阻火器是一种安装在储罐或排放可燃气体的管道上,用于阻止因回火而引起火焰向油罐或管道传播、蔓延的安全附件,
在VOCs治理领域特别是罐区VOCs治理使用非常广泛。它由阻火芯、阻火器外壳及附件构成,允许气体通过,但阻止外部火焰向内部方向传播,达到防爆目的,从而设施的安全。
不同爆炸级别的介质危险程度不同,对应的阻火器产品也不同。气体介质的MESG值越小,相应阻火器的使用工况越严苛,阻火器设计难度和成本越高。因此,在阻火器选型之前,确认气体介质的MESG值尤为重要。
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。
在一定的条件下,合适的阻火器能起到有效阻止火焰传播的作用,但是,每种阻火器都有其特定的工作范围,超出其工作范围,就无法阻火效果,因此需要对阻火器进行选型。选型中需要确定阻火器的使用位置、介质类型(爆炸级别)以及操作工况(压力、温度)等三项基本因素。
根据阻火器的使用场所进行管道/管端阻火器的划分,根据安装位置、介质类型和操作工况确定燃烧工况,完成阻火器初步选型。在初步选型确认的基础上,根据其他参数,诸如阻火器连接方式、阻火器通气量、阻火器大允许压降、阻火器壳体/阻火芯材质、设计标准、同心/偏心设计以及是否需要伴热夹套等具体要求,终完成阻火器选用。在以上阻火器选用涉及的参数中,工况简单的可以根据工艺直接确定,而实际工程设计中工况都比较复杂,介质通常为气体混合物,燃烧工况也复杂多样
目前,机械阻火器的工作原理有两种理论。
一种是热理论,机械阻火器常由大量只允许气体,但不允许火焰通过的细小通道或孔隙固定材料组成,当火焰进入这些细小通道后就会形成许多细小火焰流,由于通道或孔隙传热面积相对增大,火焰通过时加速了热交换,使温度迅速下降到着火点以下而使火焰熄灭。
阻火器根据使用场所
(1)放空阻火器:安装在站场或阀室的放空管道上,用以防止外部火焰传入管道,分为管端型和普通型。
管端型:一端与大气相通,为防止灰尘或雨水进入阻火器,顶部安装防风雨帽,管端型放空阻火器为阻爆燃型。
普通型:两端与管道相连,通过下游管道与大气相通,根据安装位置可以分为阻爆燃型和阻爆轰型。
(2)管道阻火器:安装在密闭管路系统中,用以防止管路系统一端的火焰蔓延到管路系统的另一端。
阻火器分类根据安装位置可以分为阻爆燃型和阻爆轰型。
阻火器的性能及选用
阻火性能参数
a)气体熄灭直径。使火焰不能继续传播的阻火器的大通道直径称为气体熄灭直径。气体熄灭直径大小取决于气体种类,并直接关系到阻火器的阻火性能。在设计阻火器时,应根据可燃气体燃烧速度选取熄灭直径,一般以丙烷为设计参考,这种估算方法对大多数饱和烃和易燃气体适用,但不适用燃烧速度更快的易燃气体。一般来说,阻火层通道或孔隙直径可按气体熄灭直径来选取,但由于爆燃火焰速度远快于标准燃烧速度,因此,在实际设计中,阻火层通道或孔隙直径按半气体熄灭直径选取,当然也可通过增加阻火层厚度来提高阻火器效能。阻火层的孔隙大小是影响阻火效能的重要因素,易燃气体熄灭直径大小直接关系到阻火层的孔隙尺寸。熄灭直径可以通过实验来测定,也可以通过熄灭间隙来近似估算
VOCs治理从前几年刚开始的很多客户观念上“上了就行”的粗犷模式已逐步转向针对本
质安全、持续达标的要求上来,这不仅是环保政策的持续深度的政策性要求,更多是有机废气治理领域更易涉及到整片区的安全性问题,这是企业/个人面临的生死问题。
特别是储罐VOCs治理方面,储罐区安全防范在于防止群罐火灾和爆炸。