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阻火器

阻火器是用来阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰蔓延的安全装置。一般安装在输送可燃气体的管道中,或者通风的槽罐上,阻止传播火焰(爆燃或爆轰)通过的装置,由阻火芯、阻火器外壳及附件构成。
简介
阻火器主要由壳体和滤芯两部分组成。壳体应具有足够的强度,以承受爆炸产生的冲击压力。滤芯是阻止火焰传播的主要构件,常用的有金属网滤芯波纹型滤芯两种。金属网型滤芯用直径0.23~0.315mm的不锈钢或铜网,多层重叠组成。国内的阻火器通常采用16~22目金属网,为4~12层。 波纹型滤芯用不锈钢、铜镍合金、铝或铝合金支撑。波纹型阻火器能阻止爆燃的猛烈火焰,并能承受相应的机械和热力作用,流动阻力小,易于清洗和更换。 早在1928年阻火器就已被应用在石油工业中,以后又广泛用用于矿山、煤矿、水运及化学工业中。在石油工业中,阻火器被广泛应用在石油及石油产品的储罐上。当储存轻质石油产品的油罐遇到明火或雷击时,就可能引起火灾。为了防止这种危险的产生而使用阻火器 。
阻火器安装
1.摘除所有法兰的保护盖和抛弃所有包装材料。 2.检查阀座,阀座表面的配套法兰垫片。它必须是清洁、平整、无划痕、耐腐蚀、工具痕迹。 3.检查垫片,确保材料是适合于应用的。 4.用适当的螺纹润滑剂润滑所有螺柱和螺母。如果紧固件是高温或不锈钢材料则使用反抓住化合物,如二硫化钼。 5.螺栓环内垫片。 6.设置阻火器壳体法兰与管线法兰对接,要注意阻火元件的提升手柄与顶螺母位置,方便未来摘除阻火器的元件。
工作原理
关于阻火器的工作原理,主要有两种观点:一是基于传热作用;一是基于器壁效应。

阻火器传热作用

燃烧所需要的必要条件之一就是要达到一定的温度,即着火点。低于着火点,燃烧就会停止。依照这一原理,只要将燃烧物质的温度降到其着火点以下,就可以阻止火焰的蔓延。当火焰通过阻火元件的许多细小通道之后将变成若干细小的火焰。设计阻火器内部的阻火元件时,则尽可能扩大细小火焰和通道壁的接触面积,强化传热,使火焰温度降到着火点以下,从而阻止火焰蔓延。

阻火器器壁效应

燃烧与爆炸并不是分子间直接反应,而是受外来能量的激发,分子键遭到破坏,产生活化分子,活化分子又分裂为寿命短但却很活泼的自由基,自由基与其它分子相撞,生成新的产物,同时也产生新的自由基再继续与其它分子发生反应。当燃烧的可燃气通过阻火元件的狭窄通道时,自由基与通道壁的碰撞几率增大,参加反应的自由基减少。当阻火器的通道窄到一定程度时,自由基与通道壁的碰撞占主导地位,由于自由基数量急剧减少,反应不能继续进行,也即燃烧反应不能通过阻火器继续传播。 随着阻火器通道尺寸的减小, 自由基与反应分子之间碰撞几率随之减少, 而自由基与通道壁的碰撞几率反而增加, 这样就促使自由基反应减低。当通道尺寸减少到某一数值时, 这种器壁效应就造成了火焰不能继续传播的条件, 火焰即被阻止。因此器壁效应是防止火焰的主要机理 。

阻火器MESG

火焰通过阻火元件的细小通道并在通道内降温。当火焰被分割小到一定程度时,经通道移走的热量足以将温度降到可燃物燃点以下,使火焰熄灭。或由器壁效应解释,当通道窄到一定程度时,自由基与管道壁的碰撞占主导地位,自由基大量减少,燃烧反应不能继续进行。因此,把在一定条件下(0. 1 MPa ,20 ℃) 刚好能够使火焰熄灭的通道尺寸定义为“最大实验安全间隙”(MESG,Maximum Experimental Safe Gap) 。阻火元件的通道尺寸是决定阻火器性能的关键因素,不同气体具有不同的MESG值。因此,在选择阻火器时, 应根据可燃气体的组成确定其MESG值。在具体选择时,又根据MESG值将气体划分为几个等级。国际上经常采用两类方法。一是美国全国电气协会(NEC) 的分类法,它根据气体的MESG值将气体分为四个等级(A ,B ,C ,D) ;另一类是国际电工协会( IEC) 的方法,它也将气体分为四个等级( IIC , IIB , IIA 及I) 。 在选用阻火器时,即可在设计规定使用的规范中首先查出所用可燃气体的等级,然后根据该组气体对应的MESG 值来选择相应的阻火元件。
材质
安装于管端的阻火器壳体,宜采用铸铁和含镁量不大于 0 . 5 % 的铸铝合金,也可按设计要求采用其它材料: 安装于管道中的阻火器壳体,应采用铸钢焊接, 阻火层芯件和安装于管道中的阻火器芯壳及芯件压环应采用不锈钢; 安装于管端的阻火器芯壳及芯件压环,宜采用铸铁或铸铝。
分类
按用途分类 储罐阻火器、加油站阻火器、加热炉阻火器、火炬阻火器、放空管阻火器、煤气输送管阻火器等。 按安装位置分类 管端阻火器: 安装在排气管的端部;
  管道阻火器: 安装在管道中间位置。 按阻止火焰速度分类 防爆燃阻火器: 能阻止以亚音速传播的爆炸火焰通过;
  防爆轰阻火器: 能阻止以冲击波为特征、以超音速传播的爆炸火焰通过。 按气体分级分类 适用于I 级气体的阻火器;
  适用于IIA 级气体的阻火器;
  适用于IIB 级气体的阻火器;
  适用于IIC 级气体的阻火器。
性能
1、阻爆性能合格,阻火器连续13次以亚音速火焰试验,每次都能阻止火焰的通过。 2、耐烧性能合格,耐烧试验1小时无回火现象。 3、壳体水压试验合格,水压试验2.4MPa无渗漏。结构合理,重量轻、耐腐蚀。易检修,安装方便。阻火器芯子采用不锈钢材料, 耐腐蚀易于清洗 。
维修保养
1.为了确保阻火器的性能达到使用目的,在安装阻火器前,必须认真阅读厂家提供的说明书,并仔细核对标牌与所装管线要求是否一致。 2.阻火器上的流向标记必须与介质流向一致。 3.每隔半年应检查一次。检查阻火层是否有堵塞、变形或腐蚀等缺陷。 4.被堵塞的阻火层应清洗干净,保证每个孔眼畅通,对于变形或腐蚀的阻火层应更换。 5.清洗阻火器芯件时,应采用高压蒸汽、非腐蚀性溶剂或压缩空气吹扫,不得采用锋利的硬件刷洗。 6.重新安装阻火层时,应更新垫片并确认密封面已清洁和无损伤,不得漏气。

