阻火器的简介
管道阻火器是适用于石化、化工、轻工等行业的可燃气体液体运输过程中的安全装置。阻火器由阀体和芯件两部分组成。通过芯件来阻止火焰在管道内蔓延,其原理为“器壁效应”,就是火焰与器壁的碰撞进行能量转换,减低了温度,使其在芯件中熄灭避免了火焰在芯件的另一端复燃;
管道阻火器广泛应用于加热燃料气、天然气、石油液化气的管路上及油气回收、煤矿瓦斯排放、气体分析等系统,能有效地保证气体管道及气体使用点的安全运行。管道阻火器的作用是阻止可燃气体、易燃液体蒸汽的火焰蔓延和防止回火而引起爆炸的安全设备。通常安在炉前的燃料气主管线上,它通常是一段直径比燃料气管线粗、两头带法兰的短管,在管内与气流垂直安入着十片左右的铜丝网,一般用一定厚度的铸铝环将网片周边压紧并形成一定间隔。由于铜网的散热性能极好,当火焰遇到铜网后因温度剧降而熄火,从而起到阻火的作用。它的主要功能是允许易燃爆气体通过、对外界传入储罐的火焰起有阻止窒息的作用。这种管道阻火器可以在高寒地区低温条件下使用的特点,它可以与通气管配套或单独使用。适用于储存闪点低于28℃的甲类油品和闪点低于60℃的乙类油品,也适用于储存物料以氮气封顶的拱顶罐上,砾石阻火器与网型阻火器原理同上用在管道。
阻火器的分类:
根据结构可分为:
1、金属网型阻火器
金属网型阻火器主要由阻火器壳体、金属网层(阻火层)两部分组成。阻火层由单层或多层不锈钢、铜丝网重叠制作而成,阻火效果随金属网层增加而增加,但当金属网层数增加到一定值后,阻火效果增强不再显著。金属网层数及阻火性能与金属网孔大小有关。一般来说,网孔较小的金属网要求层数相对较少,但金属网孔眼过小会因流体阻力增大而造成堵塞。目前,国内常用阻火层金属网的网孔为16—22目,国外则多采用网孔为30目和40目的阻火层金属网
在管内与气流垂直安入十片左右的金属丝网,用一定厚度的铸铝环将网片周边压紧并形成一定间隔。由于铜网的散热性能极好,铜丝网阻火器较为常用。当火焰遇到铜网后因温度剧降而熄火,从而起到阻火的作用。但是这种类型的阻火器熄灭火焰的能力有限、且通过能力差、体积大、耗费材料、造价高等缺点,目前已很少使用;一些大型柴油机组的进气格栅仍使用的是这种金属丝网阻火板(详见《柴油机进出口阻火格栅替代方案》)。
2、波纹板(网)阻火器
由阻火器壳体1、其两端通过法兰 连接的封盖2、和壳体内阻火芯体3等构成,阻火芯体包括多层相间排列的波纹板层4和金属网层5,由穿过阻火芯体的螺栓7固定于壳体内壁耳子10上。相间排 列的波纹板层4和金属网层5各为2-8层;波纹板为具有三角形波纹的铝合金板。螺栓7及内壁耳子10有三个,彼此成60°夹角。该阻火器的积极效果在于, 阻火芯体为板网相间,有利于对回火炭粒火星的分散、阻隔、熄灭,提高了阻火性能。采用铝合金波纹板,导热系数高于不锈钢,散热性好,亦有利提高阻火性。由 螺栓与壳体内壁耳子固定阻火芯体,使装拆方便。
3、液封阻火器
液封阻火器分为敞开式和封闭式两种,其原理是利用液体的压力或浮力,来制造一个恒压的密封空间, 其中有的是定容的,有的不定容,定容的是利用压力,不定容的是利用浮力, 压力也是可调解的,只要调解液体的深度或压盖的重量、增加或减少负重,
通过液封封住气体进出口之间,进出口任何一侧着火,都在液封中被熄灭;这类阻火器的特点是可以用于含有少量固体粉粒的物料体系、由于水良好的物理特性,我们最常见的为水封阻火器,例如U型水封阻火器、多级水封阻火器、水封井等。
4、机械式阻火器
又名单向阀式机械阻火器,其原理是利用单向阀的原理、管道内介质正常流通时、介质顺向压力轻轻推开阀座,介质流通,当管道下游发生爆燃时,介质逆流此时阀座受弹簧压力及逆向压力关闭,当管道上游发生爆燃时,压力迅速上升,介质推动阀芯向阀后密封,此时卡扣锁紧阀座,截断管道介质流通,
5、填充型阻火器(又称填料型阻火器)
