Un réservoir à toit fixe stocke un solvant aromatique inflammable. Sa conduite de ventilation se dirige vers un collecteur de collecte de vapeur. Une étincelle électrique provenant d'une pompe à proximité peut enflammer le mélange vapeur-air. Le front de flamme se déplace le long du tuyau de ventilation. Dans un tuyau long et turbulent, la flamme s'accélère. À une longueur critique, il passe d’une déflagration subsonique à une détonation supersonique. L’onde de choc qui en résulte peut dépasser la pression d’éclatement de la plupart des canalisations standards. C’est pourquoi le choix d’un coupe-flammes seul ne suffit pas. Pour les lignes où la détonation est possible, le dispositif doit être certifié comme coupe-flammes à détonation.
Un pare-flammes à détonation est un dispositif de sécurité passive qui empêche à la fois la déflagration et la détonation de se propager à travers les canalisations ou les évents. Il est construit avec un élément de trempe et un boîtier suffisamment robuste pour résister à la pression maximale d'une détonation.
Un pare-flammes détonant est un dispositif installé sur l'ouverture d'une enceinte ou sur la tuyauterie de raccordement d'un système d'enceintes. Il laisse passer le gaz mais empêche la propagation des flammes. L'appareil ne comporte aucune pièce mobile et ne nécessite aucune alimentation externe. Il fonctionne uniquement selon les principes physiques du transfert de chaleur et de la résistance à l'écoulement, ce qui le rend intrinsèquement fiable en fonctionnement.
L'élément de noyau est généralement un assemblage de rubans métalliques sertis ou un treillis métallique fritté. Ceux-ci créent des passages parallèles étroits avec un diamètre hydraulique inférieur à la distance de trempe du mélange gazeux. Lorsqu’une flamme pénètre dans l’élément, elle perd de la chaleur vers les parois métalliques. Une fois que la température du gaz descend en dessous de son point d’auto-inflammation, la flamme s’éteint avant de pouvoir atteindre le côté opposé.
Un pare-flammes à détonation diffère d'un pare-flammes conventionnel sur un point fondamental. Il est conçu et testé pour résister à l'onde de choc d'une détonation, ce qui nécessite un boîtier plus épais, un élément plus robuste et une attention particulière aux zones de transition où une déflagration devient une détonation.
Pour spécifier le bon appareil, vous devez comprendre la différence entre une déflagration et une détonation. C’est le facteur le plus important dans votre sélection.
La déflagration est une onde de combustion subsonique qui se propage à des vitesses allant de quelques mètres par seconde jusqu'à environ 100 m/s. La montée en pression est modérée et progressive. La plupart des incendies de pipelines et des fronts de flammes des cheminées d’aération sont des déflagrations.
La détonation est une onde de combustion supersonique couplée à une onde de choc. Il se propage à des vitesses de 1 000 à 2 000 m/s ou plus. Dans une conduite confinée, la pression maximale peut atteindre 20 bars, 30 bars, voire plus. L'onde de choc est la partie destructrice qui peut déformer les canalisations et séparer les joints à bride.
| Paramètre | Déflagration | Détonation |
|---|---|---|
| Vitesse de la flamme | Subsonique, 1 à 100 m/s | Supersonique, 1 000 à 2 000 m/s |
| Augmentation de la pression | Modéré, progressif | Sévère, rapide, jusqu'à 20 bars ou plus |
| Structure des vagues | Transport de chaleur et de masse | Onde de choc couplée à la combustion |
| Protection requise | Pare-flammes | Détonation flame arrester |
Un pare-flammes à détonation fonctionne selon trois principes : la trempe thermique, l'amortissement des ondes de choc et la restriction du débit.
Lorsque la flamme atteint l'élément, elle pénètre dans une série d'espaces étroits dont le diamètre hydraulique est inférieur à la distance de trempe du mélange gazeux. Les parois métalliques absorbent la chaleur de la flamme plus rapidement que la combustion ne peut s'entretenir. La température du gaz descend en dessous du point d'auto-inflammation et la flamme s'éteint.
Pour les antidétonants, l’élément amortit également l’onde de choc. Les passages étroits brisent le front de pression et ralentissent la flamme avant de l'éteindre. Le boîtier est conçu avec une pression d'éclatement suffisante pour contenir la pression maximale de détonation sans déformation permanente.
L'efficacité de la trempe dépend de l'espace de trempe, de la zone libre d'éléments, de la conductivité thermique du matériau et de la longueur du trajet de trempe. Un espace plus petit éteint plus efficacement mais augmente la chute de pression. Une zone libre plus grande réduit la chute de pression mais peut réduire l'efficacité de la trempe si l'écart dépasse la valeur de sécurité.
Les pare-flammes à détonation sont classés en fonction de leur position de montage et des conditions de détonation pour lesquelles ils sont conçus.
Les applications incluent les évents de réservoirs à toit fixe, les systèmes de récupération de vapeur, les torchères, les conduites de gaz combustible, les systèmes de stockage et de distribution d'hydrogène, les conduites d'évent de réacteur chimique et les systèmes de contrôle des vapeurs marines.
