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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
化工设计2011,21(2)
阻火器的设计和选用
高岭*高庆贵北京美盛沃利工程项目管理有限公司北京100015
摘要阻火器的设计和选用直接影响化工生产操作和安全。本文从工作原理、分类、设计计算和选用等
方面,论述阻火器设计、选用方法和应注意的因素。
关鍵词最大试验安全间隙(MESG)火焰速度熄灭直径阻火层厚度阻火器压力降
在可燃性液体、气体的生产、贮存、灌装和好使回火不能通过的狭缝宽度。由MESG可将可燃
运输过程中,经常会产生火灾和爆炸的危险性环蒸气与空气的混合物分成不同的技术安全等级。
境。需要有效地采取防火、防爆安全措施,以避1.3用MFSC值选用阻火器
免火灾和爆炸的危险,其中包括安装阻火器和阻
MESC的定义是国际统一的,其数值必须取自
火装置。
种特殊的MESG试验装置。测试时操作温度、操
阻火器是用来阻止外部火焰窜入存有易燃易
作压力固定在标准条件下,狭缝的长度也是固定
爆气体的设备和管道,或阻止火焰在设备和管道的。对易爆的蒸气与空气的混合物总是测定其中
间蔓延的安全装置。它由一种能够通过气体,且最活跃组分的MESG值。
具有许多细小通道或缝隙的固体材料的阻火元件
依MESG的不同,可对各种爆炸性混合物进行
组成。要求阻火元件的通道或缝隙尽量小,当火分类,见表1。
焰进入阻火器后,被阻火元件分成许多细小的火
表1爆炸性气体混合物的分级
焰流,由于传热作用(气体被冷却)和器壁效应,
级别
最大试验安全间隙(m
使火焰流被阻止。
IA
≥0.9
本文给出的有关阻火器计算,仅作为设计时
0.5参考。具体选用时,应核对阻火器的流量-压力
IC
≤0.5
降曲线,以满足工艺过程的要求。
借助表1的分类,可以方便地确定各种防护装
1阻火原理
置的应用范围。特别是对阻爆轰阻火器(又称防
爆炸阻火器)和阻爆燃阻火器(又称防爆燃阻火
1.1物料
器)更是如此。如果一个阻爆燃阻火器的安全性
为了有效地防护具有燝炸性危险的设备,不经MESG测定大于或等于0.65mm,该阻火器就可
仅要了解爆炸、爆燃和长时间燃烧等有关各种燃以用于所有MFSC大于0.9mmn的IA类物料体系
烧过程的知识,以便选择合适的阻火器,还要考和MESG值大于或等于0.65mm的IB类物料体
虑各种可燃蒸气与空气的混合物的不同回火能量。系,而对于MESC值小于0.65m的混合气体就不
由于该能量影响火焰的传播速度,因而燃烧压力能使用这种阻火器,因为阻火安全性能得不到保
和燃烧温度与物料的化学组成密切相关。
证,所以,在选用阻火器时要确认其对物料体系
1.2阻止火焰的狭缝概念
的适用性。
通过能量交换(热吸收)可以阻止火焰,由
4爆炸性气体混合物的分级
于冷却作用使火焰低于点火温度而被阻止,火焰
爆炸性气体混合物的MESC分级应符合表1的
不可能存在于很窄的狭缝中。这就引出了最大试要求。
验安全间隙(MESC)的概念,MESG的定义为刚
对于气体或蒸气等各种危险介质的爆炸性混
*高岭:工程师。1995年7月毕业于吉林化工学院有机化工专业。一直从事化工工艺设计工作。联系电话:(010)59245269,
E-mailling.gao@worleyparsons.como
2011,21(2)
高岭等阻火器的设计和选用
合物的分级详见《爆炸和火灾危险环境电力装置3.1使用介质
设计规范》GB50058-92中附录三的气体或蒸气
按使用的气体介质可以分为:
爆炸性混合物分级分组举例,附表3.1的内容。
(1)使用于IIA级气体的阻火器。
2阻火器的设置规定
(2)使用于IB级气体的阻火器。
(3)使用于IC级气体的阻火器。
2.1放空阻火器
3.2结构
放空阻火器安装在贮罐或槽车的放空管道上,
用以防止外部火焰窜入贮罐或槽车。
按结构可以分为:
(1)石油油品贮罐阻火器的设置按《石油库
(1)充填型阻火器(也称填料型阻火器)。
阻火性能和试验方法按く石油備罐阻火器阻火性火やこ)板型阻火器(分为平行板型和多孔型阻
设计规范(2002年版)》CBJ74-84规定执行,
能和试验方法》CB5908-86规定执行。
(3)金属网型阻火器(已近淘汰)
(2)化学品的闪点≤43℃的贮罐和槽车,其
(4)液封型阻火器可以用于含有少量固体粉
直接放空管道(含带有呼吸阀的放空管道)上设粒的物料体系。
置阻火器
(5)波纹型阻火器性能稳定,应用广泛
(3)贮罐和槽车内物料的最高工作温度高于3.3工况和阻火元件
或等于该物料的闪点时,其直接放空管道(含带
按工况和阻火元件的类型可以分为:
有呼吸阀的放空管道)上设置阻火器。该最高工
(1)阻爆轰阻火器(又称防爆炸阻火器)。
作温度要考虑到环境的温度变化、日光照射和加
(2)阻爆燃阻火器(又称防爆燃阻火器)。
热管失控等因素。
(3)防长时间燃烧阻火器。
(4)可燃气体在线分析设备的放空汇总管道
上设置阻火器。
4选用原则
(5)进人爆炸危险场所的内燃机排气口管道
1)所选用阻火器的安全阻火速度应大于安
上设置阻火器。
裝位置可能达到的火焰传播速度。
(6)其他有必要设置阻火器的场所
(2)与燃烧器连接的可燃气体输送管道在无
2.2管道阻火器
其他防回火设施时,应设置阻火器:①阻止以亚
(1)管道阻火器安装在密闭管路系统中,用音速传播的火焰,应使用阻爆燃型阻火器,其安
以防止管路系统一端的火焰蔓延到管路系统的另装位置宜靠近火源;②阻止以音速或超音速传播
端。
的火焰,应使用阻爆轰型阻火器,要注意其爆轰
(2)输送爆炸性混合气体的管道应考虑可能波吸收器应朝有可能产生爆轰的方向,否则将失
的事故工况,在接受设备的入口处设置管道阻去阻爆轰的作用。
火器。
(3)在寒冷地带使用阻火器,应选用部分或
(3)输送能自行分解爆炸并引起火焰蔓延的整体带加热套的壳体,也可采用其它伴热方式。
气体物料(如乙炔)的管道,在接受设备的入口
(4)在特殊情况下,可根据需要选用设有冲洗
或由试验确定的阻止爆炸最佳位置上设置管道阻管、压力计和排污口等接口的阻火器。
火器。
5)安装于管端的阻火器,当管道公称直径
(4)火炬排放气进入火炬头前应设置阻火器小于DN50时宣采用螺纹连接;当管道公称直径大
或阻火装置。
于DN50时宜采用法兰连接。
(5)其他需设置阻火器的场合。
(6)安装于管道中的阻火器宜采用法兰连接。
3阻火器的分类
7)安装于管端的阻火器应带有可自动开启
的防雨通风罩。
阻火器按阻止火焰的速度、安装位置、用途、
(8)储罐之间的气相连通管道各支管上的阻
结构和适用的气体或蒸气介质等分类。
火器应选阻爆轰型阻火器。