爆発抑止システム

爆発防護はスピードが命

消火剤コンテナ 作動イメージ

爆発抑止システム用消火剤コンテナ
(写真は10L型)

爆発抑止システムの最大のポイントは、いかに早く爆発を発見し、必要な量の消火剤を機器内へ放出するかにかかっています。一般に、爆発発生の初期段階では、小さな火の玉が急激に風船のように360°放射状にふくらみ、火炎に先行して圧力波が発生します。そして圧力波の後から炎が広がっていきます。この圧力波を捉えることが、爆発抑止を実現する上で重要な鍵となります。

爆発の圧力上昇はミリ秒単位です。１ミリ秒でも早く爆発による圧力上昇を感知することが、安全を守る上で大切になってきます。ファイクのアクティブ爆発防護システムでは、圧力ディテクターが爆発発生の圧力を検出してから、消火剤が放出されるまでの時間はたったの0.1秒以内です。これによって、爆発の圧力上昇に負けないスピードで消火剤を吹き込み、機器の設計耐圧を超える前に爆発を抑制することが可能となりました｡

爆発抑止システム・スロー再生

爆発抑止システムによって守られた1立方メートル容器の中でコーンスターチを使った粉じん爆発を起こす。爆発発生後、瞬時に圧力ディテクターが爆発圧力を検出し、爆発抑止システムが作動し爆発を抑止する様子を撮影したもの。白い消火剤が容器内に充満し、火炎が爆発まで成長する前に消されている様子が分かる。

作動圧力とトータル抑制圧力(T.S.P)

一般的に、アクティブシステムの作動圧力として7kPa～10kPaがよく使われます。また通常運転圧力、爆発発生による圧力、消火剤コンテナからの噴出による圧力、そして消火中に上昇する圧力を全て足し合わせた圧力を、Total Suppressed Pressure （トータル抑制圧力。略してT.S.P）と呼びます。予想T.S.Pは専用のツールによって計算されますが、防護機器の体積や消火剤コンテナ台数、設定作動圧力によって変化します。25～45kPa程度になるケースが多いです。当然、機器耐圧はT.S.Pよりも高くなっている必要があります。

爆発抑止システムの設置例(1)

爆発抑止システムの設置例(2)

ファイク爆発抑止システムの特徴

  • ファイク独自の消火剤タンクの形状により、より多くの消火剤を、より短時間で噴射することが可能です。消火にかかる時間が短いほど機器内部の圧力が低く抑えられ、機器への損傷を防ぎやすくなります。
  • 開口部分にはラプチャーディスクが使われています。ラプチャーディスクは内部からのGCA（窒素ガス発生装置）による衝撃で瞬時に開き、消火剤が噴霧されます。
  • ファイク独自の「ゼロ拡散」ノズルにより、消火剤をより広い範囲へ、スピードを損なうことなく拡散させることができます。
  • 通常運転中はノズルの先端がプロセスに突き出さない、「テレスコピック・ノズル」を使うことにより、サニタリープロセスにもお使い頂けます。
  • 再充填作業は現場で行えるため、タンクを送り戻して頂く必要はありません。
  • 爆発抑止システムは、粉じんの封じ込めで標準的な2bar耐圧機器からの爆発放散が難しい場合に最適です。

爆発抑止システムの設置例(3)

爆発抑止システムの作動の様子

図5 爆発抑止システム作動のイメージ

拡散ノズルについて

「ゼロ抵抗」拡散ノズルとノズルカバー
（ネオプレン、シリコン）

特許取得済みの「ゼロ抵抗」拡散ノズルにより、消火剤をより遠くへ、より早く拡散させながら噴射することが可能となりました。この図は噴射から20ミリ秒、40ミリ秒、60ミリ秒後の消火剤の広がり具合を示しています。消火剤がまんべんなく機器内に広がっている様子が分かります。

爆発抑止システム作動のイメージ

消火剤コンテナ 仕様

消火剤コンテナ容量 2.5L, 5L, 10L, 20L, 30L, 50L
(9L型はケミカル・アイソレーション専用です)
使用可能温度-34℃ から 60℃ まで
材質消火剤タンク本体とフランジカーボンスチール
GCAハウジングステンレス
圧力ゲージステンレス
塗装白色ウレタンエナメル塗装
消火剤の種類 重炭酸ナトリウム
Dessikarb™ （フードグレード重炭酸ナトリウム）

寸法

全消火剤タンク形状

消火剤タンク寸法一覧

寸法 2.5L5L10L20L30L50L9L
A (mm) 300 410 650 770 900 1000 560
B (mm) 130 84 84 140 140 140 200
C (mm) 190 270 270 320 320 480 -
D (mm) 420 420 420 420 420 550 -
フランジレーディング -- 4"
ANSI 300		 4"
ANSI 300		 4"
ANSI 300		 4"
ANSI 300		 4"
ANSI 300		 6"
ANSI 300		 -
充填時重量 (kg) 24 36 47 86 115 144 22

爆発抑止システムの設計パラメータ

爆発抑止システム設計に最低限必要な設計パラメータは以下の通りです。以下のパラメータを使い、必要となる消火剤の量と、消火剤タンクの本数、取り付け位置などが決まります。

  • KG値（ガスの場合）
  • Kst値（粉体の場合）
  • Pmax値
  • 機器の詳細な寸法
  • 機器の体積
  • 機器耐圧
  • 運転圧力
  • 最大運転圧力
  • 運転温度
  • 消火剤の種類
  • 消火剤タンクの個数※1
  • 圧力ディテクターの設定圧力※2
  • ※1 消火剤タンクの個数を変えると、爆発が起こり、消火剤が噴射された後の最大到達圧力が変化します。一般的には個数が多い方が最大到達圧力が低くなります。そのため、機器耐圧や運転温度によって最適な消火剤タンクの個数が決定されます。
  • ※2 圧力ディテクターの設定圧力は、機器耐圧や最大到達圧力との兼ね合いで適宜決定されます。爆発放散口が併用される場合にはその設定破裂圧力も考慮されます。

注意点

消火剤タンクは取り付け角度に制限があります。詳しくはお問い合わせ下さい。

ケミカルアイソレーションについて

ケミカルアイソレーション用
9L型消火剤コンテナ

ケミカルアイソレーションは、消火剤を使った爆発の遮断です。ナイフゲートバルブ式の爆発遮断弁が設置できない24インチより大きい配管の爆発遮断や、角型のダクトなどに使用可能です。ただし粉体の封じ込めが必要な場合や、配管内への消火剤の噴霧が許容できない場合などにはナイフゲートバルブをお使い下さい。寸法は図8と表1をご覧下さい。

ケミカルアイソレーション 作動テストの様子