หมายเหตุ : เนื้อหาในบทความชุดนี้อิงจากมาตราฐาน API 2000 7th Edition, March 2014. Reaffirmed, April 2020 โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจ ดังนั้นถ้าจะนำไปใช้งานจริงควรต้องตรวจสอบกับมาตรฐานฉบับล่าสุดที่ใช้ในช่วงเวลานั้นก่อน
หายไปกว่าสองเดือน ก็ได้เวลากลับมาเขียนเรื่องนี้ต่อ โดยจะเป็นในส่วนหัวข้อ 3.4 และ 3.5
เริ่มจากหัวข้อ 3.4 Means of Venting หรือวัตถุประสงค์ของการระบายความดัน ซึ่งแยกเป็นหัวข้อ 3.4.1 Normal Venting หรือการระบายความดันในสภาวะปรกติ (รูปที่ ๑) และหัวข้อ 3.4.2 Emergency Venting หรือการระบายความดันในกรณีฉุกเฉิน (ความดันเพิ่มสูงขึ้นหรือลดต่ำลงอย่างรวดเร็ว)
หัวข้อ 3.4.1.1 General หรือเรื่องทั่วไป ในย่อหน้าแรกกล่าวถึงการระบายความดันสำหรับความดันที่สูงเกินหรือเกิดสุญญากาศภายใน ซึ่งทำได้ด้วยการใช้ Pressure-Vacuum valve (PV valve) ที่มีหรือไม่มี flame arresting device (อุปกรณ์ป้องกันไม่ให้เปลวไฟวิ่งผ่าน) หรือโดยการใช้ช่องเปิด (open vent เช่นท่อมีขนาดที่ใหญ่พอและได้รับการป้องกันไม่ให้น้ำฝนไหลเข้าไปข้างใน โดยปรกติก็จะใช้ข้องอต่อให้โค้งคว่ำคง) ที่มีหรือไม่มี flame arresting device
การไม่ติดตั้ง flame arresting device จะใช้กับถังบรรจุของเหลวที่ไม่ติดไฟ หรือมีจุดวาบไฟสูง หรือไม่มีโอกาสที่มีสารไวไฟที่มีความดันไอสูงปะปนเข้ามากับของเหลวในถัง
ย่อหน้าที่สองกล่าวว่าการป้องกันบรรยากาศภายในถังไม่ไม่ให้เปลวไฟจากภายนอกวิ่งย้อนเข้ามาได้จะกระทำเมื่อ
- ของเหลวในถังมีจุดวาบไฟต่ำ (เช่นน้อยกว่า 60ºC หรือ 140ºF) หรือตามกฎข้อบังคับที่บังคับใช้อยู่ ขึ้นอยู่กับว่าอันไหนกำหนดอุณหภูมิไว้สูงกว่า
- อุณหภูมิของเหลวที่เก็บมีโอกาสสูงเกินกว่าจุดวาบไฟ หรือ
- ที่ว่างส่วนที่เป็นไอเหนือผิวของเหลวอาจกลายเป็นส่วนผสมที่สามารถติดไฟได้
ถังเก็บของเหลวที่มีจุดวาบไฟสูงและอุณหภูมิกักเก็บต่ำกว่าจุดวาบไฟ จะยอมให้อากาศไหลผ่านเข้า-ออกได้ ดังนั้นที่ว่างส่วนที่เป็นไอเหนือผิวของเหลวจะมีอากาศอยู่แล้ว แต่ความเข้มข้นของเชื้อเพลิงจะต่ำ ทำให้ปลอดภัยจากการระเบิด แต่ถ้าเมื่อใดก็ตามที่ความเข้มข้นของเชื้อเพลิงในส่วนที่เป็นไอนั้นเพิ่มสูงขึ้นจนถึงความเข้มข้นที่สามารถระเบิดได้ (เช่นกรณีที่ถังถูกไฟครอกหรือมีโอกาสที่จะมีสารไวไฟที่มีความดันไอสูงปะปนเข้ามากับของเหลวที่ป้อนเข้าถัง) เวลาที่เกิดไฟไหม้ภายนอก ความร้อนจากเปลวไฟจะทำให้ส่วนที่เป็นไอนั้นระบายออกมา และเพื่อพบกับเปลวไฟภายนอก ก็จะเกิดเปลวไฟวิ่งย้อนเข้าไปภายในถังได้ จึงจำเป็นต้องมีการติดตั้ง flame arresting device เพื่อไม่ให้เปลวไฟเข้าไปจุดระเบิดไอผสมในถังได้
