儲(chǔ)罐防爆阻火器技術(shù)規(guī)范阻火器原理

阻火器，這一安裝在儲(chǔ)罐或排放可燃?xì)怏w和易燃液體蒸汽的管道上的安全附件，旨在阻止回火引發(fā)的火焰?zhèn)鞑ァＦ湓碓谟谕ㄟ^(guò)殼體和濾芯的巧妙設(shè)計(jì)，將火焰細(xì)分為眾多小段，并通過(guò)強(qiáng)化傳熱來(lái)降低火焰溫度，進(jìn)而阻斷其蔓延。此外，狹窄的通道設(shè)計(jì)使得自由基與通道壁的碰撞幾率增加，自由基數(shù)量大幅減少，從而有效扼制火焰向未燃?xì)怏w傳播。這一裝置最初在石油工業(yè)中應(yīng)用，現(xiàn)已廣泛拓展至礦山、煤礦、水運(yùn)及化學(xué)工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。

儲(chǔ)罐防爆阻火器技術(shù)規(guī)范的分類

阻火器有多種分類方法。根據(jù)其性能，阻火器可分為阻爆燃型和阻爆轟型。阻爆燃型主要用于阻止亞音速火焰蔓延，而阻爆轟型則用于阻止音速和超音速火焰蔓延。此外，阻火器還可根據(jù)使用場(chǎng)合進(jìn)行分類，包括放空阻火器和管道阻火器。放空阻火器通常安裝在儲(chǔ)罐或槽車的放空管道上，以防止外部火焰?zhèn)魅搿Ｋ鼈兎譃楣芏诵秃推胀ㄐ停渲泄芏诵蜑樽璞夹停敳垦b有溫度控制開啟的防風(fēng)雨帽以防止灰塵和雨水進(jìn)入。管道阻火器則安裝在密閉管路系統(tǒng)中，以防止火焰在管路系統(tǒng)中蔓延。

另外，阻火器還可根據(jù)濾芯的不同進(jìn)行分類，包括充填型、板型、金屬網(wǎng)型、波紋型和液封型等。NFPA69《防爆系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)阻火器的安裝位置和燃燒類型等進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。

儲(chǔ)罐防爆阻火器技術(shù)規(guī)范的選型

在特定條件下，選擇合適的阻火器至關(guān)重要，因?yàn)樗苡行ё柚够鹧娴膫鞑ァＨ欢糠N阻火器都有其特定的適用范圍，超出這個(gè)范圍就無(wú)法保證其阻火效果。因此，在進(jìn)行阻火器選型時(shí)，必須綜合考慮多種因素。

首先，需要明確阻火器的使用位置、所處理的介質(zhì)類型（即爆炸級(jí)別），以及操作工況（如壓力、溫度）等基本要素。根據(jù)這些信息，可以進(jìn)一步劃分是選用管道型還是管端型阻火器。例如，安裝在管道端部或儲(chǔ)罐頂部時(shí)，應(yīng)選擇管端型阻火器；而在封閉的管道系統(tǒng)中，為了防止未保護(hù)側(cè)的火焰蔓延到被保護(hù)側(cè)，則應(yīng)選用管道型阻火器。

接下來(lái)，根據(jù)安裝位置、介質(zhì)類型和操作工況來(lái)確定燃燒工況，從而完成阻火器的初步選型。火焰在管道內(nèi)的傳播速度受到多種因素的影響，包括介質(zhì)種類、管道溫度和壓力等。此外，阻火器與點(diǎn)火源之間的距離、安裝位置以及管道形狀也會(huì)對(duì)火焰?zhèn)鞑ギa(chǎn)生影響。因此，在選型時(shí)需要特別注意這些因素。

一旦初步選型確認(rèn)，還需要進(jìn)一步考慮其他參數(shù)，如阻火器的連接方式、通氣量、允許壓降等。同時(shí)，阻火器的殼體和阻火芯的材質(zhì)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及是否需要伴熱夾套等也是選型時(shí)需要考慮的重要因素。

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，由于工況往往較為復(fù)雜，介質(zhì)通常為氣體混合物，燃燒工況也多種多樣。因此，在選型過(guò)程中需要格外謹(jǐn)慎，綜合考慮各種因素以確保所選阻火器能夠滿足實(shí)際需求。特別需要注意的是介質(zhì)類型這一因素，它直接影響到阻火器的分級(jí)和選用。
在阻火器的選型過(guò)程中，確定介質(zhì)類型是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。這通常依據(jù)介質(zhì)的MESG值來(lái)進(jìn)行劃分。MESG值是實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果的重要指標(biāo)，它反映了氣體或蒸汽混合物在特定條件下的點(diǎn)燃特性。

