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1、專家談阻火器的分類、選型、安裝要求及維護保養！一、阻火器原理 阻火器是一種安裝在儲罐或排放可燃氣體和易燃液體蒸汽的管道上，用于阻止因回火而引起火焰向油罐或管道傳播、蔓延的安全附件。最初被應用在石油工業中，以后又廣泛應用于礦山、煤礦、水運及化學工業中。 阻火器主要由殼體和濾芯兩部分組成，其中濾芯是阻止火焰傳播的主要構件。 以常見的波紋型阻火器為例，其濾芯是用薄不銹鋼波紋帶與平帶共同卷制成盤狀,它的阻火能力僅僅取決于濾芯上由波紋形成的三角形截面孔的大小和濾芯的厚度。 當火焰通過濾芯時將被這些三角形截面孔切分成若干細小的火焰，擴大了火焰與通道壁的接觸面積,強化了傳熱,使得火焰溫度降到著火點以下,從而2、阻止火焰蔓延。另外由于器壁效應，當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幾率增大,參加反應的自由基減少。當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地位,由于自由基數量急劇減少,從而扼制火焰向未燃氣體傳播。圖1波紋型阻火器二阻火器分類 目前對阻火器有幾種分類方法。 按照性能可分為阻爆燃型和阻爆轟型。 阻爆燃型是指用于阻止亞音速傳播的火焰蔓延；阻爆轟型是指阻止音速和超音速傳播的火焰蔓延。 按照使用場合不同可分為放空阻火器和管道阻火器。 放空阻火器是指安裝在儲罐（或者槽車）的放空管道上，用于阻止外部火焰傳入儲罐（或者槽車）內，分為管端型和普通型：管端型阻火器為阻爆燃3、型，是指一端與大氣相通，為防止灰塵和雨水進入阻火器內部，頂部安裝由溫度控制開啟的防風雨帽；普通型阻火器是指兩端與管道相連，通過下游管道與大氣相通，分為阻爆燃型和阻爆轟型。 管道阻火器安裝在密閉管路系統中，用于防止管路系統一端的火焰蔓延到管路系統的另一端，分為阻爆燃型和阻爆轟型。 按濾芯不同可分為充填型阻火器、板型阻火器、金屬網阻火器、波紋型阻火器及液封型阻火器等5種。 NFPA69防爆系統標準中針對阻火器的安裝位置、燃燒類型對阻火器進行了詳細劃分：圖2NFPA69中阻火器的分類三阻火器選型 在一定的條件下，合適的阻火器能起到有效阻止火焰傳播的作用，但是，每種阻火器都有其特定的工作范圍，超出其工4、作范圍,就無法保證阻火效果，因此需要對阻火器進行選型。 選型中首先需要確定阻火器的使用位置、介質類型(爆炸級別)以及操作工況(壓力、溫度)等三項基本因素。 根據阻火器的使用場所進行管道/管端阻火器的劃分； 安裝在管道端部或儲罐頂部時應選用管端型阻火器，安裝在封閉的管道系統中，用于防止管道系統未保護側的火焰蔓延到管道系統的被保護側時，應選用管道型阻火器。 根據安裝位置、介質類型和操作工況確定燃燒工況，完成阻火器初步選型。 火焰波在管道內的傳播速度不僅與介質種類、所在管道的溫度、壓力有關外，還與阻火器與點火源之間的距離、安裝位置、阻火器與點火源間的管道形狀有關。從爆燃轉變成爆轟需要經歷爆燃、不穩定5、爆轟、穩定爆轟三個階段，因此阻火器安裝在爆燃階段時應選用阻爆燃型阻火器，安裝在爆轟階段時應選用阻爆轟型阻火器，通常由試驗或根據經驗來確定。 在初步選型確認的基礎上，根據其他參數，諸如阻火器連接方式、阻火器通氣量、阻火器最大允許壓降、阻火器殼體/阻火芯材質、設計標準、同心/偏心設計以及是否需要伴熱夾套等具體要求，最終完成阻火器選用。 在以上阻火器選用涉及的參數中,工況簡單的可以根據工藝直接確定，而實際工程設計中工況都比較復雜,介質通常為氣體混合物,燃燒工況也復雜多樣,因此,阻火器的選用需要慎重考慮。 下面介紹兩種主要影響因素： 1.介質類型：GB 50058爆炸危險環境電力裝置設計規范第3.4.6、1中規定:爆炸性氣體混合物應按其最大試驗安全間隙(MESG)或最小點燃電流比(MICR)分級。 