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石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析
阻火器又名防火器、管道阻火器，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。它是用來阻止介質(zhì)(如氫氣，氧氣等)火焰向外蔓延的安全裝置，由一種能夠通過氣體的、具有許多細(xì)小通道或縫隙的固體材料(阻火元件)所組成。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，然后根據(jù)該組氣體對應(yīng)的MESG值來選擇相應(yīng)的阻火元件。
以目前市面上常見的氧氣阻火器和防爆波紋阻火器為例，傳熱作用以及器閉效應(yīng)是他們的主流原理。第一種原理是降低溫度，因?yàn)樗锌梢匀紵奈镔|(zhì)都是有燃點(diǎn)的，當(dāng)溫度下降到燃點(diǎn)以下的時(shí)候自然就不會發(fā)生火災(zāi)。第二種器閉效應(yīng)的作用則比較復(fù)雜。它是根據(jù)可燃燒物質(zhì)的燃燒的時(shí)候各分子之間的相互反應(yīng)制作的。這種阻火器的通道比較窄，這樣就可以阻止火焰的繼續(xù)燃燒。
GZW，GYW阻爆燃型管道阻火器由芯件和殼體兩部分組成，芯件是核心，是由兩層超薄的不銹鋼帶，一條被壓成波N形，另一條平面鋼帶則將它圍繞圓心緊緊纏繞而成。從而構(gòu)成無數(shù)個(gè)端面，是小三角形直通流道，而且在芯件內(nèi)部有一個(gè)十字結(jié)構(gòu)的支架(或在表面壓上Y形架)借以增強(qiáng)芯件的牢靠性，避免芯件被點(diǎn)燃的介質(zhì)所產(chǎn)生的爆炸壓力沖散。介質(zhì)從三角形狹道中通過，阻火器也正是通過它來阻止火焰在管道中的蔓延，其原理為"器壁效應(yīng)"，就是火焰與器壁的碰撞進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，降低了溫度。以此原理來設(shè)計(jì)三角形孔的高度阻止火焰的通過，再加上足夠的流道長度來吸收火焰的熱量，使其在芯件中熄滅，避免了氣體在芯件的另一端被復(fù)燃的可能性。
阻火器是用來阻止和易燃液體蒸汽的火焰蔓延的安全裝置。一般安裝在輸送可燃?xì)怏w的管道中，或者通風(fēng)的槽罐上，阻止傳播火焰（爆燃或爆轟）通過的裝置，由阻火芯、阻火器外殼及附件構(gòu)成。
阻火器是用來阻止和易燃液體蒸汽的火焰蔓延的安全裝置。一般安裝在輸送可燃?xì)怏w的管道中，或者通風(fēng)的槽罐上，阻止傳播火焰（爆燃或爆轟）通過的裝置，由阻火芯、阻火器外殼及附件構(gòu)成。
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析構(gòu)造和作用
阻火器主要由殼體和阻火芯兩部分組成。殼體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以承受爆炸產(chǎn)生的沖擊壓力。阻火芯是阻止火焰?zhèn)鞑サ闹饕獦?gòu)件，常用為波紋型阻火芯。
波紋型阻火芯用不銹鋼、銅鎳合金、鋁或鋁合金支撐。波紋型阻火器能阻止爆燃的猛烈火焰，并能承受相應(yīng)的機(jī)械和熱力作用，流動(dòng)阻力小，易于清洗和更換。
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析工作原理:
關(guān)于阻火器的工作原理,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)。
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。
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^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)不能通過阻火器繼續(xù)傳播。隨著阻火器通道尺寸的減小, 自由基與反應(yīng)分子之間碰撞幾率隨之減少, 而自由基與通道壁的碰撞幾率反而增加, 這樣就促使自由基反應(yīng)減低。當(dāng)通道尺寸減少到某一數(shù)值時(shí), 這種器壁效應(yīng)就造成了火焰不能繼續(xù)傳播的條件, 火焰即被阻止。因此器壁效應(yīng)是防止火焰的主要機(jī)理。
