مقدمة:
تنطبق هذه المواصفة القياسيَّة على التصميم، والموقع، والتركيب، والصيانة، واستخدام الأجهزة والأنظمة التي تنفث غازات الاحتراق، والضغوط الناتجة عن الاحتراق داخل حاوية بحيث يتمُّ تقليل الضرر الهيكلي والميكانيكي إلى الحد الأدنى. وينبغي أن يكون الهدف من هذه المواصفة القياسيَّة هو توفير تنفيس فعَّال عن الاحتراق للحاويات؛ حيث يكون هناك احتمال حدوث احتراق.
أساسيات التنفيس عن الاحتراق:CHAPTER 5,6,7,8 NFPA 68
- القواعد التنظيميَّة لحرق الغاز وتنفيسه في العالم:
في كل عام، يؤدِّي حرق الغاز، وإحراق الغاز الطبيعي المصاحب لاستخراج النفط إلى إطلاق أكثر من 400 مليون طن من انبعاثات مكافئ ثاني أكسيد الكربون، منها غاز الميثان وملوثات أخرى.
وعلى الرغم من أنَّه تحقَّق بعض التقدُّم في بضعة بلدان، فإنَّ جهود الحدِّ من حرق الغاز وتنفيسه في العالَم قد تعثَّرت، ويتطلَّب النجاح في الحدِّ من حرق الغاز وتنفيسه حوافز مالية وغير مالية قوية مع آلية فعَّالة للمتابعة والقياس والإنفاذ.
وتُقدِّم مراجعة القواعد التنظيمية لحرق الغاز وتنفيسه في العالم الصادرة عن الشَّراكة العالمية للحدِّ من حرق الغاز تحليلًا منهجيًّا للأطراف التنظيمية في 21 بلدًا مُنْتجًا للنفط، وتُسلِّط الضوء على النهج الأكثر فعاليةً في تقليص أنشطة حرق الغاز وتنفيسه.
- يجب تصميم تنفيس الاحتراق للحدِّ من تلف الحاوية ذات التهوية.
- يجب ترتيب تنفيس الاحتراق لتجنُّب اشتعال الممتلكات المجاورة.
- يجب ترتيب تنفيس الاحتراق لتجنُّب تلف الممتلكات المجاورة.
- فتحة الاحتراق هي فتحةٌ في حاوية يتمُّ من خلالها توسيع المواد وتدفُّقها، وبالتالي تخفيف الضغط. وإذا لم يتمَّ توفير تنفيسٍ، فإنَّ الضغوط القصوى التي يتم تطويرها أثناء احتراق خليط الوقود/الهواء الأمثل تكون عادةً بين 6 و10 أضعاف الضغط المطلق الأوَّلي. وفي كثيرٍ من الحالات ومن غير العملي ومن الناحية النظرية إنشاء حاوية يمكنها تحمُّل أو احتواء مثل هذه الضغوط، ومع ذلك في بعض الحالات من الممكن تصميمها لاحتواء الاحتراق.
- يتطلَّب تصميم فتحات الاحتراق وإغلاق الفتحات مراعاة العديد من المتغيِّرات، والَّتي تمَّ فحص بعضها بعمقٍ فقط. وتعتمد منطقة التهوية المحسوبة على عدَّة عوامل بما في ذلك حجم وقوة العلبة، وخصائص خليط الوقود/المؤكسد، وتصميم فتحة التهوية نفسها. وتستخدم تقنيات التصميم واحدًا أو أكثر من العوامل التجريبيَّة التي تسمح بتعبيرات يسيرة لمنطقة التهوية. وعوامل التصميم هي نتيجة لتحليلات العديد من حوادث التنفيس الفعلية، واختبارات التنفيس التي سمحت بإجراء ارتباطات مُعيَّنة.
- معدل ارتفاع الضغط هو عامل مهمٌّ يستخدم في تصميم تنفيس الاحتراق، يعني معدل الارتفاع السريع أنه لا يتوفر سوى وقت قصير للتنفيس الناجح. وعلى العكس من ذلك فإنَّ معدل الارتفاع الأبطأ يسمح للتنفيس بالمُضي قُدمًا بشكل أبطأ مع الحفاظ على فعاليَّته. ومن حيث مساحة التهوية المطلوبة كلما كان معدل الارتفاع أسرع، زادت المساحة اللَّازمة للتنفيس لتكون فعالةً، مع تساوي جميع العوامل الأخرى.
- يتمُّ توفير فتحات في الحاوية للحدِّ من تطوُّر الضغط، (Pred) إلى مستوًى مقبول للمستخدم والسلطة ذات الاختصاص. ويمكن اعتبار مستوى تطور الضغط مقبولًا حيث لا يوجد ضرر محتمل للحاوية، أو حيث يمكن تحمُّل درجة مُعيَّنة من التشوُّه الدائم.
- مع زيادة منطقة التهوية، ينخفض الضغط المنخفض لضغط تنشيط ثابت مُعيَّن لإغلاق الفتحة. والفتحات المفتوحة تكون أكثر فعاليةً من الفتحات المُغطَّاة، وتكون الفتحات ذات الإغلاق الخفيف أكثر استجابةً من الفتحات ذات الإغلاق الشديد.
