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。
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。
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。
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。一般而言,根据爆炸风险评估以及工程实践,应在储罐、容器等非机械类设备、机械类设备,以及连接管道设置阻火器,其中这些阻火器位置设置对VOCs治理工程实践具有重大参考作用。