阻火器一般选用原则

1.所选用的阻火器,其安全阻火速度应大于安装位置可能达到的火焰传播速度。 2.与燃烧器连接的可燃气体输送管道,在无其它防回火设施时,应设阻火器。 3.阻止以亚音速传播的火焰,应使用阻爆燃型阻火器,其安装位置宜靠近火源; 4.阻止以音速或超音速传播的火焰应使用阻爆轰型阻火器,其安装位置应远离火源。 5.不同公称直径的阻爆轰型阻火器,所要求的距火源最小安装距离见表。 6.在寒冷地区使用的阻火器,应选用部分或整体带加热套的壳体,也可采用其它伴热方式。 7.在特殊情况下,可根据需要选用设有冲洗管、压力计、温度计、排污口等接口的阻火器。 8.安装于管端的阻火器, 当公称直径小于DN50时宜采用螺纹连接; 当公称直径大于或等于DN50时,应采用法兰连接。 9.安装于管道中的阻火器,应采用法兰连接。 10.安装于管端的阻火器,应带有可自动开启的防雨通风罩。 11.储罐之间气相连通管道各支管上的阻火器应选用阻爆轰型。 12.储罐顶部的油气排放管道,应在与罐顶的连接处选用阻爆轰型阻火器。 13.储罐顶部保护性气体及油气排放管道的集合管上应选用阻爆轰型阻火器。紧急放空管应设置 14.阻爆燃型阻火器。 15.装卸设施的油气排放 ( 或回收)总管与各支线的气相管道之间应设置阻爆轰型阻火器。 16.可燃气体放空管道在接入火炬前,若设置阻火器时,应选用阻爆轰型阻火器。
测试要求
1.阻火器的性能是否能达到预期的效果,起到阻火的作用,必须对阻火器进行测试。 2.阻火器除具备有一定的机械强度外,还要经过阻爆和耐烧的试验,并应达到试验标准的要求。 3.阻爆试验即在一定距离内将试验装置内的可燃气体点燃,所产生的火焰或火花不能穿过阻火器而被阻止和熄灭,这种试验称为阻爆试验。 4.耐烧试验是在没有回燃的条件下,可燃气体火焰通过阻火层并在阻火层上面持续燃烧。阻火层能够承受一定时间的火焰燃烧而不被烧坏,这种试验称为耐烧试验。 5.阻火器根据使用的目的,可以同时具有阻爆性能和耐烧性能,也可以只具有阻爆性能或耐烧性能。因此阻火器的阻爆性能和耐烧性能是对阻火器进行测试鉴定的主要项目。没有进行过这种测试鉴定的阻火器是不能使用的。
测度标准
对阻火器进行测试鉴定的要求,世界各国不尽相同,现将几个国家对阻火器测试要求的情况简介如下: 1.英国消防研究部门要求阻火器应具备阻爆和耐烧两种性能。测试阻火器的介质不能使用氢气和乙炔气体,规定使用丙烷。阻火器耐烧时间要求2小时。 2.西德国家标准规定,对于容量大于1000升的储罐上用的阻火器必须具备阻爆和耐烧两种性能。试验介质不能用氢气和乙炔气体,要求阻火器耐烧时间为2小时。 3.苏联对阻火器要求具备阻爆和耐烧两种性能。试验用的介质即为阻火器使用时的介质。阻火器耐烧时间要求为2小时。 4.日本对阻火器要求进行阻爆和耐烧性能的试验,试验介质可用已烷气体。 5.美国 于1936年制定石油及汽油储罐阻火器测试国家标准,后又经过几次修订。标准要求石油储罐上的阻火器应具备阻爆和耐烧两种性能 。
测试要求9测度标准10主要用途
1.输送可燃性气体的管道上。 2.火炬系统。 3.油气回收系统。 4.加热炉燃料气的管网上。 5.气体净化通化系统。 6.气体分析系统。 7.煤矿瓦斯排放系统。 8.易燃易爆溶剂系统(如反应釜及储罐放空口等) 。
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