2022年阻火器的选用.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 阻火器的选用1 阻火器的作用及工作原理1.1 阻火器的作用阻火器是用来阻挡易燃气体、液体的火焰扩散和防止回火而引起爆炸的安全装置；通常装在输送或排放易燃易爆气体的储罐和管线上；作用是防止外部火焰窜入存有易燃易爆气体的设备、 管道内或阻挡火焰在设备、管道间扩散； 阻火器是应用火焰通过热导体的狭小孔隙时 ,由于热量缺失而熄灭的原理设计制造；阻火器的阻火层结构有砾石型、金属丝网型或波纹型；石油化工装置的设计中,阻火器是用于阻挡可燃气火焰连续传播的安全装置,自 1928 年第一应用于石油工业以来,由于其简便易行而被石油及化工装置大量采纳；国内石油化工装置中,阻火器应用已很一般,但在装置设计中,特殊是在线 细节问题仍简单被无视；1.2 阻火器的工作原理管道 阻火器选型中的某些关于阻火器的工作原理,目前主要有两种观点：一是基于传热作用；一是基于器壁效应；1、传热作用 燃烧所需要的必要条件之一就是要到达肯定的温度,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,就可以阻挡火焰的扩散；当火焰通过阻火元件的很多细小通道之后将变成假设干细小的火焰；设计阻火器内部的阻火元件时, 就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,从而阻挡火焰扩散；2、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,产生名师归纳总结 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,生成新第 1 页,共 8 页的产物, 同时也产生新的自由基再连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,参与反应的自由基削减；当阻火器的通道- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 窄到肯定程度时, 自由基与通道壁的碰撞占主导位置,由于自由基数量急剧削减,反应不能连续进行,也即燃烧反应不能通过阻火器连续传播；2 阻火器的分类 2.1 按性能分类 1、阻爆燃型阻火器 : 用于阻挡亚声速传播的火焰扩散；2、阻爆轰型阻火器 : 用于阻挡声速和超声速传播的火焰扩散；2.2 按使用场所分类 1、放空阻火器：安装在储罐 或槽车 的放空管道上,用以防止外部火焰传入储罐 或槽车 内,分为管端型和一般型；1管端型：一端与大气相通,为防止灰尘和雨水进入阻火器内部,顶部安装由温度 掌握开启的防风雨帽；管端型放空阻火器为阻爆燃型；2一般型：两端与管道相连,通过下游管道与大气相通；分为阻爆燃型和阻爆轰型；2、管道阻火器：安装在密闭管路系统中,用以防止管路系统一端的火焰扩散到管路系统的 另一端；分为阻爆燃型和阻爆轰型；2.3 按结构分类 1、充填型阻火器：又称填料型阻火器；2、板型阻火器：有平行板型和多孔板型两种；3、金属网型阻火器：这种类型的阻火器熄灭火焰的才能有限,目前已很少使用；4、液封型阻火器：这类阻火器的特点是可以用于含有少量固体粉粒的物料体系；5、波纹型阻火器；以上 5 种类型的阻火器在工业实践过程中,波纹型阻火器由于其稳固的性能而得到广泛的应用；本规定以波纹型阻火器为例来说明阻火器的选用、安装和爱护；3 阻火器的设置3.1 放空阻火器的设置1、石油油品储罐阻火器的设置按石油库设计标准GBJ7484规定执行；2、化学油品的闪点43的储罐和槽车,其直接放空管道含带有呼吸阀的放空管道上设置阻火器；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3、储罐和槽车 内物料的最高工作温度大于或等于该物料的闪点时,其直接放空管道 含 带有呼吸阀的放空管道上设置阻火器；最高工作温度要考虑到环境温度变化、日光照耀、加热管失控等因素；4、可燃气体在线分析设备的放空汇总管上设置阻火器；5、进入爆炸危急场所的内燃发动机排气口管道上设置阻火器；3.2 管道阻火器的设置 1、输送有可能产生爆燃或爆轰的爆炸性混合气体的管道应考虑可能的事故工况,在接 收设备的入口处设置管道阻火器；2、输送能自行分解爆炸并引起火焰扩散的气体物料的管道如乙炔,在接收设备的人口 或由试验确定的阻挡爆炸最正确位置上,设置管道阻火器；3、火炬排放气进入火炬头前应设置阻火器或阻火装置；4、其它应设置管道阻火器的场合；4 阻火器的选用 4.1 阻火器的选用步骤 1、依据使用场所打算采纳放空阻火器仍是管道阻火器；2、确定采纳阻爆燃型阻火器仍是阻爆轰型阻火器；压力有关外, 