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石化常壓儲(chǔ)罐阻爆轟型管道阻火器選型原則

廢氣治理系統(tǒng)中經(jīng)常要設(shè)計(jì)阻火器或爆破片，特別是在罐區(qū)的VOCs收集及治理系統(tǒng)中，阻火器還需要防爆轟型阻火器，并且按照相關(guān)規(guī)定必須設(shè)置防爆轟型阻火器。阻火器是一個(gè)重要的安全裝置和蒸汽控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行的組件。它們的作用是防止火焰從單元的暴露側(cè)傳播到受保護(hù)的一側(cè)。所有阻火器的工作原理是相同的：當(dāng)火焰嘗試通過金屬或其他導(dǎo)熱材料的狹窄構(gòu)件通道時(shí)，火焰的熱量會(huì)被傳導(dǎo)直至熄滅。然而爆轟型阻火器需要阻止每秒1600-2200m/s的火焰通過，并且承受沖擊波帶來的25-120bar的巨大壓力。

阻爆轟型管道阻火器采用四片阻火板，比普通管道阻火器多兩片阻火板，適用于管道。阻爆轟型管道阻火器、利用金屬波紋板之間狹縫間隙對(duì)管道中傳播的亞音速或超音速火焰具、有淬熄作用的原理設(shè)計(jì)制造，阻火芯金屬波紋板為不銹鋼材質(zhì)，阻火效果好，適用于安裝在輸送可燃性氣體管道上，如加熱爐燃料氣、石油液化氣、煤礦瓦斯排放的管網(wǎng)，阻爆轟型管道阻火器試驗(yàn)中連續(xù)13次以上超音速火焰試驗(yàn)均合格。

泵和風(fēng)機(jī)本身就是潛在火源，抽氣設(shè)備應(yīng)根據(jù)連通罐組內(nèi)的VOCs氣相空間爆炸分區(qū)和外部環(huán)境選擇滿足防爆要求的設(shè)備(包括內(nèi)部設(shè)備元件和電氣設(shè)施)， 設(shè)備內(nèi)部在運(yùn)行時(shí)不能產(chǎn)生火花，從而保證本質(zhì)安全。 安裝在兩端的阻火器能及時(shí)阻滅泵和風(fēng)機(jī)內(nèi)發(fā)生的爆炸，保護(hù)上下游裝置和設(shè)備安全。美國 33 CFR:§154.826 要求 使用在爆炸 0 區(qū)的風(fēng)機(jī)，真空泵，壓縮機(jī)等機(jī)械設(shè)備進(jìn)出口必須設(shè)置阻火器。NFPA67 第 10.5 規(guī)定使用在爆炸 0區(qū)的風(fēng)機(jī)、真空泵，壓縮機(jī)應(yīng)自帶爆燃阻火器，阻火器應(yīng)通過出口操作條件下的阻火性能測試。當(dāng)未自帶阻火器時(shí)， 可在抽氣設(shè)備進(jìn)出口設(shè)置管道爆轟型阻火器。

此外，罐頂VOCs/油氣連通項(xiàng)目選擇的管道爆轟型阻火器必須通過實(shí)驗(yàn)測試認(rèn)證，測試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)遵循 ISO16852 。目前 GB/T13347-2010 與ISO16852-2016 在管道爆轟阻火器測試方面存在一定差距，滿足國標(biāo)不一定滿足 ISO16852。 GB/T13347-2010對(duì)火焰速度沒有具體要求，僅僅要求不低于廠家提供的安全阻火速度值，同時(shí)對(duì)爆轟型阻火器也未要求進(jìn)行爆燃測試。ISO16852-2016 規(guī)定測試火焰?zhèn)鞑ニ俣缺仨殱M足爆轟特征，碳?xì)浠衔?空氣混合物（IIA，IIB1，IIB2和IIB3）火焰速度≥1600m/s；氫氣-空氣混合物（IIB 和IIC）火焰速度≥1900m/s；兩組火焰檢測器測試的火焰速度應(yīng)為常量，火焰?zhèn)鞑ニ俣绕畈荒艹^10%；爆轟型阻火器還應(yīng)經(jīng)過 5 次爆燃測試。同時(shí)還規(guī)定了相關(guān)帶節(jié)流的爆轟型阻火器測試要求。