通常，阻火器選用過程中對介質類型的確定一般按照介質MESG值來劃分。根據GB 3836.11爆炸性環境用防爆電氣設備第11部分:由隔爆外殼“d”保護的設備，在標準規定的試驗條件下，空腔內所有濃度的被試驗氣體或蒸汽與空氣的混合物點燃后，通過25mm長的火焰通路均不能點燃外部爆炸性混合物的內空腔兩部分之間的最大間隙。 不同的氣體介質有不同的MESG值，而MESG是實驗室的測試結果。 其中，純組分可燃氣體、蒸氣MESG的測試值參見爆炸性環境第20-1部分：氣體和蒸汽物質特性分級一試驗方法和數據IEC6007、79-20-1：2010。 多組分可燃氣體、蒸氣混合物MESG可按下列方法確定： 咨詢有資質的機構，或委托測試； 采用危險性最高組分的最小MESG作為多組分混合物的MESG； 應用經驗式計算，如爆炸危險環境電力裝置設計規范（GB50058-2014）條文說明第5.2.3條引用的易燃液體、氣體或蒸汽的分類和化工生產區電氣裝置設計NFPA497-2008附件B的估算方法。 EN ISO16852阻火器性能要求、測試方法和使用限制將爆炸性氣體混合物按其MESG值劃分為A1、IA、IB1、IB2、IB3、B、C等7個爆炸等級，見表1。每個組別又都存在爆燃、穩定爆轟和非穩定爆轟。表1爆炸級別與氣體混合物8、MESG值對照 （如適用于 II Al 級氣體的阻火器，是指所選的阻火器元件必須小于1.14mm）。 不同爆炸級別的介質危險程度不同,對應的阻火器產品也不同。氣體介質的MESG值越小,相應阻火器的使用工況越嚴苛,阻火器設計難度和成本越高。因此,在阻火器選型之前,確認氣體介質的MESG值尤為重要。根據MESG值，最終確定選用哪種型號的阻火器，如適用氫氣的應選用爆炸組別為IIC型阻火器。 阻火元件間隙大于介質 MESG 時，阻火器將無法發揮阻止火焰傳播的作用。除了參考MESG值選型，還要注意安裝位置、工藝狀況、燃燒時間等。 2.燃燒工況：在管道足夠長且燃燒足夠快的條件下，火焰會依次經歷爆燃、不穩定9、爆轟、穩定爆轟等幾個燃燒階段(圖3)。圖3火焰燃燒過程示意 低壓爆燃階段，速度一般可達到112m/s，壓力為0.1MPa; 中壓爆燃階段，速度一般可達到200m/s，壓力為0.4MPa; 高壓爆燃階段，速度一般可達到300m/s，壓力為2MPa; 爆轟階段，速度一般可達到1900m/s,壓力為3.5MPa; 過度爆轟階段,速度一般可達到2300m/s,壓力為21MPa; 穩定爆轟階段,速度一般可達到1830m/s，壓力為35MPa。 這是由于燃燒過程中產生“壓升”現象，當點燃充滿可燃氣體的水平管道的一端時，火焰首先傳向管壁，然后迅速向還未引燃的氣體傳播，燃燒產生的熱量使得燃燒氣體迅速膨脹，氣體10、膨脹又導致可燃氣體前端被壓縮，因而產生“壓升”。火焰前端氣體被壓縮，密度增加，燃燒傳播速度加快，燃燒時產生的熱量增多，導致可燃氣體前端更劇烈地“壓升”。 通常，如果阻火器距火源較遠，那么火焰爆燃可能就會轉變為爆轟，火焰前端壓力增加會導致管道內的危險系數大大增加，同時對阻火器的阻火和耐壓能力要求也更為嚴苛。若選用了錯誤的阻火器，將會成為安全生產的重大隱患,因此，必須嚴格根據燃燒工況選擇阻爆燃型或阻爆轟型的阻火器。 不過在實際工程應用中,由于混合介質較為復雜,管道情況和火焰點位置都難以確定,無法對不同條件下的阻火器選型作出明確的規定,通常需通過運用標準和積累的工程經驗進行具體分析。 另外需要注意的11、是，由于管道中的彎頭對火焰傳播會起加速作用，因此，在阻火器的選型過程中要充分考慮這一因素。當彎頭數量超過1個時,燃燒工況就變得較為復雜，需要模擬管線的真實情況，通過試驗來確定。若無試驗條件，為安全起見，一般要求選用爆轟型阻火器。因此，在工藝允許的條件下,應盡量減少火源與阻火器之間的彎頭數量。