1、我們可以先了解一下“火焰?zhèn)鞑?的過程：
在可燃?xì)怏w混合物中，如果產(chǎn)生一個(gè)電火花，由于火花的直接作用和氣體的化學(xué)反應(yīng)會使混合物著火，于是就產(chǎn)生了一個(gè)氧化反應(yīng)強(qiáng)烈的發(fā)光中心，此中心又稱火焰中心。它是一個(gè)熱量和化學(xué)活性粒子（自由原子和自由基）集中的源，把熱量和活性粒子供給周圍未燃的可燃混合物薄層，致使相鄰薄層著火，火焰就這樣一步一步地傳播。
阻火器內(nèi)主要由很多具有細(xì)孔的金屬網(wǎng)組成，這些細(xì)孔具有很強(qiáng)烈的散熱作用，當(dāng)火焰通過網(wǎng)孔時(shí)，由于壁面散熱十分強(qiáng)烈，每通過一層金屬網(wǎng)，火焰的熱量就不斷地被金屬網(wǎng)吸收，當(dāng)熱量達(dá)到不能使可燃混合氣體燃燒時(shí)，火焰就熄滅了。
2、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)。
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)，則盡可能化擴(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。
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^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)不能通過阻火器繼續(xù)傳播。
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析設(shè)備主要性能
1、阻爆性能應(yīng)符合阻火器連續(xù)13次以亞音速火焰試驗(yàn)，每次都能阻止火焰的通過。
2、耐燒性能應(yīng)符合耐燒試驗(yàn)1小時(shí)無回火現(xiàn)象。
3、殼體水壓試驗(yàn)應(yīng)符合水壓試驗(yàn)2.4MPa無滲漏。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。
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析適用范圍
適用于儲存閃點(diǎn)低于60℃，工作溫度低于480℃易燃易爆的石油化工產(chǎn)品，如汽油、煤油、輕柴油、甲苯等。根據(jù)設(shè)備性能和介質(zhì)特殊性，我們主要將阻火器分為兩種型號，即阻爆轟型和阻爆燃型。
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析型號規(guī)格寫法
例如：公稱口徑為DN300 法蘭等級為PN16 防爆級別為IIB級，碳鋼的阻爆燃型管道阻火器
一種是由兩個(gè)方向折成的波紋型的薄板材料組成，波紋之間分隔成許多小的孔隙和通道，給火焰提供了一條曲曲折折的通道。另一種由波紋薄板和平板交替纏繞在中心軸上，組成一疊帶有三角形孔隙阻火層，這種結(jié)構(gòu)的阻火層可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要生產(chǎn)不同直徑、不同厚度和不同孔隙的波紋阻火層。波紋結(jié)構(gòu)阻火器經(jīng)測試證明，阻火性能好，使用范圍廣，制造成本低，易于檢查和安裝等優(yōu)點(diǎn)，所以這種結(jié)構(gòu)的阻火器已被廣泛使用。儲罐波紋阻火器阻火層由幾層阻火層組成一個(gè)一個(gè)整體，但層與層之間不允許留有空隙，以防止火焰由間隙通過。
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析實(shí)驗(yàn)方法：
該阻火器徑中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與公安部天津消防科學(xué)研究所聯(lián)合測試，其性能符合GB13347-92《石油氣管道阻火體器阻火性能和實(shí)驗(yàn)方法》的規(guī)定.阻火器連續(xù)13次以亞音速火焰試驗(yàn)，每次都能阻止火焰的通過，可滿足各種不同工藝管道的需要.
