شعلهگیر تجهیزی است که توسط جذب گرمای شعله پیش رونده، آن را خاموش و یا به عبارتی متوقف میکند. گرمای شعله در این تجهیز در یک قطعه متخلخل فلزی جذب میشود و از اشتعال ماده در ادامهی خطوط جلوگیری میکند. این قطعه فلزی میتواند از صفحات موج دار کنار هم و یا توری به هم فشرده شده تشکیل شود . ابعاد کلی و سایز گذرگاههای این قطعه متخلخل فلزی توسط عواملی همچون ترکیب گاز، دما و فشار گاز و میزان افت فشار آن تعیین میشود. برای نمونه هر چه ترکیب گاز محیطی تندسوزتر باشد باید سایز منافذ کوچکتر باشد. اما از طرفی ریزتر بودن منافذ باعث افزایش افت فشار میشود.
عملکرد شعلهگیر در محدود کردن شعله یا گسترش انفجاری آتش موجب شده است تا شعلهگیر کاربردهای متنوعی مانند موارد زیر داشته باشد:
شعلهبند در دو نوع انتهایی (End Line) و روی خط (In Line) جهت جلوگیری از انتقال احتراق، توسعه اشتعال و انفجار از یک سمت خط لوله به سمت دیگر و یا از خارج به داخل مخزن مورد استفاده قرار میگیرند.
محاسبات بسیار دقیق مورد نیاز جهت طراحی این شبه شیرها به صورتی است که علاوهبر برآوردهسازی پارامترهای اساسی عملکردی، با ایجاد حداقل افت فشار بالاترین بازده را دارد. انتخابهای موجود در اتصال این تجهیز به گونهای است که قابلیت انطباق بر مشخصات طراحی جهت اتصال از سایز ۲ تا ۱۲ اینچ را دارد.
با استفاده از تکنولوژی به کار رفته مکانیزم عملکردی این تجهیز، قابلیت عملکرد و فعالسازی آنها بر حسب نیاز پروژه در رنج وسیعی مطابق با استاندارد ۶۵۰ API وجود دارد؛ بر همین اساس مواد مورد استفاده در داخل و خارج این اقلام بر حسب نیاز و تعریف پروژه متغیر بوده و طراحی و ساخت آنها در هر پروژه با پروژههای دیگر متفاوت میباشد.
– المنت شعلهگیر (Arrester Element) بخشی از شعلهگیر متشکل از صفحات موازی با فاصله معین است که مانع مکانیکی و سد راه شعله را فراهم میسازد و در داخل محفظه شعلهگیر قرار میگیرد.
– محفظه شعلهگیر (Arrester Housing) در واقع همان بدنه شعلهگیر است که المنت شعلهگیر در داخل آن قرار میگیرد. و همچنین اتصال فلنجی و یا رزوهای شعلهگیر بر روی آن قرار دارد.
– فلش پوینت (Flashpoint) حداقل دمایی که در آن یک مایع غلظت کافی بخار از خود متصاعد میکند تا با هوا یک مخلوط قابل اشتعال در مجاورت سطح مایع ایجاد کند.
– مایع قابل اشتعال (Flammable Liquid) مایعی که دارای فلش پوینت پایین تر از 100°F باشد.
– مایع قابل احتراق (Combustible Liquid) مایعی که دارای فلش پوینت بالا تر یا برابر با 100°F باشد.
– Confined Deflagration
یک Deflagration محیطی است که محصولات انبساطی احتراق حبس میشوند. شعلهای که در یک لوله در حال حرکت است را میتوان یک Confined Deflagration پنداشت.
–Deflagration
جبهه شعلهای پیش رونده در گاز یا بخار قابل اشتعال که با سرعتی کمتر از سرعت صوت در همان محیط گاز یا بخار است.
Detonation-
جبهه شعلهای پیش رونده در گاز یا بخار قابل اشتعال که با سرعتی برابر با سرعت صوت در همان محیط گاز یا بخار است.
