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石化常壓儲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)評估確定安裝位置。在沒有實(shí)驗(yàn)評估時(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， 對于DN200以下的管道，管道公稱壓力一般不低于1.0MPa；對于DN200以上的管道，管道公稱壓力一般不低于1.6MPa。中國石化管道等級一般要求輸送油品、油氣的管道材料等級不低于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。壓力通常是初始壓力的10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)初始壓力為大氣壓力，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。