仍与阻火 火焰波在管道内的传播速度不仅与介质种类、所在管道的温度、器与点火源之间的距离、安装位置、 阻火器与点火源间的管道外形有关；因此选用的阻火器阻火元件的通道直径要能阻挡这种情形下的火焰扩散,爆轰型阻火器,通常由试验或依据体会来确定；这就需要确定是采纳阻爆燃型仍是阻3、依据介质在实际工况条件下的 MESG 值来选用合适规格的阻火器；1最大试验安全间隙 MESG 值火焰通过阻火元件的细小通道并在通道内降温；当火焰被分割小到肯定程度时,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； 或由器壁效应说明,当通道窄到肯定程度时, 自由基与管道壁的碰撞占主导位置,自由基大量削减, 燃烧反应不能连续进行；因此,把在肯定条件下0.1 MPa ,20 刚好能够使火焰熄灭的通道尺寸定义为“ 最大试验安全间隙”缩写为 MESG ：Maximum Experimental Safe Gap；阻火元件的通道尺寸是打算阻火器性能的关键因素,不同气体具有不同的 MESG 值；因此, 在挑选阻火器时,应依据可燃气体的组成确定其MESG 值；在详细挑选时, 又依据 MESG 值将气体划分为几名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个等级；目前国际上常常采纳两类方法；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C、 B、 A 及；两种标准划分的各类气体的MESG 值及测试气体如表1 所示；两种 MESG 分类标准测试气体表 1 NEC IEC MESG/ mm A IIC 0. 25 乙炔B IIC 0. 28 氢气C IIB 0. 65 乙烯D IIA 0. 90 丙烯G M I 1. 12 甲烷国标爆炸性环境用防爆电气设备通用要求GB 3836 . 183 中,对爆炸性气体混合物按最大试验安全间隙MESG 分成不同的技术安全等级,见表 2；表 2 MESG 分级表级别 最大试验安全间隙MESG mm A MESG 0. 9 B 0.5 MESG 0.9C MESG 0.5在选用阻火器时, 即可在设计规定使用的标准中第一查出所用可燃气体的等级,然后根据该组气体对应的 MESG 值来挑选相应的阻火元件；2混合气体 MESG 值的确定在化工装置设计中,常常会遇到混合可燃性气体；在这种情形下, 可依据混合气体的具体组成来确定选用依据；表 建议；对于混合可燃气体选取3 给出不同的可燃性气体混合后可能显现的几种情形以及选用MESG 时,应更加谨慎；当可燃混合气体的组分之间有可能发生反应时, 最安全的方法是将气体组成及操作条件供应应专业制造厂,由制造厂依据模拟实验确定 MESG 值；另外, 虽然理论上选用全部可燃气体中MESG 值最小的阻火器可能是安全的, 但在实际应用中,仍要考虑整个管路系统特殊是管道阻火器是否对该元件有压力降要求； 由于 MESG 值越小, 通过阻力越大, 有可能需要扩大阻火器直径以到达工艺要求；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 表 3 混合气体 MESG 值混合气体化学反应选用建议甲烷、乙烷与丁举例属 NEC/ IEC 分类不易发生以混合气体中采纳 MESG= 1. 相同类别 如全部可能发生MESG 值最小者为烷12 为 IIA 设计依据试验确定乙炔与氢气属 NEC/ IEC 分类不易发生以混合气体中乙烯与丙烯采纳 MESG= 0. MESG 值最小者为不同类别可能发生乙烯与氢气65 设计依据试验确定3阻火器的鉴定书上已注明该产品适用的MESG 值；因此, 选用阻火器的原就是要求介质在操作工况下的MESG 值大于阻火器鉴定书上标明的MESG 值；例如阻火器的鉴定书上标明适用的MESG 值为 0.65 mm ,这说明该产品适用于在操作工况温度、压力和管径大小、管道长度、配管外形及安装位置等下的 MESG 值大于；65mm 的介质； MESG 值比 0.65 mm 小的介质不能选用该产品；4对于有多种可燃性气组成的混合气,选用阻火器要进行试验,以确定混合气体的MESG值； 假设没有试验条件,就按混合气各组份中最小的 4、依据介质的火焰速度确定阻火器MES G 值来确定阻火器；火焰速度是指阻火器入口处的速度,火焰速度与介质和操作工况温度、压力和管径大小、管道长度和外形及安装位置等有关,假设资料中查找不到,就需要进行实际测试；阻火器的鉴定书中应注明该产品能阻挡的最大火焰速度；确定阻火器的原就是介质的火焰速度应小于鉴定书上注明的最大火焰速度；4.2 阻火器的压力降校核查阅阻火器产品资料中的“ 