Ce sunt opritorii de flacări?
Informații tehnice și aplicații practice pentru proiectarea și exploatarea sigură a instalațiilor cu risc de explozie.
Definiție și rol
Opritorii de flacări sunt echipamente staționare utilizate pentru a împiedica propagarea unei flăcări sau pătrunderea unei scântei într-o incintă tehnologică, cum ar fi conducte, rezervoare, gazometre, cisterne ș.a.
Datorită complexității factorilor care influențează comportarea în exploatare a opritorilor de flacări, performanțele acestora pot fi îmbunătățite prin utilizarea tehnologiilor moderne de fabricație, a materialelor cu caracteristici mecanice superioare și a condițiilor de lucru adaptate aplicațiilor pentru care au fost proiectate.
Progresul în tehnologia materialelor – rezistență mecanică ridicată, rezistență la coroziune, toleranță la temperaturi înalte – a dus la creșterea semnificativă a performanțelor opritorilor de flacări. Normativele moderne impun cerințe stricte privind securitatea instalațiilor cu risc ridicat de explozie.
Creșterea capacităților de producție în industria petrolieră, chimică și petrochimică a determinat și creșterea capacităților de depozitare în rezervoarele atmosferice, unde opritorii de flacări au un rol esențial în asigurarea siguranței.
Opritorii de flacări și comportarea rezervoarelor
Rezervoarele cu capac fix funcționează, în general, la presiuni foarte reduse (20–300 mm col H₂O), valori care depind de tensiunea de vapori a produsului stocat și de vacuumul creat în timpul golirii (25–50 mm col H₂O).
Temperatura lichidelor volatile influențează direct presiunea din spațiul de vapori al rezervorului. Creșterea temperaturii produce vaporizare suplimentară și creșterea presiunii, în timp ce scăderea temperaturii conduce la formarea unui vacuum.
În aceste situații sunt necesare:
- evacuarea parțială a amestecului de gaze în atmosferă sau într-un sistem de compensare;
- aport de aer atmosferic sau gaze inerte pentru eliminarea vacuumului.
Aceste funcții sunt, în mod uzual, asigurate de echipamentele respiratorii ale rezervorului, iar opritorii de flacări sunt elementele de siguranță care împiedică propagarea incendiilor în timpul acestor procese.
Opritorii de flacări se realizează într-o gamă tipodimensională: DN 25 ÷ DN 700.
Tipuri de opritori de flacări și funcționarea acestora
1. Opritor uscat de flacără bidirecțional antideflagrant montat în linie (cu benzi casetate)
Acest tip de opritor este cel mai răspândit datorită:
- construcției eficiente;
- rezistenței hidraulice reduse;
- exploatării simple;
- elementelor opritoare refolosibile și interschimbabile.
Principiul de funcționare este bazat pe stingerea flăcării la pătrunderea în canale înguste de laminare. Elementul opritor este realizat din benzi de inox.
Montajul se poate realiza:
- independent;
- în serie cu supape mecanice de respirație;
- în paralel cu supape hidraulice de siguranță;
- la coșuri de ventilație.
Ordinea standard de montaj în serie este: racord rezervor → opritor de flacără → supapă mecanică de respirație / supapă hidraulică / coș de ventilație.
Presiuni uzuale în exploatare: suprapresiune: 150 mm col H₂O; vacuum: –40 mm col H₂O. Căderile de presiune generate de opritoare trebuie să fie cât mai mici.
2. Opritor uscat de flacără bidirecțional montat la sfârșit de linie
Acest tip de opritor este folosit atunci când este montat independent. Elementul opritor este realizat din benzi ondulate casetate. Este utilizat când nu este necesară captarea vaporilor, iar aceștia pot fi evacuați liber în atmosferă, cu condiția asigurării protecției împotriva întoarcerii flăcării.
Aceste opritoare sunt proiectate pentru:
- debite maxime de gaze;
- protecție antifoc;
- funcționare eficientă;
- cost redus de întreținere.
3. Opritor de flacără cu umplutură
Acest tip se deosebește prin simplitate constructivă și flexibilitate de utilizare, datorită materialelor granulare folosite ca umplutură.
Avantaje principale:
- adaptabilitate la procese industriale;
- siguranță ridicată în exploatare;
- acces facil la materialul de umplere pentru mentenanță.
Acest tip de opritor trebuie montat exclusiv orizontal.
Generalități despre opritoarele de flacără
Eficiența unui opritor de flacără depinde de:
- diametrul echivalent al canalelor de laminare;
- lungimea canalelor;
- rezistența hidraulică introdusă în circuit.
Opritorul trebuie să oprească frontul de flacără și să prevină întoarcerea acesteia, permițând în același timp curgerea gazelor în ambele sensuri cu pierderi minime de presiune.
După montaj, parametrii funcționali ai opritorului nu pot fi modificați, ceea ce face esențială alegerea corectă a modelului și aplicarea unei întrețineri regulate.
Tipuri constructive de opritori de flacără uscați
- Opritor de flacără cu benzi casetate;
- Opritor de flacără cu plăci casetate (utilizați în special pentru protecție antifoc și antiexplozivă în domeniul minier);
- Opritor de flacără cu discuri plate (pentru aplicații fără recuperare de vapori);
- Opritor de flacără cu plăci rectangulare (pentru debite maxime de aer);
- Opritor de flacără cu site metalice (rar utilizate din cauza rezistenței mecanice reduse);
- Opritor de flacără metaloceramic (pentru tehnologii de prelucrare oxigaz);
- Opritor de flacără rezistent la detonații;
- Opritor de flacără rezistent la șocuri termice sau de presiune.