李 光，季成祥

(煙臺(tái)萬(wàn)華化工設(shè)計(jì)院有限公司，山東 煙臺(tái) 264006)

化工裝置中管道阻火器的選型和安裝

李 光，季成祥

(煙臺(tái)萬(wàn)華化工設(shè)計(jì)院有限公司，山東 煙臺(tái) 264006)

阻火器是化工建設(shè)項(xiàng)目中經(jīng)常用到的管道管件，本文主要針對(duì)化工裝置的管道阻火器的選用及安裝進(jìn)行探討，并提出一些建議和注意事項(xiàng)。

阻火器；工作原理；選用；安裝

1 概述

阻火器通常被安裝在儲(chǔ)罐頂端或者進(jìn)、出裝置的管道上，其作用是用來(lái)阻止易燃?xì)怏w和易燃液體蒸汽火焰發(fā)生初期時(shí)抑制火焰的傳播。其由一種能夠使氣體通過(guò)、具有許多細(xì)小通道的材料組成。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火焰進(jìn)入阻火器后，阻火元件可以將火焰細(xì)分為多個(gè)細(xì)小的火焰流，因?yàn)闅怏w被冷卻和器壁效應(yīng)使火焰流猝滅，進(jìn)而達(dá)到抑制火焰?zhèn)鞑サ淖饔?。目前阻火器由于?jiǎn)便有效，在石油化工裝置上得到了廣泛應(yīng)用。

2 阻火器的類型

2.1 按使用場(chǎng)所劃分

放空阻火器：該類型阻火器安裝在儲(chǔ)罐(或槽車)的放空管道上，以避免外部火焰進(jìn)入儲(chǔ)罐(或槽車)內(nèi)。

管道阻火器：該類型阻火器安裝在密閉管路系統(tǒng)中，以避免火焰從管路系統(tǒng)一端蔓延到另一端。其可分為阻爆燃型和阻爆轟型兩種。

2.2 按阻火器阻止火焰的速度劃分

阻爆轟型阻火器：通常應(yīng)用于阻止聲速和超聲速傳播的火焰蔓延。

阻爆燃型阻火器：用于阻止亞聲速傳播的火焰蔓延。

2.3 按照阻火器結(jié)構(gòu)形式

充填型阻火器：又稱填料型阻火器，由于本身結(jié)構(gòu)達(dá)不到阻火性能，已被取代。

板型阻火器：分為平行板型和多孔板型，其原理為熱傳導(dǎo)和器壁效應(yīng)。

金屬網(wǎng)型阻火器：熄滅火焰的能力有限，該類型阻火器已很少應(yīng)用。

液封型阻火器：可允許較大的流量通過(guò)，壓降較小，用在含有少量固體粉粒的物料體系。

波紋型阻火器：制造較為簡(jiǎn)單，能阻止爆燃和爆轟火焰通過(guò)，被廣泛應(yīng)用。

3 阻火器工作原理

對(duì)于阻火器阻火的兩個(gè)機(jī)理是：一是基于傳熱作用，二是基于器壁效應(yīng)。

3.1 傳熱作用

阻火器是由許多細(xì)小通道或孔隙組成的，當(dāng)火焰進(jìn)入后就被分成許多細(xì)小的火焰流。由于通道的傳熱面積大，火焰流與阻火元件接觸時(shí)熱量被帶走從而降低了溫度，使火焰熄滅。

3.2 器壁效應(yīng)

當(dāng)燃燒的可燃?xì)馔ㄟ^(guò)阻火元件的狹窄通道時(shí)，由于通道減小，使自由基與通道壁的碰撞幾率增大而參與燃燒反應(yīng)的自由基減少，從而達(dá)到滅火的目的。

4 影響阻火器選用的因素

4.1 最大試驗(yàn)安全間隙(MESG值)

選用阻火器類型時(shí)，先根據(jù)使用場(chǎng)所決定選用放空阻火器還是管道阻火器，之后根據(jù)介質(zhì)種類、安裝位置、阻火器與點(diǎn)火源之間的管道情況等因素共同判定是選用阻爆燃型阻火器還是阻爆轟型阻火器。另外影響阻火器選型的一個(gè)重要因素就是介質(zhì)在實(shí)際工況下的MESG值。

表1 MESG分級(jí)表

(1)根據(jù)定義，最大實(shí)驗(yàn)安全間隙為在一定條件下剛好使火焰熄滅的通道尺寸。國(guó)標(biāo)(GB3836.1-1983)《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》中規(guī)定，將爆炸性氣體混合物按MESG分成不同的技術(shù)安全等級(jí)，如表1。

各種介質(zhì)的MESG值與工作溫度、工作壓力及安裝位置和點(diǎn)火源的距離有關(guān)，在有關(guān)資料中可查到利用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)裝置，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(0.1kPa，20℃)測(cè)得的MESG值。

