石化常压储罐阻爆轰型管道阻火器选型原则

废气治理系统中经常要设计阻火器或爆破片，特别是在罐区的VOCs收集及治理系统中，阻火器还需要防爆轰型阻火器，并且按照相关规定必须设置防爆轰型阻火器。阻火器是一个重要的安全装置和蒸汽控制系统的安全运行的组件。它们的作用是防止火焰从单元的暴露侧传播到受保护的一侧。所有阻火器的工作原理是相同的：当火焰尝试通过金属或其他导热材料的狭窄构件通道时，火焰的热量会被传导直至熄灭。然而爆轰型阻火器需要阻止每秒1600-2200m/s的火焰通过，并且承受冲击波带来的25-120bar的巨大压力。

阻爆轰型管道阻火器采用四片阻火板，比普通管道阻火器多两片阻火板，适用于管道。阻爆轰型管道阻火器、利用金属波纹板之间狭缝间隙对管道中传播的亚音速或超音速火焰具、有淬熄作用的原理设计制造，阻火芯金属波纹板为不锈钢材质，阻火效果好，适用于安装在输送可燃性气体管道上，如加热炉燃料气、石油液化气、煤矿瓦斯排放的管网，阻爆轰型管道阻火器试验中连续13次以上超音速火焰试验均合格。

泵和风机本身就是潜在火源，抽气设备应根据连通罐组内的VOCs气相空间爆炸分区和外部环境选择满足防爆要求的设备(包括内部设备元件和电气设施)， 设备内部在运行时不能产生火花，从而保证本质安全。 安装在两端的阻火器能及时阻灭泵和风机内发生的爆炸，保护上下游装置和设备安全。美国 33 CFR:§154.826 要求 使用在爆炸 0 区的风机，真空泵，压缩机等机械设备进出口必须设置阻火器。NFPA67 第 10.5 规定使用在爆炸 0区的风机、真空泵，压缩机应自带爆燃阻火器，阻火器应通过出口操作条件下的阻火性能测试。当未自带阻火器时， 可在抽气设备进出口设置管道爆轰型阻火器。

此外，罐顶VOCs/油气连通项目选择的管道爆轰型阻火器必须通过实验测试认证，测试技术标准应遵循 ISO16852 。目前 GB/T13347-2010 与ISO16852-2016 在管道爆轰阻火器测试方面存在一定差距，满足国标不一定满足 ISO16852。 GB/T13347-2010对火焰速度没有具体要求，仅仅要求不低于厂家提供的安全阻火速度值，同时对爆轰型阻火器也未要求进行爆燃测试。ISO16852-2016 规定测试火焰传播速度必须满足爆轰特征，碳氢化合物-空气混合物（IIA，IIB1，IIB2和IIB3）火焰速度≥1600m/s；氢气-空气混合物（IIB 和IIC）火焰速度≥1900m/s；两组火焰检测器测试的火焰速度应为常量，火焰传播速度偏差不能超过10%；爆轰型阻火器还应经过 5 次爆燃测试。同时还规定了相关带节流的爆轰型阻火器测试要求。

石化常压储罐设计压力多为 2kPa，再加上各安全附件设置压力不重叠，导致排气压力区间较窄，排气压力低。因此，在该系统中， 压降也是选择管道爆轰型阻火器的关键指标之一。压降过大，则将导致收集系统无法运行。压降过小，可能会影响阻爆轰性能。本规定要求阻火器压降应经过实际测量，压降不应大于 0.3kPa，并有第三方认证的压降-流量图表，石化常压储罐阻爆轰型管道阻火器选型原则如下图：

1、管道爆轰阻火器应 尽量靠近储罐安装。如果是罐顶的气相线， 阻火器尽可能安装在罐顶气相管线出口处。但是如果由于空间或者罐顶承重所限、或者为方便维修维护，也可以安装在罐底地面处，如上海赛科的连通罐区。对于管道内的气体爆炸可分为三个过程： 爆燃区、非稳态爆轰区、稳态爆轰区，下图给出了受限爆炸的火焰速度和压力曲线（摘自NFPA69-14）。非稳定爆轰处是最危险的地方。目前，气相连通储罐管道上所选阻火器为 稳态爆轰型阻火器，无法阻止非稳态爆轰。因此管道爆轰型阻火器的安装要避开可能的非稳态爆轰位置。非稳态爆轰位置受爆炸性气体组分、爆炸特性、管网布置、点火源分布等多种因素影响，可实验评估确定安装位置。在没有实验评估时，为方便企业实施，本规定参考标准TRbF 20给出了管道阻火器相关安装指南。

