管道阻火器

什么是管道阻火器？

一、阻火器原理

管道阻火器是一种防止易燃气体或易燃液体蒸气火焰蔓延的安全装置，允许气体通过但不允许火焰通过。

最初用于石油工业，后来广泛用于采矿、煤矿、水运和化工等行业。

主要由壳体和滤芯组成，是防止火焰蔓延的主要部件。根据滤芯的类型，可分为填充式阻火器、板框阻火器和金属。网框避雷器、波纹框避雷器、液封式框避雷器等。

以典型的波纹阻火器为例，其滤芯由不锈钢波纹带和卷成圆盘状的平带组成（图1）。其耐火性仅取决于形成的三角形截面孔。取决于滤波器元件的波形。滤芯的尺寸和厚度。

当火焰通过过滤器元件时，这些三角形横截面中的孔被分成几个较小的火焰。这增加了火焰和通道壁之间的接触面积，增强了热传递，并将火焰温度降低到闪点以下。这将防止火焰蔓延。

此外，壁效应增加了可燃气体通过防火元件狭窄通道时自由基与通道壁发生碰撞的概率，减少了参与反应的自由基。

如果管道阻火器通道狭窄到一定程度，自由基与通道壁之间的碰撞占优势，自由基的数量急剧减少，从而抑制了火焰向未燃气体的传播。

二、阻火器的分类

NFPA 69“防爆系统标准”根据阻火器的位置和燃烧类型提供了详细的分类（图 2）。

三、阻火器的选用

在一定条件下，合适的阻火器可以有效地阻止火焰的蔓延，但每个阻火器都有特定的运动范围。如果超出操作范围，则无法保证阻燃效果。因此，火焰从蔓延。

选择过程首先要确定三个基本因素：阻火器的位置、介质类型（爆炸级别）和操作条件（压力、温度）。

其次，管道/管端架式避雷器根据架式避雷器的使用场所进行划分，根据安装位置、介质类型、运行条件等确定燃烧条件，初步选择架式避雷器避雷器完成。

根据初步选择和确认，阻火器连接方式、阻火器通风率、阻火器更大 允许压降、阻火器外壳/阻火器芯材料、设计标准、同心圆/偏心设计等。需要一个加热夹套，根据参数完成阻火器的选择。

以上与阻火器选择有关的参数中，简单的工况可以直接根据工艺确定，但实际工程设计的工况比较复杂，介质通常是气体混合物和燃烧。也复杂多样，所以阻火器的选择要慎重考虑。

这里只介绍两个影响因素。

1. 媒体类型

GB 50058《爆炸性危险环境电气设备设计规范》3.4.1。爆炸性气体混合物应根据更大 测试安全间隙 (MESG) 或最小点火电流比 (MICR) 进行分类。

一般来说，阻火器选择过程中介质类型的确定一般是根据介质的MESG值来划分的。

根据GB 3836.11《防爆电气设备第11部分：防爆外壳保护的设备》d》规定，空腔内的所有浓度均在标准规定的试验条件下用试验气体混合物点燃。或者蒸汽和空气，那么外部爆炸性混合物的内腔两部分之间的更大 间隙将无法通过25毫米长的火焰路径点燃。

不同的气体介质具有不同的 MESG 值。 ENISO 16852“阻火器性能要求、测试方法、使用限制”根据其 MESG 值将爆炸性气体混合物分为七种类型。 IIA1、IA、IB1、IB2、IB3、IIB、IIC等..爆炸等级 1，见表 1。

表1 混合气爆炸等级与MESG值对比

不同的爆炸级别具有不同的风险级别和不同的阻火器产品。

气态介质的MESG值越小，相应的阻火器就越难使用，阻火器的设计难度和成本也越高。

因此，在选择阻火器之前检查气体介质的MESG值尤为重要。

2. 燃烧条件

如果管道足够长且燃烧速度足够快，火焰会经历几个燃烧阶段，包括爆炸、不稳定爆炸和稳定爆炸（图 3）。

在低压爆炸阶段，速度一般可以达到112 m/s，压力为0.1 MPa。

在中压爆炸阶段，速度一般可达200m/s，压力为0.4MPa。

在高压爆炸阶段，速度一般可达300m/s，压力为2MPa。

在爆炸阶段，速度一般达到1900 m/s，压力为3.5 MPa。在过爆阶段，速度一般达到2300 m/s，压力为21 MPa。在稳定爆炸阶段，速度一般达到1830 m/s，压力为35 MPa。

这是由于燃烧过程中出现“压力上升”的现象。当充满可燃气体的水平管道的一端被点燃时，火焰首先蔓延到管壁，然后迅速蔓延到未点燃的气体。热燃烧产生的燃烧气体迅速膨胀，气体的膨胀压缩可燃气体的前端，引起“压力升高”。

火焰前端的气体被压缩，密度增加，燃烧传播速度加快，燃烧时产生的热量增加，导致可燃气体前端出现更严重的“压力升高”。

一般来说，如果阻火器远离源头，火焰爆炸就会变成爆炸。随着火焰前方压力的升高，管道中的危险因素显着增加。随着时间的推移，也将需要阻火器的防火和耐压能力。

选择错误的阻火器给安全生产带来很大的隐患。因此，需要根据具体的燃烧条件选择防爆型或防爆型阻火器。

然而，在实际工程应用中，由于混合介质的复杂性，很难确定管道的状态和燃点的位置，对不同条件下阻火器的选择产生了明显的限制。是不可能的。要创建细节，您通常需要使用标准和积累的工程经验。

图3 火焰燃烧过程示意图

此外，请记住，在阻火器选择过程中必须考虑这个因素，因为管道弯头会加速火焰传播。

当弯头数量超过1个时，燃烧条件复杂，必须通过实验确定，模拟管道的实际情况。

出于安全原因，通常需要在没有测试条件的情况下使用爆震阻火器。

因此，在工艺允许的条件下，应尽量减少火源与阻火器之间的弯头数量。