Detonation Arrester-
شعلهگیری که برای جلوگیری از انتشار deflagrationهای مبحوس و غیر مبحوس و detonations ها طراحی میشود.
End of Line flame Arrestor-
شعلهگیری است که در انتهای خط لوله نصب میشود (با اتصال رزوه یا فلنجی) که مستقیما به خلا تهویه میشود. این شعلهگیر برای متوقف کردن deflagrationهای غیر مبحوس طراحی میشود.
–رنج انفجاری (Explosive Range) محدوده بین حد پایینی (LEL) و حد بالایی انفجار (UEL) برای هر مخلوطی از هوا وبخار
–حد پایینی انفجاری (Lower Explosive Limit) کمترین غلظت حجمی (به صورت درصد) یک بخار قابل اشتعال در هوا که توانایی حفظ و انتقال یک شعله در مخلوط بخار در فشار و دمای معین را دارد. مخلوطهای پایین تر از LEL برای سوختن خیلی ضعیف عمل میکنند.
VentLine/ InLine Flame Arrester-
شعلهگیر ی است که در بالادست شیر تنفسی یا در فاصله زیادی از تخلیه خط لوله به اتمسفر قرار میگیرد. این نوع شعلهگیرها برای مواردی که نیاز به جلوگیری از deflagration محبوسی در حال انتشار نیاز است، مورد استفاده قرار میگیرد.
هدف از بهکارگیری یک شعلهگیر محافظت سیستم در برابر شعلهای منتشر شده است. با این وجود شعلهگیر ها باید توانایی عبور بخار/هوا از درون منافذ خود به طوریکه تخلیه فشار یا خلا و هدایت نرمال بخار در سیستم صورت گیرد را داشته باشند. مقاومت در مقابل عبور، به سایز و ساختار منافذ شعلهگیر بستگی دارد. شعلهگیر باید به گونهای طراحی شود که نرخ جریان مورد نیاز در مقاومت (افت فشار) قابل قبولی بهدستآید.
همچنین محل بهینه شعلهگیر باید مشخص شود. شعلهگیر های اند لاین روی فلنج خروجی نصب و مستقیما به اتمسفر تهویه میشوند.
شعلهگیرهای این لاین در فاصله زیادی از محل تهویه لوله (تعیین شده توسط سازنده) نصب میشوند. Detonation arrestors به گونهای طراحی میشوند که بتوان از آنها در هر جایی از سیستم پایپینگ استفاده کرد. در واقع اغلب محدوده محل مورد استفاده شعلهگیر توسط سازنده آن مشخص میشود.
شعلهگیرها برای استفاده در برابر گروههای بخار مواد شیمیایی که توسط کد ملی الکتریکی و کمیسیون بینالمللی الکترونیکال تعریف شدهاند به کار میروند. فشار و دمای اولیه بخار موجود در سیستم نیز از عوامل مهم دیگر هستند که باید مدنظر قرار داد. طبق استاندارد باید سازگاری شعلهگیر با گروه خاصی از این بخارات تایید شود. جنس مادهای که شعلهگیر از آن ساخته میشود باید سازگار و مقاوم با جنس بخار شیمیایی سیستم باشد. همچنین باید احتمال خوردگی قطعات شعلهگیر و آلودگی مواد فرایندی به حداقل ممکن برسد.
شعلهگیرها در رنج وسیعی از مواد شامل آلومینیوم، استنلس استیل، چدن نشکن تولید میشوند. متریال سازگار با شرایط کاری را میتوان در هندبوکهای خوردگی و مواد شیمیایی یافت. مسئله مهمی که باید در مورد آن دقت داشته باشیم این است که این تجهیز باید صلبیت ساختاری مناسبی داشته باشد تا در مقابل موج شعلهی پیش رونده تغییر شکل چشمگیری پیدا نکند. در برخی شرکتها، قطعهی فلزی متخلخل نیز در مقابل ضربات خارجی به طرز مناسبی حفاظت میشود.
منابع:
گردآورنده: فرشاد احمدی – دانشجوی کارشناسی مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان
دانلود مقاله