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：
1、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB13347-92《石油氣體管道阻火器阻火性能和試驗(yàn)方法》、
2、SH/T3413-99《石油化工石油氣管道阻火器選用、檢驗(yàn)及驗(yàn)收》、
3、HG/T20570.19-95《阻火器的設(shè)置》。
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
1、該阻火器結(jié)構(gòu)合理，重量輕，耐腐蝕，阻爆性能合格
2、連續(xù)13次以亞音速火焰試驗(yàn)每次都能阻火。
3、易檢修，安裝方便。殼體水壓試驗(yàn)合格。
4、耐燒性能合格，耐燒試驗(yàn)1小時(shí)無回火現(xiàn)象。
5、阻火器芯子采用不銹鋼材料，耐腐蝕，易于清洗。
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析選型
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析材質(zhì)
1、殼體：A216-WCB、鑄鋁、A351-CF8（304）A351-CF3M（316L）哈氏合金及其他。
2、阻火芯：S30408、S31608、PTFE C-276 。
3、密封件：氟橡膠、PTFE、金屬纏繞墊、石墨復(fù)合墊 碳纖維。
防爆級別
根據(jù)GB 50160-2008<石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范>我們把防爆等級按劃分并對應(yīng)使用介質(zhì)和型號。
MESG分類標(biāo)準(zhǔn)NEC IEC MESG/ mm 氣體 | |||||||
防爆等級 | MESG值（mm） | 適用介質(zhì)類型 | 阻火層形式 | 阻火板間隙 （mm） | 阻火層數(shù)量 （片） | 阻火層厚度 （mm） | 阻火器形式 |
IIA | ≥0.90 | 丙烯 | 波紋型 | 0.94±0.02 | 2 | ≥30 | 阻爆燃/阻爆轟 |
IIB1 | ≥0.85 | 乙烯 | 波紋型 | 0.83±0.02 | 2 | ≥30 | 阻爆燃/阻爆轟 |
IIB2 | ≥0.75 | 波紋型 | 0.73±0.02 | 2 | ≥60 | 阻爆燃/阻爆轟 | |
IIB3 | ≥0.65 | 波紋型 | 0.67±0.02 | 2 | ≥60 | 阻爆燃/阻爆轟 | |
IIB | ≥0.50 | 氫氣 | 波紋型 | 0.48±0.02 | 2 | ≥60 | 阻爆燃/阻爆轟 |
IIC | ≥0.50 | 氫氣 | 波紋型 | 0.31±0.02 | 2 | ≥60 | 阻爆燃/阻爆轟 |
| 閥體材料 | 碳鋼WCB、不銹鋼304、316、鋁合金 |
| 阻火芯件材料 | 不銹鋼防爆阻火波紋板 |
| 密封件材料 | 耐油石棉橡膠、四氟PTFE |
| 環(huán)境溫度 | ≤480℃ |
| 公稱壓力 | 0.6~5.0(MPa) |
| 公稱口徑 | DN25-600 |
| 防爆級別 | BS5501:ⅡA、ⅡB、ⅡC |
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析儲罐阻火器尺寸：
| 公稱口徑 (mm) | 重量 （KG/臺） | 安裝尺寸（mm） | ||||
| L | H | D | K | N-d | ||
| 25 | 5.5 | 130 | 150 | 115 | 85 | 4*14 |
| 32 | 8 | 1555 | 170 | 130 | 100 | 4*18 |
| 40 | 8 | 155 | 170 | 145 | 110 | 4*18 |
| 50 | 9 | 170 | 180 | 160 | 125 | 4*18 |
| 65 | 12 | 190 | 185 | 180 | 145 | 4*18 |
| 80 | 14 | 220 | 200 | 195 | 160 | 8*18 |
| 100 | 17 | 240 | 210 | 215 | 180 | 8*18 |
| 150 | 29 | 320 | 250 | 280 | 240 | 8*22 |
| 200 | 43 | 370 | 270 | 335 | 295 | 8*22 |
| 250 | 55 | 440 | 300 | 395 | 350 | 12*22 |
| 300 | 68 | 500 | 340 | 465 | 410 | 12*22 |
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析結(jié)構(gòu)圖：
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析尺寸：GB PN1.6MPa
| 公稱口徑 DN（mm） | 重量（K G/臺） | 外形尺寸（mm） | ||||
| L | H | D | K | n-d | ||
| 15 | 5 | 125 | 142 | 95 | 65 | 4*14 |
| 20 | 5 | 125 | 142 | 105 | 75 | 4*14 |
| 25 | 6 | 130 | 155 | 115 | 85 | 4*14 |
| 32 | 8 | 150 | 168 | 135 | 100 | 4*18 |