石化常壓儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)壓力多為 2kPa，再加上各安全附件設(shè)置壓力不重疊，導(dǎo)致排氣壓力區(qū)間較窄，排氣壓力低。因此，在該系統(tǒng)中， 壓降也是選擇管道爆轟型阻火器的關(guān)鍵指標(biāo)之一。壓降過大，則將導(dǎo)致收集系統(tǒng)無法運(yùn)行。壓降過小，可能會(huì)影響阻爆轟性能。本規(guī)定要求阻火器壓降應(yīng)經(jīng)過實(shí)際測量，壓降不應(yīng)大于 0.3kPa，并有第三方認(rèn)證的壓降-流量圖表，石化常壓儲(chǔ)罐阻爆轟型管道阻火器選型原則如下圖：

1、管道爆轟阻火器應(yīng) 盡量靠近儲(chǔ)罐安裝。如果是罐頂?shù)臍庀嗑€， 阻火器盡可能安裝在罐頂氣相管線出口處。但是如果由于空間或者罐頂承重所限、或者為方便維修維護(hù)，也可以安裝在罐底地面處，如上海賽科的連通罐區(qū)。對(duì)于管道內(nèi)的氣體爆炸可分為三個(gè)過程： 爆燃區(qū)、非穩(wěn)態(tài)爆轟區(qū)、穩(wěn)態(tài)爆轟區(qū)，下圖給出了受限爆炸的火焰速度和壓力曲線（摘自NFPA69-14）。非穩(wěn)定爆轟處是最危險(xiǎn)的地方。目前，氣相連通儲(chǔ)罐管道上所選阻火器為 穩(wěn)態(tài)爆轟型阻火器，無法阻止非穩(wěn)態(tài)爆轟。因此管道爆轟型阻火器的安裝要避開可能的非穩(wěn)態(tài)爆轟位置。非穩(wěn)態(tài)爆轟位置受爆炸性氣體組分、爆炸特性、管網(wǎng)布置、點(diǎn)火源分布等多種因素影響，可實(shí)驗(yàn)評(píng)估確定安裝位置。在沒有實(shí)驗(yàn)評(píng)估時(shí)，為方便企業(yè)實(shí)施，本規(guī)定參考標(biāo)準(zhǔn)TRbF 20給出了管道阻火器相關(guān)安裝指南。

2、管網(wǎng)內(nèi)的爆炸是一個(gè)復(fù)雜過程，受多種因素影響，可通過實(shí)驗(yàn)確定實(shí)際條下的爆炸載荷，從而作為管網(wǎng)的設(shè)計(jì)條件。在沒有實(shí)驗(yàn)下，為方便實(shí)施，參考德國TRbF 20和美國NFPA69等標(biāo)準(zhǔn)給出了相關(guān)指南。常壓儲(chǔ)罐VOCs收集管道運(yùn)行壓力一般為kP。為了防止內(nèi)部爆炸破壞， 對(duì)于DN200以下的管道，管道公稱壓力一般不低于1.0MPa；對(duì)于DN200以上的管道，管道公稱壓力一般不低于1.6MPa。中國石化管道等級(jí)一般要求輸送油品、油氣的管道材料等級(jí)不低于1.6 MPa，設(shè)計(jì)溫度（Td）大于200 ℃時(shí)不低于2.5 MPa。因此規(guī)定連通與收集管道的管道公稱壓力一般不低1.6MPa。管道內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)， 彎頭、連接件等管件是最容易發(fā)生失效的部位，內(nèi)部的爆炸波通過局部反射在這些部位產(chǎn)生高壓，彎管和連接件需用采取合理的安裝方式。

石化常壓儲(chǔ)罐阻爆轟型管道阻火器選型原則產(chǎn)品用途

阻爆轟型阻火器適用于燃燒由沖擊波相關(guān)的壓力和溫度引發(fā),在反應(yīng)物中以超音速傳播。傳播歸因于壓縮效應(yīng)(通過沖擊壓縮性加熱傳播前鋒面前面的未反應(yīng)氣體),爆轟產(chǎn)生高壓并通常遠(yuǎn)比爆燃更具破壞性。阻爆轟型阻火器采用雙向構(gòu)造,可阻止亞音速爆燃,在熄滅火焰源頭的同時(shí),可消除爆燃和爆轟產(chǎn)生的高速和高壓,阻火芯采用波紋板形式,易于清洗,抗壓強(qiáng)度高,有效控制壓力降,能提供大流量且不易出現(xiàn)故障,能有效使用在任意管道系統(tǒng)。

阻爆轟型管道阻火器維修與保養(yǎng)

