阻火器又名防火器，阻火器的作用是防止外部火焰竄入存有易燃易爆氣體的設(shè)備、管道內(nèi)或阻止火焰在設(shè)備、管道間蔓延。阻火器是應(yīng)用火焰通過(guò)熱導(dǎo)體的狹小孔隙時(shí),由于熱量損失而熄滅的原理設(shè)計(jì)制造。阻火器的阻火層結(jié)構(gòu)有礫石型、金屬絲網(wǎng)型或波紋型。適用于可燃?xì)怏w管道，如汽油、煤油、輕柴油、笨、甲笨、原油等油品的儲(chǔ)灌或火炬系統(tǒng)、氣體凈化通化系統(tǒng)、氣體分析系統(tǒng)、煤礦瓦斯排放系統(tǒng)、加熱爐燃料氣的管網(wǎng)上、也可用在乙炔、氧氣、氮?dú)狻⑻烊粴獾墓艿烙闷贰１鹃y可與呼吸閥配套使用,亦可單獨(dú)使用。

主要性能:1、阻爆性能合格,連續(xù)13次阻爆性能試驗(yàn)每次均能阻火。2、耐燒性能合格，耐燒試驗(yàn)1小時(shí)無(wú)回火現(xiàn)象。3、殼體水壓試驗(yàn)合格。本產(chǎn)品結(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。

一、阻火器簡(jiǎn)述　　阻火器是用來(lái)阻止、液體的火焰蔓延和防止回火而引起爆炸的安全裝置。通常裝在輸送或排放易燃易爆氣體的儲(chǔ)罐和管線(xiàn)上。（作用是防止外部火焰竄入存有易燃易爆氣體的設(shè)備、管道內(nèi)或阻止火焰在設(shè)備、管道間蔓延。阻火器是應(yīng)用火焰通過(guò)熱導(dǎo)體的狹小孔隙時(shí),由于熱量損失而熄滅的原理設(shè)計(jì)制造。阻火器的阻火層結(jié)構(gòu)有礫石型、金屬絲網(wǎng)型或波紋型。）

　　石油化工裝置的設(shè)計(jì)中,阻火器是用于阻止可燃?xì)饣鹧胬^續(xù)傳播的安全裝置,自1928 年首先應(yīng)用于石油工業(yè)以來(lái),由于其簡(jiǎn)便易行而被石油及化工裝置大量采用。國(guó)內(nèi)石油化工裝置中,阻火器應(yīng)用已很普通,但在裝置設(shè)計(jì)中,尤其是在線(xiàn)(管道) 阻火器選型中的某些細(xì)節(jié)問(wèn)題還容易被忽視。現(xiàn)依據(jù)石化裝置設(shè)計(jì)時(shí)收集（上海路野石化）到的有關(guān)資料,就阻火器選用的一些問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要探討。

1 阻火器的工作原理

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

　1. 1 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(guò)

　　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。

　1. 2 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(lái)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^(guò)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(guò)阻火器繼續(xù)傳播。

2 阻火器的分類(lèi)

　　目前有幾類(lèi)分類(lèi)方法。產(chǎn)品（阻火器）使用場(chǎng)合不同可分放空阻火器和管道阻火器;依阻火元件可劃分為:填充型、板型、金屬絲網(wǎng)型、液封型和波紋型等5種。其中,波紋型阻火器性能穩(wěn)定,在石油化工裝置中應(yīng)用較多。這里以波紋型阻火器為例,說(shuō)明其在石油化工裝置設(shè)計(jì)中的選用。

3 阻火器的選用

　3. 1 實(shí)驗(yàn)安全間隙—MESG值

　　火焰通過(guò)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。或由器壁效應(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“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)。目前國(guó)際上經(jīng)常采用兩類(lèi)方法。一是美國(guó)全國(guó)電氣協(xié)會(huì)(NEC) 的分類(lèi)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(lèi)是國(guó)際電工協(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(lèi)氣體的MESG 值及測(cè)試氣體如表1所示。

　　表1 兩種MESG分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

　　NEC IEC MESG/ mm 測(cè)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(lái)選擇相應(yīng)的阻火元件。

　3. 2 混合氣體MESG值的確定

　　在化工裝置設(shè)計(jì)中,經(jīng)常會(huì)遇到混合可燃性氣體。在這種情況下,可根據(jù)混合氣體的具體組成來(lái)確定選用依據(jù)。表2 給出不同的可燃性氣體混合后可能出現(xiàn)的幾種情況以及選用建議。

　　表2 混合氣體MESG值

　　混合氣體 化學(xué)反應(yīng) 選用建議 舉例

　　屬NEC/ IEC分類(lèi)相同類(lèi)別(如全部為IIA) 不易發(fā)生 以混合氣體中MESG值 最小者為設(shè)計(jì)依據(jù) 甲烷、乙烷與丁烷 采用MESG= 1. 12

　　可能發(fā)生 實(shí)驗(yàn)確定 乙炔與氫氣

　　屬NEC/ IEC 分類(lèi)不同類(lèi)別 不易發(fā)生 以混合氣體中MESG值最小者為設(shè)計(jì)依據(jù) 乙烯與丙烯 采用MESG= 0. 65

