什么是管道阻火器？
一、阻火器原理
管道阻火器是一種防止或易燃液體蒸氣火焰蔓延的安全裝置，允許氣體通過但不允許火焰通過。
最初用于石油工業(yè)，后來廣泛用于采礦、煤礦、水運(yùn)和化工等行業(yè)。
主要由殼體和濾芯組成，是防止火焰蔓延的主要部件。根據(jù)濾芯的類型，可分為填充式阻火器、板框阻火器和金屬。網(wǎng)框避雷器、波紋框避雷器、液封式框避雷器等。
以典型的波紋阻火器為例，其濾芯由不銹鋼波紋帶和卷成圓盤狀的平帶組成（圖1）。其耐火性僅取決于形成的三角形截面孔。取決于濾波器元件的波形。濾芯的尺寸和厚度。
當(dāng)火焰通過過濾器元件時(shí)，這些三角形橫截面中的孔被分成幾個(gè)較小的火焰。這增加了火焰和通道壁之間的接觸面積，增強(qiáng)了熱傳遞，并將火焰溫度降低到閃點(diǎn)以下。這將防止火焰蔓延。
此外，壁效應(yīng)增加了可燃?xì)怏w通過防火元件狹窄通道時(shí)自由基與通道壁發(fā)生碰撞的概率，減少了參與反應(yīng)的自由基。
如果管道阻火器通道狹窄到一定程度，自由基與通道壁之間的碰撞占優(yōu)勢，自由基的數(shù)量急劇減少，從而抑制了火焰向未燃?xì)怏w的傳播。
二、阻火器的分類
NFPA 69“防爆系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)”根據(jù)阻火器的位置和燃燒類型提供了詳細(xì)的分類（圖 2）。
三、阻火器的選用
在一定條件下，合適的阻火器可以有效地阻止火焰的蔓延，但每個(gè)阻火器都有特定的運(yùn)動范圍。如果超出操作范圍，則無法保證阻燃效果。因此，火焰從蔓延。
選擇過程首先要確定三個(gè)基本因素：阻火器的位置、介質(zhì)類型（爆炸級別）和操作條件（壓力、溫度）。
其次，管道/管端架式避雷器根據(jù)架式避雷器的使用場所進(jìn)行劃分，根據(jù)安裝位置、介質(zhì)類型、運(yùn)行條件等確定燃燒條件，初步選擇架式避雷器避雷器完成。
根據(jù)初步選擇和確認(rèn)，阻火器連接方式、阻火器通風(fēng)率、阻火器更大允許壓降、阻火器外殼/阻火器芯材料、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、同心圓/偏心設(shè)計(jì)等。需要一個(gè)加熱夾套，根據(jù)參數(shù)完成阻火器的選擇。
以上與阻火器選擇有關(guān)的參數(shù)中，簡單的工況可以直接根據(jù)工藝確定，但實(shí)際工程設(shè)計(jì)的工況比較復(fù)雜，介質(zhì)通常是氣體混合物和燃燒。也復(fù)雜多樣，所以阻火器的選擇要慎重考慮。
這里只介紹兩個(gè)影響因素。
1. 媒體類型
GB 50058《爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境電氣設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)范》3.4.1。爆炸性氣體混合物應(yīng)根據(jù)更大測試安全間隙 (MESG) 或最小點(diǎn)火電流比 (MICR) 進(jìn)行分類。
一般來說，阻火器選擇過程中介質(zhì)類型的確定一般是根據(jù)介質(zhì)的MESG值來劃分的。
根據(jù)GB 3836.11《防爆電氣設(shè)備第11部分：防爆外殼保護(hù)的設(shè)備》d》規(guī)定，空腔內(nèi)的所有濃度均在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)條件下用試驗(yàn)氣體混合物點(diǎn)燃?；蛘哒羝涂諝?，那么外部爆炸性混合物的內(nèi)腔兩部分之間的更大間隙將無法通過25毫米長的火焰路徑點(diǎn)燃。
不同的氣體介質(zhì)具有不同的 MESG 值。 ENISO 16852“阻火器性能要求、測試方法、使用限制”根據(jù)其 MESG 值將爆炸性氣體混合物分為七種類型。 IIA1、IA、IB1、IB2、IB3、IIB、IIC等..爆炸等級 1，見表 1。
表1 混合氣爆炸等級與MESG值對比
不同的爆炸級別具有不同的風(fēng)險(xiǎn)級別和不同的阻火器產(chǎn)品。
氣態(tài)介質(zhì)的MESG值越小，相應(yīng)的阻火器就越難使用，阻火器的設(shè)計(jì)難度和成本也越高。
因此，在選擇阻火器之前檢查氣體介質(zhì)的MESG值尤為重要。
2. 燃燒條件
如果管道足夠長且燃燒速度足夠快，火焰會經(jīng)歷幾個(gè)燃燒階段，包括爆炸、不穩(wěn)定爆炸和穩(wěn)定爆炸（圖 3）。
在低壓爆炸階段，速度一般可以達(dá)到112 m/s，壓力為0.1 MPa。
在中壓爆炸階段，速度一般可達(dá)200m/s，壓力為0.4MPa。
在高壓爆炸階段，速度一般可達(dá)300m/s，壓力為2MPa。
在爆炸階段，速度一般達(dá)到1900 m/s，壓力為3.5 MPa。在過爆階段，速度一般達(dá)到2300 m/s，壓力為21 MPa。在穩(wěn)定爆炸階段，速度一般達(dá)到1830 m/s，壓力為35 MPa。
這是由于燃燒過程中出現(xiàn)“壓力上升”的現(xiàn)象。當(dāng)充滿可燃?xì)怏w的水平管道的一端被點(diǎn)燃時(shí)，火焰首先蔓延到管壁，然后迅速蔓延到未點(diǎn)燃的氣體。熱燃燒產(chǎn)生的燃燒氣體迅速膨脹，氣體的膨脹壓縮可燃?xì)怏w的前端，引起“壓力升高”。
火焰前端的氣體被壓縮，密度增加，燃燒傳播速度加快，燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量增加，導(dǎo)致可燃?xì)怏w前端出現(xiàn)更嚴(yán)重的“壓力升高”。
一般來說，如果阻火器遠(yuǎn)離源頭，火焰爆炸就會變成爆炸。隨著火焰前方壓力的升高，管道中的危險(xiǎn)因素顯著增加。隨著時(shí)間的推移，也將需要阻火器的防火和耐壓能力。
選擇錯(cuò)誤的阻火器給安全生產(chǎn)帶來很大的隱患。因此，需要根據(jù)具體的燃燒條件選擇防爆型或防爆型阻火器。
然而，在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于混合介質(zhì)的復(fù)雜性，很難確定管道的狀態(tài)和燃點(diǎn)的位置，對不同條件下阻火器的選擇產(chǎn)生了明顯的限制。是不可能的。要?jiǎng)?chuàng)建細(xì)節(jié)，您通常需要使用標(biāo)準(zhǔn)和積累的工程經(jīng)驗(yàn)。
圖3 火焰燃燒過程示意圖
此外，請記住，在阻火器選擇過程中必須考慮這個(gè)因素，因?yàn)楣艿缽濐^會加速火焰?zhèn)鞑ァ?/p>
當(dāng)彎頭數(shù)量超過1個(gè)時(shí)，燃燒條件復(fù)雜，必須通過實(shí)驗(yàn)確定，模擬管道的實(shí)際情況。
出于安全原因，通常需要在沒有測試條件的情況下使用爆震阻火器。
因此，在工藝允許的條件下，應(yīng)盡量減少火源與阻火器之間的彎頭數(shù)量。
