阻火器是用來阻止易燃?xì)怏w和易燃液體蒸汽的火焰蔓延的安全裝置。一般安裝在輸送可燃?xì)怏w的管道中，或者通風(fēng)的槽罐上，阻止傳播火焰(爆燃或爆轟)通過的裝置，由阻火芯、阻火器外殼及附件構(gòu)成。

阻火器也常用在輸送易燃?xì)怏w的管道上。假若易燃?xì)怏w被引燃，氣體火焰就會(huì)傳播到整個(gè)管網(wǎng)。為了防止這種危險(xiǎn)的發(fā)生，也要采用阻火器。阻火器也可以使用在有明火設(shè)備的管線上，以防止回火事故。但它不能阻止敞口燃燒的易燃?xì)怏w和液體的明火燃燒。

基本信息

• 中文名

  阻火器

• 外文名

  Flame arrester

• 用途

  易燃易爆管道阻火

• 行業(yè)

  化工，石油等

簡介

早在1928年阻火器就已被應(yīng)用在石油工業(yè)中，以后又廣泛用用于礦山、煤礦、水運(yùn)及化學(xué)工業(yè)中。在石油工業(yè)中，阻火器被廣泛應(yīng)用在石油及石油產(chǎn)品的儲(chǔ)罐上。當(dāng)儲(chǔ)存輕質(zhì)石油產(chǎn)品的油罐遇到明火或雷擊時(shí)，就可能引起火災(zāi)。為了防止這種危險(xiǎn)的產(chǎn)生而使用阻火器。

阻火器安裝

典型管道阻火器(水平/垂直)安裝圖1.摘除所有法蘭的保護(hù)蓋和拋棄所有包裝材料。

2.檢查閥座，閥座表面的配套法蘭墊片。它必須是清潔、平整、無劃痕、耐腐蝕、工具痕跡。

3.檢查墊片，確保材料是適合于應(yīng)用的。

4.用適當(dāng)?shù)穆菁y潤滑劑潤滑所有螺柱和螺母。如果緊固件是高溫或不銹鋼材料則使用反抓住化合物，如二硫化鉬。

5.螺栓環(huán)內(nèi)墊片。

6.設(shè)置阻火器殼體法蘭與管線法蘭對(duì)接，要注意阻火元件的提升手柄與頂螺母位置，方便未來摘除阻火器的元件。

工作原理

關(guān)于阻火器的工作原理,主要有兩種觀點(diǎn):一是基于傳熱作用;一是基于器壁效應(yīng)。

傳熱作用

燃燒所需要的必要條件之一就是要達(dá)到一定的溫度,即著火點(diǎn)。低于著火點(diǎn),燃燒就會(huì)停止。依照這一原理,只要將燃燒物質(zhì)的溫度降到其著火點(diǎn)以下,就可以阻止火焰的蔓延。當(dāng)火焰通過阻火元件的許多細(xì)小通道之后將變成若干細(xì)小的火焰。設(shè)計(jì)阻火器內(nèi)部的阻火元件時(shí),則盡可能擴(kuò)大細(xì)小火焰和通道壁的接觸面積,強(qiáng)化傳熱,使火焰溫度降到著火點(diǎn)以下,從而阻止火焰蔓延。

器壁效應(yīng)

燃燒與爆炸并不是分子間直接反應(yīng),而是受外來能量的激發(fā),分子鍵遭到破壞,產(chǎn)生活化分子,活化分子又分裂為壽命短但卻很活潑的自由基,自由基與其它分子相撞,生成新的產(chǎn)物,同時(shí)也產(chǎn)生新的自由基再繼續(xù)與其它分子發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)燃燒的可燃?xì)馔ㄟ^阻火元件的狹窄通道時(shí),自由基與通道壁的碰撞幾率增大,參加反應(yīng)的自由基減少。當(dāng)阻火器的通道窄到一定程度時(shí),自由基與通道壁的碰撞占主導(dǎo)地位,由于自由基數(shù)量急劇減少,反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行,也即燃燒反應(yīng)不能通過阻火器繼續(xù)傳播。

