氫氣阻火器

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氫氣阻火器概述

ZHQ氫氣管道阻火器是用來阻止氫氣火焰向外蔓延的安全裝置。它由一種能夠通過氣體的、具有許多細小通道或縫隙的固體材料（阻火元件）要求阻火元件的縫隙或通道盡量小，因而當火焰進入阻火器后，被阻火元件分成許多細小的火焰流，由于傳熱作用（氣體被冷卻）和器壁效應，火焰流猝滅。采用四片不銹鋼阻火波紋板，比普通管道阻火器多兩片，具有耐腐蝕、耐磨損等特點。

阻火器是一種適用于封閉空間開口處或管道中的安全設備，其允許流體通過的同時，又能阻止因回火而引起火焰向管道傳播、蔓延。主要由阻火層、殼體、墊片、連接件組成。實現阻火器阻火性能的核心是阻火元件，由不銹鋼平面鋼帶和波紋帶相互纏繞而成。按照不同的設計要求，阻火元件的直徑、數量及三角形孔隙的直徑各不相同。

氫氣阻火器參數

公稱通徑：DN15-DN800(1/2"-32")		公稱壓力：1.0Mpa-4.0Mpa(150LB-300LB)
適用溫度：-20℃~180℃		適用介質：氫氣
閥門材質：碳鋼、不銹鋼		阻火芯層：不銹鋼
密封圈：金屬墊片、聚四氟乙烯、石墨復合墊		螺栓螺母：45#、不銹鋼
連接方式：法蘭連接(GB/HG/SH/JB/ANSI/DIN)		GB5908-86《石油儲罐阻火器阻火性能和試驗方法》
可經過第三方檢測機構阻火性能及流量壓降試驗		GB/T13347：2010《石油氣體管道阻火器》
HG/T20570.19-95《阻火器的設置》		ISO16852：2016《國際阻火器測試標準》
SH/T3413-99《石油化工石油氣管道組獲取選用檢驗及驗收》		GB13347-92《石油氣體管道阻火器阻火性能和試驗方法》

氫氣阻火器選型

阻火器選型時應明確以下因素：
- 阻火器公稱通徑、材質、壓力、法蘭標準
- 使用位置：確定選擇管端還是管道阻火器
- 燃燒傳播類型或安裝位置：確定選擇阻爆燃還是阻爆轟阻火器
- 介質組別：依照最大試驗安全間隙值(MESG)進行分類(如下表)，確定與該介質組別對應的阻火器
- 許用壓降：考慮壓降對流體輸運的影響(每個阻火器都有其對應的流量-壓降曲線)，選擇經濟的阻火器系列

結構形式	普通型	防/阻爆燃型	防/阻爆轟型
最大試驗安全間隙mm	MESG≥0.9	0.5＜MESG＜0.9	MESG≤0.5
阻火級別	II A	II B	II C
使用場所	儲罐、管端放空	放空管、燃氣管道	爆轟管道

最大試驗安全間隙：火焰通過阻火元件的細小通道并在通道內降溫。當火焰被分割小到一定程度時，經通道移走的熱量足以將溫度降到可燃物燃點以下，使火焰熄滅�；蛴善鞅谛�應解釋，當通道窄到一定程度時，自由基與管道壁碰撞占主導地位，自由基大量減少，燃燒反應不能繼續進行。因此，把在一定條件下(0.1Mpa,20℃)剛好能夠使火焰熄滅的通道尺寸定義為"最大試驗安全間隙"。

氫氣阻火器原理

阻火器由能夠通過氣體的許多細小通道孔隙所組成。這些通道或孔隙要求盡量小，小到能使火焰被熄滅。阻火器的原理是傳熱作用和器壁效應。
①傳熱作用：燃燒所需要的必要條件之一就是要達到一定的溫度，即著火點。低于著火點，燃燒就會停止。依照這一原理，只要將燃燒物質的溫度降到其著火點以下，就可以阻止火焰的蔓延。當火焰通過阻火元件的許多細小通道之后將變成若干細小的火焰。設計阻火器內部的阻火元件時，則盡可能擴大細小火焰和通道壁的接觸面積，強化傳熱，使火焰溫度降到著火點以下，從而阻止火焰蔓延。
②器壁效應：燃燒與爆炸并不是分子間直接反應，而是受外來能量的激發，分子鍵遭到破壞，產生活化分子，活化分子又分裂為壽命短但卻很活潑的自由基，自由基與其它分子相撞，生成新的產物，同時也產生新的自由基再繼續與其它分子發生反應。當燃燒的可燃氣通過阻火芯的狹窄通道時，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，由于自由基數量急劇減少，反應不能繼續進行，即燃燒反應不能通過阻火器繼續傳播。

氫氣阻火器性能特點

1、耐燒性能合格，耐燒試驗1小時無回火現象。 2、阻爆性能合格，連續13次阻爆性能試驗每次均能阻火。

氫氣阻火器流通量及壓降曲線

注：流量圖是在經過權威機構認證和標定的流量試驗裝置上所數據繪制，介質取標立空氣，密度1.29kg/m3，PN=0.1013Mpa。表中值為參考值，具體準確壓降需根據用戶提供數據要求重新計算。

