精细化工防爆阻火器设计防火技术规范

阻火器，这一安装在储罐或排放可燃气体和易燃液体蒸汽的管道上的安全附件，旨在阻止回火引发的火焰传播。其原理在于通过壳体和滤芯的巧妙设计，将火焰细分为众多小段，并通过强化传热来降低火焰温度，进而阻断其蔓延。此外，狭窄的通道设计使得自由基与通道壁的碰撞几率增加，自由基数量大幅减少，从而有效扼制火焰向未燃气体传播。这一装置最初在石油工业中应用，现已广泛拓展至矿山、煤矿、水运及化学工业等多个领域。

精细化工防爆阻火器设计防火技术规范阻火器的分类

阻火器有多种分类方法。根据其性能，阻火器可分为阻爆燃型和阻爆轰型。阻爆燃型主要用于阻止亚音速火焰蔓延，而阻爆轰型则用于阻止音速和超音速火焰蔓延。此外，阻火器还可根据使用场合进行分类，包括放空阻火器和管道阻火器。放空阻火器通常安装在储罐或槽车的放空管道上，以防止外部火焰传入。它们分为管端型和普通型，其中管端型为阻爆燃型，顶部装有温度控制开启的防风雨帽以防止灰尘和雨水进入。管道阻火器则安装在密闭管路系统中，以防止火焰在管路系统中蔓延。

另外，阻火器还可根据滤芯的不同进行分类，包括充填型、板型、金属网型、波纹型和液封型等。NFPA69《防爆系统标准》对阻火器的安装位置和燃烧类型等进行了详细规定。

精细化工防爆阻火器设计防火技术规范阻火器的选型

在特定条件下，选择合适的阻火器至关重要，因为它能有效阻止火焰的传播。然而，每种阻火器都有其特定的适用范围，超出这个范围就无法保证其阻火效果。因此，在进行阻火器选型时，必须综合考虑多种因素。

首先，需要明确阻火器的使用位置、所处理的介质类型（即爆炸级别），以及操作工况（如压力、温度）等基本要素。根据这些信息，可以进一步划分是选用管道型还是管端型阻火器。例如，安装在管道端部或储罐顶部时，应选择管端型阻火器；而在封闭的管道系统中，为了防止未保护侧的火焰蔓延到被保护侧，则应选用管道型阻火器。

接下来，根据安装位置、介质类型和操作工况来确定燃烧工况，从而完成阻火器的初步选型。火焰在管道内的传播速度受到多种因素的影响，包括介质种类、管道温度和压力等。此外，阻火器与点火源之间的距离、安装位置以及管道形状也会对火焰传播产生影响。因此，在选型时需要特别注意这些因素。

一旦初步选型确认，还需要进一步考虑其他参数，如阻火器的连接方式、通气量、最大允许压降等。同时，阻火器的壳体和阻火芯的材质、设计标准以及是否需要伴热夹套等也是选型时需要考虑的重要因素。

在实际工程设计中，由于工况往往较为复杂，介质通常为气体混合物，燃烧工况也多种多样。因此，在选型过程中需要格外谨慎，综合考虑各种因素以确保所选阻火器能够满足实际需求。特别需要注意的是介质类型这一因素，它直接影响到阻火器的分级和选用。
在阻火器的选型过程中，确定介质类型是一个至关重要的环节。这通常依据介质的MESG值来进行划分。MESG值是实验室测试结果的重要指标，它反映了气体或蒸汽混合物在特定条件下的点燃特性。

对于纯组分的可燃气体和蒸气，其MESG测试值可参考《爆炸性环境第20-1部分：气体和蒸汽物质特性分级一试验方法和数据》IEC60079-20-1：2010。而对于多组分的可燃气体和蒸气混合物，确定MESG值的方法则包括咨询专业机构、委托测试，或者采用危险性最高组分的最小MESG作为混合物的MESG。此外，还可以应用经验式进行计算，如《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）中引用的估算方法。

EN ISO16852标准将爆炸性气体混合物依据其MESG值划分为七个爆炸等级，包括ⅡAIA、IBIBIBⅡB和ⅡC。每个等级都可能存在爆燃、稳定爆轰和非稳定爆轰等不同情况。这些信息对于正确选型阻火器具有重要意义。
不同爆炸级别的介质具有不同的危险程度，因此需要选用不同类型的阻火器产品。一般来说，气体介质的MESG值越小，意味着阻火器的使用工况越严苛，设计难度和成本也相应提高。因此，在选型阻火器之前，准确测定气体介质的MESG值至关重要。根据这一指标，可以确定选用何种型号的阻火器，例如，对于氢气，应选择爆炸组别为IIC型的阻火器。