2、管网内的爆炸是一个复杂过程，受多种因素影响，可通过实验确定实际条下的爆炸载荷，从而作为管网的设计条件。在没有实验下，为方便实施，参考德国TRbF 20和美国NFPA69等标准给出了相关指南。常压储罐VOCs收集管道运行压力一般为kP。为了防止内部爆炸破坏， 对于DN200以下的管道，管道公称压力一般不低于1.0MPa；对于DN200以上的管道，管道公称压力一般不低于1.6MPa。中国石化管道等级一般要求输送油品、油气的管道材料等级不低于1.6 MPa，设计温度（Td）大于200 ℃时不低于2.5 MPa。因此规定连通与收集管道的管道公称压力一般不低1.6MPa。管道内发生爆炸时， 弯头、连接件等管件是最容易发生失效的部位，内部的爆炸波通过局部反射在这些部位产生高压，弯管和连接件需用采取合理的安装方式。

石化常压储罐阻爆轰型管道阻火器选型原则产品用途

阻爆轰型阻火器适用于燃烧由冲击波相关的压力和温度引发,在反应物中以超音速传播。传播归因于压缩效应(通过冲击压缩性加热传播前锋面前面的未反应气体),爆轰产生高压并通常远比爆燃更具破坏性。阻爆轰型阻火器采用双向构造,可阻止亚音速爆燃,在熄灭火焰源头的同时,可消除爆燃和爆轰产生的高速和高压,阻火芯采用波纹板形式,易于清洗,抗压强度高,有效控制压力降,能提供大流量且不易出现故障,能有效使用在任意管道系统。

阻爆轰型管道阻火器维修与保养

为了确保波纹阻火器的性能达到安全使用目的，对阻火器应定期性进行检查，保养。波纹阻火器每半年检查次，检查阻火层芯子是否堵塞，变形，腐蚀等。发现被堵塞的阻火层芯子应清洗干净，确保芯子上的每个孔眼畅通，对于变形和腐蚀的阻火层应更换。波纹阻火器重新安装阻火层芯子时，应保证结合面严密不得漏气。

爆燃

装置产生回火时，会形成管道爆燃，爆燃是一种燃烧波，以小于音速的速度通过热传递传播。压力通常是初始压力的10倍，传播速度一般达到10-300m/s。

“爆燃"与“爆轰"

管道内在发生爆燃后，很可能会导致爆燃至爆轰的转变，爆燃火焰通过通过燃烧生成湍流（压力冲击波）压缩并加热管道内的蒸汽通过一定距离的加速，导致爆轰的形成。在爆燃-爆轰转变期间，假设初始压力为大气压力，则可观测到爆轰峰值压力高达120bar。

稳定爆轰

稳定爆轰是*形成爆轰波的形态，一般以1600-1900m/s的传播速度。一系列的试验证明，丙烷会造成20-50bar和20-30bar的稳定爆开压力。目前几乎不可能预测爆轰的位置以及加速的距离。

爆轰阻火器

爆轰阻火器除了需要具备可以抵抗爆燃、爆轰和稳定爆轰压力波的结构组件。并且可以舒缓双向管道“亚音速"和"超音速"火焰的击穿。

*知识点

装置中的管道连接件（弯头、三通、阀门等）产生紊乱因素，这会导致管道内火焰加速，在更短的加速距离内爆燃完成到爆轰的转变。

阻爆轰型管道阻火器采用四片阻火板，比普通管道阻火器多两片阻火板，适用于管道。阻爆轰型管道阻火器、利用金属波纹板之间狭缝间隙对管道中传播的亚音速或超音速火焰具、有淬熄作用的原理设计制造，阻火芯金属波纹板为不锈钢材质，阻火效果好，适用于安装在输送可燃性气体管道上，如加热炉燃料气、石油液化气、煤矿瓦斯排放的管网，阻爆轰型管道阻火器试验中连续13次以上超音速火焰试验均合格。

阻爆轰型管道阻火器产品用途

阻爆轰型阻火器适用于燃烧由冲击波相关的压力和温度引发,在反应物中以超音速传播。传播归因于压缩效应(通过冲击压缩性加热传播前锋面前面的未反应气体),爆轰产生高压并通常远比爆燃更具破坏性。阻爆轰型阻火器采用双向构造,可阻止亚音速爆燃,在熄灭火焰源头的同时,可消除爆燃和爆轰产生的高速和高压,阻火芯采用波纹板形式,易于清洗,抗压强度高,有效控制压力降,能提供大流量且不易出现故障,能有效使用在任意管道系统。

石化常压储罐阻爆轰型管道阻火器选型原则维修与保养

为了确保波纹阻火器的性能达到安全使用目的，对阻火器应定期性进行检查，保养。波纹阻火器每半年检查次，检查阻火层芯子是否堵塞，变形，腐蚀等。发现被堵塞的阻火层芯子应清洗干净，确保芯子上的每个孔眼畅通，对于变形和腐蚀的阻火层应更换。波纹阻火器重新安装阻火层芯子时，应保证结合面严密不得漏气。