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石油化工裝置的設(shè)計(jì)中阻火器是用于阻止可燃?xì)饣鹧胬^續(xù)傳播的安全裝置。阻火器的分類(lèi)目前有幾類(lèi)分類(lèi)方法。

依使用場(chǎng)合不同可分放空阻火器和管道阻火器，依阻火元件可劃分為: 填充型、板型、金屬絲網(wǎng)型、液封型和波

紋型等5種。其中波紋型阻火器性能穩(wěn)定 ,在石油化工裝置中應(yīng)用較多。這里以波紋型阻火器為例，說(shuō)明其在石

油化工裝置設(shè)計(jì)中的選用。

阻火器的選用：最大實(shí)驗(yàn)安全間隙—MESG值火焰通過(guò)阻火元件的細(xì)小通道并在通道內(nèi)降 溫。當(dāng)火焰被分割小到

一定程度時(shí)通道移走的熱量足以將溫度降到可燃物燃點(diǎn)以下使火焰 熄滅?；蛴善鞅谛?yīng)解釋?zhuān)?dāng)通道窄到一定程

度時(shí)自由基與管道壁的碰撞占主導(dǎo)地位,自由基大量減少燃燒反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行。因此把在一定條件下(0. 1 MPa ,

20 ℃) 剛好能夠使火焰熄滅的通道尺寸定義為“最大實(shí)驗(yàn)安全間隙”(MESG,Maxi2 mum Experimental Safe Gap)。

阻火元件的通道尺寸是決定阻火器性能的關(guān)鍵因素,不同氣體具有不同的MESG值。因此在選擇阻火器時(shí)應(yīng)根據(jù)可

燃?xì)怏w的組成確定MES值。在具體選擇時(shí)又根據(jù)MESG值將氣體劃分為幾個(gè)等級(jí)。目前國(guó)際上經(jīng)常采用兩類(lèi)方法。

一是美國(guó)全國(guó)電氣協(xié)會(huì)(NEC) 的分類(lèi)法,據(jù)氣體的MESG值將氣體分為四個(gè)等級(jí) (A ,B ,C , D) ;另一類(lèi)是國(guó)際電工

協(xié)會(huì) ( IEC) 的方法它也將氣體分為四個(gè)等級(jí) (IIC , IIB , IIA 及 I) 。兩種標(biāo)準(zhǔn)劃分的各類(lèi)氣體的 MESG 值及測(cè)試

氣體如表1所示。

兩種MESG分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)
NEC	IEC	MESG/mm	測(cè)試氣體
A	IIC	0.25	乙炔
B	IIC	0.28	氫氣
C	IIB	0.65	乙烯
D	IIA	0.90	丙烯
GM	I	1.12	甲烷

這樣 在選用阻器時(shí)即可在設(shè)計(jì)規(guī)定使用的規(guī)范中首先查出所用可燃?xì)怏w的等級(jí)，然后根據(jù) 該組氣體對(duì)應(yīng)的

MESG值來(lái)選擇相應(yīng)的阻火元件。混合MESG值的確定在化工裝置設(shè)計(jì)中,經(jīng)常會(huì)遇到混合可燃性氣體。在這

種情況下可根據(jù)混合氣體的具體組成來(lái)確定選用依據(jù)。表2給出不同的可燃性氣體 混合后可能出現(xiàn)的幾種情

況以及選用建議。

表2混合氣體MESG值
混合氣體	化學(xué)反應(yīng)	選用建議	舉例說(shuō)明
屬NEG/IEC分類(lèi)相同  類(lèi)別（全部為IIA）	不易腐蝕	以混合氣體中MESG最小值為設(shè)  計(jì)依據(jù)	甲烷、乙烷、丁烷  采用MESG=1.12
	可能發(fā)生	實(shí)驗(yàn)確定	乙烷、氫氣
屬NEG/IEC分類(lèi)不同  類(lèi)別	不易腐蝕	以混合氣體中MESG最小值為設(shè)  計(jì)依據(jù)	乙烯、丙烯  采用MESG=0.65
	可能發(fā)生	實(shí)驗(yàn)確定	乙烯、氫氣

對(duì)于混合可燃?xì)怏w選取MESG時(shí)應(yīng)更加慎重。當(dāng)可燃混合氣體的組分之間有可能發(fā)生反應(yīng) 時(shí)最安全的方法是

將氣體組成及操作條件提供給專(zhuān)業(yè)制造廠(chǎng)，由制造廠(chǎng)根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)確定 MESG值。另外雖然理論上選用所有

可燃?xì)怏w中MESG值最小的阻火器可能是安全的，但在實(shí)際應(yīng)用中,還要考慮整個(gè)管路系統(tǒng)(尤其是管道阻火器)

