En flamskydd är en anordning som är monterad på öppningen i ett hölje eller på det anslutande rörsystemet i ett system av höljen och som tillåter gaser, vätskor etc. att passera genom den, men som förhindrar överföring av en flamma för att förhindra en större brand eller explosion. I processverksamhet med brännbara gaser bidrar flamskydd till att minska risken för brandspridning och därmed begränsa effekterna av en explosiv händelse. När flamskydd används på rätt sätt kan de förhindra katastrofala skador och förlust av liv. Alla som är involverade i val och inköp av flamskydd måste förstå hur dessa produkter fungerar, vilka fördelar de har och vilka begränsningar de har. I den här artikeln kommer vi att försöka täcka grunderna i tekniken och terminologin för flamskydd och de typer som finns tillgängliga.

En flamskydd är också känd som arresterare, deflagrationsskydd och flamfälla.

Varför använda flamskydd?

En av de största farorna vid transport eller lagring av brandfarliga vätskor eller gaser är att de brandfarliga ångorna kan antändas, vilket kan resultera i brand eller ännu värre, en explosion. När en brandfarlig gas eller ånga
blandas med luft/syre finns det risk för en explosion. En oavsiktlig antändning av den brännbara blandningen kommer att resultera i en flamma som kommer att vandra genom den oförbrända blandningen tills bränslet förbrukas av reaktionen. I ett slutet utrymme, t.ex. ett kärl eller ett rör, kommer den betydande temperaturökning av blandningen som orsakas av
förbränningsprocessen att leda till en snabb ökning av gasblandningens volym. Den resulterande tryckökningen kommer att framkalla turbulenta effekter som ytterligare påskyndar flamfronten. Om man inte lyckas stoppa en flamma kan det leda till katastrofala skador på utrustning, produktionsbortfall, personskador och till och med förlust av liv och potentiellt stora rättegångskostnader.

Flammgenerering och typer

Om en brandfarlig blandning av ånga eller gas kommer i kontakt med en tändkälla kommer en flamfront att utvecklas. Denna låga kommer att brinna genom ångan eller gasen tills:

1. Förrådet av bränsle (ånga eller gas) är förbrukat.
2. Den värme som krävs för att upprätthålla förbränningen har avlägsnats.
3. Syrekoncentrationen blir antingen för hög eller för låg för att möjliggöra fortsatt förbränning.

Deflagration

Om en flamfront fortplantar sig med en hastighet som är lägre än ljudets hastighet i ångan kallas det deflagration. Denna klassificeras vidare i två typer.

• Unconfined Deflagration

En unconfined deflagration inträffar när det sker en antändning av en brandfarlig atmosfär utanför en behållare eller annan processutrustning. Exempelvis kan ett andnings- eller ventilationsutlopp från en tank för lagring av bensin producera ett okonfinerat moln av brandfarlig ånga i dess omedelbara närhet. Tändkällor som t.ex. en tänd cigarett, en statisk elektrisk urladdning eller ett blixtnedslag kan antända detta ångmoln och den resulterande flamfronten kan komma in
i tanken genom utloppet.

• Inskränkt deflagration

En innesluten deflagration inträffar när det sker en antändning av en brandfarlig atmosfär inne i en rörledning, container eller annan processutrustning. Typiskt sett kan detta inträffa i en industri- eller processanläggning. Exempelvis genererar många kolgruvor brandfarlig och giftig metangas under jord som pumpas upp till ytan längs ett rör och sedan förbränns i en panna för uppvärmning. Problem med pannan eller pumpsystemet skulle kunna antända rörinnehållet och lågan skulle kunna vandra tillbaka ner i röret och resultera i en explosion under markytan.

Detonation

En detonation inträffar när en låga vandrar längs ett rör, vanligen med överljudshastigheter, och kombineras med en chockvåg. Typiskt sett sker detta som ett resultat av turbulensinducerad flamacceleration som orsakas av ojämnheter i rörväggarna eller avbrott som böjar, ventiler eller förändringar i rörets sektion. Det kan också inträffa helt enkelt genom att låta lågan fortsätta att accelerera längs ett rör under en tillräcklig sträcka. En chockvåg kännetecknas
av en stegvis förändring av tryck och densitet genom vilken flammans hastighet ändras från att vara subsonisk till överljud.

• Overdriven detonation

Om en flamfront fortplantar sig med en hastighet som är högre än ljudets hastighet i ångan, kallas det för överdriven detonation. Överdriven detonation är ett kortvarigt fenomen och inträffar vanligtvis när flamfronten övergår från en deflagration med hög hastighet till en detonation.

