中智伟业资讯 | 阻火器的设置和选用

发布日期:2025-12-15 23:00    点击次数:143

一. 阻火器的安装位置

阻火器和呼吸阀是至关重要的安全和环保设备,其本质安全是实现安全生产的重要环节。一般而言,根据爆炸风险评估以及工程实践,应在储罐、容器等非机械类设备、机械类设备,以及连接管道设置阻火器。下图生动说明了阻火器的设置位置:

1)甲B、乙类可燃液体常压储罐,以及甲A 类可燃液体(包括液态烃,液化天然气等)低温储罐的通气口和呼吸阀进、出口;

2)燃烧设备(火炬,焚烧炉,氧化炉等)的入口;

3)有持续点燃源和0区的机械设备(风机,真空泵,压缩机等)进、出口;

4)近海/ 钻井平台、码头、铁路、公路、装卸可燃液体或气体的终端站,以及装卸可燃化学品的槽船、槽罐车的呼吸阀和气体置换/ 返回管线;

5)沼气系统、污水处理和垃圾填埋气系统的中间气体储罐的呼吸阀以及气体总管;

6)加工可燃化学品并联设备(如反应器)系统、可燃溶剂回收系统、可燃气体或蒸汽回收系统、可燃尾气处理系统的单台设备或系统的气体或蒸汽出口,以及集合总管进入可能有点燃源的处理设备(如火炬、焚烧炉、氧化炉、活性炭吸附槽、储罐等)的进口;

7)可能发生失控放热反应、自燃反应、自分解反应的反应器或容器至大气或不耐爆炸压力的容器的出口;

8)输送可能发生爆燃或爆轰的爆炸性气体或蒸汽的管道;

9)可燃气体或蒸汽在线分析设备的放空总管;

10)进入爆炸性气体环境危险区域的内燃发动机的排气总管;

随着国家安全和环保法规日益严格,环保要求治理VOCs等废气的无组织排放,必须收集起来,通过收集管网送处理装置(火炬、焚烧炉、活性炭吸附器、洗涤装置等)进行处理。而风机、焚烧炉和活性炭床层都是潜在的火源,一旦发生火灾、爆炸,火势将通过收集管网蔓延到其它装置和储罐,造成重大安全事故。

二. 阻火器的选型

阻火器一般是指管道阻火器,它是最后一道物理阻爆、隔爆的手段,能够有效阻灭火焰蔓延,防止群罐火灾和爆炸,减少爆炸事故造成的损害。

1.管道阻火器的工作原理

可燃气体管道用阻火器,是一种安装于管道内,可阻止爆燃或爆轰类传播火焰通过的装置,核心构成包括阻火芯、阻火器外壳及配套附件。

其阻火核心依赖传热降温原理:燃烧的必要条件之一是达到物质自身着火点,温度低于着火点则燃烧终止。基于此,阻火器通过特定结构将火焰温度降至着火点以下,实现火焰蔓延阻断——当火焰进入阻火器后,会被阻火元件的众多细小通道分割为若干微小火苗;由于通道(或孔隙)的传热面积极大,微小火苗与通道壁快速发生热交换,温度持续下降,降至临界值时火焰便彻底熄灭。

因此,阻火器内部阻火元件的设计,核心目标是最大化微小火苗与通道壁的接触面积,通过强化传热效率,确保火焰温度能快速降至着火点以下,最终实现阻止火焰传播的功能。

2.管道阻火器的分类

2.1按阻火器阻火性能可分为:

a)阻爆燃型阻火器;

b)阻爆轰型阻火器;

2.2按阻火器阻火芯的结构可分为:

a)波纹板式;

b)平行板式;

c)多孔板式;

d)金属丝网式;

e)填充式。

2.3按阻火器适用气体介质分为:

a)适用于ⅡAl级(MESG≥1.14mm)气体

b)适用于ⅡA级(MESG>0.9mm)气体

c)适用于ⅡBl级(MESG≥0.85mm)气体

d)适用于ⅡB2级(MESG≥0.75mm)气体

e)适用于ⅡB3级(MESG≥0.65mm)气体

f)适用于ⅡB级(MESG≥0.5mm)气体

g)适用于ⅡC级(MESG<0.5mm)气体

3. 管道阻火器的选用

选用管道阻火器时,应考虑以下几个因素:

1)介质类型

阻火器选用时,介质类型的判定核心依据是介质最大试验安全间隙(MESG) ,该参数直接决定阻火器的适用工况严苛程度。

不同气体介质的MESG值存在差异,核心规律为:MESG值越小,介质危险等级越高,对应阻火器的使用工况要求越严苛。因此,选型前精准确认气体介质的MESG值,是保障阻火器适配性与安全性的关键前提。

介质MESG值的确认方式分两类,需根据介质组成选择:

1. 单一组分介质:无需额外测试,可直接从行业标准、专业手册等相关资料中查询获取准确MESG值。

2. 混合组分介质:因组分间可能发生反应,需优先选择更安全的方式——将混合气体的具体组成、实际操作条件提供给阻火器专业制造厂,由制造厂通过模拟实验确定精准MESG值;若需简化操作,也可采用混合组分中“爆炸级别最高介质”的MESG值,作为该混合气体的MESG值。

2)燃烧类型

管道中使用的阻火器类型,可以是阻爆燃型也可以是阻爆轰型,确定选用哪种类型阻火器的主要因素,取决于是否明确预知点火源的确切位置。ISO16852中,按最大试验安全间隙(MESG)测试混合气体的火焰在管道中理想加速过程见图1,图1是纯理论的估算结果(即火源和阻火器之间无弯曲、无扰流障碍),对于 ⅡA1、ⅡA、ⅡB1、ⅡB2和ⅡB3气体组别,当Lu/D≤50时是爆燃区间,对ⅡB和ⅡC气体组别,当Lu/D ≤30时是爆燃区间,可以使用爆燃型。

然而火焰波在管道内的传播速度不仅与阻火器与点火源之间的距离有关,还与介质种类、所在管道的温度、压力、阻火器与点火源间的管道形状有关。因此选用的阻火器要能阻止这种情况下的火焰蔓延,这就需要确定是采用阻爆燃型还是阻爆轰型阻火器,通常由试验或根据经验来确定。

3)阻火芯的结构

波纹板式、平行板式或多孔板式阻火层是可测量的类型,具有更好的强度、耐烧、阻力小等优点,其中波纹板式结构是一种广泛采用的结构形式,通常情况下石油化工企业普遍使用波纹板式结构的阻火器。

4)阻火器材质

阻火器壳体材质宜选用碳钢或不锈钢,阻火芯应选用不锈钢。

5)连接形式

安装于管道中的阻火器,宜采用法兰连接。

4.管道阻火器的安装要求

1)阻火器通常没有方向要求,即具有双向切断火焰的作用,但也有带方向性的阻火器,其安装时要确认介质流向和安装方向的限制要求。

2)阻火器安装时要避免凝结液积聚,防止造成管道堵塞或阻力降超出预期的运行状况。

3)工艺物料含有颗粒或者其他会使阻火元件堵塞的物质时,在阻火器进、出口安装压力表,监控阻火器的压力。

5.管道阻火器数据表

订货时可参考以下数据表:摘自SH/T3413-2019