A lángzáró berendezés olyan eszköz, amelyet egy burkolat nyílásához vagy egy burkolatrendszerben a csatlakozó csővezetékekhez szerelnek, és amely lehetővé teszi a gázok, folyadékok stb. áthaladását, de megakadályozza a láng átterjedését a nagyobb tűz vagy robbanás megelőzése érdekében. Az éghető gázokkal végzett technológiai műveletekben a lángzárak segítenek a tűz terjedésének kockázatát csökkenteni, és így korlátozzák a robbanásveszélyes esemény hatását. Megfelelő alkalmazás esetén a lángzárak megakadályozhatják a katasztrofális károkat és az életek elvesztését. Aki részt vesz a lángmegszakítók kiválasztásában és beszerzésében, annak tisztában kell lennie e termékek működésével, előnyeivel és teljesítménykorlátaival. Ebben a cikkben megpróbáljuk ismertetni a lángmegszakítók technológiájának és terminológiájának alapjait, valamint a rendelkezésre álló típusokat.

A lángmegszakítót levezetőnek, deflagrációs levezetőnek és lángcsapdának is nevezik.

Miért használjunk lángszűrőt?

A gyúlékony folyadékok vagy gázok szállításával vagy tárolásával járó egyik legnagyobb veszély, hogy a gyúlékony gőz meggyulladhat, ami tüzet vagy rosszabb esetben robbanást okozhat. Amikor egy gyúlékony gáz vagy gőz
levegővel/oxigénnel keveredik, fennáll a robbanás lehetősége. Az éghető keverék véletlen begyulladása lángot eredményez, amely addig terjed az el nem égett keverékben, amíg az üzemanyag a reakció során el nem fogy. Zárt térben, például edényben vagy csőben a keveréknek a
égési folyamat által okozott jelentős hőmérsékletnövekedése a gázkeverék térfogatának gyors növekedéséhez vezet. Az ebből eredő nyomásnövekedés turbulens hatásokat idéz elő, amelyek tovább gyorsítják a lángfrontot. A láng megállításának elmulasztása katasztrofális károkat okozhat a berendezésekben, termeléskiesést, személyi sérüléseket, sőt, akár életek elvesztését és potenciálisan nagy perköltségeket.

Lángok keletkezése és típusai

Ha bármilyen gyúlékony gőz- vagy gázkeverék gyújtóforrással érintkezik, lángfront alakul ki. Ez a láng addig ég a gőzön vagy gázon keresztül, amíg:

1. A tüzelőanyag-utánpótlás (gőz vagy gáz) el nem fogy.
2. Az égés fenntartásához szükséges hő megszűnik.
3. Az oxigénkoncentráció vagy túl magas vagy túl alacsony lesz ahhoz, hogy az égés folytatódjon.

Lángkitörés

Ha a lángfront a hangsebességnél kisebb sebességgel terjed a gőzben, akkor deflagrációnak nevezzük. Ennek további két típusát különböztetjük meg.

• Elégtelen deflagráció

Elégtelen deflagráció akkor következik be, ha egy tartályon vagy más technológiai berendezésen kívül gyúlékony légkör gyulladása következik be. Például egy benzint tároló tartály légző- vagy szellőzőnyílása a közvetlen közelében nem korlátozottan éghető gőzfelhőt hozhat létre. Olyan gyújtóforrások, mint egy meggyújtott cigaretta, statikus elektromos kisülés vagy villámcsapás meggyújthatják ezt a gőzfelhőt, és az így keletkező lángfront beléphet
a tartályba a kivezetésen keresztül.

• Zárt deflagráció

A zárt deflagráció akkor következik be, ha egy csővezeték, tartály vagy más technológiai berendezés belsejében gyulladt légkör keletkezik. Ez tipikusan ipari vagy technológiai üzemekben fordulhat elő. Például számos szénbányában gyúlékony és mérgező metángáz keletkezik a föld alatt, amelyet egy csővezetéken a felszínre szivattyúznak, majd fűtési céllal egy kazánban elégetnek. A kazánnal vagy a szivattyúrendszerrel kapcsolatos problémák meggyújthatják a cső tartalmát, és a láng visszahullhat a csőben, ami robbanáshoz vezethet a föld alatt.

Detonáció

Detonáció akkor következik be, amikor a láng egy cső mentén, általában szuperszonikus sebességgel halad, és lökéshullámmal párosul. Ez általában a cső falának érdessége vagy megszakításai, például kanyarok, szelepek vagy a cső keresztmetszetének változásai által okozott turbulencia okozta lánggyorsulás eredményeként következik be. Az is előfordulhat, ha egyszerűen hagyjuk, hogy a láng megfelelő távolságon keresztül tovább gyorsuljon a cső mentén. A lökéshullámot
a nyomás és a sűrűség lépcsőzetes változása jellemzi, amelyen keresztül a láng sebessége szubszonikusról szuperszonikusra változik.

• Túlhajtott detonáció

Ha a lángfront a gőzben a hangsebességet meghaladó sebességgel terjed, azt túlhajtott detonációnak nevezzük. A túlhajtott detonáció rövid ideig tartó jelenség, és általában akkor következik be, amikor a lángfront nagy sebességű deflagrációból detonációba megy át.