Les pare-flammes détonants doivent être testés de type et certifiés selon les normes reconnues. Les deux plus importantes sont la norme EN 12874 / ISO 16852 et la directive ATEX 2014/34/UE.
La norme EN 12874 / ISO 16852 spécifie les exigences de performance et les méthodes d'essai pour les pare-flammes. Les tests consistent à faire passer un mélange gazeux représentatif à travers le parafoudre et à l'enflammer dans des conditions reproduisant une déflagration ou une détonation. Pour les tests de détonation, le banc d'essai nécessite un tuyau d'élan d'une longueur suffisante pour permettre au front de flamme d'accélérer jusqu'à provoquer une détonation.
Le parafoudre doit arrêter la flamme sans laisser passer la flamme. Le boîtier doit rester extérieurement intact à la pression maximale. Lors de la spécification, demandez des rapports de test montrant que l'appareil a été testé dans des conditions représentatives de votre service réel, y compris le type de gaz, la température et la pression.
Le choix du matériau est crucial, en particulier pour le service dans des environnements chimiques offshore, marins ou hautement corrosifs. L'acier inoxydable 316L est le matériau le plus courant pour les éléments et les boîtiers des pare-flammes à détonation car il offre une excellente résistance à la corrosion et une excellente stabilité mécanique.
NB-KSL fabrique des composants en acier inoxydable pour les systèmes industriels de gaz et de fluides. Sa gamme de raccords VCR comprend un pare-flammes pour raccords de tuyauterie en acier inoxydable conçu pour un service de haute pureté et corrosif. Le composant utilise la même géométrie d'élément serti requise pour une trempe efficace.
Pare-flammes pour raccords de tuyauterie en acier inoxydable pour un service de haute pureté Ce pare-flammes de NB-KSL présente une géométrie d'élément serti pour une trempe efficace, adaptée aux systèmes de gaz de haute pureté et corrosifs. Ses connexions VCR garantissent une étanchéité métal sur métal fiable dans les applications exigeantes. Voir le produit → Le type de connexion compte autant que le matériau. Les connexions VCR fournissent un joint métal sur métal qui résiste aux fuites dans les applications à température élevée et de haute pureté. Pour une vue plus large des options de connexion, le guide complet des raccords pour tubes en acier inoxydable couvre les types, les applications et les critères de sélection des différents systèmes de connexion.
Une installation correcte est essentielle pour que le parafoudre fonctionne comme certifié. Le parafoudre doit être installé à la bonne distance de la source potentielle d'inflammation et dans la bonne orientation par rapport au flux. Pour les parafoudres de fin de ligne, la sortie de ventilation doit être protégée de la pluie et des débris pour éviter le colmatage de l'élément.
Les exigences de maintenance comprennent l'inspection périodique de l'élément pour détecter l'encrassement, la saleté ou les débris, la surveillance de la pression différentielle à travers le parafoudre, le nettoyage de l'élément conformément aux instructions du fabricant et la vérification de l'intégrité du joint et des connexions pour déceler les fuites.
Dans les systèmes où le gaz de ventilation transporte des particules ou des vapeurs de condensation, l'installation d'un filtre à gaz en amont peut empêcher la contamination de l'élément parafoudre. NB-KSL propose à cet effet des filtres à gaz en acier inoxydable 316L dans des configurations directes et de type T.
Filtre à gaz de type T en acier inoxydable 316L avec élément amovible Ce filtre à gaz de type T offre une faible perte de charge et une efficacité de filtration élevée, avec un élément lavable et réutilisable. Il est conçu pour piéger les particules et empêcher la contamination des équipements en aval, réduisant ainsi les coûts de maintenance. Voir le produit → Lorsque vous spécifiez un pare-flammes détonant, fournissez les informations suivantes à votre fournisseur :
Le fournisseur doit vérifier que la sélection est adaptée à vos conditions de service. Une unité trop petite aura une chute de pression excessive. Celui qui est trop grand peut ne pas répondre aux exigences du test de détonation pour votre gaz spécifique. Consultez toujours le certificat de test et vérifiez que le gaz, la pression et la température testés correspondent à votre application.
Un coupe-flammes détonant n’est pas un accessoire générique. Il s'agit d'un composant critique pour la sécurité qui doit être spécifié en toute connaissance du milieu, des conditions de fonctionnement et du scénario de détonation potentiel. La différence entre un pare-flammes et un pare-flammes à détonation est la différence entre un dispositif susceptible de tomber en panne sous un front de flamme supersonique et un dispositif conçu pour le contenir.
En comprenant le principe de fonctionnement, la distinction entre déflagration et détonation, les normes applicables et les exigences matérielles, vous pouvez faire un choix plus sûr. Pour les pare-flammes en acier inoxydable et les composants de sécurité associés construits selon des normes de haute précision, NB-KSL offre une option de fabrication pratique.
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