- نتائج الاحتراق: يمكن أن ينتج الضرر في حالة حدوث احتراق في أي حاوية أضعف من أن تتحمَّل الضغط الناتج عن الاحتراق. وعلى سبيل المثال: جدار حجري عادي [20 سم (8 بوصات) من الطوب، أو كتلة خرسانية، بارتفاع 3 أمتار (10 قدم)] لا يمكنه تحمُّل فرق ضغط من جانب إلى آخر يزيد كثيرًا عن 0.03 بار (0.5 رطل لكل بوصة مربعة) ما لم يتمَّ تصميم حاوية لتحمُّل ضغط الاحتراق المتوقَّع، ويجب مراعاة التنفيس أو الطرق الموضحة في NFPA 69، وهي المعيار الخاص بأنظمة منع الانفجار.
- تتوافر بيانات محدودة عن قوى التفاعل التي تتعرَّض لها العناصر الهيكلية للحاوية أثناء الاحتراق. ويجب أن تستند التصميمات إلى تفاصيل كل حاوية، ومواد بناء العلبة، ومقاومة العلبة للصدمات الميكانيكية والحرارية، ويجب أيضًا مراعاة تأثيرات الفتحات (بما في ذلك حجم ومدة قوى الدفع اللاحقة). كما يجب أن يعتمد تصميم العلبة على قدرتها على تحمُّل أقصى ضغط يتمُّ تحقيقه أثناء التنفيس عن الاحتراق.
- إنَّ تنفيس الاحتراق هو إجراءٌ للحماية من الانفجار يتضمَّن توفير طريق هروب مُصمَّم مسبقًا (يُسمَّى: تنفيس الانفجار) لتحرير الضغط واللهب المُتَولَّد أثناء الانفجار بسرعةٍ كافيةٍ لمنع التراكم الخطير للضغط داخل الوعاء والأنابيب والقنوات، أو المباني المحميَّة، كما تمَّت مناقشته في Pekalski و Zevenbergen وLemkowitz وPasman (2005)، ويتمُّ تشغيل الفتحة قبل الوصول إلى قوة التصميم للحاوية. ويتمُّ استخدام تنفيس الاحتراق لتقليل الأضرار الهيكلية أو الميكانيكية في حالة الاحتراق عن طريق تنفيس غازات الاحتراق والضغوط إلى مكانٍ آمنٍ خارج العلبة. وتوفر فتحات الانفجارات – والتي يُشَار إليها أيضًا بألواح التفجير أو لوحات تخفيف الانفجار – وسيلة سلبية وفعالة من حيث التكلفة الاستراتيجية لتخفيف الانفجار. ويمكن استخدام التنفيس لحماية مجموعة مُتنوِّعة من المُعدَّات الصناعية؛ مثل: مجمعات الغبار والأعاصير والمطاحن والمجففات ومصاعد الدلو والصناديق. ويمكن أيضًا تهوية المباني لحماية سلامتها الهيكلية في حالة حدوث انفجار. وعادةً ما يتمُّ توفير تهوية الاحتراق للمباني عن طريق تركيب ألواح معدنية رقيقة على الجدران الخارجية للمبنى لتمثيل أضعف نقطةٍ في الهيكل. وبالتالي في حالة حدوث احتراقٍ ستكون فتحات الاحتراق هي الجزء الوحيد من الهيكل الذي سيفشل، بينما ستتمُّ حماية باقي المبنى من التلف. وقد تمَّ تصميم الفتحات بدقة لتنفجر عند ضغط فتح معين (ضغط التنشيط، Pstat) للحفاظ على السلامة الهيكلية للمبنى.
- يجب أن يكون التنفيس كافيًا لمنع الحد الأقصى من الضغط الذي يتطوَّر داخل الحاوية Pred من تجاوز قوة العلبة Pes بما في ذلك التأثير الديناميكي لمعدل ارتفاع الضغط، كما يعبر عنه عامل الحمل الديناميكي (DLF).
- Pred = أقصى ضغط تمَّ تطويره أثناء التنفيس [bar-g (psig)].
- Pes = تمَّ تقييم قوة الحاوية بناءً على حسابات الضغط الساكن؛ إمَّا للتشوُّه أو الاندفاع [bar-g (psig)].
DLF = Xm / Xs
- Xm = أقصى انحراف ديناميكي.
- Xs = انحراف ثابت، أو بعبارة أخرى: الإزاحة الناتجة في النظام عندما يتمُّ تطبيق حمولة الذروة بشكل ثابت.
الحماية ضد الانفجارات/السلامة التشغيليَّة في الأجواء المتفجرة:
- التوجيه 2014/34/EC اعتبارًا من 2016 (ATEX 114, former ATEX 95)، المتعلِّق بالمُعدَّات وأنظمة الحماية في البيئة القابلة للانفجار.
- التوجيه 1999/92/EC (ATEX 153 وسابقًا ATEX 137 الذي ينصُّ على الحدِّ الأدنى من المُتطلَّبات لتحسين صحَّة وسلامة المُوظَّفين المُعرَّضين للخطر بسبب البيئة القابلة للانفجار.
- تُعدُّ الانفجارات الغبارية (Dust Explosions) من أسوأ المخاطر الَّتي تواجه أي صناعةٍ ينتج عنها غبار (مطاحن الحبوب، مصانع السكر، بعض الصناعات المعدنية، وغيرها)، ولا يمكن التهاون أبدًا في إجراءات الوقاية من هذه الانفجارات، فكثيرًا ما تكون مدمرة جدًّا على الرغم من إمكانية تجنُّبها بمجرَّد فَهم أسبابها، والالتزام بقواعد العمل.