是由具有许多细小通道或缝隙的固体材料(阻火元件)所组成。要求阻火元件的缝隙或通道尽量小,因而当火焰进入阻火器后,被阻火元件分成许多细小的火焰流,由于传热作用(气体被冷却)和器壁效应,火焰流猝灭;例如砾石阻火器、填料塔式。
6、板型阻火器(有平行板型和多孔板型两种)
平行板结构的阻火器 这类阻火器的阻火层结构由不锈钢薄板垂直平行排列.形成一定的间隙,组合成不同的形状,造成一定孔隙的火焰通道,平行板间距根据阻止火焰速度而定一般情况间隙在0.3-0. 7mm之间,组合成规定尺寸的阻火层。这种结构的阻火层能承受较大的爆炸压力。其制造.工艺简单,孔隙易于检查,但体积较大,流阻较低,适用于煤矿和内燃机排气系统。多孔板型结构的阻火器 这类阻火器的阻火层结构由不锈钢薄板水平方向多层重叠而成,板上有许多长形的缝隙或许多细小的孔眼,这就形成有规律的通道,孔眼大小和层次数目取决于阻止火馅速度的大小,板与板之间距为0.4-0.6mm.用螺栓形成固定的间距的孔板。这种结构的阻火器比金属网型阻火器的流阻小.强度高,阻火性能好。
7、泡沫金属结构的阻火器
这类阻火器的阻火层是用泡沫金属制成。泡沫金属是一种新型材料,它由多种金属制成,其中以镍、铬合金为主,其结构与许多细孔的泡沫塑料相似。泡沫金属中的铬含量不少于15%,不大于40%,制成的泡沫金属阻火层的材质密度不小于0. 5g/cm'。利用泡沫金属的细小孔晾所形成的通道,以有效阻止火焰的通过,达到阻火的目的。这种结构的阻火器的优点重量较轻,体积小,便于安装和谈换,阻爆性能好。但其缺点是泡沫金属内的孔隙不均匀,孔隙不易险查,堵塞后也不易清理,同时流阻也大。
8、迷宫密闭式阻火器
一种迷宫密闭式阻火器,外壳及其内的定位圈和两端法兰盘、管道连接,定位圈内依次嵌入环状缓流孔板、环状 多孔泄流孔板和蜂孔阻火板,泄流孔板和蜂孔阻火板之间装有活塞、连动弹簧和游动盘,采取缓冲、迷宫、连动和密封的方式阻火,它克服了管道金属网式阻火器流 阻大,易堵塞,使用周期短,阻火性能差等缺陷,因而广泛应用于石油、化工产品的生产过程中。
管道防爆阻火器是应用火焰通过热导体的狭小孔隙时,由于热量损失而熄灭的原理设计制造。管道防爆阻火器主要由壳体和滤芯两部分组成。壳体应具有足够的强度,以承受爆炸产生的冲击压力。波纹型滤芯用不锈钢、铜镍合金、铝或铝合金支撑。波纹型阻火器能组织爆燃的猛烈火焰,并能承受相应的机械和热力作用,流动阻力小,易于清洗和更换。
工作原理
大多数阻火器是由能够通过气体的许多细小、均匀或不均匀的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的小,小到只要能够通过火焰就可以。这样,火焰进入阻火器后就分成许多细小的火焰流被熄灭。火焰能够被熄灭的机理是传热作用和器壁效应。
(1) 传热作用 管道阻火器能够阻止火焰继续传播并迫使火焰熄灭的因素之一是传热作用。我们知道,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。由于通道或孔隙的传热面积很大,火焰通过通道壁进行热交换后,温度下降,到一定程度时火焰即被熄灭。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2.6%。这说明材质问题是次要的。即传热作用是熄灭火焰的一种原因,但不是主要的原因。因此,对于作为阻爆用的阻火器来说,其材质的选择不是太重要的。但是在选用材质时应考虑其机械强度和耐腐蚀等性能。