四阻火器設置相關規范性文件 許多標準都對安裝在管道、管端和設備上的阻火器作出了詳細的規定。壓力管道規范 工業管道 第6部分：安全防護（GB/T 20801.6-2020）規定：下列設備和管道系統應設置阻火器：（1）可燃液體常壓儲罐，以及液態烴、LNG等低溫儲罐的通氣口和呼吸閥進、出口及其氣相連通管；（2）火12、炬、焚燒爐、氧化爐等燃燒入口；（3）有持續點燃源和0區的風機、真空泵、壓縮機等機械設備進、出口；（4）裝卸可燃液體或氣體終端站、槽船和槽罐車的呼吸閥、以及氣體總管；（5）沼氣系統、污水處理和垃圾填埋氣系統中間氣體儲罐的呼吸閥以及氣體總管；（6）加工可燃化學品的并聯設備或系統的氣體和蒸氣出口，以及集合總管進入火炬、焚燒爐、氧化爐、活性炭吸附槽等處理進口；（7）可能發生失控放熱反應、自燃、自分解的反應器或容器至大氣或不耐爆炸壓力的容器的出口；（8）輸送可能發生爆炸或爆轟的爆炸性氣體和蒸汽的管道系統；（9）可燃氣體在線分析設備的放空總管；進入爆炸性氣體環境危險區域的內燃發動機的排氣的總管。精細化工企13、業工程設計防火標準（GB 51283-2020）規定：1.采用熱氧化爐等廢氣處理設施處理含揮發性有機物的廢氣時，應設置燃燒室高溫聯鎖保護系統和燃燒室超壓泄爆裝置，宜設置進氣濃度監控與高濃度聯鎖系統、廢氣管路阻火器和泄爆裝置。2.下列潛在爆炸性環境的非電氣設備應設置阻火器：（1）甲B、乙類可燃液體常壓儲罐，以及液化烴、液化天然氣等低溫儲罐的通氣口或呼吸閥處；（2）焚燒爐、氧化爐等燃燒設備的可燃氣體、蒸氣或燃料氣進口；（3）輸送爆炸性氣體的風機、真空泵、壓縮機等機械設備進、出口；（4）裝卸可燃化學品的槽船、槽罐車的氣體置換/返回管線；（5）沼氣系統、污水處理和垃圾填埋氣系統的中間氣體儲罐的呼吸閥處14、或其氣體支管接入總管前；（6）加工可燃化學品反應器等并聯設備系統、可燃溶劑回收系統、可燃氣體或蒸氣回收系統、可燃廢氣處理系統的單臺設備或系統的氣體和蒸氣出口，以及集合總管進入可能有點燃源的焚燒爐、氧化爐、活性炭吸附槽等處理設備進口；（7）可能發生失控放熱反應、自燃反應、自分解反應并產生可燃氣體、蒸氣的反應器或容器，至大氣或不耐爆炸壓力的容器的出口；（8）可燃氣體或蒸氣在線分析設備的放空總管。石油化工企業防火設計標準（2018版）（GB50160-2008）規定:加熱爐燃料氣調節閥前的管道壓力等于或小于0.4MPa（表），且無低壓自動保護儀表時，應在每個燃料氣調節閥與加熱爐之間設置阻火器。油品裝15、載系統油氣回收設施設計規范（GB 50759-2012）規定：油氣收集支管與鶴管的連接法蘭處應設置阻火器。石油化工儲運系統罐區設計規范（SH/T 3007-2014）規定：下列儲罐通向大氣的通氣管或呼吸閥上應安裝阻火器：（1）儲存甲B、乙、丙A類液體的固定頂儲罐和臥式儲罐；（2）儲存甲B、乙類液體的覆土臥式儲罐；（3）采用氮氣或其他惰性氣體密封保護系統的儲罐；（4）內浮頂儲罐罐頂中央通氣管。阻火器的設置（HG/T 20570.19-1995）規定：（1）化學油品的閃點小于等于43的儲罐，其直接放空管道（含帶有呼吸閥管道）上設置阻火器；（2）儲罐（和槽車）內物料的最高工作溫度大于或等于該物料的閃16、點時，其直接放空管道（含帶有呼吸閥的放空管道上設置阻火器。最高溫度要考慮到環境溫度變化、日光照射、加熱、管失控等因素；（3）管道阻火器的設置，輸送有可能產生爆燃或爆轟的爆炸性混合氣體的管道（應考慮可能的事故工況），在接收設備的入口處設置管道阻火器；（4）輸送能自行分解爆炸并引起火焰蔓延的氣體物料的管道（如乙快），在接收設備的入口或由試驗確定的阻止爆炸最佳位置上，設置管道阻火器；（5）火炬排放氣進入火炬頭前應設置阻火器或阻火裝置。