隨著阻火器通道尺寸的減小, 自由基與反應(yīng)分子之間碰撞幾率隨之減少, 而自由基與通道壁的碰撞幾率反而增加, 這樣就促使自由基反應(yīng)減低。當(dāng)通道尺寸減少到某一數(shù)值時(shí), 這種器壁效應(yīng)就造成了火焰不能繼續(xù)傳播的條件, 火焰即被阻止。因此器壁效應(yīng)是防止火焰的主要機(jī)理。阻火芯圖片

MESG

火焰通過阻火元件的細(xì)小通道并在通道內(nèi)降溫。當(dāng)火焰被分割小到一定程度時(shí),經(jīng)通道移走的熱量足以將溫度降到可燃物燃點(diǎn)以下,使火焰熄滅?；蛴善鞅谛?yīng)解釋,當(dāng)通道窄到一定程度時(shí),自由基與管道壁的碰撞占主導(dǎo)地位,自由基大量減少,燃燒反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行。因此,把在一定條件下(0. 1 MPa ,20 ℃) 剛好能夠使火焰熄滅的通道尺寸定義為"大實(shí)驗(yàn)安全間隙"(MESG,Maximum Experimental Safe Gap) 。阻火元件的通道尺寸是決定阻火器性能的關(guān)鍵因素,不同氣體具有不同的MESG值。因此,在選擇阻火器時(shí), 應(yīng)根據(jù)可燃?xì)怏w的組成確定其MESG值。在具體選擇時(shí),又根據(jù)MESG值將氣體劃分為幾個(gè)等級(jí)。上經(jīng)常采用兩類方法。一是美國全國電氣協(xié)會(huì)(NEC) 的分類法,它根據(jù)氣體的MESG值將氣體分為四個(gè)等級(jí)(A ,B ,C ,D) ;另一類是電工協(xié)會(huì)( IEC) 的方法,它也將氣體分為四個(gè)等級(jí)( IIC , IIB , IIA 及I) 。兩種標(biāo)準(zhǔn)劃分的各類氣體的MESG 值及測試氣體如表1所示。

表1 兩種MESG分類標(biāo)準(zhǔn)NEC IEC MESG/ mm 測試氣體

A IIC 0. 25 乙炔

B IIC 0. 28 氫氣

C IIB 0. 65 乙烯

D IIA 0. 90 丙烯

G M I 1. 12 甲烷

這樣,在選用阻火器時(shí),即可在設(shè)計(jì)規(guī)定使用的規(guī)范中首先查出所用可燃?xì)怏w的等級(jí),然后根據(jù)該組氣體對(duì)應(yīng)的MESG 值來選擇相應(yīng)的阻火元件。

材質(zhì)

安裝于管端的阻火器殼體，宜采用鑄鐵和含鎂量不大于 0 . 5 % 的鑄鋁合金，也可按設(shè)計(jì)要求采用其它材料:

安裝于管道中的阻火器殼體，應(yīng)采用鑄鋼焊接，

阻火層芯件和安裝于管道中的阻火器芯殼及芯件壓環(huán)應(yīng)采用不銹鋼;

安裝于管端的阻火器芯殼及芯件壓環(huán)，宜采用鑄鐵或鑄鋁。阻火器

分類

按用途分類

儲(chǔ)罐阻火器、加油站阻火器、加熱爐阻火器、火炬阻火器、放空管阻火器、煤氣輸送管阻火器等。

按安裝位置分類

管端阻火器: 安裝在排氣管的端部;

管道阻火器: 安裝在管道中間位置。

按阻止火焰速度分類

防爆燃阻火器: 能阻止以亞音速傳播的爆炸火焰通過;

防爆轟阻火器: 能阻止以沖擊波為特征、以超音速傳播的爆炸火焰通過。

按氣體分級(jí)分類

適用于I 級(jí)氣體的阻火器;

適用于IIA 級(jí)氣體的阻火器;