รูปที่ ๒ หัวข้อ 3.4.1.2 และ 3.4.1.3
หัวข้อ 3.4.1.2 Pressure/Vacuum Valves หรือวาล์วความดัน/สุญญากาศ (รูปที่ ๒) หัวข้อนี้เป็นหัวข้อสั้น ๆ กล่าวไว้เพียงบรรทัดเดียวว่า เพื่อป้องกันการสูญเสียผลิตภัณฑ์ แนะนำให้ใช้ PV valves กับถังเก็บของเหลวที่ความดันบรรยากาศ
คือการใช้ช่องระบาย (vent) เวลาที่ความดันในถังเพิ่มสูงขึ้น (เช่นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจากแสงแดด) ไอระเหยในถังก็จะระบายออกจากถังทันที ทำให้สูญเสียผลิตภัณฑ์ออกไปกับไอระเหย แต่ถ้าติดตั้ง PV valve ที่กำหนดให้เปิดเมื่อความดันในถังสูงถึงค่า ๆ หนึ่ง ถ้าความดันภายในถังนั้นสูงยังไม่เกินค่าที่ตั้งเอาไว้ วาล์วก็จะไม่เปิดระบายไอ และในทางกลับกันเมื่อความดันในถังที่เพิ่มสูงขึ้นไปนั้นลดต่ำลงจนต่ำกว่าค่าความดันที่ตั้งให้วาล์วเปิด วาล์วก็จะปิดตัว ทำให้หยุดการระบายไอระเหยออกมา จึงเป็นการลดการสูญเสียผลิตภัณฑ์
ในทางตรงข้ามถ้าความดันในถังลดต่ำลงกว่าความดันบรรยากาศภายนอก ถ้าใช้ช่องระบาย อากาศภายนอกก็จะไหลเข้าถังทันที แต่ถ้าติดตั้ง PV valve วาล์วจะเปิดให้อากาศภายนอกไหลเข้าก็ต่อเมื่อความดันภายในถังลดต่ำลงถึงระดับหนึ่งก่อน จึงเป็นการลดปริมาณอากาศที่จะไหลเข้าไปในถัง (ที่อาจทำให้เกิดส่วนผสมไอที่ระเบิดได้ภายในถัง
หัวข้อ 3.4.1.3 กล่าวถึง Open Vents หรือช่องระบายแบบเปิด ในย่อหน้าแรกกล่าวว่าถ้าเลือกใช้ช่องระบายแบบเปิดกับถังที่บรรจุของเหลวที่อาจทำให้ที่ว่างเหนือผิวของเหลวภายในถังนั้นเกิดเป็นองค์ประกอบที่ระเบิดได้ (ดังเช่นที่กล่าวไว้ในหัวข้อ 3.4.1.1) จึงควรที่จะต้องติดตั้ง flame arresting device เอาไว้ด้วย ถังที่ใช้ช่องระบายแบบเปิดโดยไม่ติดตั้ง flame arresting device เหมาะสำหรับถังที่ไม่มีโอกาสที่ไอระเหยเหนือผิวของเหลวจะเกิดเป็นองค์ประกอบที่ระเบิดได้
ย่อหน้าที่สองกล่าวไว้ว่าในกรณีของน้ำมันที่ข้นหนืด (เช่น cutback หรือ penetration grade asphalts) ที่อันตรายจากถังพังเนื่องจากตัวแผ่นปิดกั้นการระบายไอของ PV valves ไม่เปิดหรือ flame arrester อุดตัด (ต่างเป็นผลจากการมียางเหนียวไปเกาะติด) มีโอกาสสูงกว่าการที่จะมีเปลวไฟวิ่งย้อนกลับเข้าไปในถัง ก็อาจใช้ช่องเปิดแบบธรรมดาได้ (คือไม่มีการติดตั้ง flame arresting device หรือ PV valves) เว้นแต่ที่ระบุไว้ในหัวข้อ 3.4.1.1 หรือไม่ก็ต้องมีการให้ความร้อนแก่ช่องระบาย (heat traced vent) ที่มั่นใจได้ว่าอุณหภูมิจะสูงกว่าจุดควบแน่นของไอ
penetration grade asphalts คือคือไฮโดรคาร์บอนหนักที่เราเรียกว่า "ยางมะตอย" พวกนี้จะแข็งตัวเป็นของแข็งที่มีความอ่อนนุ่มที่แตกต่างกันที่อุณหภูมิห้อง การแบ่งเกรดจึงใช้การกดลงไปบนพื้นผิว ที่แรงกดเท่ากัน ตัวไหนอ่อนก็จะกดลงไปได้มากกว่าตัวที่แข็งกว่า (ที่มีของชื่อ penetration grade) ส่วน cutback คือยางมะตอยที่มีการผสมไฮโดรคาร์บอนที่เป็นตัวทำละลายเข้าไปเพื่อลดความหนืด (เพื่อให้ไหลเทได้ง่าย)