此外，还要注意确保阻火元件的间隙小于介质的MESG值，以确保阻火器能有效阻止火焰传播。当然，选型时还需综合考虑其他因素，如安装位置、工艺状况和燃烧时间等。

在燃烧工况方面，当管道足够长且燃烧速度足够快时，火焰会依次经历爆燃、不稳定爆轰和稳定爆轰等不同的燃烧阶段。这些信息对于理解阻火器的性能和正确选型具有重要意义。
展示了火焰在燃烧过程中的不同阶段及其对应的速度和压力。随着燃烧的进行，火焰会依次经历低压爆燃、中压爆燃、高压爆燃、爆轰、过度爆轰和稳定爆轰等阶段。这些阶段的转换与燃烧过程中产生的“压升"现象密切相关。当点燃充满可燃气体的水平管道时，火焰会首先传向管壁，然后迅速向未引燃的气体传播。燃烧产生的热量导致燃烧气体迅速膨胀，进而压缩可燃气体前端，产生“压升"。这一过程不断循环，使得火焰前端的压力和密度逐渐增加，燃烧传播速度也随之加快。

在实际情况中，阻火器的选型需要根据具体的燃烧工况来定。如果阻火器距离火源较远，火焰爆燃可能转变为爆轰，增加管道内的危险性，同时对阻火器的阻火和耐压能力提出更高要求。因此，必须根据燃烧工况选择适当的阻火器类型，以保障安全生产。

然而，在实际工程应用中，由于混合介质的复杂性、管道情况的多样性以及火焰点位置的不确定性，难以对不同条件下的阻火器选型作出明确规定。通常，需要结合标准和工程经验进行具体分析。此外，管道中的弯头对火焰传播具有加速作用，因此在选型过程中需充分考虑这一因素。当弯头数量超过1个时，燃烧工况会变得更为复杂，需要模拟管线的真实情况进行试验确定。若无试验条件，为安全起见，一般建议选用爆轰型阻火器。因此，在工艺条件允许的情况下，应尽量减少火源与阻火器之间的弯头数量。

此外，还有许多标准对安装在管道、管端和设备上的阻火器提出了详细的要求和规定。这些规范性文件为阻火器的选型、安装和使用提供了重要的指导和依据。
精细化工防爆阻火器设计防火技术规范（GB/T 20806-2020）明确规定了以下设备和管道系统必须设置阻火器：

（1）可燃液体常压储罐，以及液态烃、LNG等低温储罐的通气口和呼吸阀进、出口及其相连通的气管；
（2）火炬、焚烧炉、氧化炉等燃烧设备的入口；
（3）存在持续点燃源和0区的风机、真空泵、压缩机等机械设备的进、出口；
（4）用于装卸可燃液体或气体的终端站、槽船和槽罐车的呼吸阀，以及气体总管；
（5）沼气系统、污水处理和垃圾填埋气系统中，中间气体储罐的呼吸阀及其气体总管；
（6）加工可燃化学品的并联设备或系统的气体和蒸气出口，以及进入火炬、焚烧炉、氧化炉、活性炭吸附槽等处理设备的进口；
（7）可能发生失控放热反应、自燃、自分解的反应器或容器的出口；
（8）输送可能发生爆炸或爆轰的爆炸性气体和蒸汽的管道系统；
（9）可燃气体在线分析设备的放空总管，以及进入爆炸性气体环境危险区域的内燃发动机的排气总管。

精细化工防爆阻火器设计防火技术规范

《精细化工企业工程设计防火标准》（GB 51283-2020）也规定了以下潜在爆炸性环境应设置阻火器：

采用热氧化炉等废气处理设施处理含挥发性有机物的废气时，必须设置燃烧室高温联锁保护系统和燃烧室超压泄爆装置，同时建议设置进气浓度监控与高浓度联锁系统、废气管路阻火器和泄爆装置。
甲B、乙类可燃液体常压储罐，以及液化烃、液化天然气等低温储罐的通气口或呼吸阀处；
焚烧炉、氧化炉等燃烧设备的可燃气体、蒸气或燃料气进口；
输送爆炸性气体的风机、真空泵、压缩机等机械设备的进、出口；
装卸可燃化学品的槽船、槽罐车的气体置换/返回管线；
沼气系统、污水处理和垃圾填埋气系统的中间气体储罐的呼吸阀处或其气体支管接入总管前。
（6）在加工可燃化学品、可燃溶剂回收、可燃气体或蒸气回收以及可燃废气处理等系统的单台设备或系统的气体和蒸气出口处，应设置阻火器，并确保其集合总管进入可能存在点燃源的焚烧炉、氧化炉、活性炭吸附槽等处理设备时，进口处也安装阻火器。
（7）对于可能发生失控放热反应、自燃反应、自分解反应并产生可燃气体、蒸气的反应器或容器，其至大气或不耐爆炸压力的容器的出口处，必须设置阻火器。
（8）可燃气体或蒸气在线分析设备的放空总管上，也应安装阻火器，以确保安全。