| 40 | 9.5 | 170 | 180 | 150 | 110 | 4*18 |
| 50 | 12 | 190 | 200 | 165 | 125 | 4*18 |
| 65 | 15.5 | 205 | 210 | 180 | 145 | 8*18 |
| 80 | 19 | 220 | 220 | 200 | 160 | 8*18 |
| 100 | 22 | 240 | 240 | 220 | 180 | 8*18 |
| 125 | 32 | 280 | 260 | 245 | 2010 | 8*18 |
| 150 | 41 | 330 | 285 | 285 | 240 | 8*22 |
| 200 | 58 | 380 | 325 | 340 | 295 | 12*22 |
| 250 | 80 | 450 | 365 | 405 | 355 | 12*26 |
| 300 | 120 | 520 | 400 | 460 | 410 | 12*26 |
| 350 | - | 595 | 420 | 520 | 470 | 16*26 |
| 400 | - | 645 | 450 | 580 | 525 | 16*30 |
| 450 | - | 710 | 480 | 640 | 585 | 20*30 |
| 500 | - | 780 | 520 | 715 | 650 | 20*33 |
| 600 | - | 895 | 550 | 840 | 770 | 20*36 |
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析美標(biāo)法蘭尺寸：ANSI、API、ASME 可供JIS標(biāo)準(zhǔn)
| 規(guī)格 | 安裝尺寸（mm） | ||||
| D | K | L | H | N-d | |
| 3/4" | 98 | 70 | 130 | 160 | 4×15 |
| 1 | 108 | 79.5 | 135 | 160 | 4×15 |
| 5/4" | 117 | 89 | 155 | 180 | 4×15 |
| 3/2" | 127 | 98.5 | 170 | 200 | 4×15 |
| 2" | 152 | 120.5 | 195 | 220 | 4×19 |
| 5/2" | 178 | 139.5 | 220 | 220 | 4×19 |
| 3" | 190 | 152.5 | 250 | 250 | 4×19 |
| 4" | 229 | 190.5 | 295 | 260 | 8×19 |
| 5" | 254 | 216 | 360 | 300 | 8×22 |
| 6" | 279 | 241.5 | 430 | 360 | 8×22 |
| 8" | 343 | 298.5 | 520 | 420 | 8×22 |
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析的位置設(shè)置
阻火器和呼吸閥是至關(guān)重要的安全和環(huán)保設(shè)備，其本質(zhì)安全是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。一般而言，根據(jù)爆炸風(fēng)險(xiǎn)評估以及工程實(shí)踐，應(yīng)在儲罐、容器等非機(jī)械類設(shè)備、機(jī)械類設(shè)備，以及連接管道設(shè)置阻火器，其中這些阻火器位置設(shè)置對VOCs治理工程實(shí)踐具有重大參考作用。
一張圖可以生動(dòng)解釋阻火器常見設(shè)置位置：
石油化工阻火器設(shè)計(jì)選型分析具體位置可包括：
1）甲B、乙類可燃液體常壓儲罐，以及甲A 類可燃液體（包括液態(tài)烴，液化天然氣等）低溫儲罐的通氣口和呼吸閥進(jìn)、出口；此方面涉及罐區(qū)大小呼吸逸散氣（高濃度VOCs）的冷凝回收治理工程；
2）燃燒設(shè)備（火炬，焚燒爐，氧化爐等）的入口；涉及用到RTO、RCO、TO、CO等工藝VOCs治理工程方面；
3）有持續(xù)點(diǎn)燃源和0 區(qū)的機(jī)械設(shè)備（風(fēng)機(jī)，真空泵，壓縮機(jī)等）進(jìn)、出口；
4）近海/ 鉆井平臺、碼頭、鐵路、公路、裝卸可燃液體或氣體的終端站，以及裝卸可燃化學(xué)品的槽船、槽罐車的呼吸閥和氣體置換/ 返回管線；涉及VOCs冷凝回收管路；
5）沼氣系統(tǒng)、污水處理和垃圾填埋氣系統(tǒng)的中間氣體儲罐的呼吸閥以及氣體總管；涉及涉VOCs類易燃易爆管道的安全配置；
6）加工可燃化學(xué)品并聯(lián)設(shè)備（如反應(yīng)器）系統(tǒng)、可燃溶劑回收系統(tǒng)、可燃?xì)怏w或蒸汽回收系統(tǒng)、可燃尾氣處理系統(tǒng)的單臺設(shè)備或系統(tǒng)的氣體或蒸汽出口，以及集合總管進(jìn)入可能有點(diǎn)燃源的處理設(shè)備（如火炬、焚燒爐、氧化爐、活性炭吸附槽、儲罐等）的進(jìn)口；
7）可能發(fā)生失控放熱反應(yīng)、自燃反應(yīng)、自分解反應(yīng)的反應(yīng)器或容器至大氣或不耐爆炸壓力的容器的出口；
8）輸送可能發(fā)生爆燃或爆轟的爆炸性氣體或蒸汽的管道；
9）可燃?xì)怏w或蒸汽在線分析設(shè)備的放空總管；
10）進(jìn)入爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣總管。
