氫氣阻火器的應(yīng)用、工作原理及最大實驗間隙
為了防止火焰竄入制氫裝置引起火災(zāi)制氫裝置各個排氫口安裝氫氣阻火器。本文對阻火器的工作原理、選擇和維護進行討論以期待發(fā)揮氫氣阻火器在制氫裝置的效能，確保現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)施和人員的安全。
目前我國的發(fā)電機組冷卻方式幾乎采用的是氫氣冷卻，氫氣的制取由制氫站制氫裝置完成。氫氣是可燃氣體雖然氫氣在空氣（或氧氣）中的著火溫度很高，達到560～585℃但著火能量只有0.02mj。另外只要氫氣在空氣中的體積含量在4.0％～75.0％，或氫氣在氧氣中的體積含量在4.65％～94.0％都屬于易爆炸范圍。顯然這個范圍是很寬的，只要現(xiàn)場有輕微的摩擦或很小的火源，就可能引起著火、燃燒、爆炸。另外氫氣火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，火焰速度可達每秒千米，并伴有很高壓力的沖擊波。外部火焰竄入氫氣管路并隨管路迅速擴散到制氫裝置中，將造成重大事故。因此為了防止氫氣管路中氫氣的燃燒、毀壞設(shè)備和威脅生命安全，在氫氣站設(shè)計過程中，必須在制氫裝置上設(shè)置阻火器。
氫氣阻火器工作原理
在制氫裝置設(shè)置氫氣阻火器其作用是防止外部火焰竄入由氫氣的設(shè)備、管路、容器，從而阻止氫氣及混合氣體在以上設(shè)備中發(fā)生燃燒或爆炸阻火器的原理是基于傳熱作用和基于器壁效應(yīng)。
1、傳熱作用
燃燒所需的必要條件之一就是要達到一定的溫度(即著火點)低于著火點燃燒就會停止。依照這一原理，只要將燃燒物質(zhì)的溫度降到其著火點以下從而阻止火焰蔓延。
2、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)燃燒的可燃氣通過阻火元件的狹窄通道時自由基與通道壁的碰撞凡率增大參加反應(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)進行也即燃燒反應(yīng)不能通過阻火器繼續(xù)傳播。
最大實驗間隙
火焰通過阻火元件的細小通道并在通道內(nèi)降溫。當(dāng)火焰被分割小到一定程度時經(jīng)通道移走的熱量足以將溫度降到可燃物燃點以下，使火焰熄滅?；蛴善鞅谛?yīng)解釋當(dāng)通道窄到一定程度時自由基與管道壁的碰撞占主導(dǎo)地位，自由基大量減少燃燒反應(yīng)不能繼續(xù)進行。
1、把在一定條件下(0.1MPa，20℃)，剛好能夠使火焰熄滅的通道尺寸定義為"最大實驗安全間隙"(MESG，Maximum Experimental Safe Gap)。
2、阻火元件的通道尺寸是決定阻火器性能的關(guān)鍵因素不同氣體具有不同的MESG值。
3、在選擇阻火器時應(yīng)根據(jù)可燃氣體的組成確定其MESG值。
4、在具體選擇時又根據(jù)MESG值將氣體劃分為幾個等級。
目前國際上經(jīng)常采用兩類方法一是美國全國電氣協(xié)會(NEC)的分類法，它根據(jù)氣體的MESG值將氣體分為四個等級(A'B，C，D)；另一類是國際電工協(xié)會(IEC)的方法，它也將氣體分為四個等級(IIC，IIB，IIA及I。兩種標(biāo)準(zhǔn)劃分的各類氣體的MESG值及測試氣體如表所示。
兩種MESG分類標(biāo)準(zhǔn)
|
NEC |
IEC |
MESG/MM |
|
B |
IIC |
0.28 |
通過上表選用阻火器時即可在設(shè)計規(guī)定使用的規(guī)范中首先查出所用可燃氣體的等級然后根據(jù)該組氣體對應(yīng)的MESG值來選擇相應(yīng)的阻火元件。
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