阻火器知识

当前位置:主页 > 技术文章 > 阻火器知识 >

如何正确选用阻火器的参考与建议

不锈钢燃气阻火器
在石油化工装置中,阻火器是阻止可燃气火焰继续传播的安全装置,自1928年首次应用于石油工业以来,由于其结构简单而被石油化工等装置大量采用。石油化工装置中阻火器的使用已很普通,但在装置设计中,尤其是在线(管道)阻火器选型中的一些性能指标还容易被忽视。
阻火器在选型的过程中必须按照规范计算MESG值的同时,还要十分注意影响选型的各种因素,根据实际情况确定适宜的阻火器,只有这样才能达到既确保安全又经济实用的目的。
一、应该注意最大实验安全间隙—MESG值
火焰通过阻火元件细小的通道并在通道内降温。当火焰被分割到一定程度时,通道带走的热量足以让火焰温度降到可燃物燃点以下而使火焰熄灭。
器壁效应解释:当通道窄到一定程度时自由基与管道壁的碰撞占主导地位,自由基大量减少燃烧反应不能继续进行。因此把在一定条件下(0.1MPa、20℃)刚好能够使火焰熄灭的通道尺寸定义为“最大实验安全间隙”(MESG,Maximum Experimental Safe Gap)。
阻火元件的通道尺寸是决定阻火器性能的关键因素,不同气体具有不同的MESG值。因此在选择阻火器时应根据可燃气体的组成确定其MESG值。在具体选择时又根据MESG值将气体划分为几个等级。目前国际上经常采用两类方法:
1、美国全国电气协会(NEC)的分类法,它根据气体的MESG值将气体分为四个等级(A、B、C、D)。
2、国际电工协会( IEC) 的方法,它也将气体分为四个等级(IC、IIB、IIA、及I)。两种标准划分的各类气体的MESG值及测试气体如下所示:
两种MESG分类标准表
NEC IEC MESG/mm 测试气体
 
A IIC 0.25 乙炔
B IIC 0.28 氢气
C IIB 0.65 乙烯
D IIA 0.90 丙烯
GM I 1.12 甲烷
这样在选用阻火器时即可在设计规定使用的规范中首先查出所用可燃气体的等级,然后根据该组气体对应的MESG值来选择相应的阻火元件。
一、混合气体MESG值的确定
在化工装置设计中经常会遇到混合可燃性气体。在这种情况下可根据混合气体的具体组成来确定选用依据。以下给出不同的可燃性气体混合后可能出现的几种情况以及选用建议。
1、  混合气体MESG值
混合气体 化学反应 选用建议   举例说明
属NEC/ IEC分类相同类别(如全部为IIA) 不易发生 以混合气体中MESG值最小者为设计依据实验确定 甲烷、乙烷与丁烷 采用MESG=1.12
可能发生 乙炔与氢气  
属NEC/ IEC 分类不同类别 不易发生 以混合气体中MESG值最小者为设计依据 乙烯与丙烯 采用MESG=0.65
可能发生 实验确定 乙烯与氢气  
对于混合可燃气体选取MESG时应更加慎重。当可燃混合气体的组分之间有可能发生反应时,最安全的方法是将气体组成及操作条件提供给专业制造厂,由制造厂根据模拟实验确定MESG值。另外虽然理论上选用所有可燃气体中MESG值最小的阻火器ke neng是安全的,但在实际应用中还要考虑整个管路系统(尤其是管道阻火器)是否对该元件有压力降要求。因为MESG值越小,通过阻力越大有可能需要扩大阻火器直径以达到工艺要求;
阻火器选择得当就会在一定条件下起到阻止火焰传播的作用。每种阻火器都有其特定的工作范围,只有在一定的条件下才能起到安全保护作用,并不是任何情况下都能阻止火焰的传播。每种阻火器都应标出其阻火元件的通道尺寸,它只能用于MESG值大于该值的气体,否则会完全失效;每种阻火器在特定的条件下都有一定的阻火时间,当火焰端燃烧时间超过其阻火时间时阻火器也会失效;对于在线型阻火器的选用更要注意由于安装位置不同而引起的选型变化,否则可能会因起不到预想的效果而埋下安全隐患。
三、影响选择阻火器类型的因素
1、火源距离之间的影响
火焰在充满可燃气体管道中的传播速度随火焰的传播有很大的变化。如果点燃充满可燃气体的水平管道的一端,火焰首先传向管壁然后迅速向还末引燃的气体传播,燃烧产生的热量使得燃烧气体迅速膨胀,气体膨胀又导致可燃气体前端被压缩,产生“压升”现象。
火焰前端气体被压缩密度增加,燃烧传播速度加快,燃烧时产生的热量增多,导致可燃气体前端更剧烈的“压升”。
火焰在管道中传播的这一特性,使得火焰的传播速度可以从零加速至声速甚至超声速,火焰前端压力也可增至约20MPa 。因此火源点距阻火器的距离对阻火器的选择有很大影响。如果阻火器距火源较远,那么燃烧就有了一定的加速距离,可能会由爆燃转变为爆轰,火焰前端压力的增加,对阻火元件耐压能力提出了更为严格的要求。不同制造商的产品可能会有不同。
2、同种可燃气体之间的差别,在相同工况下仅仅因安装位置不同,在阻火器制造强度和阻火时间的选择上就会有很大差异。因此在选用在线阻火器时要十分注意安装位置的影响,在满足工艺条件的情况下应尽可能使之靠近火源点以降低对阻火器的制造要求,在保证安全的前提下提高经济性。
3、阻火器只要选择得当就能够在一定的条件下阻止火焰传播。每种阻火器都有其特定的工作范围,只有在一定的条件下起安全保护作用并不是任何情况下都能阻止火焰的传播。
4、每种阻火器都应标出其阻火元件的通道尺寸,它只能用于MESG值大于该值的气体否则会完全失效;每种阻火器在特定的条件下都有一定的阻火时间,当火焰端燃烧时间超过其阻火时间时阻火器也会失效;阻火器的选用要注意因安装位置不同而引起的选型变化,否则可能会因起不到预想的效果而埋下安全隐患。