阻火器
一、阻火器的作用
阻火器又名防火器，阻火器是用来阻止易燃气体，液体的火焰蔓延和防止回火而引起爆炸的安全装置。

阻火器的作用是防止外部火焰窜入存有易燃易爆气体的设备、管道内或阻止火焰在设备、管道间蔓延。

二、阻火器工作原理
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 最大实验安全间隙—MESG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 ,20 ℃) 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,Maximum Exp erimental 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MESG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。

表1 两种MESG分类标准
NEC IEC MESG/ mm 测试气体
A IIC 0. 25 乙炔
B II
C 0. 28 氢气
C IIB 0. 65 乙烯
D IIA 0. 90 丙烯
G M I 1. 12 甲烷
这样,在选用阻火器时,即可在设计规定使用的规范中首先查出所用可燃气体的等级,然后根据该组气体对应的MESG 值来选择相应的阻火元件。

三、管道阻火器的型号
一般分为两类：
一类是用于大型氢气管道的阻火器。

这种阻火器采用法兰连接按管道的内径来命名规格DN15,DN20,DN25,DN40,DN50,DN80,DN100,DN150,DN200,DN250等几种规格。

第二类是用于氢气瓶的阻火器。

一般有三种：
第一种是接氢气瓶的（一头是螺纹M16*1.5，一头是Φ8或Φ10皮接头);
第二种是两端带螺纹(M16*1.5)的;氢气瓶阻火器
第三种是两端均带皮接头（Φ8或Φ10)
阻火器分为防爆型、耐烧型和防震型三种。

设于油罐顶部与机械呼吸阀串联安装的阻火器通常为防爆型。

四、阻火器材质
安装于管端的阻火器壳体，宜采用铸铁和含镁量不大于0 . 5 % 的铸铝合金，也可按设计要求采用其它材料:
安装于管道中的阻火器壳体，应采用铸钢或碳钢焊接，也可按设计要求采用其它材料;
阻火层芯件和安装于管道中的阻火器芯壳及芯件压环应采用不锈钢;
安装于管端的阻火器芯壳及芯件压环，宜采用铸铁或铸铝。

五、主要用途
于清洗和更换。

阻火器性能要求
管端阻火器的阻火性能应达到GB5908《石油储罐阻火器阻火性能和试验方法》规定: ①阻火器壳体应能承受不小于019M Pa 的水压, 无泄漏, 无裂痕或永久变形; ②阻火器应能连续阻爆试验13 次, 每次都能阻火; ③阻
火器应能经受耐烧试验1h, 在此期间无回火。

管道阻火器的阻火性能应达到GB13347《石油气体管道阻火器阻火性能和试验方法》规定: ①阻火器壳体应能承受115 倍于设计压力的水压试验, 无渗漏; ②阻爆燃型阻火器必须连续经受13 次阻爆燃试验, 每次必须阻
止亚音速火焰通过; ③阻爆轰型阻火器必须连续经受13 次阻爆轰试验,
每次必须阻止超音速火焰通过。

八、阻火器分类
阻火器因结构形式不同分为:
金属网型阻火器: 以不同目数的金属丝网重叠起来组成阻火层。

这种阻火器由于本身结构达不到阻火性能, 已被取代。

波纹型阻火器: 这种结构阻火器由不同的波纹板和平板缠绕成不同规格孔隙的阻火层, 阻火层上由相同尺寸的三角形孔隙阻成, 波纹的高度根据阻止火焰速度设计, 因此制造较为简单, 能阻止爆燃和爆轰火焰通过, 被广泛应用。

泡沫金属型阻火器: 阻火器的阻火层用多孔隙的泡沫金属, 其结构与多孔隙的泡沫塑料相似。

其金属中铬的含量不少于15% , 不大于40% , 容重不小于015g/cm3。

其优点体积小, 重量轻, 但阻力大, 易堵塞。

平行板型阻火器: 阻火器的阻火层由不锈钢薄板垂直平行排列而成, 板间隙在013～ 017mm 之间而形成许多细小的通道。

这种结构能承受较猛烈的爆炸。

它易于制造和清理, 但体积大, 流阻大。

多孔板型阻火器: 阻火器的阻火层用不锈钢薄板水平方向重叠而成, 板上有许多细小的缝隙或许多细小的孔眼, 而形成了许多有规律的通道。

板与板之间有016mm 的间隙, 形成固定的间距, 这种阻火器的阻力小, 但不能承受猛烈的爆炸。

水封型阻火器: 水封用于阻止、节制气流。

其原理是利用水位差的性能来阻止火焰通过, 因为火焰通过水封层时吸收大量热量, 迫使火焰熄灭。

适用于阻止爆燃火焰通过, 其结构简单, 体积大, 因此使用上有其局限性。

充填型阻火器: 其阻火层为充填物砾石、陶瓷环和玻璃珠等充填物、
利用充填物之间的空隙阻止火焰通过。

充填型阻火器结构简单, 但流阻大, 能有效阻止爆轰火焰通过。