由于管道中的弯头对火焰传播会起加速作用,因此,在阻火器的选型过程中要充分考虑这一因素。当弯头数量超过1个时,燃烧工况就变得较为复杂,需要模拟管线的真实情况,通过试验来确定。若无试验条件,为安全起见,一般要求选用爆轰型阻火器。因此,在工艺允许的条件下,应尽量减少火源与阻火器之间的弯头数量。
在管道足够长且燃烧足够快的条件下,火焰会依次经历爆燃、不稳定爆轰、稳定爆轰等几个燃烧阶段(图3)。低压爆燃阶段,速度一般可达到112m/s,压力为0.1MPa;中压爆燃阶段,速度一般可达到20Om/s,压力为0.4MPa;高压爆燃阶段,速度一般可达到30Om/s,压力为2MPa;爆轰阶段,速度一般可达到1900m/s,压力为3.5MPa;过度爆轰阶段,速度一般可达到2300m/s,压力为21MPa;稳定爆轰阶段,速度一般可达到1830m/s,压力为35MPa。
如果阻火器距火源较远,那么火焰爆燃可能就会转变为爆轰火焰前端压力增加会导致管道内的危险系数大大增加,同时对阻火器的阻火和耐压能力要求也更为严苛。若选用了错误的阻火器,将会成为安全生产的重大隐患,因此,严格根据燃烧工况选择阻爆燃型或阻爆轰型的阻火器。不过在实际工程应用中,由于混合介质较为复杂,管道情况和火焰点位置都难以确定,无法对不同条件下的阻火器选型作出明确的规定,通常需通过运用标准和积累的工程经验进行具体分析。
机械阻火器的工作原理有两种理论。另一种是连锁反应理论,可燃气体在外界能源激发作用下,会因分子键受到破坏而产生活化分子,这些具有反应能力的活化分子发生化学反应时,分裂成自由基,这些自由基与反应分子碰撞几率随阻火器通道尺寸减小而下降,当通道尺寸减小到火焰大熄灭直径时,这种器壁效应就为阻止火焰继续传播创造了条件。
火焰速度是指阻火器入口处的速度,火焰速度与介质和操作工况(温度、压力、管径大小、管道长度、配管形状及安装位置等)有关,若资料中查找不到,则需要进行实际测试。阻火器的鉴定书中应注明该产品能阻止的大火焰速度。确定阻火器的原则是介质的火焰速度应小于鉴定书上注明的大火焰速度。
阻火器通常安装在
储罐顶部油气管线或者焚烧炉和风机等设备的进出口,可有效阻灭火焰,同时确保介质流动通畅
。(呼吸阀通常安装在储罐顶部,保护储罐不受超压以及真空的破坏,同时控制储罐废气的排放。)
石油化工行业涉及到大量易燃易爆液体和蒸汽的运输、储存和加工。火灾、爆炸、有害物质泄放以及超压和真空破坏等是储罐区的主要事故类型。储罐区安全防范在于防止储罐群罐火灾和爆炸。阻火器和呼吸阀是至关重要的安全和环保设备,其本质安全是实现安全生产的重要环节。储罐大小呼吸逸散VOCs设计应该遵循储罐安全方面的要求,具体要求可参见中石化127号函