對(duì)于純組分的可燃?xì)怏w和蒸氣，其MESG測(cè)試值可參考《爆炸性環(huán)境第20-1部分：氣體和蒸汽物質(zhì)特性分級(jí)一試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)》IEC60079-20-1：2010。而對(duì)于多組分的可燃?xì)怏w和蒸氣混合物，確定MESG值的方法則包括咨詢專業(yè)機(jī)構(gòu)、委托測(cè)試，或者采用危險(xiǎn)性組分的最小MESG作為混合物的MESG。此外，還可以應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)式進(jìn)行計(jì)算，如《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-2014）中引用的估算方法。

EN ISO16852標(biāo)準(zhǔn)將爆炸性氣體混合物依據(jù)其MESG值劃分為七個(gè)爆炸等級(jí)，包括ⅡAIA、IBIBIBⅡB和ⅡC。每個(gè)等級(jí)都可能存在爆燃、穩(wěn)定爆轟和非穩(wěn)定爆轟等不同情況。這些信息對(duì)于正確選型阻火器具有重要意義。

儲(chǔ)罐防爆阻火器技術(shù)規(guī)范

不同爆炸級(jí)別的介質(zhì)具有不同的危險(xiǎn)程度，因此需要選用不同類型的阻火器產(chǎn)品。一般來(lái)說(shuō)，氣體介質(zhì)的MESG值越小，意味著阻火器的使用工況越嚴(yán)苛，設(shè)計(jì)難度和成本也相應(yīng)提高。因此，在選型阻火器之前，準(zhǔn)確測(cè)定氣體介質(zhì)的MESG值至關(guān)重要。根據(jù)這一指標(biāo)，可以確定選用何種型號(hào)的阻火器，例如，對(duì)于氫氣，應(yīng)選擇爆炸組別為IIC型的阻火器。

此外，還要注意確保阻火元件的間隙小于介質(zhì)的MESG值，以確保阻火器能有效阻止火焰?zhèn)鞑ァ．?dāng)然，選型時(shí)還需綜合考慮其他因素，如安裝位置、工藝狀況和燃燒時(shí)間等。

在燃燒工況方面，當(dāng)管道足夠長(zhǎng)且燃燒速度足夠快時(shí)，火焰會(huì)依次經(jīng)歷爆燃、不穩(wěn)定爆轟和穩(wěn)定爆轟等不同的燃燒階段。這些信息對(duì)于理解阻火器的性能和正確選型具有重要意義。圖3展示了火焰在燃燒過(guò)程中的不同階段及其對(duì)應(yīng)的速度和壓力。隨著燃燒的進(jìn)行，火焰會(huì)依次經(jīng)歷低壓爆燃、中壓爆燃、高壓爆燃、爆轟、過(guò)度爆轟和穩(wěn)定爆轟等階段。這些階段的轉(zhuǎn)換與燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的“壓升”現(xiàn)象密切相關(guān)。當(dāng)點(diǎn)燃充滿可燃?xì)怏w的水平管道時(shí)，火焰會(huì)首先傳向管壁，然后迅速向未引燃的氣體傳播。燃燒產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致燃燒氣體迅速膨脹，進(jìn)而壓縮可燃?xì)怏w前端，產(chǎn)生“壓升”。這一過(guò)程不斷循環(huán)，使得火焰前端的壓力和密度逐漸增加，燃燒傳播速度也隨之加快。

在實(shí)際情況中，阻火器的選型需要根據(jù)具體的燃燒工況來(lái)定。如果阻火器距離火源較遠(yuǎn)，火焰爆燃可能轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z，增加管道內(nèi)的危險(xiǎn)性，同時(shí)對(duì)阻火器的阻火和耐壓能力提出更高要求。因此，必須根據(jù)燃燒工況選擇適當(dāng)?shù)淖杌鹌黝愋停员Ｕ习踩a(chǎn)。

