阻火器的應用類型,阻火器的防爆設計原理
波紋型阻爆燃型阻火器
阻火器作為阻止可燃性氣體發(fā)生燃燒或者爆炸后繼續(xù)傳播的安全裝置，在化工礦山、煤礦運等行業(yè)中被大量采用。阻火器的應用范圍非常廣泛。阻火器的種類很多防爆阻火器是其中之一下面就對對阻火器的工作原理、分類、防爆設計及理論依據(jù)進行分析說明。
阻火器工作原理：阻火器原理阻火器是由能夠通過氣體的許多細小、均勻或不均勻的通道或孔隙的固體材質所組成?；鹧孢M入阻火器后傳熱作用火焰進入阻火器后被分成許多細小的火焰。由于通道或空隙的傳熱面積很大火焰通過通道壁進行熱交換后溫度下降到一定程度時火焰即被熄滅?；鹧婺軌虮幌绲臋C理是（傳熱作用和器壁效應）在這里將不重復介紹。
阻火器分類：
1、阻火器按照應用類型可分為：
(1)阻爆轟型阻火器：用于阻止火焰以音速或超音速通過。
(2)阻爆燃型阻火器：用于阻止火焰以亞音速通過。
(3)耐燒型阻火器：用于阻止可燃氣體的燃燒火焰通過并能夠承受一定時間的火焰燃燒高溫。
(4)特殊用途阻火器：用于有特殊要求的設備上。
2、按結構形式可分為：
(1)金屬網(wǎng)型阻火器。
(2)波紋型阻火器。
(3)泡沫金屬阻火器。
(4)平行板型阻火器。
(5)多孔板型阻火器。
(6)充填型阻火器。
(7)液封型阻火器。
阻火器的防爆設計及理論依據(jù)：
阻火器主要分為外殼與阻火元件兩部分。其中阻火元件是整個阻火器的核心部件。本文主要探討的是關于阻火元件的設計。從阻火器防止火焰?zhèn)鞑サ脑砜梢灾雷杌鹌鞯姆辣O計應該主要基于其器壁效應并同時考慮材質的機械強度和耐腐蝕等性能。根據(jù)器壁效應，當通道窄到一定程度時自由基與器壁的碰撞占主導地位，自由基大量減少燃燒反應不能繼續(xù)進行。對于通道的安全間隙值在GB3836.11中規(guī)定：一定條件下(20℃、105MPa)，在標準試驗容器內(nèi)所有濃度的被試氣體或蒸氣空氣的混合物點燃后通過25mm長的接合面均不能點燃容器外爆炸性氣體混合物的容器外殼空腔兩部分之間的最大間隙定義為最大試驗安全間隙(MESG)。不同的可燃氣體或蒸氣具有不同燃燒或爆炸特性所以具有不同MESG值。需要指出的是某一氣體的MESG值是確定的，它是該種氣體與空氣混合后在最易傳爆混合物濃度時測得的最大試驗安全間隙。根據(jù)MESG值的測試方法可知針對某一氣體在某一濃度時有一個傳爆率為0%的最大不傳爆間隙g0和一個傳爆率為100%的最小傳爆間隙g100。改變氣體混合物濃度在其所有濃度范圍內(nèi)測得一組g0值，其中的最小值(g0)min即為該氣體的MESG值，該值對應的混合物濃度即為這種氣體的最易傳爆混合物濃度此時其傳爆能力最強。但在最易傳爆混合物濃度之外的其它濃度時測得的g0值以及在非標準容器或非標準長度(25mm)通道上測得的g0值，在許多文獻上也將其稱為各對應濃度時的最大試驗安全間隙MESG但是按照GB3836.11或IEC79-1A的規(guī)定這種說法是不準確的。在本文中我們不妨沿用，但為方便讀者理解將在使用非標準意義MESG時加下劃線以示區(qū)別。國際電工協(xié)會(IEC)按照各種氣體或蒸氣的MESG值將其分為4個等級。
可燃氣體或蒸汽MESG分級表
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可燃氣體或蒸汽 |
MESG值/mm |
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I(CH4) |
MESG=1.14 |
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IIA |
MESG≥0.9 |
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IIB |
0.9≥ MESG≥0.5 |
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IIC |
MESG≤0.5 |
其中目前有據(jù)可查的IIC級可燃氣體或蒸汽種類較少只有以下5種：
IIC級可燃氣體或蒸汽
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可燃氣體或蒸汽名稱 |
分子式 |
MESG值/mm |
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氫 |
H2 |
0.29 |
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乙炔 |
C2H2 |
0.37 |
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二硫化碳 |
GS2 |
0.34 |
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二乙基二氯硅烷 |
(C2H2)2SiCL2 |
0.45 |
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硝酸乙酯 |
C2H5ONO2 |
— |
這樣在設計阻火器時應根據(jù)阻火器的使用環(huán)境確定阻火器的通道長度及間隙值。其值必須滿足預計使用的危險場所內(nèi)存在的最危險(MESG值最小)的可燃氣體或蒸氣的安全要求例如：
(1)阻火器預計使用在某一特定的可燃氣體或蒸氣環(huán)境，如乙炔通道長度設計為25mm則其通道間隙必須小于0.37mm。
(2)阻火器預計使用在IIB級可燃氣體或蒸氣環(huán)境，通道長度設計為25mm則其通道間隙必須小于0.5mm。
(3)阻火器預計使用在IIC級可燃氣體或蒸氣環(huán)境，通道長度設計為25mm則其通道間隙必須小于0.29mm。
在設計過程中需根據(jù)制造工藝、加工精度等因素以及相關國家標準的檢驗要求，在設計時留有一定的安全裕量例如采用適當增加通道長度或者減小間隙值的方法或者綜合采用。在實際應用中通常需要考慮阻火器應用管路中對流阻的要求因為工業(yè)上期望使用低流阻且可以安全阻火的產(chǎn)品。間隙越小阻火性能就越好但是流體通過阻力卻越大。所以在設計安全裕量時不能過分采用減小間隙值的做法。當減小間隙值對管道流阻影響較大時即需要增加通道長度，在保證阻火性能的前提下間隙值不減小甚至可以加大。
可燃氣體或蒸氣混合物的MESG值隨著試驗外殼法蘭寬度(即通道長度)的減小而減小直至某個最小值，但不等于零；隨著試驗外殼法蘭寬的的增加而增加直至混合物的的臨界熄焰距離。在試驗外殼法蘭寬度小于10mm的情況下隨著法蘭寬度的增加MESG值增加的很快；當試驗外殼法蘭寬度大于30mm時MESG值增加的比較緩慢尤其是氫氣。
由此可知增加通道長度對于增加阻火器的安全程度并不是一直有效的設計人員應綜合考慮MESG、流阻等情況后確定阻火器的通道長度和間隙。
上述理論是阻火器的設計依據(jù)而相關國家標準中對阻火器的檢驗方法也是基于上述理論。而這些理論只能作為波紋型阻火器和平行板型阻火器的設計依據(jù)。對于金屬網(wǎng)型等其它結構形式的阻火器由于其通道長度和間隙值的不確定性，無法參照這些理論得出通道長度和間隙值進行設計但是同樣適用于基于這些理論得出的檢驗方法。- 上一篇：阻火器的防爆檢驗、試驗方法說明 2017/3/31
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