是否對(duì)該元件有壓力降要求。因?yàn)?/span> MESG值越小,通過(guò)阻力越大有可能需要擴(kuò)大阻火器直徑以達(dá)到工藝要求。

選擇阻火器類(lèi)型的影響因素:火源距離的影響火焰在充滿(mǎn)可燃?xì)怏w管道中的傳播速度隨火 焰的傳播有很大的變

化。如果點(diǎn)燃充滿(mǎn)可燃?xì)怏w的水平管道的一端,火焰首先傳向管壁然后迅速向還末引燃的氣體傳播,燃燒產(chǎn)生的

熱量使得燃燒氣體迅速膨脹氣體膨脹又導(dǎo)致可燃?xì)怏w前端被壓縮,產(chǎn)生“壓升”現(xiàn)象。火焰前端氣體被壓縮密度增

加,燃燒傳播速度加快燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量增多,導(dǎo)致可燃?xì)怏w前端更劇烈的“壓升”。由于火焰在管道中傳播的這

一特性使得火焰的傳播速度可以從零加速至聲速甚至超聲速,火焰前端壓力也可增至約20MPa。因此火源點(diǎn)距

阻火器的距離對(duì)阻火器的選擇有很大影響。如果阻火器距火源較遠(yuǎn),那么燃燒就有了一定的加速距離可能會(huì)由

爆燃轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z,火焰前端壓力的增加對(duì)阻火元件耐壓能力提出了更為嚴(yán)格的要求。

表3火焰對(duì)阻火器選型的影響
氣體種類(lèi)	距離*/m	阻火時(shí)間（最小值min）	建議選用類(lèi)型
NEC:D	6	5	標(biāo)準(zhǔn)在線(xiàn)型
IEC:IIA	18	15	高壓在線(xiàn)阻燃型
	無(wú)限制	120	阻燃轟型
NEC:C	2	4	標(biāo)準(zhǔn)在線(xiàn)型
IEC:IIB	不能確定影響因素	不能確定	高壓在線(xiàn)阻燃型
	無(wú)限制	15	阻爆轟型
NEC:B	1.2	2	標(biāo)準(zhǔn)在線(xiàn)型
IEC:IIC	6	15	高壓在線(xiàn)阻燃型
	無(wú)限制	60	阻爆轟型

注：*為阻火器至火源的管道傳遞距離(無(wú)彎頭) 。

從上表可以看出即使對(duì)同種可燃?xì)怏w，在相同工況下僅僅因安裝位置不同在阻火器制造強(qiáng) 度和阻火時(shí)間的選

擇上就會(huì)有很大差異。因此在選用在線(xiàn)阻火器時(shí)要十分注意安裝位置的影響，在滿(mǎn)足工藝條件的情況下應(yīng)盡

可能使之靠近火源點(diǎn),以降低對(duì)阻火器的制造要求,在保證安全前提下提高經(jīng)濟(jì)性。

彎頭的影響：管道中的彎頭對(duì)火焰的傳播起加速作用這也是以往設(shè)計(jì)時(shí)常被忽略的事項(xiàng)。不同制造商的產(chǎn)品可

能會(huì)有不同，下面就彎頭對(duì)阻火器選型的影響做了簡(jiǎn)單的說(shuō)明：

彎頭對(duì)阻火器選型的影響
氣體種類(lèi)	彎頭數(shù)量	選型情況
NEC:C	無(wú)	標(biāo)準(zhǔn)在線(xiàn)型
IEC:IIB	1個(gè)	標(biāo)準(zhǔn)在線(xiàn)型
	多個(gè)	不能確定
NEC:B	無(wú)	標(biāo)準(zhǔn)在線(xiàn)型
IEC:IIC	1個(gè)	不能確定
	多個(gè)	不能確定

注:火源與阻火器間距離為 2 m。

由上表可以看出彎頭的影響因氣體種類(lèi)和火源距離而異,并且當(dāng)彎頭多于1個(gè)時(shí),情況變得復(fù)雜起來(lái),需要模擬管

線(xiàn)的真實(shí)情況,通過(guò)試驗(yàn)來(lái)選定。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)。

阻火器選擇得當(dāng)就會(huì)在一定的條件下起到阻止火焰?zhèn)鞑サ淖饔谩５敲糠N阻火器都有其特定的工作范圍,只能

在一定的條件下起到安全保護(hù)作用,并不是任何情況下都能阻止火焰的傳播。每種阻火器都應(yīng)標(biāo)出其阻火元件

的通道尺寸,它只能用于 MESG值大于該值的氣體,否則會(huì)完全失效每種阻火器在特定的條件下都有一定的阻火

時(shí)間,當(dāng)火焰端燃燒時(shí)間超過(guò)其阻火時(shí)間時(shí),阻火器也會(huì)失效;對(duì)于在線(xiàn)型阻火器的選用更要注意由于安裝位置不

同而引起的選型變化,否則可能會(huì)因起不到預(yù)想的效果而埋下安全隱患。 綜上所述在阻火器的選型過(guò)程中,在按

照規(guī)范計(jì)算MESG值的同時(shí),還要十分注意影響選型的各種因素根據(jù)實(shí)際工況確定適宜的阻火器,只有這樣才能達(dá)

到既確保安全又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。