適用于IIB 級(jí)氣體的阻火器;

適用于IIC 級(jí)氣體的阻火器。

性能

主要性能:1、阻爆性能合格,阻火器連續(xù)13次以亞音速火焰試驗(yàn)，每次都能阻止火焰的通過。2、耐燒性能合格，耐燒試驗(yàn)1小時(shí)無回火現(xiàn)象。3、殼體水壓試驗(yàn)合格，水壓試驗(yàn)2.4MPa無滲漏。結(jié)構(gòu)合理，重量輕、耐腐蝕。易檢修，安裝方便。阻火器芯子采用不銹鋼材料, 耐腐蝕易于清洗。

阻火器主要由殼體和濾芯兩部分組成。殼體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以承受爆炸產(chǎn)生的沖擊壓力。濾芯是阻止火焰?zhèn)鞑サ闹饕獦?gòu)件，常用的有金屬網(wǎng)濾芯和波紋型濾芯兩種。金屬網(wǎng)型濾芯用直徑0.23~0.315mm的不銹鋼或銅網(wǎng)，多層重疊組成。目前國內(nèi)的阻火器通常采用16~22目金屬網(wǎng)，為4~12層。

波紋型濾芯用不銹鋼、銅鎳合金、鋁或鋁合金支撐。波紋型阻火器能阻止爆燃的猛烈火焰，并能承受相應(yīng)的機(jī)械和熱力作用，流動(dòng)阻力小，易于清洗和更換。

維修保養(yǎng)

維修和保養(yǎng)原則

1)、 為了確保阻火器的性能達(dá)到使用目的，在安裝阻火器前，必須認(rèn)真閱讀廠家提供的說明書，并仔細(xì)核對(duì)標(biāo)牌與所裝管線要求是否一致。

2)、 阻火器上的流向標(biāo)記必須與介質(zhì)流向一致。

3)、 每隔半年應(yīng)檢查一次。檢查阻火層是否有堵塞、變形或腐蝕等缺陷。

4)、 被堵塞的阻火層應(yīng)清洗干凈，保證每個(gè)孔眼暢通，對(duì)于變形或腐蝕的阻火層應(yīng)更換。

5)、 清洗阻火器芯件時(shí)，應(yīng)采用高壓蒸汽、非腐蝕性溶劑或壓縮空氣吹掃，不得采用鋒利的硬件刷洗。

6)、 重新安裝阻火層時(shí)，應(yīng)更新墊片并確認(rèn)密封面已清潔和無損傷，不得漏氣。

一般選用原則

所選用的阻火器，其安全阻火速度應(yīng)大于安裝位置可能達(dá)到的火焰?zhèn)鞑ニ俣取?/p>

與燃燒器連接的可燃?xì)怏w輸送管道，在無其它防回火設(shè)施時(shí)，應(yīng)設(shè)阻火器。

阻止以亞音速傳播的火焰，應(yīng)使用阻爆燃型阻火器，其安裝位置宜靠近火源;

阻止以音速或超音速傳播的火焰應(yīng)使用阻爆轟型阻火器，其安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離火源。

不同公稱直徑的阻爆轟型阻火器，所要求的距火源小安裝距離見表。

在寒冷地區(qū)使用的阻火器，應(yīng)選用部分或整體帶加熱套的殼體，也可采用其它伴熱方式。

在特殊情況下，可根據(jù)需要選用設(shè)有沖洗管、壓力計(jì)、溫度計(jì)、排污口等接口的阻火器。

安裝于管端的阻火器， 當(dāng)公稱直徑小于DN50時(shí)宜采用螺紋連接; 當(dāng)公稱直徑大于或等于DN50時(shí)，應(yīng)采用法蘭連接。

