Огнепреградители или пламегасители: виды, устройство, принцип действия и порядок испытания

Для того чтобы спасти людей из горящих зданий, сооружений, проведя оперативную и безопасную эвакуацию; быстро обнаружить, локализовать, не дать распространиться пожару, ликвидировать его используется много установок, систем, входящих в комплекс активной и пассивной огнезащиты – дымоудаления/притока свежего воздуха, СОУЭ, АПС, АУПТ.

Кроме того, для сдерживания огня, распространяющейся высокой температуры от очага пожара, плотных дымовых газов, вредящих здоровью людей, в пределах пожарного отсека/секции используются противопожарные перегородки, перекрытия, стены.

При этом любые строительные, технологические проемы в этих преградах в обязательном порядке заполняют противопожарными дверями, шторами, люками, окнами, а неизбежные отверстия, неплотности, пазухи в местах прохождения инженерных коммуникаций различного назначения, в т.ч. из горючих материалов, на всю толщину конструкции заделывают/заполняют огнезащитной штукатуркой, базальтовым материалом; а на трубопроводы из полимеров, пластика/пластмассы устанавливают противопожарные муфты, надежно препятствующие проникновению огня, дыма в другие помещения.

Казалось бы, предусмотрены все возможные ситуации, использованы все приемы и способы для ограничения распространения пожара. Но, на самом деле это не совсем так. На части опасных в плане возможности возникновения пожара предприятий, в первую очередь, объектах добычи, транспортировки, глубокой переработки газа, нефти; органического синтеза, многих производств химической, фармацевтической отраслей промышленности в рамках/схеме технологической цепочки/процесса в резервуарах, корпусах, аппаратах для хранения, различных этапов переработки в трубопроводах, соединяющих их, циркулируют ЛВЖ/ГЖ как в жидкой фазе, так и в виде паро-, газовоздушной среды, взвеси/эмульсии.

Вполне понятно, что такая технологическая цепочка в случае возникновения взрыва, разгерметизации, другой аварийной ситуации, приведшей к возникновению очага пожара, с высокой долей вероятности может доставить взрывную волну, огонь в любую точку производства – от резервуаров хранения сырья до технологических колонн, парков/складов, эстакад налива/розлива готовой продукции.

Для исключения такой возможности разработаны, применяются различные виды огнепреградителей (пламегасителей) – устройств противопожарной защиты, во многом схожих по назначению с искрогасителями, что подтверждают официальные документы: НПБ 254-99, ГОСТ Р 53323-2009, излагающие основные требования к устройству, испытаниям и эксплуатации таких изделий, предназначенных препятствовать распространению пламени, горящих частиц.

Виды

Согласно этим нормам ПБ, ОП сухого типа называется специальное защитное устройство, устанавливаемое на пожароопасных технологических установках, трубопроводах, свободно пропускающее поток ГЖ/ЛВЖ или паро-, газовоздушной смеси/взвеси через внутренний элемент, гасящий пламя, что приводит к локализации распространения огня.

Огнепреградитель (пламегаситель) ДУ (условным диаметром прохода от 40 до 500 мм) различается по многим техническим характеристикам, конструкции, внешнему виду, месту установки, способу монтажа, типу гасящего пламя внутреннего элемента, времени сохранения работоспособности под непрерывным воздействием пламени и другим признакам.

По типу/виду элемента, гасящего распространение пламени, заполнения корпуса/внутреннего элемента огнепреградитель (пламегаситель) коммуникационный (встроенный) или резервуарный (концевой), присоединяемый как корпусам технологических аппаратов/установок, так и к различным участкам трубопроводных систем может быть:

• Сетчатым. Причем их количество не ограничивается одной, обычно это пакет из нескольких сеток из металла, чаще всего из нержавеющей коррозионностойкой стали, уплотненных чередующимися прокладками.
• Кассетным – ленточным или пластинчатым в зависимости от формы внутренних элементов.
• С заполнением корпуса гранулированным материалом. Это могут быть стальные, керамические, стеклянные шарики/кольца; зерна дробленого кварца, гравия или другого термостойкого материала с высокой прочностью, размером частиц от 0, 5 до 6 мм.
• С внутренним элементом из пористого/ячеистого материала. Чаще всего применяются трубки/диски, волокно с размером до 0,5 мм из спеченных под воздействием высокой температуры отрезов/витков стальной проволоки, металлического порошка/гранул, обладающие высокой пористостью, выдерживающие длительную огневую, тепловую нагрузку.