Flamskyddets arbetsprincip

Flamskydd fungerar enligt principen att ta bort värme från lågan när den försöker ta sig genom trånga passager med väggar av metall eller annat värmeledande material.

Flamskydd är passiva mekaniska anordningar som monteras på en tank eller i ett processrörsystem. Vid normal drift leds ångblandningen i röret genom flamskyddet. En flamskydd består huvudsakligen av ett hölje, ett element och anslutningar för att fästa den på rörledningar eller utrustning. Elementet är den anordning som släcker lågan och är huvudsakligen en form av ”filter” som ger små öppningar genom vilka processgasen kan strömma men som förhindrar flamöverföring. Flamfronten bryts upp i ”filtret” till mindre flamletter som kyls av elementets stora värmekapacitet och på så sätt släcker lågan.

Material som används för ”filter”-elementet är bl.a. krumma metallband, vävda trådnät, sintrade material och honungskammarmaterial. På grund av sin konstruktion kommer elementet att orsaka ett tryckfall eller ett hinder för processflödet. För att mildra detta ökade flödesmotstånd är elementets yta vanligtvis större än rörledningens tvärsnittsarea. Större element har också en större värmekapacitet.

Typer av flamskydd

Alla flamskydd är konstruerade för att låta gaser eller vätskor passera igenom samtidigt som de hindrar flammor eller gnistor från att skapa en explosion eller expandera till en större brand. Deras utbud av stil och storlek varierar dock enormt för att passa varje tillämpning.

Flamskydd i slutet av ledningen

Flamskydd i slutet av ledningen monteras i slutet av en rörledning eller vid utloppet till ett kärl för att förhindra att flammor kommer in, och inte, som man ibland tror, för att förhindra att flamman lämnar röret eller kärlet. Utan en väderkåpa kan de monteras i nästan vilket läge som helst, men inverterad montering rekommenderas inte eftersom detta ökar risken för att värme fångas in och därmed orsakar en flash back. Med en väderkåpa inbyggd bör de monteras i ett konventionellt vertikalt läge och användas utomhus utsatta för regn och snö.

In-line flamskydd

In-line flamskydd monteras i rörsystem för att skydda utrustning nedströms. Den layout som visas nedan är typisk, även om det också är möjligt att antändningskällan kan leda till att flamman rör sig med gasflödet. Om lågan kan komma från båda riktningarna krävs en dubbelriktad flamskydd. Flamskydd i linje kan vara antingen deflagrations- eller detonationsskydd beroende på de förhållanden under vilka de skall användas. Rörriktningen är vanligtvis inget problem om inte vätska följer med i gasflödet och tenderar att samlas i flamskyddet. I sådana situationer kan ett excentriskt flamskyddshus monteras för att möjliggöra uppsamling och dränering av vätskan.

Pre-Volume Flame Arrestor

Dessa kallas så därför att de är utformade för att skydda system där en låga kan starta i en behållare vars tvärsnittsarea är något större än flamskyddselementet eller avluftningsröret, och önskemålet är att förhindra att lågan lämnar behållaren. De kan vara ett enkelt element, en slutledningsavskiljare eller en inlineavskiljare. Extrem försiktighet måste iakttas när man överväger en sådan situation, eftersom det inte är möjligt att förutsäga de förhållanden som flamskyddet måste klara av, eftersom volymen heta gaser som passerar genom skyddet kommer att överstiga de volymer som produceras vid konventionell flamprövning av flamskydd i linje. Även om förhållandena tenderar att ge en sluten deflagration är det möjligt att en avledare som har testats på ett tillfredsställande sätt under de villkor för avledare för sluten deflagration som fastställs i en produktstandard inte kommer att vara tillfredsställande. Därför är den enda lösningen för att säkerställa ett fullständigt förtroende för den specificerade produkten att testa den under verkliga eller simulerade driftsförhållanden.

Hydraulisk flamskydd

Flamskydd för flytande produkter fångar upp en del av den vätska som flödar i ett rör, så att gaserna kan bubbla genom det, men att alla flammor slås ut. Hydrauliska flamskydd innehåller vatten vars nivå upprätthålls automatiskt. På samma sätt kan gaser bubbla genom det, men alla flammor släcks. Denna teknik är särskilt lämpad för ett smutsigt gasflöde med medföljande partiklar.

.