然而，在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于混合介質(zhì)的復(fù)雜性、管道情況的多樣性以及火焰點(diǎn)位置的不確定性，難以對(duì)不同條件下的阻火器選型作出明確規(guī)定。通常，需要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)和工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行具體分析。此外，管道中的彎頭對(duì)火焰?zhèn)鞑ゾ哂屑铀僮饔茫虼嗽谶x型過(guò)程中需充分考慮這一因素。當(dāng)彎頭數(shù)量超過(guò)1個(gè)時(shí)，燃燒工況會(huì)變得更為復(fù)雜，需要模擬管線的真實(shí)情況進(jìn)行試驗(yàn)確定。若無(wú)試驗(yàn)條件，為安全起見，一般建議選用爆轟型阻火器。因此，在工藝條件允許的情況下，應(yīng)盡量減少火源與阻火器之間的彎頭數(shù)量。

此外，還有許多標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安裝在管道、管端和設(shè)備上的阻火器提出了詳細(xì)的要求和規(guī)定。這些規(guī)范性文件為阻火器的選型、安裝和使用提供了重要的指導(dǎo)和依據(jù)。
《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第6部分：安全防護(hù)》（GB/T 20806-2020）明確規(guī)定了以下設(shè)備和管道系統(tǒng)必須設(shè)置阻火器：

儲(chǔ)罐防爆阻火器技術(shù)規(guī)范

（1）可燃液體常壓儲(chǔ)罐，以及液態(tài)烴、LNG等低溫儲(chǔ)罐的通氣口和呼吸閥進(jìn)、出口及其相連通的氣管；
（2）火炬、焚燒爐、氧化爐等燃燒設(shè)備的入口；
（3）存在持續(xù)點(diǎn)燃源和0區(qū)的風(fēng)機(jī)、真空泵、壓縮機(jī)等機(jī)械設(shè)備的進(jìn)、出口；
（4）用于裝卸可燃液體或氣體的終端站、槽船和槽罐車的呼吸閥，以及氣體總管；
（5）沼氣系統(tǒng)、污水處理和垃圾填埋氣系統(tǒng)中，中間氣體儲(chǔ)罐的呼吸閥及其氣體總管；
（6）加工可燃化學(xué)品的并聯(lián)設(shè)備或系統(tǒng)的氣體和蒸氣出口，以及進(jìn)入火炬、焚燒爐、氧化爐、活性炭吸附槽等處理設(shè)備的進(jìn)口；
（7）可能發(fā)生失控放熱反應(yīng)、自燃、自分解的反應(yīng)器或容器的出口；
（8）輸送可能發(fā)生爆炸或爆轟的爆炸性氣體和蒸汽的管道系統(tǒng)；
（9）可燃?xì)怏w在線分析設(shè)備的放空總管，以及進(jìn)入爆炸性氣體環(huán)境危險(xiǎn)區(qū)域的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣總管。】

《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51283-2020）也規(guī)定了以下潛在爆炸性環(huán)境應(yīng)設(shè)置阻火器：

采用熱氧化爐等廢氣處理設(shè)施處理含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣時(shí)，必須設(shè)置燃燒室高溫聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)和燃燒室超壓泄爆裝置，同時(shí)建議設(shè)置進(jìn)氣濃度監(jiān)控與高濃度聯(lián)鎖系統(tǒng)、廢氣管路阻火器和泄爆裝置。
甲B、乙類可燃液體常壓儲(chǔ)罐，以及液化烴、液化天然氣等低溫儲(chǔ)罐的通氣口或呼吸閥處；
焚燒爐、氧化爐等燃燒設(shè)備的可燃?xì)怏w、蒸氣或燃料氣進(jìn)口；
輸送爆炸性氣體的風(fēng)機(jī)、真空泵、壓縮機(jī)等機(jī)械設(shè)備的進(jìn)、出口；
裝卸可燃化學(xué)品的槽船、槽罐車的氣體置換/返回管線；
沼氣系統(tǒng)、污水處理和垃圾填埋氣系統(tǒng)的中間氣體儲(chǔ)罐的呼吸閥處或其氣體支管接入總管前。
（6）在加工可燃化學(xué)品、可燃溶劑回收、可燃?xì)怏w或蒸氣回收以及可燃廢氣處理等系統(tǒng)的單臺(tái)設(shè)備或系統(tǒng)的氣體和蒸氣出口處，應(yīng)設(shè)置阻火器，并確保其集合總管進(jìn)入可能存在點(diǎn)燃源的焚燒爐、氧化爐、活性炭吸附槽等處理設(shè)備時(shí)，進(jìn)口處也安裝阻火器。
（7）對(duì)于可能發(fā)生失控放熱反應(yīng)、自燃反應(yīng)、自分解反應(yīng)并產(chǎn)生可燃?xì)怏w、蒸氣的反應(yīng)器或容器，其至大氣或不耐爆炸壓力的容器的出口處，必須設(shè)置阻火器。
（8）可燃?xì)怏w或蒸氣在線分析設(shè)備的放空總管上，也應(yīng)安裝阻火器，以確保安全。

