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          阻火器技術應用

          2020-10-7 22:13:56      點擊:

          阻火器是一種可允許氣體通過但卻可阻止火焰的裝置,可防止大火或爆炸。需使用阻火器的情況多種多樣。選用阻火器的任何人員,都需要了解這些產品的工作原理及其性能極限。為此,本文對有關阻火器的技術進行了介紹,同時還介紹了有關阻火器的術語以及現有阻火器產品的類型。


          利用狹窄的通道阻止火焰

          1815年,英國科學研究所著名的化學家和教授,Sir Humphry Davy發現了阻火器的操作原理。英國采煤業安全委員會與Davy接洽,請求技術幫助。他們需要找到一個方法,防止稱為沼氣的可燃氣體滲入礦井,致使礦工的油燈引起爆炸。Sir Humphry對這種氣體進行了研究,發現其主要成分是甲烷。研究的核心集中在,甲烷在不同的條件下與各種比例的空氣如何燃燒。Davy的解決方案是,用細細編織的金屬網篩(叫做金屬絲網)做成的一個高筒,把油燈的火焰封閉起來。最早的三種樣式的達維安全氣油燈如圖1所示。

          圖1.最早的阻火器:礦工使用的達維安全氣油燈

          透過篩子的燈光足夠用了。燈芯周圍有火焰所需的空氣,通過篩子的下部進入,而熱的廢氣則從上部泄漏出去。如空氣中混入甲烷易燃混合氣,甲烷火焰在篩子的里面燃燒。無論是甲烷火焰還是油燈火焰,都無法通過篩子的狹窄開孔。金屬絲吸收火焰熱量,然后輻射出去,這樣溫度已變得非常低了。


          現代的阻火器

          自Sir Humphry時代開始,多種多樣的阻火器便已在許多行業中使用了。所有的阻火器都是以相同的工作原理操作的,那就是,在火焰試圖通過金屬壁或其它傳熱材料時,除去火焰的熱量。例如,我司的阻火器,利用的是有波紋的金屬帶層,如圖2所示。



          阻火器用在大約22個行業中,包括煉油、醫藥、化學、石油化工、造紙、采油、污水處理、廢物處理、采礦、發電和散裝液體運輸。某些情況下,火焰會造成發熱反應但卻非氧化反應?僧a生可燃或反應氣體的過程包括:調和、反應、分離、混合、鉆孔和消化過程。這些過程涉及到多種設備并產生多種氣體混合氣。

          管末端型、排空型阻火器

          根據阻火器的應用和構造,阻火器大致可分為兩大類。一種為管末端阻火器,也稱為排空型阻火器(圖3)


          阻火器最典型的應用是,防止大氣中的火焰進入一個封閉的空間。例如,在1920年左右,開始在油田儲罐的泄放口處安裝阻火器。當受雷電的影響,氣體從泄放口外泄時,阻火器可防止儲罐爆炸(圖4)。



          相反地,某些管端阻火器,是為了防止某個封閉空間內的火焰,使某個爆炸性環境發生爆燃,比如在煉廠中。例如,可將阻火器安裝在加熱爐的空氣進口處和排氣煙囪上。達維安全油燈則是另外一種應用實例。

          管道阻火器、防爆燃型或防爆轟型阻火器

          另外一種則是管道阻火器,也稱為防爆燃和防爆轟型阻火器。(非技術性地說,爆燃系指快速燃燒,而爆轟系指爆炸。)在管道中安裝這些裝置,可防止火焰通過,如圖5所示。


          大多數管道阻火器都用在氣體收集系統中。在許多行業中都使用了氣體收集系統,用來收集液體和固體物質排放的氣體,也可稱為蒸氣控制系統。這些泄放氣體或經由蒸氣控制系統控制的氣體都是可燃性的。萬一具備了被點燃的條件,系統內部或外部就會產生火焰,造成災難性的損失。

          有一種蒸氣控制系統稱為蒸氣焚燒系統,包括高空火炬系統(圖6)、封閉式火炬系統、燃燒器和催化焚燒系統和廢氣鍋爐。


          另外一種使用管道阻火器的蒸氣控制系統是蒸氣回收系統,包括蒸氣平衡、制冷、吸附、吸收和壓縮系統。

          但是,管道阻火器有時也用在管道末端。例如,可在液體儲罐(圖7)的呼吸閥下面安裝一個管道阻火器裝置。呼吸閥可以減少排放和產品損失,而阻火器,在可燃氣體泄放過程中,保護儲罐,以免大氣環境中的火焰進入儲罐。隨著世界范圍內技術的復雜化,為了滿足新的要求,安全產品也在不斷地發展,尤其是阻火器,在二十世紀最后的十年間發生了巨大變化。正如我們在下文中將說明的那樣,管道中的火焰,其速度和壓力要比開放環境中高得多。因此,在此基礎上,管道阻火器又可細分為三類。此外,又根據火焰的危險程度(也在下文中說明),對三種主要氣體組-NEC B、C 和D 組,做了具體的規定。于是,便有了12 種不同類型的阻火器,具體如下:

          1. 管端, B 組

          2. 管端, C 組

          3. 管端, D 組

          4. 管道內,中低壓力,防爆燃型,B 組

          5. 管道內,中低壓力,防爆燃型,C 組

          6. 管道內,中低壓力,防爆燃型,D 組

          7. 管道內,高壓防爆燃型,B 組

          8. 管道內,高壓防爆燃型,C 組

          9. 管道內,高壓防爆燃型,D 組

          10. 管道內防爆轟型, B 組

          11. 管道內防爆轟型, C 組

          12. 管道內防爆轟型, D 組

          使用阻火器時,應記住這些防爆裝置是被動的,他們經常與主動的防爆裝置一起使用。用于火焰安全的主動防爆裝置包括水(液)封、隔斷閥、氮封閥(提供惰性氣體包層或富氣(燃料氣)包層),氣體分析儀,氧分析儀。與主動防爆裝置不同,被動防爆裝置,如阻火器,不依賴于動力源,沒有移動部件,除了需要定期清理之外,不需要牽扯人的精力。

          例如, 蒸氣控制系統的主要防爆設備通常是主動的,如液體密封和氧分析儀,如前面圖6 所示。但是,主動防爆裝置會因能源損失、機械部件故障、電子通訊故障或人為的失誤而失效。反過來對阻火器而言,對系統提供二次保護或失效保護;換句話說, 如果主動的、主要防爆裝置故障, 被動的、二次防爆裝置將會是最后的防線。

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