Thiết bị chống cháy nổ: Cách thức hoạt động, chủng loại, tiêu chuẩn và lựa chọn

Bể có mái cố định chứa dung môi thơm dễ cháy. Đường thông hơi của nó chạy tới ống góp thu hơi. Một tia lửa điện từ máy bơm gần đó có thể đốt cháy hỗn hợp hơi-không khí. Mặt trước ngọn lửa di chuyển dọc theo ống thông hơi. Trong một đường ống dài và hỗn loạn, ngọn lửa tăng tốc. Ở độ dài tới hạn, nó chuyển từ bùng nổ dưới âm thanh sang phát nổ siêu âm. Sóng xung kích tạo ra có thể vượt quá áp suất nổ của hầu hết các đường ống tiêu chuẩn. Đây là lý do tại sao chỉ chọn thiết bị chống cháy thôi là chưa đủ. Đối với các đường dây có khả năng kích nổ, thiết bị phải được chứng nhận là thiết bị chống cháy nổ.

Thiết bị chống cháy nổ là một thiết bị an toàn thụ động có tác dụng ngăn chặn cả hiện tượng cháy nổ và kích nổ lan truyền qua đường ống hoặc lỗ thông hơi. Nó được chế tạo với bộ phận làm nguội và vỏ đủ chắc chắn để chịu được áp suất cao nhất khi xảy ra vụ nổ.

Thiết bị chống cháy nổ là gì?

Thiết bị chống cháy kích nổ là một thiết bị được lắp vào lỗ mở của vỏ bọc hoặc với hệ thống đường ống nối của hệ thống vỏ bọc. Nó cho phép khí đi qua nhưng ngăn chặn sự lan truyền của ngọn lửa. Thiết bị không có bộ phận chuyển động và không cần nguồn điện bên ngoài. Nó hoạt động hoàn toàn dựa trên các nguyên tắc vật lý về truyền nhiệt và cản dòng, điều này làm cho nó hoạt động đáng tin cậy.

Phần tử cốt lõi thường là tập hợp các dải băng kim loại được uốn hoặc lưới kim loại thiêu kết. Chúng tạo ra các lối đi hẹp song song với đường kính thủy lực dưới khoảng cách làm nguội cho hỗn hợp khí. Khi ngọn lửa đi vào phần tử, nó sẽ truyền nhiệt vào các bức tường kim loại. Khi nhiệt độ khí giảm xuống dưới điểm tự bốc cháy, ngọn lửa sẽ bị dập tắt trước khi nó có thể chạm tới phía đối diện.

Thiết bị chống cháy nổ khác với thiết bị chống cháy thông thường ở một điểm cơ bản. Nó được thiết kế và thử nghiệm để chịu được sóng xung kích khi phát nổ, đòi hỏi lớp vỏ dày hơn, bộ phận chắc chắn hơn và đặc biệt chú ý đến các vùng chuyển tiếp nơi sự bùng cháy trở thành vụ nổ.

Xì hơi và nổ: Sự khác biệt quan trọng

Để chỉ định đúng thiết bị, bạn cần hiểu sự khác biệt giữa nổ và nổ. Đây là yếu tố quan trọng nhất trong sự lựa chọn của bạn.

Sự bùng cháy là sóng đốt cháy cận âm lan truyền với tốc độ từ vài mét mỗi giây đến khoảng 100 m/s. Sự gia tăng áp lực là vừa phải và dần dần. Hầu hết các vụ cháy đường ống và mặt trước của ngọn lửa ống thông hơi đều là sự bùng cháy.

Vụ nổ là sóng đốt siêu âm kết hợp với sóng xung kích. Nó lan truyền ở tốc độ 1.000 đến 2.000 m/s hoặc cao hơn. Trong đường ống hạn chế, áp suất cực đại có thể đạt tới 20 bar, 30 bar hoặc hơn. Sóng xung kích là phần phá hủy có thể làm oằn đường ống và các mối nối mặt bích.

Thiết bị chống cháy nổ hoạt động như thế nào?

Thiết bị chống cháy nổ hoạt động dựa trên ba nguyên tắc: dập tắt nhiệt, giảm chấn sóng xung kích và hạn chế dòng chảy.

Khi ngọn lửa chạm tới phần tử, nó đi vào một loạt các khe hẹp có đường kính thủy lực dưới khoảng cách dập tắt đối với hỗn hợp khí. Các bức tường kim loại hấp thụ nhiệt từ ngọn lửa nhanh hơn tốc độ mà quá trình đốt cháy có thể tự duy trì. Nhiệt độ khí giảm xuống dưới điểm tự bốc cháy và ngọn lửa bị dập tắt.

