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阻火器知識

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如何正確選用阻火器的參考與建議

不鏽鋼燃氣阻火器
在石油化工裝置中,阻火器是阻止可燃氣火焰繼續傳播的安全裝置,自1928年首次應用於石油工業以來,由於其結構簡單而被石油化工等裝置大量采用。石油化工裝置中阻火器的使用已很普通,但在裝置設計中,尤其是在線(管道)阻火器選型中的一些性能指標還容易被忽視。
阻火器在選型的過程中必須按照規範計算MESG值的同時,還要十分注意影響選型的各種因素,根據實際情況確定適宜的阻火器,隻有這樣才能達到既確保安全又經濟實用的目的。
一、應該注意最大實驗安全間隙—MESG值
火焰通過阻火元件細小的通道並在通道內降溫。當火焰被分割到一定程度時,通道帶走的熱量足以讓火焰溫度降到可燃物燃點以下而使火焰熄滅。
器壁效應解釋:當通道窄到一定程度時自由基與管道壁的碰撞占主導地位,自由基大量減少燃燒反應不能繼續進行。因此把在一定條件下(0.1MPa、20℃)剛好能夠使火焰熄滅的通道尺寸定義為“最大實驗安全間隙”(MESG,Maximum Experimental Safe Gap)。
阻火元件的通道尺寸是決定阻火器性能的關鍵因素,不同氣體具有不同的MESG值。因此在選擇阻火器時應根據可燃氣體的組成確定其MESG值。在具體選擇時又根據MESG值將氣體劃分為幾個等級。目前國際上經常采用兩類方法:
1、美國全國電氣協會(NEC)的分類法,它根據氣體的MESG值將氣體分為四個等級(A、B、C、D)。
2、國際電工協會( IEC) 的方法,它也將氣體分為四個等級(IC、IIB、IIA、及I)。兩種標準劃分的各類氣體的MESG值及測試氣體如下所示:
兩種MESG分類標準表
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
GM I 1.12 甲烷
這樣在選用阻火器時即可在設計規定使用的規範中首先查出所用可燃氣體的等級,然後根據該組氣體對應的MESG值來選擇相應的阻火元件。
一、混合氣體MESG值的確定
在化工裝置設計中經常會遇到混合可燃性氣體。在這種情況下可根據混合氣體的具體組成來確定選用依據。以下給出不同的可燃性氣體混合後可能出現的幾種情況以及選用建議。
1、  混合氣體MESG值
混合氣體 化學反應 選用建議   舉例說明
屬NEC/ IEC分類相同類別(如全部為IIA) 不易發生 以混合氣體中MESG值最小者為設計依據實驗確定 甲烷、乙烷與丁烷 采用MESG=1.12
可能發生 乙炔與氫氣  
屬NEC/ IEC 分類不同類別 不易發生 以混合氣體中MESG值最小者為設計依據 乙烯與丙烯 采用MESG=0.65
可能發生 實驗確定 乙烯與氫氣  
對於混合可燃氣體選取MESG時應更加慎重。當可燃混合氣體的組分之間有可能發生反應時,最安全的方法是將氣體組成及操作條件提供給專業製造廠,由製造廠根據模擬實驗確定MESG值。另外雖然理論上選用所有可燃氣體中MESG值最小的阻火器ke neng是安全的,但在實際應用中還要考慮整個管路係統(尤其是管道阻火器)是否對該元件有壓力降要求。因為MESG值越小,通過阻力越大有可能需要擴大阻火器直徑以達到工藝要求;
阻火器選擇得當就會在一定條件下起到阻止火焰傳播的作用。每種阻火器都有其特定的工作範圍,隻有在一定的條件下才能起到安全保護作用,並不是任何情況下都能阻止火焰的傳播。每種阻火器都應標出其阻火元件的通道尺寸,它隻能用於MESG值大於該值的氣體,否則會完全失效;每種阻火器在特定的條件下都有一定的阻火時間,當火焰端燃燒時間超過其阻火時間時阻火器也會失效;對於在線型阻火器的選用更要注意由於安裝位置不同而引起的選型變化,否則可能會因起不到預想的效果而埋下安全隱患。
三、影響選擇阻火器類型的因素
1、火源距離之間的影響
火焰在充滿可燃氣體管道中的傳播速度隨火焰的傳播有很大的變化。如果點燃充滿可燃氣體的水平管道的一端,火焰首先傳向管壁然後迅速向還末引燃的氣體傳播,燃燒產生的熱量使得燃燒氣體迅速膨脹,氣體膨脹又導致可燃氣體前端被壓縮,產生“壓升”現象。
火焰前端氣體被壓縮密度增加,燃燒傳播速度加快,燃燒時產生的熱量增多,導致可燃氣體前端更劇烈的“壓升”。
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20MPa 。因此火源點距阻火器的距離對阻火器的選擇有很大影響。如果阻火器距火源較遠,那麽燃燒就有了一定的加速距離,可能會由爆燃轉變為爆轟,火焰前端壓力的增加,對阻火元件耐壓能力提出了更為嚴格的要求。不同製造商的產品可能會有不同。
2、同種可燃氣體之間的差別,在相同工況下僅僅因安裝位置不同,在阻火器製造強度和阻火時間的選擇上就會有很大差異。因此在選用在線阻火器時要十分注意安裝位置的影響,在滿足工藝條件的情況下應盡可能使之靠近火源點以降低對阻火器的製造要求,在保證安全的前提下提高經濟性。
3、阻火器隻要選擇得當就能夠在一定的條件下阻止火焰傳播。每種阻火器都有其特定的工作範圍,隻有在一定的條件下起安全保護作用並不是任何情況下都能阻止火焰的傳播。
4、每種阻火器都應標出其阻火元件的通道尺寸,它隻能用於MESG值大於該值的氣體否則會完全失效;每種阻火器在特定的條件下都有一定的阻火時間,當火焰端燃燒時間超過其阻火時間時阻火器也會失效;阻火器的選用要注意因安裝位置不同而引起的選型變化,否則可能會因起不到預想的效果而埋下安全隱患。