此外，《石油化工企业防火设计标准（2018版）》（GB50160-2008）明确规定，当加热炉燃料气调节阀前的管道压力等于或小于4MPa（表），且无低压自动保护仪表时，应在每个燃料气调节阀与加热炉之间增设阻火器。同时，《油品装载系统油气回收设施设计规范》（GB 50759-2012）也要求，油气收集支管与鹤管的连接法兰处必须设置阻火器。

另外，《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T 3007-2014）进一步规定，储存甲B、乙、丙A类液体的固定顶储罐和卧式储罐，以及储存甲B、乙类液体的覆土卧式储罐，都应在通向大气的通气管或呼吸阀上安装阻火器。此外，采用氮气或其他惰性气体密封保护系统的储罐，以及内浮顶储罐罐顶中央通气管，也都应遵循此规定。

最后，《阻火器的设置》（HG/T 20519-1995）标准则详细规定了阻火器的具体设置要求。化学油品的闪点小于等于43℃的储罐，其直接放空管道（含带有呼吸阀管道）上必须设置阻火器。同时，当储罐（和槽车）内物料的最高工作温度大于或等于该物料的闪点时，也应在直接放空管道（含带有呼吸阀的放空管道）上设置阻火器。此外，输送有可能产生爆燃或爆轰的爆炸性混合气体的管道，在考虑可能的事故工况下，也应在接收设备的入口处设置管道阻火器。
（4）对于输送能自行分解并引发火焰蔓延的气体物料，如乙炔，应在接收设备的入口或经试验确定的最佳位置上安装管道阻火器。
（5）在火炬排放气进入火炬头之前，必须设置阻火器或阻火装置，以确保安全。

此外，《立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规范》（AQ 3053-2015）也明确规定了储罐上应设置阻火器的情形，包括甲、乙、丙A类油品的固定顶储罐、采用气体密封的储罐以及内浮顶储罐的罐顶中央通气孔等。同时，《石油化工石油气管道阻火器选用检验及验收标准》（SH/T3413-2019）进一步规定了具有爆炸性混合物存在的可能且无其他防止火焰传播设施的管道系统和容器，如可燃气体输送管道、储罐或容器的开放式通气管等，也应设置阻火器。

最后，《压力管道安全技术监察规程》（TSG D0001-2009）对管道阻火器的设置也提出了具体要求，包括输送有可能产生爆燃或爆轰的混合气体管道、输送能自行分解导致爆炸并引起火焰蔓延的气体管道等，都应在指定位置设置阻火器。同时，对于放空或排气管道上，当储罐的物料闪点低于或等于43℃或物料最高工作压力高于或等于物料闪点时，也必须设置放空阻火器。
（2）可燃气体在线分析设备的放空总管；以及爆炸危险场所内的内燃发动机的排气管道，都应安装阻火器以保障安全。然而，这些标准规范对于阻火器的具体选型，尤其是阻爆燃型与阻爆轰型的选用，提供的信息相对较少。在实际操作中，由于很难准确预知可能的火焰位置，因此通常倾向于选择阻爆轰型管道阻火器。

 燃气阻火器（天然气阻火器、氢气阻火器、乙炔阻火器）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。天然气  氢气阻火器的阻火层结构为金属丝网型或波纹板型。适用于可燃气体管道，如汽油、煤油、轻柴油、笨、甲笨、原油等油品的储灌或火炬系统、气体净化通化系统、气体分析系统、煤矿瓦斯排放系统、加热炉燃料气的管网上。本阀可与呼吸阀配套使用，亦可单独使用；燃气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。波纹型阻火板用不锈钢、铜镍合金。波纹型阻火器能阻止爆燃的猛烈火焰，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。

　　精细化工防爆阻火器设计防火技术规范燃气阻火器主要性能:

　　1、阻爆性能合格，连续13次阻爆性能试验每次均能阻火。

　　2、耐烧性能合格，耐烧试验1小时无回火现象。

　　3、壳体水压试验合格。本产品结构合理，重量轻、耐腐蚀。易检修，安装方便。阻火器芯子采用不锈钢材料， 耐腐蚀易于清洗。

       精细化工防爆阻火器设计防火技术规范燃气阻火器规格尺寸：

       天然气阻火器技术参数：

       天然气阻火器工作原理目前主要有两种观点:一是基于传热作用;一是基于器壁效应。

　　1、传热作用　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，只要将燃烧物质的温度降到其着火点以下，就可以阻止火焰的蔓延。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。设计阻火器内部的阻火元件时，则尽可能扩大细小火焰和通道壁的接触面积，强化传热，使火焰温度降到着火点以下，从而阻止火焰蔓延。

　　2、器壁效应　燃烧与爆炸并不是分子间直接反应，而是受外来能量的激发，分子键遭到破坏，产生活化分子，活化分子又分裂为寿命短但却很活泼的自由基，自由基与其它分子相撞，生成新的产物，同时也产生新的自由基再继续与其它分子发生反应。当燃烧的可燃气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，自由基与通道壁的碰撞占主导地位，由于自由基数量急剧减少，反应不能继续进行，也即燃烧反应不能通过阻火器继续传播。

　　3、最大实验安全间隙MESG值，火焰通过阻火元件的细小通道并在通道内降温。当火焰被分割小到一定程度时，经通道移走的热量足以将温度降到可燃物燃点以下，使火焰熄灭。或由器壁效应解释，当通道窄到一定程度时，自由基与管道壁的碰撞占主导地位，自由基大量减少，燃烧反应不能继续进行。因此，把在一定条件下(0。 1 MPa ，20 ℃) 刚好能够使火焰熄灭的通道尺寸定义为最大实验安全间隙(MESG，Maximum Experimental Safe Gap) 。阻火元件的通道尺寸是决定阻火器性能的关键因素，不同气体具有不同的MESG值。因此，在选择阻火器时， 应根据可燃气体的组成确定其MESG值。在具体选择时，又根据MESG值将气体划分为几个等级。目前国际上经常采用两类方法。一是美国全国电气协会(NEC) 的分类法，它根据气体的MESG值将气体分为四个等级(A ，B ，C ，D) ;另一类是国际电工协会( IEC) 的方法，它也将气体分为四个等级( IIC ， IIB ， IIA 及I) 。两种标准划分的各类气体的MESG 值及测试气体如表1所示。

　　精细化工防爆阻火器设计防火技术规范两种MESG分类标准

       这样，在选用天然气阻火器时，即可在设计规定使用的规范中首先查出所用可燃气体的等级，然后根据该组气体对应的MESG 值来选择相应的阻火元件。

精细化工防爆阻火器设计防火技术规范接下来，我们探讨阻火器的安装要求。

根据《阻火器的设置》（HG/T 20519-1995）的规定，安装管道阻爆轰阻火器时，必须确保其爆轰波吸收器朝向可能产生爆轰的方向，以充分发挥其阻爆轰作用。此外，《石油化工金属管道布置设计规范》（SH/T3012-2011）对不同类型管道的阻火器安装位置提出了具体要求，如氢气放空管上的阻火器应靠近放空口端部，加热炉燃料气主管上的阻火器应靠近加热炉并便于检修等。

同时，《石油化工石油气管道阻火器选用检验及验收标准》（SH/T3413-2019）强调阻火器应安装在接近点火源的位置，并规定了阻火器的连接方式。此外，《压力管道安全技术监察规程》（TSGD0001-2009）也提出了针对阻火器安装的特定要求，包括管端型放空阻火器的防雨帽安装，以及在工艺物料含有颗粒或其他可能堵塞阻火元件的物质时，应在阻火器进、出口安装压力表进行监控等。
(3) 当工艺物料中存在水汽或其他凝固点高于0℃的蒸汽（例如醋酸蒸汽等），可能发生冻结时，应采取相应的防冻或解冻措施，如使用电伴热、蒸汽盘管或夹套，以及定期蒸汽吹扫等。对于水封型阻火器，则可以通过连续流动水或添加防冻剂来预防冻结。
(4) 阻火器应远离炉子和加热设备，除非阻火元件的温度升高不会对其阻火性能产生影响。
(5) 在安装单向阻火器时，应确保阻火侧朝向潜在的点火源。

此外，在安装阻火器时，务必参考制造商提供的使用说明书，严格遵守介质流向和安装方向的限制要求。通常，稳定的阻火器应避免介质垂直向下流动，且潜在点火源应位于阻火层下方。

总之，若安装位置不当或安装方向错误，阻火器将无法发挥其应有的安全作用。