立式圓筒形鋼制焊接儲罐安全技術規范（AQ 3053-2015）規定：下列儲罐應設置阻火器：（1）甲、乙、丙A類油品的固定頂儲罐，其通氣管或呼吸閥上應設阻火器；（2）采用17、氣體密封的儲罐上經常與大氣相通的管道應設阻火器；當建罐地區月平均最低氣溫的最低值低于0 時，呼吸閥和阻火器應有防凍措施；在環境溫度下物料有結晶或自聚可能時，呼吸閥和阻火器應有防結晶或自聚措施。（3）內浮頂儲罐的罐頂中央通氣孔應加裝阻火器。石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準（SH/T3413-2019）規定:當有爆炸性混合物存在的可能且無其他防止火焰傳播的設施時，下列管道系統和容器應設置阻火器：（1）與燃燒器連接的可燃氣體輸送管道；（2）具有爆炸性氣體的儲罐或容器氣相空間的開放式通氣管；（3）甲B、乙類液體儲罐之間氣相連通管道的分支管道，儲罐頂部油氣排放管道的集合管；（4）裝卸設施的油氣18、排放（或回收）總管及分支管道。壓力管道安全技術監察規程（TSG D0001-2009）對管道阻火器作出如下規定：凡有以下情況之一者，一般應當在管道系統的指定位置設置管道阻火器：（1）輸送有可能產生爆燃或者爆轟的混合氣體管道；（2）輸送能自行分解導致爆炸，并且引起火焰蔓延的氣體管；（3）與明火設備連接的可燃氣體減壓后的管道（特殊情況可設置水封裝置）；（4）進入火炬頭前的排放氣管道。對放空阻火器作出如下規定：以下放空或者排氣管道上應當設置放空阻火器：（1）閃點低于或者等于43，或者物料最高工作壓力高于或者等于物料閃點的儲罐的直接放空管（包括帶有呼吸閥的放空管道）；（2）可燃氣體在線分析設備的放空總19、管；爆炸危險場所內的內燃發動機的排氣管道。 但這些標準規范對阻火器的選型規定的信息較少，尤其是管道阻火器具體選用阻爆燃型還是阻爆轟型的內容更少。具體選用阻爆燃型還是阻爆轟型，應根據潛在/已知著火點距離阻火器的距離進一步判定，但在實際生產過程中，很難確切預知可能的火焰位置，因此選擇阻爆轟型管道阻火器情況較為常見。VOCs治理設備阻火器的設置規范匯總根據HG/T 20570.19-95阻火器的設置關于阻火器的分類一章節。VOCs治理設備的阻火器均屬于管道阻火器。管道阻火器：安裝在密閉管路系統中，用以防止管路系統一端的火焰蔓延到管路系統的另一端，分為阻爆燃型和阻爆轟型。阻爆燃型阻火器：用于阻止亞聲速20、傳播的火焰蔓延。阻爆轟型阻火器：用于阻止聲速和超聲速傳播的火焰蔓延。1HG/T 20570.19-95阻火器的設置3.0.2管道阻火器的設置3.0.2.1.輸送有可能產生爆燃或爆轟的爆炸性混合氣體的管道（應考慮可能的事故工況），在接收設備的入口處設置管道阻火器。3.0.2.2輸送能自行分解爆炸并引起火焰蔓延的氣體物料的管道（如乙炔）。在接收設備的入口或由試驗確定的阻止爆炸最佳位置上，設置管道阻火器。3.0.2.3火炬排放氣進入火炬頭前應設置阻火器或阻火裝置。3.0.2.4其他應設置管道阻火器的場合。本標準3.0.2.1條款適用于VOCs治理設備產品。2HJ/T389-2007工業有機廢氣催化凈21、化裝置3.1工業有機廢氣催化凈化裝置：指利用催化劑使工業廢氣中有機廢氣深度氧化成二氧化碳和水，從而達到凈化目的的凈化裝置。主要由過濾阻火器、熱交換器、預熱室、催化床、風機、電控柜及安全報警裝置等組成。4.3.8過濾器后應設置阻火器，并能有效防止火焰通過。5.4阻火器性能檢驗開啟風機，使阻火器正常運轉，在阻火器的一端用火苗長度控制在68cm的火焰接觸阻火器，當此端底層阻火網局部發紅時，另一端放置在阻火網上的紙片不得起火燃燒。本標準中4.3.8明確規定催化裝置的過濾器后端應設置阻火器。3HJ2027-2013催化燃燒法工業有機廢氣治理工程技術規范6.5.2治理系統與主體生產裝置之間的管道系統應安裝22、阻火器（防火閥），阻火器的性能應按照HJ/T389-2007中5.4的規定進行檢驗。