สารพวกนี้เป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง แต่ในการผลิตหรือเก็บต้องทำให้มันร้อนเพื่อให้ไหลไปตามท่อได้ง่าย ดังนั้นมันจะมีไอระเหยเกิดขึ้นภายในถัง และเมื่อไอระเหยเหล่านี้ไปควบแน่นบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ (เช่นฝาถังด้านบน) ก็จะควบแน่นกลายเป็นของแข็งยึดเกาะตามพื้นผิวต่าง ๆ ถ้าไปเกาะที่ pallet (แผ่นปิด) ของ PV valve ก็จะทำให้ตัว pallet ขยับตัวไม่ได้ หรือถ้าไปเกาะที่ตะแกรงโลหะของ flame arrester ก็จะทำให้ flame arrester อุดตัน อันที่จริงแม้แต่ตัว open vent เองถ้าไม่มีการตรวจสอบเป็นเวลานาน ก็มีโอกาสเกิดการอุดตันได้เช่นกัน
flame arrester เป็นอุปกรณ์ป้องกันไม่ให้เปลวไฟวิ่งผ่านไปได้โดยตัวมันเองจะชิ้นส่วนโลหะที่มีช่องเปิดขนาดเล็กที่ยอมให้แก๊สไหลผ่านได้ (เช่นลองนึกภาพเอากระดาษลูกฟูกมาม้วนเป็นแท่งกลม) เมื่อเปลวไฟวิ่งมาถึงชิ้นส่วนโลหะนี้ เปลวไฟจะถ่ายเทความร้อนให้กับชิ้นส่วนโลหะ ทำให้เปลวไฟเย็นลงและดับก่อนที่จะทะลุผ่านตัวชิ้นส่วนโลหะนี้ไป ด้วยการที่ชิ้นส่วนโลหะนี้มีรูให้แก๊สไหลผ่านที่เล็ก มันจึงอุดตันได้ง่าย
สารที่เป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง แต่เมื่ออากาศเย็นจัดอาจแข็งตัวได้ก็สามารถก่อให้เกิดการอุดตันที่ flame arrester ได้เช่นกัน เช่นเบนซีนที่มีจุดเยือกแข็งที่ประมาณ 5-6ºC ไอระเหยของเบนซีนอาจไปแข็งตัวที่บริเวณดังกล่าวได้เมื่อากาศภายนอกเย็นจัด (ดูตัวอย่างได้ในบทความฉบับวันเสาร์ที่ ๒๓ ตุลาคม ๒๕๖๐ เรื่อง "ถัง (Tank) บรรจุเบนซีนได้รับความเสียหายจากความดันที่สูงเกิน"
seal drum ก็เป็น flame arresting device อีกชนิดหนึ่ง แต่ตัวนี้จะพบเห็นกันที่ระบบเผาแก๊สทิ้ง (flare system) ตัวนี้จะเป็นถังบรรจุน้ำอยู่ภายใน ปลายท่อแก๊สที่ไหลเข้าถังจะจุ่มลงใต้ผิวน้ำ แล้วแก๊สก็จะลอยผ่านน้ำออกไปยังท่อทางออก ถ้ามีเปลวไฟวิ่งย้อนมาตามท่อทางออก ก็จะมาหยุดที่ผิวน้ำที่อยู่ในถัง
ย่อหน้าที่สามกล่าวไว้ว่าในกรณีที่มีข้อกำหนดเรื่องการปลดปล่อยที่เข้มงวด การใช้ช่องเปิดแบบธรรมดาอาจเป็นสิ่งที่ไม่สามารถยอมรับได้ ดังนั้นการเลือกอุปกรณ์ระบายความดันจึงควรต้องพิจารณาข้อกำหนดอัตราการรั่วไหลสูงสุดในระหว่างการทำงานปรกติ
รูปที่ ๓ หัวข้อ 3.4.2
หัวข้อ 3.4.2 Emergency Venting (รูปที่ ๓) หรือการระบายความดันในสถานการณ์ฉุกเฉิน ซึ่งในหัวข้อนี้กล่าวเอาไว้ว่าการระบายความดันในสถานการณ์ฉุกเฉินอาจทำได้ด้วยวิธีการต่าง ๆ ดังนี้
