- 关于阻火器的工作原理,目前主要有两种观点:一是基于传热作用;一是基于器壁效应。
- 1.传热作用
- 燃烧所需要的必要条件之一就是要达到一定的温度,即着火点。低于着火点,燃烧就会停止。依照这一原理,只要将燃烧物质的温度降到其着火点以下,就可以阻止火焰的蔓延。当火焰通过阻火元件的许多细小通道之后将变成若干细小的火焰。设计阻火器内部的阻火元件时,则尽可能扩大细小火焰和通道壁的接触面积,强化传热,使火焰温度降到着火点以下,从而阻止火焰蔓延。
- 2.器壁效应
- 燃烧与爆炸并不是分子间直接反应,而是受外来能量的激发,分子键遭到破坏,产生活化分子,活化分子又分裂为寿命短但却很活泼的自由基,自由基与其它分子相撞,生成新的产物,同时也产生新的自由基再继续与其它分子发生反应。当燃烧的可燃气通过阻火元件的狭窄通道时,自由基与通道壁的碰撞几率增大,参加反应的自由基减少。当阻火器的通道窄到一定程度时,自由基与通道壁的碰撞占主导地位,由于自由基数量急剧减少,反应不能继续进行,也即燃烧反应不能通过阻火器继续传播。
- 3.阻火器的分类
- 目前有几类分类方法。依使用场合不同可分放空阻火器和管道阻火器;依阻火元件可划分为:填充型、板型、金属丝网型、液封型和波纹型等5种。其中,波纹型阻火器性能稳定,在石油化工装置中应用较多。这里以波纹型阻火器为例,说明其在石油化工装置设计中的选用。
- 4.阻火器的选用
- 最大实验安全间隙-MESC值
- 火焰通过阻火元件的细小通道并在通道内降温。当火焰被分割小到一定程度时,经通道移走的热量足以将温度降到可燃物燃点以下,使火焰熄灭。或由器壁效应解释,当通道窄到一定程度时,自由基与管道壁的碰撞占主导地位,自由基大量减少,燃烧反应不能继续进行。因此,把在一定条件下(0.1 MPa,20C)刚好能够使火焰熄灭的通道尺寸定义为“最大实验安全间隙”( MESG.Maxi-mum Experimental Safe Gap).
- 阻火元件的通道尺寸是决定阻火器性能的关键因素,不同气体具有不同的MESG值。因此,在选择阻火器时,应根据可燃气体的组成确定其MESC值。在具体选择时,又根据MESG值将气体划分为几个等级。目前国际上经常采用两类方法。一是美国全国电气协会(NEC)的分类法,它根据气体的MESG值将气体分为四个等级(A,B,C,D);另一类是国际电工协会(IEC)的方法,它也将气体分为四个等级(ⅡC,ⅡB,ⅡA及Ⅰ)。两种标准划分的各类气体的MESG值及测试气体如表1所示。
NEC |
IEC |
MESG(mm) |
测试气体 |
A |
ⅡC |
0.25 |
乙炔 |
B |
ⅡC |
0.28 |
氢气 |
C |
ⅡB |
0.65 |
乙烯 |
D |
ⅡA |
0.90 |
丙烯 |
G,M |
Ⅰ |
1.12 |
甲烷 |