Огнепреградитель (пламегаситель) фланцевый – это наиболее распространенный вид таких изделий. Их установка/монтаж на трубопроводах, к корпусам технологического оборудования происходит с помощью болтового соединения, с использованием огнестойких прокладок; но такие изделия, имеющие небольшой ДУ, такие, например, как огнепреградитель (пламегаситель) ОП 40, имеют резьбовое соединение, что более удобно при монтаже, обслуживании, ремонте/замене.

Огнепреградители (пламегасители) по исполнению/конструктивно бывают:

• Прямоточными.
• Угловыми.
• Неразборными или с возможностью замены кассеты, блока сеток, насадки из гранулированного или пористого материала.

По времени сохранения эксплуатационных характеристик под непрерывным воздействием пламени все ОП подразделяются на два класса:

• I – не меньше 1 ч.
• II – меньше 1 ч.

Распространение пламени внутри технологических трубопроводов на взрывопожароопасных производствах зависит от свойств сырья, промежуточных, готовых продуктов, перекачиваемых через них; а также от геометрии трубопроводной системы, расположения запорной арматуры на ней и других факторов.

Возможен как нормальный режим горения, называемый дефлаграцией, тогда огонь распространяется со скоростью несколько десятков метров в секунду; а также сопровождающийся детонацией газов, воздушных смесей с парами ЛВЖ/ГЖ, когда такое детонационное горение сопровождается взрывной волной, двигающейся намного быстрей, в т.ч. превышая скорость звука. Например, для водорода это значение – 2, 82 км/с.

Это создает все условия для возникновения взрыва в трубопроводе или корпусе технологического аппарата/установки. Вполне понятно, что против этого необходимо принимать меры, в т.ч. используя специальный вид огнепреградителей (пламегасителей).

Так, по стойкости к детонации ОП подразделяют на два вида:

• Противодефлаграционные, устанавливаемые на трубопроводах с низкими показателями давления, возможной скорости распространения пламени. Монтируются на небольших расстояниях от возможного источника воспламенения, например, на приемных/дыхательных патрубках резервуаров хранения ГЖ.
• Противодетонационные, позволяющие выполнять установку ОП на значительном удалении от возможного источника возникновения пламени, гасящие/демпфирующие ударную волну, защищающие от обратного удара пламени. В связи с этим они имеют усиленную конструкцию корпуса/огнегасящего элемента.

Наиболее распространенные марки таких изделий:

• Огнепреградитель (пламегаситель) ОП-100.
• Огнепреградитель (пламегаситель) ОП-200, где цифры указывают ДУ. Устанавливаются на различные участки трубопроводных систем, монтируются на корпуса наружных и внутренних технологических установок.

Это все виды/типы сухих огнепреградителей (пламегасителей), называемых креативными маркетологами, рекламистами компаний производителей также пламегасителями, предохранителями огневыми, пламени и т.п. «красивыми» названиями.

Кроме них, на производствах с высокой категорией по взрывопожарной опасности применяются менее распространенные жидкостные огнепреградители (пламегасители), используемые для предотвращения/локализации распространения огня при транспортировании/хранении переработке легкогорючих газов и их смесей. Их принцип действия основан на гашении/срыве пламени при барботаже газов через слой негорючей жидкости. Существенный недостаток подобных устройств – низкая пропускная способность.