Đối với thiết bị chống kích nổ, phần tử này còn làm giảm sóng xung kích. Các lối đi hẹp phá vỡ mặt trước áp suất và làm chậm ngọn lửa trước khi dập tắt nó. Vỏ được thiết kế với áp suất nổ đủ để chứa áp suất cực đại của vụ nổ mà không bị biến dạng vĩnh viễn.

Hiệu suất làm nguội phụ thuộc vào khe hở làm nguội, diện tích không chứa nguyên tố, độ dẫn nhiệt của vật liệu và độ dài của đường làm nguội. Khoảng cách nhỏ hơn làm nguội hiệu quả hơn nhưng làm tăng độ sụt áp. Diện tích tự do lớn hơn làm giảm độ sụt áp nhưng có thể làm giảm hiệu quả làm nguội nếu khe hở vượt quá giá trị an toàn.

Các loại thiết bị chống cháy nổ và ứng dụng của chúng

Thiết bị chống cháy nổ được phân loại theo vị trí lắp đặt và điều kiện kích nổ mà chúng được thiết kế để xử lý.

• Thiết bị chống kích nổ cuối đường dây: Được lắp ở cuối ống thông hơi hoặc ống. Được sử dụng khi nguồn đánh lửa ở bên ngoài đường ống và ngọn lửa có thể đi vào ở đầu hở.
• Thiết bị chống kích nổ nội tuyến: Được lắp đặt ở giữa đường ống. Được sử dụng khi ngọn lửa có thể di chuyển dọc theo đường ống giữa các hạng mục thiết bị.
• Thiết bị chống kích nổ ổn định: Được thiết kế để kích nổ đạt đến trạng thái ổn định ở vận tốc và áp suất không đổi.
• Thiết bị chống kích nổ không ổn định: Được thiết kế cho vùng chuyển tiếp nơi đang diễn ra quá trình chuyển đổi từ nổ sang nổ. Đây là ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất vì áp suất và tốc độ ngọn lửa luôn biến động.

Các ứng dụng bao gồm lỗ thông hơi của bể chứa trên mái cố định, hệ thống thu hồi hơi, ống đốt, đường dẫn khí nhiên liệu, hệ thống lưu trữ và phân phối hydro, đường thông hơi của lò phản ứng hóa học và hệ thống kiểm soát hơi hàng hải.

Tiêu chuẩn và yêu cầu kiểm tra

Thiết bị chống cháy nổ phải được thử điển hình và chứng nhận theo tiêu chuẩn được công nhận. Hai tiêu chuẩn quan trọng nhất là EN 12874 / ISO 16852 và Chỉ thị ATEX 2014/34/EU.

EN 12874 / ISO 16852 quy định các yêu cầu về hiệu suất và phương pháp thử nghiệm đối với thiết bị chống cháy. Thử nghiệm bao gồm việc đưa hỗn hợp khí đại diện đi qua thiết bị chống sét và đốt cháy nó trong các điều kiện tái tạo hiện tượng cháy nổ hoặc phát nổ. Để thử nghiệm kích nổ, giàn thử nghiệm yêu cầu một đường ống chạy lên có chiều dài vừa đủ để cho phép mặt trước ngọn lửa tăng tốc để phát nổ.

Thiết bị chống sét phải dừng ngọn lửa mà không cho ngọn lửa đi qua. Vỏ phải còn nguyên vẹn bên ngoài ở áp suất cao nhất. Khi chỉ định, hãy yêu cầu báo cáo kiểm tra cho thấy thiết bị đã được kiểm tra trong các điều kiện đại diện cho dịch vụ thực tế của bạn, bao gồm loại khí, nhiệt độ và áp suất.

Cân nhắc về vật liệu và thiết kế

Việc lựa chọn vật liệu là rất quan trọng, đặc biệt là để phục vụ trong môi trường hóa chất ngoài khơi, biển hoặc có tính ăn mòn cao. Thép không gỉ 316L là vật liệu phổ biến nhất cho các bộ phận và vỏ thiết bị chống cháy nổ vì nó có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và độ ổn định cơ học.

NB-KSL sản xuất các linh kiện bằng thép không gỉ cho hệ thống khí và chất lỏng công nghiệp. Dây chuyền lắp VCR của nó bao gồm thiết bị chống cháy phụ kiện đường ống bằng thép không gỉ được thiết kế cho dịch vụ ăn mòn và có độ tinh khiết cao. Thành phần này sử dụng hình dạng phần tử uốn giống nhau cần thiết để làm nguội hiệu quả.