為了確保波紋阻火器的性能達(dá)到安全使用目的，對(duì)阻火器應(yīng)定期性進(jìn)行檢查，保養(yǎng)。波紋阻火器每半年檢查次，檢查阻火層芯子是否堵塞，變形，腐蝕等。發(fā)現(xiàn)被堵塞的阻火層芯子應(yīng)清洗干凈，確保芯子上的每個(gè)孔眼暢通，對(duì)于變形和腐蝕的阻火層應(yīng)更換。波紋阻火器重新安裝阻火層芯子時(shí)，應(yīng)保證結(jié)合面嚴(yán)密不得漏氣。

爆燃

裝置產(chǎn)生回火時(shí)，會(huì)形成管道爆燃，爆燃是一種燃燒波，以小于音速的速度通過熱傳遞傳播。壓力通常是初始?jí)毫Φ?0倍，傳播速度一般達(dá)到10-300m/s。

“爆燃"與“爆轟"

管道內(nèi)在發(fā)生爆燃后，很可能會(huì)導(dǎo)致爆燃至爆轟的轉(zhuǎn)變，爆燃火焰通過通過燃燒生成湍流（壓力沖擊波）壓縮并加熱管道內(nèi)的蒸汽通過一定距離的加速，導(dǎo)致爆轟的形成。在爆燃-爆轟轉(zhuǎn)變期間，假設(shè)初始?jí)毫榇髿鈮毫?，則可觀測到爆轟峰值壓力高達(dá)120bar。

穩(wěn)定爆轟

穩(wěn)定爆轟是*形成爆轟波的形態(tài)，一般以1600-1900m/s的傳播速度。一系列的試驗(yàn)證明，丙烷會(huì)造成20-50bar和20-30bar的穩(wěn)定爆開壓力。目前幾乎不可能預(yù)測爆轟的位置以及加速的距離。

爆轟阻火器

爆轟阻火器除了需要具備可以抵抗爆燃、爆轟和穩(wěn)定爆轟壓力波的結(jié)構(gòu)組件。并且可以舒緩雙向管道“亞音速"和"超音速"火焰的擊穿。

*知識(shí)點(diǎn)

裝置中的管道連接件（彎頭、三通、閥門等）產(chǎn)生紊亂因素，這會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)火焰加速，在更短的加速距離內(nèi)爆燃完成到爆轟的轉(zhuǎn)變。

阻爆轟型管道阻火器采用四片阻火板，比普通管道阻火器多兩片阻火板，適用于管道。阻爆轟型管道阻火器、利用金屬波紋板之間狹縫間隙對(duì)管道中傳播的亞音速或超音速火焰具、有淬熄作用的原理設(shè)計(jì)制造，阻火芯金屬波紋板為不銹鋼材質(zhì)，阻火效果好，適用于安裝在輸送可燃性氣體管道上，如加熱爐燃料氣、石油液化氣、煤礦瓦斯排放的管網(wǎng)，阻爆轟型管道阻火器試驗(yàn)中連續(xù)13次以上超音速火焰試驗(yàn)均合格。

阻爆轟型管道阻火器產(chǎn)品用途

阻爆轟型阻火器適用于燃燒由沖擊波相關(guān)的壓力和溫度引發(fā),在反應(yīng)物中以超音速傳播。傳播歸因于壓縮效應(yīng)(通過沖擊壓縮性加熱傳播前鋒面前面的未反應(yīng)氣體),爆轟產(chǎn)生高壓并通常遠(yuǎn)比爆燃更具破壞性。阻爆轟型阻火器采用雙向構(gòu)造,可阻止亞音速爆燃,在熄滅火焰源頭的同時(shí),可消除爆燃和爆轟產(chǎn)生的高速和高壓,阻火芯采用波紋板形式,易于清洗,抗壓強(qiáng)度高,有效控制壓力降,能提供大流量且不易出現(xiàn)故障,能有效使用在任意管道系統(tǒng)。

石化常壓儲(chǔ)罐阻爆轟型管道阻火器選型原則維修與保養(yǎng)

為了確保波紋阻火器的性能達(dá)到安全使用目的，對(duì)阻火器應(yīng)定期性進(jìn)行檢查，保養(yǎng)。波紋阻火器每半年檢查次，檢查阻火層芯子是否堵塞，變形，腐蝕等。發(fā)現(xiàn)被堵塞的阻火層芯子應(yīng)清洗干凈，確保芯子上的每個(gè)孔眼暢通，對(duì)于變形和腐蝕的阻火層應(yīng)更換。波紋阻火器重新安裝阻火層芯子時(shí)，應(yīng)保證結(jié)合面嚴(yán)密不得漏氣。