Lángzárók működési elve

A lángzárók azon az elven működnek, hogy elvezetik a láng hőjét, amikor az megpróbál áthaladni a fémből vagy más hővezető anyagból készült falú szűk járatokon.

A lángzárók passzív mechanikus eszközök, amelyeket egy tartályra vagy egy technológiai csőrendszerbe szerelnek. Normál üzemmódban a csőben lévő gőzkeveréket a lángzárón keresztül vezetik. A lángszűrő főként egy házból, egy elemből és a csővezetékhez vagy berendezéshez való rögzítéshez szükséges csatlakozásokból áll. Az elem az az eszköz, amely elfojtja a lángot, és főként egyfajta “szűrő”, amely kis nyílásokat biztosít, amelyeken keresztül a technológiai gáz áramlik, de megakadályozza a láng átterjedését. A lángfront a “szűrőben” kisebb lángocskákra bomlik, amelyeket az elem nagy hőkapacitása lehűt, így oltva el a lángot.

A “szűrő” elemhez használt anyagok közé tartoznak a gyűrött fémszalagok, a szövött drótháló, a szinterezett anyagok és a mézesfésűs anyagok. Kialakításából adódóan az elem nyomásesést vagy a folyamat áramlásának akadályozását okozza. A megnövekedett áramlási ellenállás mérséklése érdekében az elem területe általában nagyobb, mint a cső keresztmetszete. A nagyobb elemek nagyobb hőkapacitással is rendelkeznek.

Lángzárók típusai

Minden lángzárót úgy terveztek, hogy átengedje a gázokat vagy folyadékokat, ugyanakkor megakadályozza, hogy a lángok vagy szikrák robbanást okozzanak vagy nagyobb tűzre terjedjenek. Stílusuk és méretük azonban rendkívül eltérő, hogy az egyes alkalmazásokhoz igazodjanak.

Vezeték végén lévő lángmegállító

A vezeték végén lévő lángmegállítót egy csővezeték végére vagy egy tartály kijáratára szerelik fel, hogy megakadályozzák a lángok belépését, és nem azért, ahogyan azt néha gondolják, hogy megakadályozzák a láng kilépését a csőből vagy tartályból. Időjárási burkolat nélkül szinte bármilyen irányban felszerelhetők, de a fordított irányú felszerelés nem ajánlott, mivel ez növeli a hő megrekedésének kockázatát, ami visszacsapódást okozhat. Időjárás elleni védőburkolat beépítésével hagyományos függőleges tájolásban kell felszerelni őket, és esőnek és hónak kitéve kültéren kell használni őket.

Vezetékbe épített lángmegszakító

A vezetékbe épített lángmegszakítókat a csőrendszerekbe építik be, hogy megvédjék az utánuk következő berendezéseket. Az alábbiakban bemutatott elrendezés tipikus, bár az is lehetséges, hogy a gyújtóforrás miatt a láng a gázáramlással együtt halad. Ha a láng mindkét irányból jöhet, akkor kétirányú lángmegállítóra van szükség. A vezetékbe épített lángmegszakítók lehetnek deflagrációs vagy detonációs lángmegszakítók, attól függően, hogy milyen körülmények között kell használni őket. A csövek iránya általában nem jelent problémát, kivéve, ha a gázáramban folyadék van, amely hajlamos összegyűlni a leállítóban. Ilyen helyzetekben a folyadék összegyűjtésének és elvezetésének lehetővé tétele érdekében excentrikus lángmegállító burkolatot lehet felszerelni.

előtérfogatú lángmegállító

Azért nevezik így, mert olyan rendszerek védelmére tervezték őket, amelyekben a láng egy olyan tartályban indulhat el, amelynek keresztmetszeti területe valamivel nagyobb, mint a lángmegállító elem vagy a szellőzőcső, és meg akarják akadályozni, hogy a láng elhagyja a tartályt. Lehetnek egyszerűen egy elem, egy vezeték végi vagy egy vezetékbe épített leválasztó. Rendkívüli óvatossággal kell eljárni egy ilyen helyzet mérlegelésekor, mivel nem lehet megjósolni azokat a körülményeket, amelyeket a lángmegállítónak kezelnie kell, mivel a lángmegelőzőn áthaladó forró gázok mennyisége meghaladja a hagyományos soron belüli lángmegelőző lángvizsgálatánál keletkező mennyiségeket. Bár a körülmények általában zárt deflagrációt eredményeznek, lehetséges, hogy a termékszabványban meghatározott zárt deflagrációs levezető feltételek mellett kielégítően vizsgált levezető nem lesz kielégítő. Ezért az egyetlen megoldás a megadott termékkel kapcsolatos teljes bizalom biztosítására az, ha azt tényleges vagy szimulált üzemi körülmények között tesztelik.

hidraulikus lángmegállító

A folyékony termék lángmegállítói a csőben áramló folyadék egy részét csapdába ejtik, így a gázok átbuborékolhatnak rajta, de minden lángot eloltanak. A hidraulikus leválasztók vizet tartalmaznak, amelynek szintjét automatikusan fenntartják. Hasonlóképpen a gázok átbuborékolhatnak rajta, de a lángok kialszanak. Ez a technika különösen alkalmas olyan szennyezett gázáramlás esetén, amelyben részecskék vannak benne.