此外，《石油化工企業(yè)防火設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2018版）》（GB50160-2008）明確規(guī)定，當(dāng)加熱爐燃料氣調(diào)節(jié)閥前的管道壓力等于或小于4MPa（表），且無(wú)低壓自動(dòng)保護(hù)儀表時(shí)，應(yīng)在每個(gè)燃料氣調(diào)節(jié)閥與加熱爐之間增設(shè)阻火器。同時(shí)，《油品裝載系統(tǒng)油氣回收設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50759-2012）也要求，油氣收集支管與鶴管的連接法蘭處必須設(shè)置阻火器。

另外，《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3007-2014）進(jìn)一步規(guī)定，儲(chǔ)存甲B、乙、丙A類液體的固定頂儲(chǔ)罐和臥式儲(chǔ)罐，以及儲(chǔ)存甲B、乙類液體的覆土臥式儲(chǔ)罐，都應(yīng)在通向大氣的通氣管或呼吸閥上安裝阻火器。此外，采用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)的儲(chǔ)罐，以及內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐罐頂通氣管，也都應(yīng)遵循此規(guī)定。

最后，《阻火器的設(shè)置》（HG/T 20519-1995）標(biāo)準(zhǔn)則詳細(xì)規(guī)定了阻火器的具體設(shè)置要求。化學(xué)油品的閃點(diǎn)小于等于43℃的儲(chǔ)罐，其直接放空管道（含帶有呼吸閥管道）上必須設(shè)置阻火器。同時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)罐（和槽車）內(nèi)物料的工作溫度大于或等于該物料的閃點(diǎn)時(shí)，也應(yīng)在直接放空管道（含帶有呼吸閥的放空管道）上設(shè)置阻火器。此外，輸送有可能產(chǎn)生爆燃或爆轟的爆炸性混合氣體的管道，在考慮可能的事故工況下，也應(yīng)在接收設(shè)備的入口處設(shè)置管道阻火器。
（4）對(duì)于輸送能自行分解并引發(fā)火焰蔓延的氣體物料，如乙炔，應(yīng)在接收設(shè)備的入口或經(jīng)試驗(yàn)確定的位置上安裝管道阻火器。
（5）在火炬排放氣進(jìn)入火炬頭之前，必須設(shè)置阻火器或阻火裝置，以確保安全。

此外，《立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐安全技術(shù)規(guī)范》（AQ 3053-2015）也明確規(guī)定了儲(chǔ)罐上應(yīng)設(shè)置阻火器的情形，包括甲、乙、丙A類油品的固定頂儲(chǔ)罐、采用氣體密封的儲(chǔ)罐以及內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的罐頂通氣孔等。同時(shí)，《石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗(yàn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（SH/T3413-2019）進(jìn)一步規(guī)定了具有爆炸性混合物存在的可能且無(wú)其他防止火焰?zhèn)鞑ピO(shè)施的管道系統(tǒng)和容器，如可燃?xì)怏w輸送管道、儲(chǔ)罐或容器的開放式通氣管等，也應(yīng)設(shè)置阻火器。

最后，《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSG D0001-2009）對(duì)管道阻火器的設(shè)置也提出了具體要求，包括輸送有可能產(chǎn)生爆燃或爆轟的混合氣體管道、輸送能自行分解導(dǎo)致爆炸并引起火焰蔓延的氣體管道等，都應(yīng)在指定位置設(shè)置阻火器。同時(shí)，對(duì)于放空或排氣管道上，當(dāng)儲(chǔ)罐的物料閃點(diǎn)低于或等于43℃或物料工作壓力高于或等于物料閃點(diǎn)時(shí)，也必須設(shè)置放空阻火器。
（2）可燃?xì)怏w在線分析設(shè)備的放空總管；以及爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所內(nèi)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管道，都應(yīng)安裝阻火器以保障安全。然而，這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)于阻火器的具體選型，尤其是阻爆燃型與阻爆轟型的選用，提供的信息相對(duì)較少。在實(shí)際操作中，由于很難準(zhǔn)確預(yù)知可能的火焰位置，因此通常傾向于選擇阻爆轟型管道阻火器。