a) ใช้ช่องเปิดระบายที่มีขนาดใหญ่ขึ้นหรือมีจำนวนมากกว่าที่กำหนดไว้ในหัวข้อ 3.4.1.3
b) ติดตั้ง PV valve ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นหรือเพิ่มจำนวน
c) ใช้ฝาเปิด-ปิดที่ใช้สำหรับการวัดระดับของเหลวในถัง (gauge hatch) ที่สามารถเปิดเองได้เมื่อความดันในถังผิดปรกติ
d) ใช้ฝาเปิด-ปิดช่องทางคนเข้า (manhole) ที่สามารถเปิดเองได้เมื่อความดันในถังผิดปรกติ
e) การใช้รอยต่อระหว่างตัวหลังคากับผนังถังที่ฉีกขาดได้ง่ายกว่ารอยต่อที่จุดอื่น (ดูหัวข้อ 3.3.3.2) (คือให้ฝาถังปลิวออกไปก่อนที่ลำตัวถังจะฉีกขาด)
f) ติดตั้ง rupture-disk (ที่แผ่น disk จะฉีกขาดเมื่อความดันสูงเกินกำหนด (พึงสังเกตว่าจะไม่ใช้ safety valve เพราะ safety valve จะใช้เวลาในการเปิดและยังมีความต้านทานการไหลที่สูงกว่า)
g) รูปแบบโครงสร้างแบบอื่นที่สามารถพิสูจน์ได้ว่าสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการระบายความดันได้
รูปที่ ๔ หัวข้อ 3.51
หัวข้อ 3.5 Considerqations for Tanks with Potentially Flammable Atmosheres (รูปที่ ๔) หรือการพิจารณาในกรณีของถังเก็บที่มีโอกาสที่จะมีบรรยากาศที่ติดไฟได้ (ภายในถัง) ซึ่งตรงนี้หัวข้อ 3.5.1 General (ทั่วไป) กล่าวไว้ในประโยคแรกว่า โอกาสที่ส่วนผสมของไอที่อยู่เหนือผิวของเหลวภายในถังจะมีสัดส่วนที่ระเบิดได้ขึ้นอยู่กับ กระบวนการ, สภาวะการทำลาย และ/หรือ สภาวะการระบายไอ การจุดระเบิดของไอระเหยที่อยู่ภายในถังมักจะนำไปสู่ความเสียหายของตัวหลังคาถัง และ/หรือการสูญเสียความสามารถในการเก็บกัก (อันนี้คือลำตัวถังฉีกขาด) แหล่งจุดระเบิดมีได้หลายอย่างเช่น ประกายไฟจากไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นภายในถังอันเป็นผลจาก การเติมของเหลวแบบตกกระจายหรือวิธีการจุ่มวัดระดับที่ไม่เหมาะสม การมีสารที่สามารถลุกติดไฟได้เองเมื่อสัมผัสอากาศ (pyrophoric substance) อยู่บนผนังด้านในของถัง, งานที่มีความร้อนที่กระทำบนตัวถัง (พวก งานเชื่อม ตัด เจียร), อุณหภูมิของถังหรือข้อต่อต่าง ๆ สูงกว่าอุณหภูมิลุกติดไฟได้เอง (auto-ignition temperature) อันเป็นผลจากความร้อนของเปลวไฟที่อยู่ภายนอก, หรือเปลวไฟวิ่งผ่านทางช่องเปิดหรือช่องระบายต่าง อันเป็นผลจากฟ้าผ่าหรือเพลิงไหม้ภายนอก การพิจารณาโอกาสเกิดไอระเหยที่ระเบิดได้ภายในถังและระบุมาตรการป้องกันก็เป็นสิ่งที่เพียงพอแล้ว
แต่ต้องจำเป็นต้องมีการระบาย explosion/deflagration ให้ดูหัวข้อ 3.2.5.13
สาร pyrophoric ตัวหนึ่งที่มีโอกาสพบได้คือ FeS หรือ iron sulphide ที่เกิดจากสนิมเหล็กกับสารประกอบกำมะถัน (เช่น hydrogen sulphide) FeS นี้ลุกติดไฟได้เองถ้าเจออากาศ
ปฏิกิริยาการเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาความความร้อนซึ่งจะเร่งตนเอง ทำให้ความเร็วของไอระเหยที่ลุกไหม้จากจุดเริ่มต้นแผ่กระจายด้วยความเร็วที่เพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ ถ้าความเร็วนั้นยังต่ำกว่าความเร็วเสียงก็จะเรียกว่า deflagration แต่ถ้าไปถึงความเร็วเสียงหรือสูงกว่าเมื่อใดก็จะเป็น detonation ที่มีอำนาจการทำลายล้างสูงกว่ามาก
หัวข้อ 3.5.2 Design Options for Explosion Preventing (รูปที่ ๕) หรือตัวเลือกในการออกแบบเพื่อป้องกันการระเบิด ย่อหน้าแรกกล่าวไว้ว่าถ้าหากไอเหนือผิวของเหลวนั้นสามารถเป็นส่วนผสมที่ลุกติดไฟได้ ผู้ใช้ควรต้องระบุว่าต้องมีการป้องกันใดบ้างเพื่อไม่ให้เกิดการลุกไหม้ภายใน หัวข้อต่อไปนี้เป็นตัวอย่างการป้องกัน
a) การเลือกใช้ถังเก็บที่แตกต่างออกไป กล่าวคือการเลือกใช้ถังเก็บที่มีรูปแบบแตกต่างออกไปอาจช่วยลดหรือกำจัดการเกิดบรรยากาศที่สามารถลุกติดไฟได้ภายในถัง ตัวอย่างเช่น Floating roof tank หรือถังที่สามารถรองรับสุญญากาศได้เต็มที่ (คือไม่มีความดันภายในถังเลย)
Floating roof tank หรือถังที่ฝาถังลอยอยู่บนผิวของเหลว มันไม่มีที่ว่างระหว่างผิวของเหลวกับฝาถัง จึงไม่มีโอกาสเกิดไอผสมที่สามารถลุกไหมได้ภายใต้ฝาถัง
ถังที่ไม่ได้ออกแบบให้รับสุญญากาศได้เต็มที่ เวลาที่ความดันในถังลดต่ำลงก็จำเป็นต้องให้อากาศภายนอกไหลเข้ามาเพื่อไม่ให้ความดันในถังต่ำเกินไปจนถังถูกความดันอากาศภายนอกบีบกดให้ถังยุบตัว แต่การยอมให้อากาศภายนอกไหลเข้ามาก็ทำให้เกิดไอผสมระหว่างอากาศกับไอระเหยของเชื้อเพลิงใต้ฝาถัง ซึ่งอาจทำให้เกิดเป็นส่วนผสมที่สามารถลุกติดไฟได้อยู่ภายใต้ฝาถัง
b) การใช้แก๊สเฉื่อยเข้าปกคลุม (blanketing) กล่าวคือในกรณีที่ความดันในถังลดต่ำลง แทนที่จะยอมให้อากาศภายนอกเพียงอย่างเดียวไหลเข้าภายในถัง ก็จะทำการป้อนแก๊สเฉื่อย (ปรกติก็คือไนโตรเจน แต่ก็อาจมีคาร์บอนไดออกไซด์ก็ได้) เข้าไปในถังเพื่อรักษาความดันในถัง แก๊สเฉื่อยที่ป้อนเข้าไปจะช่วยลดปริมาณอากาศที่ไหลเข้าถัง (ถ้าหากยังยอมให้อากาศไหลเข้าถังได้ เพื่อที่ว่าจะได้ไม่ต้องป้อนแก๊สเฉื่อยเข้าไปมาก)
แต่ก็มีหมายเหตุว่าอาจไปทำให้ก่ออันตรายเรื่องอื่นแทนเช่นการขาดอากาศ หรือในกรณีของระบบที่มีสารที่เป็นกรด (sour service) อาจจะไปช่วยเสริมการเกิดคราบสาร pyrophoric ได้
