爆発防止装置: 仕組み、種類、規格、選択

固定屋根タンクには可燃性の芳香族溶剤が貯蔵されています。そのベントラインは蒸気収集マニホールドにつながっています。近くのポンプからの電気火花により、蒸気と空気の混合物に引火する可能性があります。火炎前面は通気管に沿って進みます。長く乱流するパイプの中で、炎は加速します。臨界長では、亜音速爆燃から超音速爆発に移行します。結果として生じる衝撃波は、ほとんどの標準配管の破裂圧力を超える可能性があります。このため、フレームアレスターを選択するだけでは十分ではありません。爆発の可能性があるラインでは、デバイスは爆発防止装置として認定される必要があります。

デトネーションフレームアレスタは、配管や通気口を通って爆燃と爆発が伝播するのを阻止する受動的安全装置です。それは、爆発イベントのピーク圧力に耐えるのに十分な堅牢性を備えたクエンチング要素とハウジングで構築されています。

デトネーションフレームアレスタとは何ですか?

デトネーションフレームアレスタは、エンクロージャの開口部、またはエンクロージャシステムの接続配管に取り付けられる装置です。ガスは通過させますが、火炎の伝播は防ぎます。このデバイスには可動部品がなく、外部電源を必要としません。熱伝達と流れ抵抗の物理原理のみに基づいて動作するため、本質的に動作の信頼性が高くなります。

コア要素は通常、圧着された金属リボンまたは焼結金属メッシュのアセンブリです。これらは、ガス混合物の急冷距離未満の水力直径を備えた狭い平行通路を形成します。炎が要素に入ると、金属壁に熱が奪われます。ガスの温度が自己発火点を下回ると、炎は反対側に到達する前に消えます。

デトネーションフレームアレスタは、1 つの基本的な点で従来のフレームアレスタとは異なります。爆発の衝撃波に耐えるように設計およびテストされており、より厚いハウジング、より堅牢な要素、そして爆燃が爆発に変わる移行ゾーンへの特別な注意が必要です。

爆燃と爆発: 決定的な違い

適切な装置を指定するには、爆燃と爆発の違いを理解する必要があります。これは選択の際に最も重要な要素です。

爆燃は、秒速数メートルから秒速約 100 メートルまでの速度で伝播する亜音速の燃焼波です。圧力上昇は緩やかで緩やかです。ほとんどのパイプライン火災と排気筒の火炎前線は爆燃です。

デトネーションは、衝撃波と結合した超音速の燃焼波です。 1,000～2,000m/s以上の速度で伝播します。密閉されたパイプ内では、ピーク圧力が 20 バール、30 バール、またはそれ以上に達することがあります。衝撃波は、配管を座屈させたり、フランジ付きジョイントを分離したりする可能性がある破壊的な部分です。

爆発防止装置はどのように機能しますか?

デトネーションフレームアレスターは、熱消火、衝撃波の減衰、流量制限の 3 つの原理に基づいて機能します。

火炎がエレメントに到達すると、混合ガスの急冷距離よりも小さい水力直径を持つ一連の狭い隙間に入ります。金属壁は、燃焼が持続できる速度よりも速く炎から熱を吸収します。ガスの温度が自己発火点を下回り、炎は消えます。

爆発防止装置の場合、この要素は衝撃波も減衰します。狭い通路は圧力前線を破壊し、炎を消す前に炎の速度を遅くします。ハウジングは、永久変形することなく爆発のピーク圧力を抑えるのに十分な破裂圧力を備えて設計されています。

焼入れ効率は、焼入れギャップ、元素のない領域、材料の熱伝導率、および焼入れ経路の長さに依存します。ギャップが小さいほど効果的に焼き入れが行われますが、圧力損失が増加します。自由面積が大きいと圧力損失は減少しますが、ギャップが安全値を超えると焼入れ効率が低下する可能性があります。

爆発防止装置の種類とその用途

デトネーションフレームアレスタは、取り付け位置と、対応するように設計されたデトネーション条件によって分類されます。

• ライン終端爆発防止装置: 排気筒またはパイプの端に取り付けられます。着火源がパイプの外側にあり、開放端から火炎が侵入する可能性がある場合に使用します。
• インライン爆発防止装置：配管途中に設置します。機器間のパイプラインに沿って炎が伝わる場所で使用されます。
• 安定したデトネーションアレスター: 一定の速度と圧力で定常状態に達したデトネーション用に設計されています。
• 不安定爆発防止装置: 爆燃から爆発への移行が発生する移行ゾーン用に設計されています。圧力と火炎速度が変動するため、これは最も要求の厳しい用途です。

用途には、固定屋根タンクのベント、蒸気回収システム、フレアスタック、燃料ガスライン、水素貯蔵および供給システム、化学反応器のベントライン、海洋蒸気制御システムなどがあります。