接下來(lái)，我們探討阻火器的安裝要求。

根據(jù)《阻火器的設(shè)置》（HG/T 20519-1995）的規(guī)定，安裝管道阻爆轟阻火器時(shí)，必須確保其爆轟波吸收器朝向可能產(chǎn)生爆轟的方向，以充分發(fā)揮其阻爆轟作用。此外，《石油化工金屬管道布置設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T3012-2011）對(duì)不同類型管道的阻火器安裝位置提出了具體要求，如氫氣放空管上的阻火器應(yīng)靠近放空口端部，加熱爐燃料氣主管上的阻火器應(yīng)靠近加熱爐并便于檢修等。

同時(shí)，《石油化工石油氣管道阻火器選用檢驗(yàn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（SH/T3413-2019）強(qiáng)調(diào)阻火器應(yīng)安裝在接近點(diǎn)火源的位置，并規(guī)定了阻火器的連接方式。此外，《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》（TSGD0001-2009）也提出了針對(duì)阻火器安裝的特定要求，包括管端型放空阻火器的防雨帽安裝，以及在工藝物料含有顆粒或其他可能堵塞阻火元件的物質(zhì)時(shí)，應(yīng)在阻火器進(jìn)、出口安裝壓力表進(jìn)行監(jiān)控等。
(3) 當(dāng)工藝物料中存在水汽或其他凝固點(diǎn)高于0℃的蒸汽（例如醋酸蒸汽等），可能發(fā)生凍結(jié)時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的防凍或解凍措施，如使用電伴熱、蒸汽盤管或夾套，以及定期蒸汽吹掃等。對(duì)于水封型阻火器，則可以通過(guò)連續(xù)流動(dòng)水或添加防凍劑來(lái)預(yù)防凍結(jié)。
(4) 阻火器應(yīng)遠(yuǎn)離爐子和加熱設(shè)備，除非阻火元件的溫度升高不會(huì)對(duì)其阻火性能產(chǎn)生影響。
(5) 在安裝單向阻火器時(shí)，應(yīng)確保阻火側(cè)朝向潛在的點(diǎn)火源。

此外，在安裝阻火器時(shí)，務(wù)必參考制造商提供的使用說(shuō)明書，嚴(yán)格遵守介質(zhì)流向和安裝方向的限制要求。通常，穩(wěn)定的阻火器應(yīng)避免介質(zhì)垂直向下流動(dòng)，且潛在點(diǎn)火源應(yīng)位于阻火層下方。總之，若安裝位置不當(dāng)或安裝方向錯(cuò)誤，阻火器將無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的安全作用。

儲(chǔ)罐防爆阻火器技術(shù)規(guī)范

一、安裝位置

1. 工藝管道阻火器應(yīng)安裝在進(jìn)入設(shè)備前的管道上，以確保的安全性。

2. 安裝位置應(yīng)符合設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范和當(dāng)?shù)匕踩ㄒ?guī)的要求。

二、安裝方式

1. 工藝管道阻火器應(yīng)使用法蘭或螺紋連接，確保連接牢固可靠。

2. 安裝前應(yīng)檢查阻火器的密封性和準(zhǔn)確性，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

三、檢查和維護(hù)

1. 安裝后應(yīng)定期進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保阻火器處于良好的工作狀態(tài)。

2. 檢查應(yīng)包括檢查阻火器的密封性、閥門操作是否靈活、防火芯片是否損壞等方面。

3. 如有問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)更換或進(jìn)行維修，確保阻火器始終處于良好的工作狀態(tài)。

四、注意事項(xiàng)

1. 安裝前應(yīng)仔細(xì)閱讀產(chǎn)品說(shuō)明書，并按照說(shuō)明書的要求進(jìn)行操作。

2. 安裝前應(yīng)檢查阻火器的型號(hào)和規(guī)格是否符合設(shè)備要求，以免出現(xiàn)不必要的安全隱患。

3. 安裝后應(yīng)對(duì)阻火器進(jìn)行標(biāo)識(shí)，以便日后的檢查和維護(hù)。

總之，正確的安裝和使用工藝管道阻火器對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的安全非常重要。通過(guò)本文的介紹，希望能夠幫助讀者掌握正確的安裝和維護(hù)方法，確保工藝管道阻火器的有效性和可靠性。