Phụ kiện ống thép không gỉ Thiết bị chống cháy cho dịch vụ có độ tinh khiết cao Thiết bị chống cháy của NB-KSL này có hình dạng phần tử uốn để dập tắt hiệu quả, phù hợp với các hệ thống khí có độ tinh khiết cao và ăn mòn. Các kết nối VCR của nó đảm bảo mối hàn kim loại với kim loại đáng tin cậy trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Xem sản phẩm →

Loại kết nối quan trọng như vật liệu. Kết nối VCR cung cấp lớp bịt kín giữa kim loại với kim loại chống rò rỉ trong các ứng dụng có nhiệt độ cao và độ tinh khiết cao. Để có cái nhìn rộng hơn về các tùy chọn kết nối, hướng dẫn đầy đủ về phụ kiện ống thép không gỉ bao gồm các loại, ứng dụng và tiêu chí lựa chọn cho các hệ thống kết nối khác nhau.

Những cân nhắc về lắp đặt và bảo trì

Việc lắp đặt đúng cách là điều cần thiết để thiết bị chống sét hoạt động như đã được chứng nhận. Thiết bị chống sét phải được lắp đặt ở khoảng cách chính xác với nguồn đánh lửa tiềm năng và đúng hướng so với dòng chảy. Đối với các thiết bị chống sét cuối đường dây, lỗ thông hơi phải được bảo vệ khỏi mưa và mảnh vụn để tránh tắc nghẽn phần tử.

Các yêu cầu bảo trì bao gồm kiểm tra định kỳ phần tử để phát hiện cặn bẩn, bụi bẩn hoặc mảnh vụn, theo dõi chênh lệch áp suất trên bộ chống sét, làm sạch phần tử theo hướng dẫn của nhà sản xuất và kiểm tra tính toàn vẹn của miếng đệm và kết nối xem có rò rỉ không.

Trong các hệ thống mà khí thải mang theo các hạt hoặc hơi ngưng tụ, việc lắp đặt bộ lọc khí ở đầu dòng có thể ngăn ngừa nhiễm bẩn bộ phận chống sét. NB-KSL cung cấp các bộ lọc khí bằng thép không gỉ 316L ở cấu hình thẳng và loại T cho mục đích này.

Bộ lọc khí loại T bằng thép không gỉ 316L có bộ phận có thể tháo rời Bộ lọc khí loại T này mang lại mức giảm áp suất thấp và hiệu quả lọc cao, với bộ phận có thể giặt và tái sử dụng. Nó được thiết kế để giữ lại các hạt và ngăn ngừa ô nhiễm cho thiết bị phía sau, giảm chi phí bảo trì. Xem sản phẩm →

Cách chọn thiết bị chống cháy nổ

Khi chỉ định thiết bị chống cháy nổ, hãy cung cấp thông tin sau cho nhà cung cấp của bạn:

1. Thành phần khí hoặc hơi, bao gồm dữ liệu về tính dễ cháy
2. Tốc độ dòng chảy tối đa ở điều kiện vận hành
3. Áp suất vận hành và thiết kế
4. Nhiệt độ hoạt động và các cực trị tiềm ẩn
5. Kích thước đường dây, loại kết nối và vị trí lắp đặt
6. Liệu có cần thiết phải bảo vệ chống cháy hoặc nổ hay không
7. Tiêu chuẩn áp dụng, chẳng hạn như ISO 16852 hoặc ATEX

Nhà cung cấp phải xác minh rằng lựa chọn phù hợp với điều kiện dịch vụ của bạn. Một thiết bị quá nhỏ sẽ bị sụt áp quá mức. Một cái quá lớn có thể không đáp ứng các yêu cầu kiểm tra kích nổ đối với loại khí cụ thể của bạn. Luôn xem lại chứng chỉ kiểm tra và xác minh rằng khí, áp suất và nhiệt độ được kiểm tra phù hợp với ứng dụng của bạn.

An toàn bắt đầu với thông số kỹ thuật phù hợp

Thiết bị chống cháy nổ không phải là một phụ kiện chung. Đây là một thành phần quan trọng về mặt an toàn phải được chỉ định với kiến ​​thức đầy đủ về phương tiện, điều kiện vận hành và kịch bản phát nổ tiềm ẩn. Sự khác biệt giữa thiết bị chống cháy và thiết bị chống cháy kích nổ là sự khác biệt giữa thiết bị có thể bị hỏng dưới ngọn lửa siêu âm và thiết bị được thiết kế để chứa nó.

Bằng cách hiểu rõ nguyên lý hoạt động, sự khác biệt giữa nổ và nổ, các tiêu chuẩn áp dụng và yêu cầu về vật liệu, bạn có thể đưa ra lựa chọn tự tin hơn. Đối với thiết bị chống cháy bằng thép không gỉ và các bộ phận an toàn liên quan được chế tạo theo tiêu chuẩn có độ chính xác cao, NB-KSL cung cấp một tùy chọn sản xuất thiết thực.