(2) 器壁效应 根据燃烧与爆炸连锁反应理论,认为燃烧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、化学反应能等)的激发下,使分子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,作用的结果除了生成物之外还能产生新的自由基。这样自由基又消耗又生新的如此不断地进行下去。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。当然,自行燃烧与反应系统的条件有关,如温度、压力、气体浓度、容器的大小和材质等。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几率反而增加,这样就促使自由基反应减低。当通道尺寸减小到某一数值时,这种器壁效应就造成了火焰不能继续进行的条件,火焰即被阻止。由此可知,器壁效应是阻火器阻火焰作的主要机理。由此点出发,可以设计出知种结构形式的阻火器,满足工业上的需要。
GZW-1管道阻火器适用范围:
GZW-1阻爆燃型管道阻火器适用于管道、闪点低于28℃的甲类、油品、氢氧液化类和闪点低于60℃的煤油、柴油、甲笨原油等,输送可燃性气体的管道上、火炬系列、油气回收系统、加热炉燃料气的管网上、气体净化通化系统、气体分析系统、煤矿瓦斯排放系统。
GZW-1阻爆燃型管道阻火器工作原理:
GZW-1阻爆燃型管道阻火器又名GZW-1管道阻火器,是用来阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰向外蔓延的安全装置。设计阻火内件时,是根据不同混合气体的介质、气体的组分、压力降、长径比、弯头数量来设计MESG值并达到一定阻火速度值的有规则填料。当火焰进入阻火器后,被有规则的阻火元件切割成许多细小的火焰流,由于传热的作用和器壁效应,进入的气体被冷却,使冷却的气体达不到着火温度,没有着火温度就不能形成燃烧,最终使火焰流猝灭,从而达到阻火目的。
GZW-1阻爆燃型管道阻火器性能及特点:
管道阻火器结构合理,重量轻,耐腐蚀,阻爆性能合格,连续13次以亚音速火焰试验每次都能阻火;壳体水压试验合格。。
管道阻火器易检修,安装方便。耐烧性能合格,耐烧试验1小时无回火现象。
管道阻火器芯子采用不锈钢材料,耐腐蚀,易于清洗。壳体水压试验合格。
管道阻火器主要用途:
1、输送可燃性气体的管道上。
2、火炬系统。
3、油气回收系统。
4、加热炉燃料气的管网上。
5、气体净化通化系统。
6、气体分析系统。
7、煤矿瓦斯排放系统。
阻爆燃型管道阻火器零部件材料:
阀体材料 | 碳钢WCB、不锈钢304、316、 |
阻火芯件材料 | 不锈钢防爆阻火波纹板 |
密封件材料 | 耐油石棉橡胶、四氟PTFE |
环境温度 ℃ | ≤480 |
公称压力(MPa) | 0.6~5.0 |
防爆级别 | BS5501:ⅡA、ⅡB、ⅡC |
GZW/GYW管道阻火器根据阻火性能和阻火等级,阻火器可分为普通型、阻爆燃型、阻爆轰型三类
结构形式 | 普通型 | 阻爆燃型 | 阻爆轰型 |
最大试验安全间隙(mm) | MESG≥0.9 | 0.5<MESG<0.9 | MESG≤0.5 |
阻火级别 | ⅡA | ⅡB | ⅡC |
使用场所 | 储罐、管端放空 | 放空管、燃气管道 | 爆轰管道
|
阻爆燃型管道阻火器外形连接尺寸:
型 号 | 口 径 | PN MPa | GZW-1管道阻火器外形尺寸(mm) | 螺 栓 | ||||
K | D | DL | L | 数量(KG) | 螺纹 | |||
GZW-20 | DN20 | 1.6 | 75 | 105 | 195 | 200 | 4 | M12 |
GZW-25 | DN25 | 85 | 115 | 195 | 200 | 4 | M12 | |
GZW-40 | DN40 | 110 | 150 | 245 | 240 | 4 | M16 | |
GZW-50 | DN50 | 125 | 165 | 245 | 240 | 4 | M16 | |
GZW-80 | DN80 | 160 | 200 | 280 | 250 | 8 | M16 | |
GZW-100 | DN100 | 180 | 220 | 335 | 260 | 8 | M16 | |