氫氣阻火器阻火元件

阻火層是通過猝火的方式將火焰撲滅的防火組合元件，由纏繞的波紋狀扁平金屬帶制成，組件分為芯件、芯殼、芯件壓環或支承桿。阻火層有兩種類型，一個由兩個波紋狀的條帶組成，另一個由波紋狀的條帶和扁平條帶交替纏繞成卷組成。
a)芯件是由不銹鋼的平帶或波紋帶卷制而成的圓形盤，可由單盤、雙盤或多個圓形盤組成。
b)芯殼是對芯件定位和提高其機械強度的部件。
c)芯件壓環(或支承桿)是用于加強芯件強度，防止芯件被爆炸沖擊波破壞的部件。

阻火層阻火元件	阻火層心軸厚度測試	阻火層心軸直徑測試
阻火芯框架厚度測試	阻火芯元件直徑測試	阻火芯元件厚度測試

氫氣阻火器尺寸

DN	25	32	40	50	65	80	100	150	200	250	300
A	160	170	170	175	185	200	210	250	290	320	360
B	130	165	165	200	220	240	280	370	430	480	540
kg	5.5	8	8	9	12	14	17	31	45	55	68

PS：以上表中標注數據為1.6Mpa阻爆燃型。

防爆燃型阻火器和防爆轟型阻火器區別

主要看管道內介質的性質和阻火器與火源間的距離，易燃易爆氣體根據國標《爆炸性環境用防爆電氣設備通用要求》(GB3836.1)可分為I、IA 、IB、IC四種，根據試驗也可以得出各種易燃易爆氣體的燃燒傳播速度，燃燒速度小于音速的為阻爆燃型阻火器，反之為阻爆轟型阻火器。但燃燒速度在管道里面是隨時變化的，這個就要看阻火器與火源之間的距離了。有的氣體在燃燒時可能速度很小，只有15m/s，這個時候應選用阻爆燃型阻火器，但如果阻火器和火源距離很遠的話，火焰在管道內由于傳熱效應會迅速加速，如果管道足夠長，火焰較終會以2000m/s的速度，爆炸壓力超過20公斤達到爆震條件�；鹧娴募铀俾室矔�通過彎道，T型口，障礙物和管道交叉部分的變化而增加。那這個時候防爆燃型阻火器就起不到阻燃阻爆的效果了，所以防爆燃阻火器的安裝應盡可能靠近火源。有些特殊氣體例如LNG和氫氣燃燒傳播速度很快，超過了音速，就應該選擇防爆轟型阻火器。
對于兩種阻火器的外形來說，區別不是特別明顯，主要的區別在于中道部分和阻火層部分。中道部分根據介質的名稱和流量不同，設置的會有大有小，以能達到火焰淬滅的效果。另外阻火層的間隙和層數是不同的，間隙根據介質的MESG值確定，而層數一般根據物料的爆炸級別來，像普通IA級別的氣體用雙層阻火層就可以了，而有氫氣或者天然氣的管道，就應該用四層、六層甚至多層的阻火層了。
- 儲罐之間氣相連通管道各支管上的阻火器應選用防爆轟型阻火器。
- 儲罐頂部的油氣排放管道，應在與罐頂的連接處選用防爆轟型阻火器。
- 可燃氣體放空管道在接入火炬前，若需要設置阻火器時，應選用防爆轟型阻火器。
- 安裝在管端的阻火器應選用阻火通氣帽，阻火通氣帽屬于防爆燃型阻火器。
- 裝卸設施的油氣排放或回收總管與各支線的氣相管道之間應設置防爆轟型阻火器。
- 一般防爆燃型阻火器可用在管道中間和管道端部，而防爆轟型阻火器是安裝在管道中間。
- 儲罐頂部保護性氣體及油氣排放管道的集合管上應選用防爆轟型阻火器。緊急放空管應設置防爆燃型阻火器。

氫氣阻火器安裝使用說明

- 該圖說明了在環境壓力和溫度下，在直徑約200mm的直管段中充滿烴類氣體的情況下順暢燃燒時，火焰前沿通常會發生什么情況。
- 從圖中可以看出，火焰以緩慢的爆燃開始(火焰速度＜300m/s)，但加速為快速的爆燃(仍然以亞音速~500m/s的速度)。
- 建議將爆燃阻火器安裝在盡可能靠近點火源的位置(碳氫化合物氣體在50管徑內,氫氣在30管徑內),對于高于大氣壓的系統，該距離會減小。
- 然后，火焰經歷了從爆燃到爆轟的快速突然轉變。在這些條件下，火焰可能會加速到比初始緩慢爆燃(1600m/s)高一個數量級的速度。
- 這代表了火焰前鋒和相關壓力波的最壞情況，被稱為過驅動爆轟或不穩定爆轟。在這種情況下，必須安裝適當設計的不穩定阻火器。
- 隨著火焰沿管道進一步向下傳播，不穩定的爆轟會隨著火焰在管道中的進一步傳播而降低到較不嚴重的穩定爆轟。但是，這樣的火焰鋒可能突然經歷進一步轉變為不穩定的條件。這些事件是不可預測的，可能是由可能增加系統內部湍流的因素引起的。這些可能包括管道內表面上的粗糙度，突出的墊圈或儀器端口以及由于閥門等導致的彎曲或收縮。由于這種不可預測性，建議在可能發生爆炸的任何管道中安裝不穩定的阻爆轟阻火器。

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