在管道足够长且燃烧足够快的条件下,火焰会依次经历爆燃、不稳定爆轰、稳定爆轰等几个燃烧阶段(图3)。低压爆燃阶段,速度一般可达到112m/s,压力为0.1MPa;中压爆燃阶段,速度一般可达到20Om/s,压力为0.4MPa;高压爆燃阶段,速度一般可达到30Om/s,压力为2MPa;爆轰阶段,速度一般可达到1900m/s,压力为3.5MPa;过度爆轰阶段,速度一般可达到2300m/s,压力为21MPa;稳定爆轰阶段,速度一般可达到1830m/s,压力为35MPa。
如果阻火器距火源较远,那么火焰爆燃可能就会转变为爆轰火焰前端压力增加会导致管道内的危险系数大大增加,同时对阻火器的阻火和耐压能力要求也更为严苛。若选用了错误的阻火器,将会成为安全生产的重大隐患,因此,严格根据燃烧工况选择阻爆燃型或阻爆轰型的阻火器。不过在实际工程应用中,由于混合介质较为复杂,管道情况和火焰点位置都难以确定,无法对不同条件下的阻火器选型作出明确的规定,通常需通过运用标准和积累的工程经验进行具体分析。
根据阻火器的使用场所进行管道/管端阻火器的划分,根据安装位置、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,根据其他参数,诸如阻火器连接方式、阻火器通气量、阻火器大允许压降、阻火器壳体/阻火芯材质、设计标准、同心/偏心设计以及是否需要伴热夹套等具体要求,终完成阻火器选用。在以上阻火器选用涉及的参数中,工况简单的可以根据工艺直接确定,而实际工程设计中工况都比较复杂,介质通常为气体混合物,燃烧工况也复杂多样
阻火器原理
阻火器分上下两个壳体,两个壳体中间设置阻火芯。壳体由铝合金铸造而成,应有足够的强度以防微爆产生的冲击压力。波纹型阻火器的阻火芯是用薄不锈钢波纹带与平带共同卷制成盘装,它的阻火能力仅仅取决于阻火芯上由波纹形成的三角形截面孔的大小和阻火层的厚度。
阻火器根据使用场所
(1)放空阻火器:安装在站场或阀室的放空管道上,用以防止外部火焰传入管道,分为管端型和普通型。
管端型:一端与大气相通,为防止灰尘或雨水进入阻火器,顶部安装防风雨帽,管端型放空阻火器为阻爆燃型。
普通型:两端与管道相连,通过下游管道与大气相通,根据安装位置可以分为阻爆燃型和阻爆轰型。
(2)管道阻火器:安装在密闭管路系统中,用以防止管路系统一端的火焰蔓延到管路系统的另一端。
火焰速度是指阻火器入口处的速度,火焰速度与介质和操作工况(温度、压力、管径大小、管道长度、配管形状及安装位置等)有关,若资料中查找不到,则需要进行实际测试。阻火器的鉴定书中应注明该产品能阻止的大火焰速度。确定阻火器的原则是介质的火焰速度应小于鉴定书上注明的大火焰速度。
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