GZW-150 | DN150 | 240 | 285 | 460 | 360 | 8 | M20 | |
GZW-200 | DN200 | 295 | 340 | 520 | 420 | 12 | M20 | |
GZW-250 | DN250 | 355 | 405 | 580 | 430 | 12 | M24 | |
GZW-300 | DN300 | 410 | 460 | 705 | 450 | 12 | M24 | |
GZW-600 | DN600 | 770 | 840 | 1120 | 580 | 20 | M33 |
管道阻火器美标法兰连接外形尺寸:ANSI、API、ASME 可供JIS标准
规格 | 安装尺寸(mm) | ||||
D
|
K | DL
|
H
|
N-d
|
|
3/4" | 98 | 70 | Ø130 | 160 | 4×15 |
1 | 108 | 79.5 | Ø135 | 160 | 4×15 |
1-1/4" | 117 | 89 | Ø155 | 180 | 4×15 |
1-1/2" | 127 | 98.5 | Ø170 | 200 | 4×15 |
2" | 152 | 120.5 | Ø195 | 220 | 4×19
|
2-1/2" | 178 | 139.5 | Ø220 | 220 | 4×19 |
3" | 190 | 152.5 | Ø250 | 250 | 4×19 |
4" | 229 | 190.5 | Ø295 | 260 | 8×19
|
5" | 254 | 216 | Ø360 | 300 | 8×22 |
6" | 279 | 241.5 | Ø430 | 360 | 8×22
|
8" | 343 | 298.5 | Ø520 | 420 | 8×22
|
2. 阻火器上的流向标记必须与介质流向一致。
3. 每隔半年应检查一次,检查阻火层是否有堵塞、变形或腐蚀等缺陷。
4. 被堵塞的阻火器阻火层应清洗干净,保证每个孔眼畅通,对于变形或腐蚀的阻火层应更换。
5. 清洗阻火器芯件时,应采用高压蒸汽、非腐蚀性溶剂或压缩空气吹扫,不得采用锋利的硬件刷洗。
6. 重新安装阻火器时,应更新垫片并确认密封面已清洁和无损伤,不得漏气。
目前,阻火器人们知道的比较多的是应用在燃气瓦斯类的排放系统上。其实,阻火器的用途有很多,只是平时没有留意而已。阻火器又叫防火器,主要是因为其作用是为了防止火焰窜入存有易燃易爆的设备中或阻止火苗漫延而得名。其实,说白了,阻火器就是一种安全装置。
GZW-1管道阻火器订货须知:
一、GZW-1管道阻火器产品名称与型号、口径、使用压力、介质温度、是否带附件以便我们的为您正确选型。
二、若已经由设计单位选定我们公司的型号,请直接向我司销售部订购。
三、当使用的场合非常重要或环境比较复杂时,请您尽量提供设计图纸和详细参数,由我们的公司专家为您审核把关。
1 引言:防爆技术原理 1.1防爆技术的基本理论 从防爆技术原理看,防止物理或化学爆炸发生条件同时出现,是预防爆炸事故发生的根本技术措施。从爆炸事故破坏力形成看,一般应同时具备以下五个条件:(1)可燃物;(2)助燃剂;(3)可燃物与助燃剂均匀混合;(4)爆炸性混合物处于相对封闭空间内;(5)足够能量的点火源 。 1.2引发火灾的三个条件 引发火灾的三个条件是:可燃物、氧化剂和点火能源同时存在,相互作用。引发爆炸的条件是:爆炸品(内含还原剂和氧化剂)或可燃物(可燃气、蒸气或粉尘)与空气混合物和起爆能源同时存在、相互作用。如果我们采取措施避免或消除上述条件之一,就可以防止火灾或爆炸事故的发生,这就是防火防爆的基本原理。 在制定防火防爆措施时,可以从以下四个方面去考虑: (1)预防性措施。这是最基本、最重要的措施。我们可以把预防性措施分为两大类:消除导致火爆灾害的物质条件(即点火可燃物与氧比剂的结合)及消除导致火爆灾害的能量条件(即点火或引爆能源),从而从根本上杜绝发火(引爆)的可能性。 (2)限制性措施。即一旦发生火灾爆炸事故。限制其蔓延扩大及减少其损失的措施。如安装阻火、泄压设备,设防火墙、防爆墙等。 (3)消防措施。配备必要的消防措施,在万一不慎起火时,能及时扑灭。特别是如果能在着火初期将火扑灭,就可以避免发生大火灾或引发爆炸。从广义上讲,这也是防火防爆措施的一部分。 (4)疏散性措施。预先采取必要的措施,如建筑物、飞机、车辆上设置安全门或疏散楼梯、疏散通道等。当一旦发生较大火灾时,能迅速将人员或重要物资撤到安全区,以减少损失。 1.3阻火器的工作原理及分类 关于阻火器的工作原理,目前主要有两种观点:一种是基于传热作用; 一是器壁效应。 (1)传热作用 阻火器能够阻止火焰传播并迫使火焰熄灭。燃烧所需要的必要条件之一就是要达到一定的温度,即着火点。低于着火点,燃烧就会停止。依照这一原理,只要将可燃物的温度降到着火点以下,可以使火焰熄灭,就可以阻止火焰的蔓延。阻火器是由许多细小的空隙和通道组成。当火焰通过阻火元件的许多细小通道之后将变成若干细小的火焰流,由于通道或空隙的传热面积很大,火焰通过时即进行热交换,当火焰温度下降到一定温度时火焰即熄灭。在设计阻火器的内部阻火元件时尽可能扩大细小火焰和通道壁的接触面积,强化传热,使火焰温度降低到着火点以下,达到阻止火焰蔓延的目的。根据英国罗贝尔对阻火器进行实验表明:传热作用对阻火器熄灭火焰不是主要的,而是器壁效应起主要作用。 (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的产生并不是分子直接作用的结果,而是受外来能源(热能辐射能电能光能化学反应能等)的激发,分子键受到破坏,产生具备反应能的分子(称为活化分子),这些活化分子在发生化学反应时,首先分裂出十分活跃而生命短促的自由基。化学反应就是靠这些自由基进行的。自由基与其他分子相撞,生成新的产物,同时也产生新的自由基再继续与其他分子发生反应。当燃烧的可燃气体通过阻火元件的狭窄通道时,自由基与通道壁的碰撞几率增大,参加反应的自由基减少。当阻火器的通道窄到一定程度时,自由基与反应分子之间的碰撞几率随之减少,自由基与通道壁的碰撞几率增大,当自由基与通道壁的碰撞占主导地位,由于自由基数量急剧减少,当化学反应自由基销毁速率大于产生速率时,反应不能继续进行,当通道尺寸减少到一定程度时,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,也即燃烧反应不能通过阻火器继续传播[1]。 但是在大多数情况下,阻火器的传热效应和碰撞效应同时存在。火焰发生淬熄的过程如图1所示,爆燃火焰在狭缝中淬熄主要是由于火焰面的化学反应放热与散热条件不匹配引起的。火焰以速度υ进入狭缝时,火焰面内靠近狭缝冷壁处作为化学反应活化中心的自由基和自由原子与冷壁相碰撞放出其能量,这相当于反应区的热量流向冷壁边界,从而当火焰面到达一定距离时,在壁面附近产生了熄灭层。随着火焰面的运动,熄灭层厚度不断增大,以至于自由基进入熄灭层内就被复合成分子并放出能量,而仅有少量自由基能穿透熄灭层与冷壁相撞。在后续进程中,火焰在该狭缝内完全淬熄。能使火焰发生淬熄的通道直径称为淬熄直径,用D来表示。火焰在具有淬熄直径D的通道上传播到熄灭之前的那段距离称为淬熄长度,用L来表示。
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阻火器种类
阻火器的种类 | 设计应用范围 |
1、管端型 | |
阻爆燃型 | 用于阻止非受限的爆燃进入管道而引起的储罐或工艺装置的爆炸。 |
2、管道型 | |
阻爆燃型 | 用于阻止亚音速的火焰。 |
阻爆轰型 | 用于阻止亚音速的火焰和高爆炸压力。 |
■ 阻火器性能 ■ | |||
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