Главное отличие огнепреградителей (пламегасителей) от противопожарных клапанов, заслонок/задвижек – это то, что с их помощью продолжается безостановочная транспортировка по трубопроводам в аппараты/установки, а также из них горючих газов, жидкостей, их смесей, в т.ч. с воздухом, при возникновении вспышки, появлении пламени, в ходе локализации огня; что чрезвычайно важно для нормального режима технологического процесса.

Технические параметры (таблица)

Принцип действия

Их действие основано на срыве/гашении огня в узких каналах, сквозь которые при этом свободно проходят газы, жидкости, различные смеси. При этом для каждой горючей среды рассчитывается минимальный диаметр канала, обеспечивающий безопасную транспортировку без переброса пламени, локализация которого обуславливается тепловыми потерями, что сходно с принципом действия искрогасителей.

Доказано, что гашение пламени ОП достигается не из-за большой длины каналов огнегасящего элемента, а благодаря небольшой площади их поперечного сечения. В то же время, если через ОП происходит перекачка ЛВЖ/ГЖ с высокой температурой, то длина каналов уже влияет на весь процесс.

Диаметр огнегасящего элемента изделия, например, такого как огнепреградитель (пламегаситель) ОП 50 должен быть не больше 50% его диаметра.

Кроме того, внутренний огнегасящий элемент ОП не только эффективно препятствует дальнейшему распространению огня, но и обладает способностью дробить/разрушать ударную волну при детонационном развитии очага пожара в трубопроводной системе, предотвращая возможность взрыва и выхода пожара наружу.

Устройство

Конструкция ОП несложная:

• Корпус, изготавливаемый как из стали, так и из алюминиевых сплавов.
• Внутренний огнегасящий элемент – кассета, блок сеток, насадка с заполнением из пористых или гранулированных материалов.
• Присоединительные штуцера. Редко они стыкуются с ответными штуцерами трубопровода, корпуса технологического аппарата способом электросварки, чаще с помощью фланцевого болтового соединения, как огнепреградитель (пламегаситель) ОПФ.

Конструкция ОП должна быть герметичной, выдерживая значительные силовые, тепловые нагрузки, создающиеся при быстром движении огня под давлением в трубопроводе, сохраняя работоспособность в период эксплуатации в заданном температурном диапазоне.

ОП изготавливаются из материалов, стойких к наружному/внутреннему воздействию химически агрессивной, активной коррозионной среды, для эксплуатации в которой они предназначены.

Огнепреградителями (пламегасителями) защищают:

• Дыхательные линии емкостей с ЛВЖ, ГЖ.
• Дренажные/стравливающие трубопроводы аппаратов/установок с ЛВЖ, горючими газами.
• Трубопроводы к факельным установкам.
• Линии газовой обвязки.
• Трубопроводы налива резервуаров хранения нефтепродуктов.

Это, конечно, далеко не полный перечень тех мест, где необходима установка этих изделий, таких как огнепреградитель (пламегаситель) ОП 80, предназначенный для исключения попадания пламени в резервуар с ГЖ.

Довольно часто ОП является составной частью другой трубопроводной арматуры, например, дыхательного или предохранительного клапана.

Испытание

Установка огнепреградителя (пламегасителя), не имеющего сертификата ПБ, конечно, редкость, ведь это слишком ответственное оборудование, проходящее перед поставкой/продажей полный цикл сертификационных испытаний по НПБ/ГОСТ, включающий в себя проверку:

• Соответствия изделия конструкторской документации, комплектации.
• Способности локализации пламени.
• Герметичности корпуса.
• Работоспособности изделия при вибрационных нагрузках.
• Температуры поверхности корпуса до наступления деформационных изменений.
• Время эксплуатационной работоспособности под внутренним огневым воздействием.

При получении отрицательного результата по любому виду испытаний количество образцов изделий удваивают, повторяя весь цикл испытаний. При повторном фиаско испытания прекращают до выявления причин, устранения недостатков производителем.

 Более подробную информацию по данному вопросу Вы найдете в 

ГОСТ Р 53323-2009 Огнепреградители. Методы испытаний

(раздел 8 «Методы испытаний»)