阻火器的原理、分类及选型

一 阻火器原理

阻火器是一种安全装置，用于阻止可燃气体和可燃液体蒸汽的火焰传播。它允许气体通过，但阻止火焰通过。 它首先用于石油工业，然后广泛应用于矿山、煤矿、水运和化学工业。 阻火器主要由壳体和滤芯组成，滤芯是防止火焰传播的主要部件。 根据滤芯的不同，可分为充填式阻火器、板式阻火器、金属网式阻火器、波纹式阻火器和液封式阻火器。 以普通波纹阻火器为例，其滤芯由薄不锈钢波纹带和扁平带卷成圆盘状（图1）。 其灭火能力仅取决于由过滤元件上的波纹形成的三角形截面孔的尺寸和过滤元件的厚度。 当火焰通过过滤元件时，它被三角形横截面的孔分成若干细火焰，火焰与通道壁之间的接触面积变大，传热增强，火焰温度降低到低于点火点，以防止火焰蔓延。 此外，由于壁效应，当可燃气体通过阻火器的狭窄通道时，自由基与通道壁的碰撞概率增加，并且参与反应的自由基减少。 当阻火器的通道变窄到一定程度时，自由基与通道壁的碰撞占主要地位，自由基数量的急剧减少火焰向未燃气体的传播。

二 阻火器选型

在一定的条件下，合适的阻火器能起到一个有效措施阻止火焰传播的作用，但是，每种阻火器都有其特定的工作能力范围，超出其工作人员范围,就无法得到保证阻火效果，因此需要对阻火器进行技术选型。选型中首先我们需要企业确定阻火器的使用不同位置、介质类型（爆炸级别）以及相关操作系统工况（压力、温度）等三项基本经济因素。然后学生根据阻火器的使用公共场所环境进行分析管道/管端阻火器的划分，根据自己安装位置、介质类型和操作工况确定燃烧工况，完成阻火器初步选型。在初步选型确认的基础上，根据我国其他重要参数，诸如阻火器连接管理方式、阻火器通气量、阻火器允许压降、阻火器壳体/阻火芯材质、设计课程标准、同心/偏心设计问题以及信息是否存在需要伴热夹套等具体内容要求，目标完成阻火器选用。在以上阻火器选用涉及的参数中,工况简单的可以同时根据生产工艺水平直接关系确定，而实际控制工程项目设计中工况都比较具有复杂,介质通常为气体混合物,燃烧工况也复杂形式多样,因此,阻火器的选用中国需要经过慎重考虑。这里仅介绍两种文化影响社会因素：

1.介质类型：GB50058《爆炸性危险环境电力装置设计规范》第3.4.1条：爆炸性气体混合物应按其试验安全间隙(MESG)或小点火电流比(MICR)进行分级。一般来说，阻燃选择过程中介质类型的确定一般根据介质MESG值进行划分。根据GB3836.11《爆炸环境爆炸电气设备》第十一部分：受爆炸外壳“d”保护的设备，在标准规定的试验条件下，空腔内混合物的所有浓度不能点燃25mm长火焰道内腔之间的间隙。不同的气体介质有不同的MESG值。ENISO16852防火预防器性能要求、试验方法和使用根据MESG值将爆炸气体混合物分为炸药1：A1、IA、IB1、IB2、IB3、IB3、B、C，见表1。

不同的爆炸等级的介质危险度不同，相应的阻火器产品也不同。 气体介质的MESG值越小，阻火器的操作条件越苛刻，阻火器的设计就越困难和昂贵。 因此，在选择阻火器之前确认气体介质的MESG值尤其重要。

2. 燃烧条件:在管道足够长、燃烧足够快的条件下，火焰会经历爆燃、不稳定爆轰、稳定爆轰等燃烧阶段(图3)。在低压爆燃阶段，速度可达112m/s，压力为0.1mpa。在中压爆燃阶段，速度可达20Om/s，压力0.4mpa。在高压爆燃阶段，速度可达30Om/s，压力为2MPa。爆轰阶段，速度可达1900m/s，压力为3.5mpa。在过爆阶段，速度可达2300m/s，压力为21MPa。在稳定爆轰阶段，速度可达1830m/s，压力为35MPa。这是由于燃烧过程现象的压力增加,当光线充斥着水平的可燃气体管道的一端,火焰墙,然后迅速点燃气体传输,快速扩张的热量燃烧气体,气体膨胀导致可燃气体被压缩,从而产生压力增加。火焰前方的气体被压缩，密度变大，燃烧传播速度加快，燃烧过程中产生的热量增加，导致可燃气体前方的“压力上升”更加强烈。通常,如果灭火器远离火源,然后爆燃火焰可能改变爆炸火焰前缘压力增加会导致一个伟大的管道风险因素增加,阻火器和耐火性和耐压性能力要求也更严格。如果选用了错误的阻火器，将成为生产中的重大安全隐患。因此，严格根据燃烧条件选择耐爆燃或耐爆燃阻火器。然而，在实际工程应用中，由于混合介质的复杂性，管道条件和火焰位置难以确定，无法对不同条件下的阻火器选择做出明确规定，通常通过使用标准和积累的工程经验进行具体分析。

另外需要注意的是，管道中的弯头会加速火焰的传播，因此在选用阻火器的过程中要充分考虑这一因素。当弯头数量超过一个时，燃烧条件变得更加复杂，需要模拟管道的真实情况，通过实验确定。如果没有测试条件，出于安全原因，通常需要爆震火焰器。因此，如果工艺允许，火源和阻火器之间的弯曲数量应尽可能减少。