ในกรณีของไฮโดรคาร์บอน สารที่เป็นกรดที่ปะปนอยู่ที่พบอยู่เสมอคือสารประกอบกำมะถัน เช่นไฮโดรเจนซัลไฟด์ สารประกอบกำมะถันนี้จะทำปฏิกิริยากับสนิมเหล็ก (เหล็กออกไซด์) เกิดเป็นสารประกอบซัลไฟด์ (FeS) สารประกอบซัลไฟด์นี้เมื่อทำปฏิกิริยากับอากาศจะกลับเป็นสนิมเหล็กและคายความร้อนออกมา ซึ่งถ้ามีอยู่ในปริมาณมากก็อาจทำให้เชื้อเพลิงในถังเกิดการจุดระเบิดได้ แต่ถ้าในถังมีอากาศผสมอยู่ในปริมาณไม่มาก สารประกอบซัลไฟล์ที่เกิดขึ้นก็จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศและสลายตัวไป พร้อมกับความร้อนออกมาในปริมาณที่ไม่มากพอที่จะทำให้เกิดการลุกไหม้ของเชื้อเพลิงภายในถังได้ แต่ถ้ามันเกิดสะสมในปริมาณมาก และเมื่อใดที่มีอากาศมากพอไหลเข้าไปในถัง ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นก็จะคายความร้อนที่มากพอที่จะทำให้ไอระเหยของเชื้อเพลิงในถังเกิดระเบิดได้
c) การติดตั้ง flame arrester หัวข้อนี้บอกว่าการติดตั้ง flame arrester ทางด้านปลายขาออกของช่องระบาย หรือทางด้านขาเข้าของ PV valve (คืออยู่ระหว่างวาล์วกับถัง เพราะมันติดตั้งทางด้านขาออกไม่ได้) เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดความเสี่ยงที่เปลวไฟจะวิ่งผ่านเข้าไปในถัง แต่ตรงนี้มีคำเตือนว่าในกรณีที่มีเปลวไฟลุกติดอย่างต่อเนื่องทางด้านขาออกของ flame arrester และตัว flame arrester ดังกล่าว (หรือชิ้นส่วนอื่นของถังหรือข้อต่อท่อ) ไม่ได้รับการออกแบบมาให้ทนต่อการมีเปลวไฟเผาไหม้อย่างต่อเนื่อง อุณหภูมิของชิ้นส่วนเหล่านั้นอาจจะสูงเพียงพอที่จะไปจุดระเบิดไอผสมในถังได้ การติดตั้งสัญญาณเตือนอุณหภูมิสูงที่ตัว flame arrester จะสามารถเตือนการเกิดเหตุการณ์นี้ได้
ตรงนี้ขอขยายความนิดนึง กรณีเปลวไฟลุกไหม้อย่างต่อเนื่องมีโอกาสเกิดเมื่อของเหลวในถังนั้นร้อนและระเหยกลายเป็นไอออกมาตลอดเวลา ทำให้เปลวไฟลุกไหม้ได้อย่างต่อเนื่องที่ด้านขาออกของ flame arrester (คล้ายกับหัวเตาแก๊สที่ใข้กันในบ้าน แต่ในกรณีหัวเตาแก๊สนั้นความเร็วแก๊สที่พุ่งออกมากับความเร็วเปลวไฟนั้นพอ ๆ กัน เปลวไฟเลยอยู่กับที่) ความร้อนจากเปลวไฟจะไปทำให้ชิ้นส่วนที่เป็นโลหะ (ที่ปรกติทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับความร้อนของเปลวไฟเพื่อให้เปลวไฟที่วิ่งผ่านนั้นดับ) มีอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ และเมื่อใดที่สูงถึง auto-ignition temperature ของไอสารผสม ไอสารผสมที่อยู่ในถังก็จะระเบิดได้ หรือในกรณีของท่อระบายที่เป็นรูปตัว U คว่ำลง (ป้องกันน้ำฝนไหลเข้า) เปลวไฟที่เกิดขึ้นก็มีสิทธิไปทำให้ฝาถังบริเวณที่อยู่ใต้ flame arrester นั้นร้อนจัดจนสามารถจุดระเบิดไอสารผสมที่อยู่ในถังได้