安裝于管道中的阻火器，應(yīng)采用法蘭連接。

安裝于管端的阻火器，應(yīng)帶有可自動(dòng)開啟的防雨通風(fēng)罩。

儲(chǔ)罐之間氣相連通管道各支管上的阻火器應(yīng)選用阻爆轟型。

儲(chǔ)罐頂部的油氣排放管道，應(yīng)在與罐頂?shù)倪B接處選用阻爆轟型阻火器。

儲(chǔ)罐頂部保護(hù)性氣體及油氣排放管道的集合管上應(yīng)選用阻爆轟型阻火器。緊急放空管應(yīng)設(shè)置

阻爆燃型阻火器。

裝卸設(shè)施的油氣排放 ( 或回收)總管與各支線的氣相管道之間應(yīng)設(shè)置阻爆轟型阻火器。

可燃?xì)怏w放空管道在接入火炬前，若設(shè)置阻火器時(shí)，應(yīng)選用阻爆轟型阻火器。

測試要求

阻火器的性能是否能達(dá)到預(yù)期的效果，起到阻火的作用，必須對(duì)阻火器進(jìn)行測試。

阻火器除具備有一定的機(jī)械強(qiáng)度外，還要經(jīng)過阻爆和耐燒的試驗(yàn)，并應(yīng)達(dá)到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

阻爆試驗(yàn)即在一定距離內(nèi)將試驗(yàn)裝置內(nèi)的可燃?xì)怏w點(diǎn)燃，所產(chǎn)生的火焰或火花不能穿過阻火器而被阻止和熄滅，這種試驗(yàn)稱為阻爆試驗(yàn)。

耐燒試驗(yàn)是在沒有回燃的條件下，可燃?xì)怏w火焰通過阻火層并在阻火層上面持續(xù)燃燒。阻火層能夠承受一定時(shí)間的火焰燃燒而不被燒壞，這種試驗(yàn)稱為耐燒試驗(yàn)。

阻火器根據(jù)使用的目的，可以同時(shí)具有阻爆性能和耐燒性能，也可以只具有阻爆性能或耐燒性能。因此阻火器的阻爆性能和耐燒性能是對(duì)阻火器進(jìn)行測試鑒定的主要項(xiàng)目。沒有進(jìn)行過這種測試鑒定的阻火器是不能使用的。

測度標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)阻火器進(jìn)行測試鑒定的要求，世界各國不盡相同，現(xiàn)將幾個(gè)國家對(duì)阻火器測試要求的情況簡介如下:

(1)英國消防研究部門要求阻火器應(yīng)具備阻爆和耐燒兩種性能。測試阻火器的介質(zhì)不能使用氫氣和乙炔氣體，規(guī)定使用丙烷。阻火器耐燒時(shí)間要求2小時(shí)。

(2)西德國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于容量大于1000升的儲(chǔ)罐上用的阻火器必須具備阻爆和耐燒兩種性能。試驗(yàn)介質(zhì)不能用氫氣和乙炔氣體，要求阻火器耐燒時(shí)間為2小時(shí)。

(3)蘇聯(lián)對(duì)阻火器要求具備阻爆和耐燒兩種性能。試驗(yàn)用的介質(zhì)即為阻火器使用時(shí)的介質(zhì)。阻火器耐燒時(shí)間要求為2小時(shí)。

(4)日本對(duì)阻火器要求進(jìn)行阻爆和耐燒性能的試驗(yàn)，試驗(yàn)介質(zhì)可用已烷氣體。

(5) 美國 于1936年制定石油及汽油儲(chǔ)罐阻火器測試國家標(biāo)準(zhǔn)，后又經(jīng)過幾次修訂。標(biāo)準(zhǔn)要求石油儲(chǔ)罐上的阻火器應(yīng)具備阻爆和耐燒兩種性能。

主要用途

1、輸送可燃性氣體的管道上。

2、火炬系統(tǒng)。

3、油氣回收系統(tǒng)。

4、加熱爐燃料氣的管網(wǎng)上。

5、氣體凈化通化系統(tǒng)。

6、氣體分析系統(tǒng)。

7、煤礦瓦斯排放系統(tǒng)。

8、易燃易爆溶劑系統(tǒng)(如反應(yīng)釜及儲(chǔ)罐放空口等)。