規格とテスト要件

爆発防止フレームアレスタは、型式試験を受け、認められた基準に適合することが認定されている必要があります。最も重要な 2 つは、EN 12874 / ISO 16852 と ATEX 指令 2014/34/EU です。

EN 12874 / ISO 16852 は、フレームアレスターの性能要件とテスト方法を規定しています。テストには、代表的なガス混合物を避雷器に通し、爆燃または爆発を再現する条件下で点火することが含まれます。デトネーション試験の場合、試験装置には火炎面が加速して爆発できるように十分な長さの助走パイプが必要です。

避雷器は火炎を通過させずに炎を止めなければなりません。ハウジングは、ピーク圧力においても外側が無傷のままでなければなりません。指定する場合は、ガスの種類、温度、圧力など、実際のサービスを代表する条件下でデバイスがテストされたことを示すテストレポートを要求してください。

材料と設計に関する考慮事項

材料の選択は、特に海洋、海洋、または腐食性の高い化学環境で使用する場合に重要です。 316L ステンレス鋼は、優れた耐食性と機械的安定性を備えているため、爆発防止フレームアレスターの要素およびハウジングに最も一般的な材料です。

NB-KSL は、産業用ガスおよび流体システム用のステンレス鋼コンポーネントを製造しています。同社の VCR フィッティング ラインには、高純度で腐食性のサービス向けに設計されたステンレス鋼パイプ継手フレームアレスターが含まれています。このコンポーネントは、効果的な焼き入れに必要な同じ圧着要素の形状を使用しています。

高純度サービス用ステンレス鋼製管継手フレームアレスタ NB-KSL のこのフレームアレスタは、効果的な消火のための圧着要素の形状を特徴とし、高純度および腐食性ガスシステムに適しています。 VCR 接続により、要求の厳しい用途でも信頼性の高い金属間のシールが保証されます。 製品を見る→

接続タイプは材質と同じくらい重要です。 VCR 接続は、高温および高純度の用途での漏れを防ぐ金属間のシールを提供します。接続オプションのより広い視野については、 ステンレス鋼管継手の完全ガイド さまざまな接続システムのタイプ、用途、選択基準について説明します。

設置とメンテナンスに関する考慮事項

避雷器が認定どおりに動作するには、適切に設置することが不可欠です。アレスタは、潜在的な発火源から正しい距離に、流れに対して正しい向きで設置する必要があります。終端アレスタの場合、エレメントの詰まりを防ぐために、通気口を雨や破片から保護する必要があります。

メンテナンス要件には、エレメントに汚れ、汚れ、破片がないか定期的に検査すること、避雷器全体の差圧を監視すること、メーカーの指示に従ってエレメントを洗浄すること、ガスケットと接続の完全性をチェックして漏れがないか確認することが含まれます。

ベントガスに微粒子や凝縮蒸気が含まれるシステムでは、上流にガスフィルターを設置するとアレスターエレメントの汚染を防ぐことができます。 NB-KSL は、この目的のために、ストレートスルーおよび T 型構成の 316L ステンレス鋼ガスフィルターを提供しています。

316L ステンレス鋼 T 型ガスフィルター (取り外し可能なエレメント付き) この T 型ガスフィルターは、圧力損失が低く、濾過効率が高く、エレメントは洗浄して再利用可能です。微粒子を捕捉して下流の機器の汚染を防ぎ、メンテナンスコストを削減するように設計されています。 製品を見る→

デトネーションフレームアレスタの選び方

デトネーションフレームアレスターを指定する場合は、次の情報をサプライヤーに提供してください。

1. 可燃性データを含むガスまたは蒸気の組成
2. 使用条件における最大流量
3. 動作圧力と設計圧力
4. 動作温度と極端な可能性
5. 線径、接続形式、取付位置
6. 火炎保護または爆発保護が必要かどうか
7. ISO 16852 や ATEX などの該当する規格

サプライヤーは、その選択がお客様のサービス条件に適していることを確認する必要があります。ユニットが小さすぎると、過度の圧力損失が発生します。大きすぎると、特定のガスの爆発テスト要件を満たさない可能性があります。必ずテスト証明書を確認し、テストされたガス、圧力、温度がアプリケーションと一致していることを確認してください。

安全は正しい仕様から始まります

デトネーションフレームアレスターは一般的な付属品ではありません。これは安全上重要なコンポーネントであり、媒体、動作条件、潜在的な爆発シナリオについて十分な知識を持って指定する必要があります。フレームアレスタとデトネーションフレームアレスタの違いは、超音速火炎面の下で故障する可能性のある装置と、それを封じ込めるように設計された装置との違いです。

動作原理、爆燃と爆発の区別、適用される規格、および材料要件を理解することで、より自信を持って選択することができます。 NB-KSL は、ステンレス鋼製フレームアレスタおよび高精度基準に基づいて構築された関連安全コンポーネントについて、実用的な製造オプションを提供します。