流量压力降依据初选的阻火器的型号和管内介质的流量,曲线” ,是否满意工艺过程的要求；4.3 挑选阻火器类型的影响因素阻火器挑选得当,就会在肯定的条件下起到阻挡火焰传播的作用；但是, 每种阻火器都有其特定的工作范畴,只能在肯定的条件下起到安全爱护作用,并不是任何情形下都能阻挡火焰的传播；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 每种阻火器都应标出其阻火元件的通道尺寸,它只能用于MESG 值大于该值的气体,否就会完全失效； 每种阻火器在特定的条件下都有肯定的阻火时间,当火焰端燃烧时间超过其阻火时间时, 阻火器也会失效； 对于在线型阻火器的选用更要留意由于安装位置不同而引起的选型变化,否就可能会因起不到预想的成效而埋下安全隐患；1、火源距离的影响火焰在布满可燃气体管道中的传播速度随火焰的传播有很大的变化；假如点燃布满可燃气体的水平管道的一端,火焰第一传向管壁,然后快速向仍末引燃的气体传播,燃烧产生的热量使得燃烧气体快速膨胀,气体膨胀又导致可燃气体前端被压缩,产生“ 压升” pressure piling 现象；火焰前端气体被压缩,密度增加,燃烧传播速度加快,燃烧时产生的热量增多,导致可燃气体前端更猛烈的“ 压升”；由于火焰在管道中传播的这一特性,使得火焰的传播速度可以从零加速至声速甚至超声速,火焰前端压力也可增至约 20 MPa ；因此,火源点距阻火器的距离对阻火器的挑选有很大影响；假如阻火器距火源较远,那么燃烧就有了一定的加速距离, 可能会由爆燃转变为爆轰,火焰前端压力的增加,对阻火元件耐压才能提出了更为严格的要求；不同制造商的产品可能会有不同；表 4 以 ENARDO 公司生产的阻火器为例,列出火源距离的影响；表 4火焰距离对阻火器选型的影响/min 建议选用类型气体种类距离 m阻火时间最小值NEC ：D 6 5 标准在线型IEC ： A 18 15 高压在线阻燃型无限制120 阻燃轰型NEC ：C 2 4 标准在线型IEC ： B 不能确定影响因素不能确定高压在线阻燃型无限制15 阻燃轰型NEC ：B 12 2 标准在线型IEC ： C 6 15 高压在线阻燃型无限制60 阻燃轰型从表 4 可以看出,即使对同种可燃气体,在相同工况下,仅仅因安装位置不同,在阻名师归纳总结 火器制造强度和阻火时间的挑选上就会有很大差异；因此在选用在线阻火器时,要非常留意第 6 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 安装位置的影响, 在满意工艺条件的情形下,应尽可能使之靠近火源点,以降低对阻火器的制造要求,在保证安全的前提下,提高经济性；2、弯头的影响管道中的弯头对火焰的传播起加速作用,这是设计常常被忽视的事项；不同制造商的产品可能会有不同, 表 5 以 ENARDO 公司生产的阻火器为例,表 5 弯头对阻火器选型的影响说明弯头对阻火器选型的影响；气体种类 弯头数量 选型情形NEC ：C 无 标准在线型IEC ： B 1 个 标准在线型多个 情形复杂,不能确定NEC ：B 无 标准在线型IEC ： C 1 个 情形复杂,不能确定多个 情形复杂,不能确定由表 5 可以看出,弯头的影响因气体种类和火源距离而异,并且当弯头多于 1 个时,情形变得复杂起来, 需要模拟管线的真实情形,应尽量削减火源与阻火器之间的弯头数；通过试验来选定； 因此在工艺答应的条件下,3、阻火器的壳体要能承担介质的压力和答应的温度,仍要能耐介质的腐蚀；4、填料要有肯定强度,且不能和介质起化学反应；5、阻火器主要是依据介质的化学性质、温度、压力来选用合适的阻火器；一般介质, 使用压力小于等于1.0MPa,温度小于 80时均采纳碳钢镀锌铁丝网阻火器；特殊的介质如乙炔气管道,特殊是压力大于0.15MPa 的高压乙炔气管道上,采纳特殊的阻火器；5 阻火器安装的留意事项5.1 阻火器应安装在接近点火源的部位；5.2 放空阻火器应尽量靠近管道末端设置,同时要考虑检修便利；一般选用管端型放空阻火器 ; 假如选用一般型放空阻火器,器性能选型 阻爆燃型仍是阻爆轰型空阻火器的规格；应考虑到由于阻火器下游接管的配管长度、外形对阻火 的影响, 并依据介质工况和安装条件来确定一般型放名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.3 安装管道阻爆轰阻火器时,要留意其 “ 爆轰波吸取器”应朝向有可能产生爆轰的方向,否就将失去阻爆轰的作用；见图 1 所示；图 1 阻爆轰型阻火器的安装方向名师归纳总结 5.4 阻火器与管道的连接一般为法兰形式,小直径的管道采纳螺蚊连接；第 8 页,共 8 页- - - - - - -