(2)選用阻火器的原則是要求介質(zhì)在操作工況下的MESG值大于阻火器鑒定書(shū)上標(biāo)明的MESG值。

(3)混合氣體的MESG值。對(duì)于由多種可燃性氣體組成的混合氣，應(yīng)根據(jù)混合氣體的具體組成來(lái)確定MESG值。對(duì)于實(shí)際混合氣體通常需要進(jìn)行試驗(yàn)以確定其MESG值，若沒(méi)有試驗(yàn)條件，工業(yè)上常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照混合氣各組分中最小的MESG值來(lái)確定。

4.2 火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

火焰速度是指阻火器入口處的速度。管道內(nèi)的火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c介質(zhì)種類和操作工況(所在的管道溫度、壓力有關(guān)，還與阻火器與點(diǎn)火源之間的距離以及管道形狀、阻火器安裝位置等)有關(guān)。一般工程經(jīng)驗(yàn)：

若阻止亞音速傳播的火焰，應(yīng)選用阻爆燃型阻火器。

若阻止音速或超音速傳播的火焰，應(yīng)選用阻爆轟型阻火器。

4.3 壓力降校核

根據(jù)初選的阻火器的型號(hào)和管內(nèi)介質(zhì)的流量，查閱阻火器產(chǎn)品資料中的“流量-壓力降曲線”是否滿足工藝過(guò)程的要求。如果壓力降超過(guò)工藝要求，就要考慮增大阻火器的直徑，或改變阻火器的型式，來(lái)減小壓降，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的安全效果。

在石油化工行業(yè)，阻火器選用的一般經(jīng)驗(yàn)如下：

(1)儲(chǔ)罐之間氣相連同管道各支管上的阻火器應(yīng)選用阻爆轟型。

(2)儲(chǔ)罐頂部保護(hù)性氣體及油氣排放管道的匯合總管選用阻爆轟型管道阻火器。緊急放空管選用阻爆轟型管道阻火器，但若將阻火器至于放空管末端，則建議使用管端阻火器；

(3)可燃?xì)怏w放空管道在接入火炬總管前，若需設(shè)置，則選用阻爆轟型阻火器。

5 阻火器的安裝

(1)阻火器應(yīng)安裝在接近點(diǎn)火源的部位。阻爆燃阻火器在實(shí)際配管中根據(jù)《石油化工石油氣管道阻火器選用、檢修及驗(yàn)收》SH/T3413-1999規(guī)定，安裝位置宜靠近火源；國(guó)外資料數(shù)據(jù)證實(shí)，阻爆燃阻火器宜安裝在管長(zhǎng)不大于管徑20倍的距離。阻爆轟型阻火器其安裝位置則應(yīng)遠(yuǎn)離火源。

(2)安裝方向：安裝阻爆轟阻火器時(shí)應(yīng)注意，其“爆轟波吸收器”應(yīng)朝向有可能產(chǎn)生爆轟的方向，否則達(dá)不到阻爆轟的目的。見(jiàn)圖1。

圖1 阻爆轟型阻火器的安裝方向

(3)連接方式：阻火器與管道的連接一般為法蘭連接，當(dāng)公稱直徑小于DN50時(shí)宜采用螺紋連接。

(4)管端安裝的阻火器，應(yīng)選用帶可自動(dòng)開(kāi)啟的防雨通風(fēng)罩的阻火器類型。

綜上所述，在了解阻火器的工作原理、分類以及影響阻火器選型的因素后，在請(qǐng)購(gòu)阻火器時(shí)就可以提出更合適的工藝條件，方便廠家選擇正確的類型，保證石化裝置的正常運(yùn)行。

[1] HG/T20570.19-1995 阻火器的設(shè)置[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1995.

[2] 胡 畔.石化裝置設(shè)計(jì)中阻火器的選用[J].煉油技術(shù)與工程,2002,32(6):37-39.

[3] 李雪梅.淺談阻火器在化工建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的選用[J].科研,2015(4):187-189.

(本文文獻(xiàn)格式：李 光，季成祥.化工裝置中管道阻火器的選型和安裝[J].山東化工,2017,46(11):143-144.)

Selection and Installation of Fire Arrestor in Pertochemical

LiGuang,JiChengxiang

(Yantai Wanhua Chemical Engineering Design Co.,Ltd.,Yantai 264006,China)

Flame arrester is a kind of safety equipment which is widely used in petrochemical.This article describes the selection and installation of pipeline flame arrester in petrochemical units .The suggestions on purchase requisition and installation of the device are offered as well.

flame arrester;operational principle;model selection;installation

2017-04-09

李 光(1986—)，男，河北保定人，學(xué)歷：本科，研究方向：化工管道設(shè)計(jì)。

TQ086.1

A

1008-021X(2017)11-0143-02