Arrête-flammes - Définition

Introduction

Un arrête-flammes est un dispositif de sécurité autonome permettant d’éviter la propagation d’une explosion entre l’amont et l’aval d’un équipement sans influencer la marche normale du procédé ou de l’installation en permettant notamment une libre circulation des fluides.

Principe de fonctionnement

Le fonctionnement de ces dispositifs est basé sur le laminage du front de flamme à travers une matrice formée d’un ou plusieurs disques arrête-flammes. Ces disques fonctionnent comme des échangeurs thermiques. Au fur et à mesure de sa progression dans le jeu de disques, la flamme va transférer sa chaleur vers les parois du (ou des) disque(s). Ce transfert de chaleur va permettre d’abaisser la température du mélange gazeux en dessous de sa température d’auto-inflammation, et ainsi permettre une extinction de la flamme en quelques centimètres.

Les disques arrête-flammes sont composés de bandes métalliques enroulées en spirale, avec pour les plus évolués une alternance de bandes métalliques plates et de bandes ondulées. La structure « gaufrée » des disques permet d’obtenir une plus grande surface spécifique et donc augmente la capacité d’échange thermique du dispositif.

La largeur et la longueur des interstices vont déterminer la capacité d’extinction de l’élément arrête-flammes. Ces paramètres sont déterminés par les constructeurs, en fonction des gaz en présence, et du meilleur compromis capacité d’extinction / perte de charge générée par l’appareil.

Les différents types d’arrête-flammes

Antidéflagrant

Ces dispositifs peuvent être montés en ligne (bras de chargement…), ou en bout de ligne (évents d’un bac de stockage de solvants…). Les dispositifs bout de ligne sont conçus pour éviter le retour de flamme à l’intérieur d’une tuyauterie ou d’un réservoir lors d’une explosion atmosphérique, c’est-à-dire une explosion sous condition atmosphérique issue d’un mélange de vapeurs résiduels du produit avec l’air et provoquée par une source d’ignition externe (électricité statique, foudre, etc.).

Les dispositifs en ligne sont placés à des distances faibles de la source d’ignition, là où le régime déflagrant n’a pas encore transité vers le régime détonant.

Antidétonant

Ces appareils ont une conception différente de celle des antidéflagrants. La différence majeure vient du nombre, et de la conception des disques arrête-flammes. En effet, ces dispositifs devront être capables d’arrêter la propagation d’une détonation se déplaçant à des vitesses et des pressions extrêmes dans le réseau de tuyauterie.

Bien souvent, les disques sont plus nombreux pour augmenter les effets d’échange thermique, et la matrice est renforcée pour résister aux pressions élevées. Sur certains modèles (notamment les coudés), il existe des chicanes ou d’autres constructions servant à absorber le choc de la détonation et ainsi préserver l’intégrité du jeu de disque arrête-flammes.

Arrête-flammes liquides

Ce système de disque en « nid d’abeille » ou « gaufré » convient particulièrement à la sécurisation d’installation véhiculant des gaz. En effet ce design permet d’arrêter la flamme tout en laissant circuler le fluide avec des pertes de charges réduites. Cependant pour des canalisations contenant des liquides inflammables, qui auraient été vidées, un tel dispositif est inadapté, la finesse de maille des disques ne permettant pas la libre circulation des liquides. Ceci ne s’applique que pour des canalisations vidées, car c’est bien l’atmosphère potentiellement explosive résultante qui représente un risque et non le liquide (qui n’explose pas).

Pour ces installations les arrête-flammes mis en place se basent sur le principe du siphon.

Le dimensionnement et le design du dispositif doivent permettre de résister à une onde de choc liée à une détonation, et de prévenir toute propagation d’explosion déflagrante ou détonante.