และมีคำเตือนเพิ่มเติมว่าการติดตั้ง flame arrester ก็อาจทำให้ถังได้รับความเสียหายจากความดันสูงเกินหรือสุญญากาศได้ถ้าหาก flame arrester เกิดการอุดตันอันเนื่องจากขาดการตรวจสอบและบำรุงรักษา และการใช้ flame arrester จะไปเพิ่มความดันลด (ความต้านทานการไหล) ของระบบระบายความดัน ดังนั้นจึงควรปรึกษาบริษัทผู้ผลิตเพื่อประเมินผลกระทบเหล่านี้ ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ flame arrester สามารถอ่านได้จากมาตรฐาน ISO 16852, NFPA 69, TRbF 20, FM 6061, และ USCG 33 CFR 154
ย่อหน้าสุดท้ายกล่าวว่าในการเลือก flame arrester ที่เหมาะสม ควรพิจารณาเรื่องต่าง ๆ ต่อไปนี้ได้แก่ รูปแบบการเดินท่อ, ความดันและอุณหภูมิการทำงาน, ความเข้มข้นออกซิเจน, ความเข้ากันได้ของวัสดุที่ใช้ทำ flame arrester, และ group ของแก๊สที่ระเบิดได้ (เช่น IIA, IIB ฯลฯ) และควรปรึกษาผู้ผลิตเพื่อเลือก flame arrester ที่เหมาะสม
แก๊สที่ระเบิดได้มีการจำแนกออกเป็น group ต่าง ๆ ตามระดับความดันสูงสุดเมื่อไอผสมของแก๊สนั้นระเบิด ตรงนี้อ่านเพิ่มเติมได้ใน Memoir ฉบับวันพุธที่ ๓๑ มีนาคม พ.ศ. ๒๕๕๓ เรื่อง "Electrical safety for chemical processes"
d) หัวข้อย่อยสุดท้ายกล่าวว่าในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมมีประสบการณ์ที่ดีกับถังที่ติดตั้ง PV valve โดยไม่มีการติดตั้ง flame arrester ทำให้เกิดความเชื่อจากประสบการณ์ที่ดีนี้ว่า PV valve โดยตัวมันเองสามารถป้องกันไม่ให้เปลวไฟไหลย้อนเข้าไปในถังได้อยู่แล้ว แต่จากการทดลองเมื่อไม่นานนี้ (คือช่วงเวลาที่ออกมาตรฐาน) พบว่าไม่เป็นความจริงเสมอไป อย่างน้อยก็ในสภาวะที่ใช้ทำการทดลอง ประเด็นนี้จะมีการกล่าวถึงอีกครั้งในหัวข้อ 3.5.4
หัวข้อ 3.5.3 Inert-gas-blanketed Tanks หรือถังที่ปกคลุมด้วยแก๊สเฉื่อย กล่าวถึงการใช้ระบบป้อนแก๊สเฉื่อยเพื่อหลีกเลี่ยงการดึงอากาศเข้าภายในถังเวลาที่ความดันภายในถังต่ำกว่าความดันบรรยากาศ หัวข้อนี้กล่าวว่า การใช้ระบบแก๊สเฉื่อยแทนการใช้อุปกรณ์ป้องกันการเกิดสุญญากาศ "อยู่นอกขอบเขต" ของมาตรฐานนี้ สำหรับถังที่ใช้ระบบป้อนแก๊สเฉื่อย โอกาสที่จะเกิดบรรยากาศที่ระเบิดได้ภายในถังจะลดลง และจะได้ประโยชน์เทียบได้กับการจำแนกเป็นพื้นที่ที่มีอันตรายลดต่ำลง ดูภาคผนวก F สำหรับประโยชน์อื่นที่ได้และข้อมูลเป็นแนวทางสำหรับการใช้แก๊สเฉื่อยปกคลุมเพื่อป้องกันเปลวไฟวิ่งย้อนกลับ ส่วนการหาขนาดอุปกรณ์ระบายความดันควรกำหนดขนาดเผื่อกรณีที่ไม่มีแก๊สเฉื่อย (ดูข้อ 3.3.1)
เรื่อง "hazardous area classification" เป็นเรื่องเกี่ยวกับโอกาสที่จะมีสารไวไฟในพื้นที่ต่าง ๆ เรื่องนี้อ่านเพิ่มเติมได้ใน Memoir ฉบับวันพุธที่ ๓๑ มีนาคม พ.ศ. ๒๕๕๓ เรื่อง "Electrical safety for chemical processes"
