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阻火器工作原理

发布时间:2021/1/7 

 阻火器,又被称作防火器或隔火器,是一种在工业中被广泛应用的设备。阻火器是一种用于组织易燃液体、易燃气体和易燃蒸汽产生的火焰进入管道,从而蔓延至整个设备产生危害的一种装置。阻火器用于工业的历史非常悠久,最早可以追溯至上世纪20年代,当时就已经被运用于石油工业。随着工业的进展脚步迅速向前,煤矿、铁路、化工、采运等工业系统也已广泛运用阻火器,并发挥着重大作用。
 
 为什么阻火器能够阻火,这是因为阻火器是由许多能够透过气体的细小管道和细小空隙的材料组成的,这些管道和空隙由于极其微小,因此可以阻隔火焰,能使火焰熄灭。简而言之,阻火器的工作机理就是传热作用也器壁效应。
 
 阻火器的传热作用,就是指透过气体的细小管道和细小空隙,当火焰进入到细小管道后,形成了微小的火焰流。火焰流接触到通道进行了冷热交流,使得温度下降,便可使火焰熄灭。传热作用是熄火的一种原因,但却并不是主要原因。
 
 器壁效应才是阻火器阻止火焰的最主要原因。器壁效应是一种复杂的化学反应,通过器壁效应,造成无法让火焰继续传播的效果。
阻火器是现代工业中不可缺少的阻火装置。虽然它为现代工业的发展带来了许多方便,但是它却并不是一个新鲜事物。阻火器的诞生最早可以追溯到上世纪20年代,当时就已经将阻火器运用到石油工业中。如今,阻火器的用途早已拓宽,在化工、采运、煤矿、铁路等工业系统的运作中被广泛应用,并具有十分重要的影响。
 
 业内流传着一句很经典的话:阻火器一定要设置在合适的位置,只有这样才能做到保证安全,同时又可以降低阻火器的价格,达到安全和经济兼得的目的。因此,可见阻火器的位置对阻火器的选型是具有一定影响的。
 
 所谓的阻火器的位置对阻火器选型的影响,指的是火源与阻火器之间的位置差别,由于距离的不同,使得对阻火器选型造成的不同。通常来说,当到达阻火器的火焰速度低于声速时,应该选择阻爆燃型阻火器。到达阻火器的火焰速度等于和高于声速时,应该选择阻爆轰型阻火器。
 
 虽然两者名字只差两个字,但是在构造上却是千差万别的。在价格上,阻爆轰型阻火器要比阻爆燃型阻火器价格高许多。在阻爆轰型阻火器中,价格越高,使用的元件的就越高级,构造越是复杂。因此,设在合适的位子,才能使阻火器达到最好的使用效果,凸显出安全又经济的特点。
阻火器(又名防火器、隔火器) 是用来阻止易燃气体和易燃液体蒸气的火焰蔓延的安全装置。早在1928 年阻火器已被应用于石油工业, 以后随着工业发展广泛用于化学工业、煤矿、水运、采油、铁路运输、煤气输送管网及油气回收系统等。
 

1 阻火器的阻火机理
  大多数阻火器是由能够通过气体的许多细小通道或孔隙的固体材质所组成, 对这些通道或孔隙要求尽量小, 小到能使火焰被熄灭。火焰能够被熄灭的机理是传热作用和器壁效应。
1.1 传热作用
  阻火器是由许多细小通道或孔隙组成的, 当火焰进入这些细小通道后, 就形成许多细小的火焰流。由于通道的传热面积大, 火焰通过通道壁进行热交换后, 温度下降, 达到一定程度火焰可以熄灭。根据英国罗卜尔(M ·Roper) 对波纹型阻火器进行的试验表明, 当把阻火器材料的导热性提高460 倍时, 其熄灭直径仅改变216%。这说明材质问题是次要的。也就是说传热作用是熄灭火焰的一种原因, 但不是主要的原因。
1.2 器壁效应
  根据燃烧与爆炸连锁反应理论, 认为燃烧与爆炸现象不是分子间直接作用的结果, 而是在外来能源(热能、辐射能、电能、化学能等) 的激发下, 使分子键受到破坏, 产生具备反应能力的分子(称为活性分子) , 这些活性分子发生化学反应时, 首先分裂为十分活泼而寿命短促的自由基。化学反应是靠这些自由基进行的。自由基与另一分子作用的结果除了生成物之外, 还能产生新的自由基。这些新的自由基反复地反应, 又消耗又生成, 不断地进行下去。由此可知易燃混合气体自行燃烧(在开始燃烧后, 没有外界能源的作用) 的条件是: 新产生的自由基数等于或大于消失的自由基数。
  随着阻火器通道尺寸的减小, 自由基与反应分子之间碰撞几率随之减少, 而自由基与通道壁的碰撞几率反而增加, 这样就促使自由基反应减低。当通道尺寸减少到某一数值时, 这种器壁效应就造成了火焰不能继续传播的条件, 火焰即被阻止。因此器壁效应是阻止火焰的主要机理。
 

2 阻火器的选型
2.1 阻火器按用途选型:
  阻火器按用途可分储罐阻火器、加油站阻火器、加热炉阻火器、火炬阻火器、放空管阻火器、煤气输送管阻火器等。
2.2 阻火器按安装位置选型
管端阻火器: 安装在排气管的端部;
管道阻火器: 安装在管道中间位置。
2.3 阻火器按阻止火焰速度选型
阻爆燃型阻火器: 能阻止以亚音速传播的爆炸火焰通过;
阻爆轰型阻火器: 能阻止以冲击波为特征、以超音速传播的爆炸火焰通过。
2.4 阻火器按气体分级选型:
适用于I 级气体的阻火器;
适用于IIA 级气体的阻火器;
适用于IIB 级气体的阻火器;
适用于IIC 级气体的阻火器( 气体分级见HGJ 21289)。

 
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