本標準明確廢氣治理系統（催化燃燒法）與業主生產線之間需安裝阻火器。4GB20101-2006有機廢氣凈化裝置安全規定4.7在過濾器后、凈化裝置前，應設置阻火器。阻火器的阻火性能應符合GB13347的規定。本標準也明確過濾器之后凈化裝置之前設置阻火器。5HJ2026-2013吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范6.5.2治理系統與主體生產裝置之間的管道系統應安裝阻火器（防火閥），阻火器的阻火性能應符合GB13347的規定。本標準規定了吸附法處理設備與生產裝置之間也要設置阻火器（防火閥）。五阻火器的安裝要求 對阻火器23、的安裝要求，來看看標準規范是如何規定的。阻火器的設置（HG/T 20570.19-1995）中對安裝方向作出了規定：安裝管道阻爆轟阻火器時，要注意其爆轟波吸收器應朝向有可能產生爆轟的方向，否則將失去阻爆轟的作用。石油化工金屬管道布置設計規范（SH/T3012-2011）對安裝位置作出了規定：（1）氫氣放空管上的阻火器應靠近放空口端部布置。（2）加熱爐燃料氣主管上的管道阻火器應靠近加熱爐布置，并便于檢修，管道阻火器與燃燒器距離不宜大于12m。（3）儲罐用的阻火器應直接安裝在儲罐頂的管口上。（4）常壓放空排氣管道的阻火器宜設布置在排氣管道的末端。石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗及驗收標準（SH/T24、3413-2019）第6.2.12條規定阻火器應安裝在接近點火源的位置。該文件也對阻火器的連接方式進行了規定，第6.2.17條規定：安裝于管道中的阻火器，通常采用法蘭連接。阻火器的設置（HG/T 20570.19-1995）第5.0.4條規定：阻火器與管道的連接一般為法蘭連接，小直徑的管道采用螺紋連接。壓力管道安全技術監察規程（TSGD0001-2009）對阻火器安裝，提出了如下要求：(1) 管端型放空阻火器的放空端安裝防雨帽；(2) 工藝物料含有顆粒或者其他會使阻火元件堵塞的物質時，在阻火器進、出口安裝壓力表，監控阻火器的壓力；(3) 工藝物料含有水汽或者其他凝固點高于0的蒸汽(如醋酸蒸汽等25、)，有可能發生凍結的情況，阻火器設置防凍或者解凍措施，如電伴熱、蒸汽盤管或者夾套和定期蒸汽吹掃等，對于水封型阻火器，可以采用連續流動水或者加防凍劑的方法防凍；(4) 阻火器不得靠近爐子和加熱設備，除非阻火元件溫度升高不會影響其阻火性能；(5) 單向阻火器安裝時，阻火側朝向潛在點火源。 此外，阻火器安裝時要查看制造商提供的使用說明書，遵照說明書介質流向和安裝方向的限制要求。一般情況是，穩定燃燒的阻火器要避免介質垂直向下流動，且潛在點火源位于阻火層下方的情況。 總之，安裝位置不對，阻火器就起不到安全設施的作用；安裝方向不對，將會失去阻爆轟的作用六阻火器的定期檢查、維護保養 阻火器為安全設施，應當定26、期檢查、維護保養，確保正常使用。1. 使用單位應制定定期檢查（檢修）周期及定期檢查（檢修）內容（包括質量標準）。2. 定期檢查火芯表面是否清潔，有無阻塞、變形、腐蝕、冰凍等現象。在冬季或者寒冷地區，阻火器可能由于凍結會阻塞阻火器，因此應配有防凍或解凍措施，如電伴、蒸汽盤管、夾套加熱和定期蒸汽吹掃等。被堵塞的阻火層應清洗干凈，保證每個孔眼暢通，對于變形或腐蝕的阻火層應更及時更換。3. 清洗阻火器的芯件時，不能采用鋒利的硬件刷洗，一定要采用高壓蒸汽或者非腐蝕性溶劑等吹掃;最后，在重新安裝阻火器時，必須要確保密封面已經清洗、不漏氣且沒有損傷后，還要及時更換墊片。4.檢查密封墊功能是否良好，有無腐蝕漏氣現象。5.放空阻火器的放空端頭應安裝防風雨帽，以防灰塵和雨水進入阻火元件中。6. 在阻火器的明顯部位應永久性標出介質流動方向。