หัวข้อสุดท้ายของฉบับนี้คือ 3.5.4 Flame Propagation Through Pressure/Vacuum Valves (รูปที่ ๗) หรือการเดินทางของเปลวไฟ (จากภายนอก) ผ่าน PV valves (เข้าไปในถัง) จะเรียกว่าหัวข้อนี้เป็นการอภิปรายเพิ่มเติมเรื่องความเชื่อที่ว่า flame arrester มีคุณสมบัติในการป้องกันไม่ให้เปลวไฟผ่านได้ที่กล่าวไว้ในหัวข้อ 3.5.2 ข้อย่อย d)
ย่อหน้าแรกกล่าวว่า ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเปลวไฟสามารถแพร่กระจายผ่าย PV valve เข้าไปในที่ว่างเหนือผิวของเหลวในถังได้ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการจุดระเบิดไอที่ระเหยออกมาจาก PV valve (เช่นจากการโดนฟ้าผ่า) สามารถก่อให้เกิดเปลวไฟวิ่งย้อนกลับเข้าไปใน PV valve และทำให้เกิดความดันที่สูงพอที่จะยกแผ่นปิดกั้น (pallet) ของตัว PV valve ได้ ทำให้เปลวไฟแพร่เข้าไปในว่างเหนือผิวของเหลวในถังได้ การทดลองอื่นแสดงให้เห็นว่า ในสภาวะที่มีการไหลออกมาอย่างช้า ๆ เปลวไฟสามารถแพร่ผ่านเข้าทางด้านความดันของ PV valve ได้ (ด้านที่เปิดเมื่อความดันในถังสูงเกิน)
ด้านความดันคือด้านที่จะเปิดเมื่อความดันในถังสูงกว่าความดันภายนอกถังระดับหนึ่ง ตำแหน่งของเปลวไฟจะขึ้นอยู่กับความเร็วของไอที่ไหลออกมากับความเร็วของเปลวไฟ ถ้าความเร็วของไอที่ไหลออกมานั้นเท่ากับความเร็วในการแพร่กระจายของเปลวไฟ เปลวไฟก็จะอยู่กับที่ (แบบเตาแก๊สหุงต้มที่ใช้กันตามบ้าน) แต่ถ้าความเร็วของไอที่ไหลออกมานั้นต่ำกว่าความเร็วของเปลวไฟ เปลวไฟก็จะวิ่งสวนทางกับการไหลของไอได้ (เช่นตอนที่เราปิดเตาแก๊สหุงต้ม เปลวไฟจะวิ่งเข้าไปในรูหัวเตา และไปดับตรงจุดผสมระหว่างอากาศและแก๊สหุงต้ม อนึ่งพึงระลึกว่าการทำงานของเตาแก๊สหุงต้มนั้น เราผสมอากาศกับแก๊สหุงต้มก่อน แล้วจึงไปจุดไฟให้มันเผาไหม้ที่หัวเตา)
ย่อหน้าที่สองกล่าวว่า ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมนั้นเหตุการณ์เปลวไฟวิ่งย้อนผ่าน PV valve เป็นเหตุการณ์ที่ยากที่จะพบเห็น ซึ่งอาจเป็นเพราะปัจจัยดังต่อไปนี้
- สารที่เก็บในถังเก็บแบบหลังคารูปกรวย (cone roof tank) บ่อยครั้งที่ไม่ก่อให้เกิดส่วนผสมที่ระเบิดได้ภายในถัง
- ฟ้าผ่ามักจะเกิดขึ้นเมื่อมีเมฆปกคลุม จึงมีแนวโน้มที่ถีงจะระบายแก๊สออกลดลง อย่างไรก็ตามการระบายแก๊สออกก็ยังอาจเกิดขึ้นได้ถ้ามีการเติมของเหลวเข้าไปในถัง (ตรงนี้น่าจะเป็นเพราะพอท้องฟ้ามีเมฆ แสงแดดก็จะหายไป ความร้อนจากแสงแดดที่ถังได้รับก็จะหายไป ทำให้ถังเย็นลง ความดันในถังก็ลดลง)
- ก่อนเกิดฟ้าผ่ามักจะมีลมพัด (สภาพอากาศก่อนฝนตก) ทำให้กลุ่มไอระเหยที่ลุกติดไฟได้ (ที่อยู่ด้านนอกของช่องระบายของ PV valve) มีขนาดที่เล็กลง (คือถ้าฟ้าไม่ผ่าลงมาใกล้ PV valve ก็คงยากที่จะจุดระเบิดไอระหยนี้)
สำหรับตอนที่ ๑๐ คงพอแค่นี้ก่อน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น