阻火器是一種安裝在儲罐或排放可燃?xì)怏w的管道上,用于阻止因回火而引起火焰向油罐或管道傳播、蔓延的安全附件,
在VOCs治理領(lǐng)域特別是罐區(qū)VOCs治理使用非常廣泛。它由阻火芯、阻火器外殼及附件構(gòu)成,允許氣體通過,但阻止外部火焰向內(nèi)部方向傳播,達到防爆目的,從而設(shè)施的安全。
不同爆炸級別的介質(zhì)危險程度不同,對應(yīng)的阻火器產(chǎn)品也不同。氣體介質(zhì)的MESG值越小,相應(yīng)阻火器的使用工況越嚴(yán)苛,阻火器設(shè)計難度和成本越高。因此,在阻火器選型之前,確認(rèn)氣體介質(zhì)的MESG值尤為重要。
由于管道中的彎頭對火焰?zhèn)鞑鸺铀僮饔?,因此,在阻火器的選型過程中要充分考慮這一因素。當(dāng)彎頭數(shù)量超過1個時,燃燒工況就變得較為復(fù)雜,需要模擬管線的真實情況,通過試驗來確定。若無試驗條件,為安全起見,一般要求選用爆轟型阻火器。因此,在工藝允許的條件下,應(yīng)盡量減少火源與阻火器之間的彎頭數(shù)量。
在管道足夠長且燃燒足夠快的條件下,火焰會依次經(jīng)歷爆燃、不穩(wěn)定爆轟、穩(wěn)定爆轟等幾個燃燒階段(圖3)。低壓爆燃階段,速度一般可達到112m/s,壓力為0.1MPa;中壓爆燃階段,速度一般可達到20Om/s,壓力為0.4MPa;高壓爆燃階段,速度一般可達到30Om/s,壓力為2MPa;爆轟階段,速度一般可達到1900m/s,壓力為3.5MPa;過度爆轟階段,速度一般可達到2300m/s,壓力為21MPa;穩(wěn)定爆轟階段,速度一般可達到1830m/s,壓力為35MPa。
由于燃燒過程中產(chǎn)生“壓升”現(xiàn)象,當(dāng)點燃充滿可燃?xì)怏w的水平管道的一端時,火焰?zhèn)飨蚬鼙?,然后迅速向還未引燃的氣體傳播,燃燒產(chǎn)生的熱量使得燃燒氣體迅速膨脹,氣體膨脹又導(dǎo)致可燃?xì)怏w前端被壓縮,因而產(chǎn)生“壓升”?;鹧媲岸藲怏w被壓縮,密度增加,燃燒傳播速度加快,燃燒時產(chǎn)生的熱量增多,導(dǎo)致可燃?xì)怏w前端更劇烈地“壓升”。
目前,機械阻火器的工作原理有兩種理論。
一種是熱理論,機械阻火器常由大量只允許氣體,但不允許火焰通過的細(xì)小通道或孔隙固定材料組成,當(dāng)火焰進入這些細(xì)小通道后就會形成許多細(xì)小火焰流,由于通道或孔隙傳熱面積相對增大,火焰通過時加速了熱交換,使溫度迅速下降到著火點以下而使火焰熄滅。
阻火器根據(jù)使用場所
(1)放空阻火器:安裝在站場或閥室的放空管道上,用以防止外部火焰?zhèn)魅牍艿溃譃楣芏诵秃推胀ㄐ汀?br />
管端型:一端與大氣相通,為防止灰塵或雨水進入阻火器,頂部安裝防風(fēng)雨帽,管端型放空阻火器為阻爆燃型。
普通型:兩端與管道相連,通過下游管道與大氣相通,根據(jù)安裝位置可以分為阻爆燃型和阻爆轟型。
(2)管道阻火器:安裝在密閉管路系統(tǒng)中,用以防止管路系統(tǒng)一端的火焰蔓延到管路系統(tǒng)的另一端。
火焰速度是指阻火器入口處的速度,火焰速度與介質(zhì)和操作工況(溫度、壓力、管徑大小、管道長度、配管形狀及安裝位置等)有關(guān),若資料中查找不到,則需要進行實際測試。阻火器的鑒定書中應(yīng)注明該產(chǎn)品能阻止的大火焰速度。確定阻火器的原則是介質(zhì)的火焰速度應(yīng)小于鑒定書上注明的大火焰速度。
關(guān)于阻火器的工作原理,目前傳熱作用
燃燒所需要的必要條件之一就是要達到一定的溫度,即著火點。低于著火點,燃燒就會停止。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)計阻火器內(nèi)部的阻火元件時,則盡可能擴大細(xì)小火焰和通道壁的接觸面積,強化傳熱,使火焰溫度降到著火點以下,從而阻止火焰蔓延。主要有兩種觀點:一是基于傳熱作用;一是基于器壁效應(yīng)。