　　可能發(fā)生 實(shí)驗(yàn)確定 乙烯與氫氣

　　對(duì)于混合可燃?xì)怏w選取MESG時(shí),應(yīng)更加慎重。當(dāng)可燃混合氣體的組分之間有可能發(fā)生反應(yīng)時(shí),的方法是將氣體組成及操作條件提供給專(zhuān)業(yè)制造廠(chǎng), 由制造廠(chǎng)根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)確定MESG值。另外,雖然理論上選用所有可燃?xì)怏w中MESG值最小的阻火器可能是安全的,但在實(shí)際應(yīng)用中,還要考慮整個(gè)管路系統(tǒng)(尤其是管道阻火器) 是否對(duì)該元件有壓力降要求。因?yàn)镸ESG值越小,通過(guò)阻力越大,有可能需要擴(kuò)大阻火器直徑以達(dá)到工藝要求。

　　阻火器選擇得當(dāng),就會(huì)在一定的條件下起到阻止火焰?zhèn)鞑サ淖饔谩５?每種阻火器都有其特定的工作范圍,只能在一定的條件下起到安全保護(hù)作用,并不是任何情況下都能阻止火焰的

　　傳播。每種阻火器都應(yīng)標(biāo)出其阻火元件的通道尺寸,它只能用于MESG值大于該值的氣體,否則會(huì)失效;每種阻火器在特定的條件下都有一定的阻火時(shí)間,當(dāng)火焰端燃燒時(shí)間超過(guò)其阻火時(shí)間時(shí),阻火器也會(huì)失效;對(duì)于在線(xiàn)型阻火器的選用更要注意由于安裝位置不同而引起的選型變化,否則可能會(huì)因起不到預(yù)想的效果而埋下安全隱患。綜上所述,在阻火器的選型過(guò)程中,在按照規(guī)范計(jì)算MESG值的同時(shí),還要十分注意影響選型的各種因素,根據(jù)實(shí)際工況,確定適宜的阻火器,只有這樣才能達(dá)到既確保安全又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。

　3. 3 選擇阻火器類(lèi)型的影響因素

　3. 3. 1 火源距離的影響

　　火焰在充滿(mǎn)可燃?xì)怏w管道中的傳播速度隨火焰的傳播有很大的變化。如果點(diǎn)燃充滿(mǎn)可燃?xì)怏w的水平管道的一端,火焰首先傳向管壁,然后迅速向還末引燃的氣體傳播,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,產(chǎn)生“壓升”(pressure piling) 現(xiàn)象。火焰前端氣體被壓縮,密度增加,燃燒傳播速度加快,燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量增多,導(dǎo)致可燃?xì)怏w前端更劇烈的“壓升”。由于火焰在管道中傳播的這一特性,使得火焰的傳播速度可以從零加速至聲速甚至超聲速,火焰前端壓力也可增至約20 MPa 。因此,火源點(diǎn)距阻火器的距離對(duì)阻火器的選擇有很大影響。如果阻火器距火源較遠(yuǎn),那么燃燒就有了一定的加速距離,可能會(huì)由爆燃轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z,火焰前端壓力的增加,對(duì)阻火元件耐壓能力提出了更為嚴(yán)格的要求。不同制造商的產(chǎn)品可能會(huì)有不同。

　　對(duì)同種可燃?xì)怏w,在相同工況下,僅僅因安裝位置不同,在阻火器制造強(qiáng)度和阻火時(shí)間的選擇上就會(huì)有很大差異。因此在選用在線(xiàn)阻火器時(shí),要十分注意安裝位置的影響,在滿(mǎn)足工藝條件的情況下,應(yīng)盡可能使之靠近火源點(diǎn),以降低對(duì)阻火器的制造要求,在保證安全的前提下,提高經(jīng)濟(jì)性。

　　　阻火器選擇得當(dāng),就會(huì)在一定的條件下起到阻止火焰?zhèn)鞑サ淖饔谩５?每種阻火器都有其特定的工作范圍,只能在一定的條件下起到安全保護(hù)作用,并不是任何情況下都能阻止火焰的

　　傳播。每種阻火器都應(yīng)標(biāo)出其阻火元件的通道尺寸,它只能用于MESG值大于該值的氣體,否則會(huì)失效;每種阻火器在特定的條件下都有一定的阻火時(shí)間,當(dāng)火焰端燃燒時(shí)間超過(guò)其阻火時(shí)間時(shí),阻火器也會(huì)失效;對(duì)于在線(xiàn)型阻火器的選用更要注意由于安裝位置不同而引起的選型變化,否則可能會(huì)因起不到預(yù)想的效果而埋下安全隱患。綜上所述,在阻火器的選型過(guò)程中,在按照規(guī)范計(jì)算MESG值的同時(shí),還要十分注意影響選型的各種因素,根據(jù)實(shí)際工況,確定適宜的阻火器,只有這樣才能達(dá)到既確保安全又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。