnen of buiten het systeem ontstaan, met het potentieel om catastrofale schade aan te richten.

1. Blootgestelde zijde 2. Beschermde zijde 3. 3. Vlam gestabiliseerd op arrester-element
4. Vlamdover absorbeert en blust vlamfront 5. Vlamdover Leidingen

Een van de vele dampbeheersingssystemen wordt dampvernietigingssysteem genoemd. Hieronder vallen verhoogde fakkelsystemen, gesloten fakkelsystemen, brander- en katalytische verbrandingssystemen, en afgassenboilers.

Een ander type dampbeheersingssysteem waarbij in-line vlamdovers worden gebruikt, is dampterugwinningssysteem. Hieronder vallen dampbalancerings-, koel-, adsorptie-, absorptie- en compressiesystemen.

Echter, in-line vlamdovers worden soms gebruikt in end-of-line toepassingen. Bijvoorbeeld, kan een in-line eenheid onder een tankontluchtingsklep op een vloeibare opslagtank worden opgezet. De klep vermindert emissies en productverlies, terwijl de vlamdover de tank beschermt tegen vlammen in de atmosfeer tijdens het ontluchten van brandbare gassen.

Selecteren van in-line vlamdovers
De verschillende dynamische toestanden die eerder zijn uitgelegd voor opgesloten vlammen kunnen zeer gevaarlijk zijn voor een processysteem vanwege de enorme energieën die gepaard gaan met detonatiedruk en de vlamsnelheid. De dingen gebeuren snel en kunnen catastrofaal worden. Deze veelvoudige dynamische toestanden verhogen de uitdaging om een vlamdovers product of producten te verstrekken die de vlam stoppen en de enorme druk weerstaan die door explosies binnen de opgesloten leidingen wordt veroorzaakt.

De zeer brede waaier van mogelijk gedrag voor een opgesloten vlam veroorzaakt twee bijzondere problemen voor vlamdovers producten. Ten eerste hebben de deflagratie- en detonatietoestanden onder hoge druk een zeer stabiele verbrandingskinetiek, en de vlam beweegt zich zeer snel. Daarom moet de arrester in staat zijn de hitte van de vlam veel sneller te absorberen dan onder de standaardomstandigheden van deflagratie onder lage tot middelhoge druk vereist is. Ten tweede wordt de arrester blootgesteld aan krachten tot 20995 kPa(g) (3000 psig) door de ogenblikkelijke impulsdruk die wordt veroorzaakt door de schokgolven van een overgedreven detonatie. De arrester moet dus structureel superieur zijn aan standaard deflagratiebeveiligingen onder lage druk.

End of Line or Vent-to-AtmosphereFlame Arrester

End of Line or Vent-to-atmosphere Flame Arrester maakt vrije ontluchting mogelijk in combinatie met vlambescherming voor verticale ontluchtingstoepassingen. Zij verhinderen vlamverspreiding door hitte te absorberen en af te voeren gebruikend spiraalgewonden gekrompen lintroestvrij staalvlamcellen.
End-of-line vlamdovers worden gebruikt in toepassingen zoals de openingen van de tank van de aardolieopslag.

De klassieke toepassing is in het verhinderen van vuur in de atmosfeer om een bijlage binnen te gaan. Rond 1920, bijvoorbeeld, begonnen vlamdovers te worden geïnstalleerd op ventilatieopeningen van opslagtanks in olievelden. Zij houden de tanks van exploderen wanneer het gas dat uit de openingen stroomt door bliksem wordt geraakt.

Omgekeerd, verhinderen sommige eind-van-lijn vlamdovers brand in een bijlage om een explosieve atmosfeer zoals in een raffinaderij te ontsteken. Bijvoorbeeld, kunnen de vlamdovers in de inhammen van de ovenlucht en de uitlaatstacks worden geïnstalleerd.

Image van Enardo

Selecterende end-of-line vlamdovers
End-of-line deflagratievlamdovers worden ontworpen voor onbeveiligde vlamverspreiding, die ook als atmosferische explosie of onbeveiligde deflagratie wordt bedoeld. Zij worden eenvoudig op de proces- of tankaansluiting geschroefd. Deze ontwerpen zijn gebaseerd op beproefde maar eenvoudige technologie. De meesten gebruiken één enkel element van geplooid gewonden metaallint dat de Hitteoverdracht nodig om de vlam te doven verstrekt alvorens het door het arresterelement wordt.

De belangrijkste punten van zorg bij het selecteren van een arrester voor end-of-line toepassingen zijn als volgt:

• Gevaarlijke groepsaanduiding of MESG-waarde van het gas
• Vlamstabiliserende prestatiekenmerken van de arrester in vergelijking met het systeempotentieel voor vlamstabilisatie gedurende langere perioden
• Temperatuur van het procesgas
• Drukval over de arrester tijdens ontluchtingsstroomomstandigheden, in verhouding tot de maximaal toelaatbare druk en vacuüm van het systeem
• Bouwmaterialen die voldoen aan de omgevings- en procesomstandigheden – bijvoorbeeld extreem koud klimaat, zoutnevel, chemisch agressief gas, enz.
• Aansluittype en grootte
• Instrumentatie-eisen

API 2000 4.5.2 Ontwerpopties voor explosiepreventie zegt: