阻火器设备的位置对阻火器选型的影响

化工行业标准《阻火器的设置》HG/T20570.19.95中提出了阻火器的选用步骤之一是要“确定采用阻爆燃型阻火器还是阻爆轰型阻火器”。在第4.0.1.2条款中指出，“火焰波在管道内的传播速度不仅与介质种类，所在管道的温度、压力有关，还与阻火器与点火源(火源)之间的距离、安装位置、阻火器与点火源间的管道形状有关。因此，选用的阻火器阻火元件的通道直径要能阻止这种情况下的火焰蔓延，这就需要确定是采用阻爆燃型还是阻爆轰型阻火器，通常由试验或根据经验来确定”。对条款中关于阻火器设置的位置对阻火器选型的影响，我们是这样理解的：

1、阻火器设置的位置对阻火器选型的影响

阻火器设置的位置对阻火器选型的影响，是指由于火源（亦称点火源）与阻火器之间存在位置的差别（不在同一点上的各种位置），因其距离不同，而造成不同的阻火器选型。在某一部位设置阻火器后，当有火源产生时，在工况（压力、温度）下，火焰波沿着管道传到阻火器，由于阻火器与火源之间的管道存在距离，配管上有弯管、直管、管件、阀门和仪表、设施的存在，会引起爆炸气体的气体速度（即火焰速度，亦称火焰回火速度）加速。通常，当到达阻火器的火焰速度低于声速（亚声速），选用阻爆燃型阻火器就可以达到阻火目的；到达阻火器的火焰速度等于和高于声速（超声速），就需要选用阻爆轰型阻火器才能达到阻火作用。

阻爆燃型阻火器与阻爆轰型阻火器的阻火元件结构和尺寸是完全不同的，且阻爆轰型阻火器的价格要比阻爆燃型阻火器的价格高很多。由于火焰在管道中蔓延到阻火器的速度高于声速,有的介质（如氢气）、有些工况条件下（如管道很长、管径大、管道上管件多），爆炸后的气体到达阻火器时的速度（即火焰速度）也可能高于声速很多。对于不同的速度值，阻爆轰型阻火器也有不同的类型，速度越高，阻火元件结构和尺寸就越复杂，其价格就更昂贵。因此，阻火器要设在合适的部位，这样既可保证安全，也可降低阻火器的价格，达到安全和经济的目的。

1.1放空型阻火器

（1）放空型阻火器后没有放空管（直接安装在管端）

放空型阻火器后没有放空管，设备或管道的放空气体经阻火器后直接排空，此放空阻火器称为管端型阻火器。火源是从外界（大气）来的，因为火源就在阻火器旁边，距阻火器很近，所以管端型阻火器是阻爆燃型阻火器。

（2）放空型阻火器后接有放空管

放空型阻火器后接有放空管，设备或管道的放空气体经阻火器后还需经过接在阻火器上的一根放空管道再排空。这种放空阻火器因为有放空管，称为普通型阻火器，有时在放空管道上还设置有阀门和管件。火源是从外界（大气）来，火焰（回火火焰）经放空管蔓延到阻火器，到达阻火器时的速度是多少需要进行测试。测试得出规律，对这类阻火器可以根据放空管道的长度、管件设置数量进行计算得出速度的估算值，由此可来确定采用阻爆燃型阻火器还是阻爆轰型阻火器。

1.2管道阻火器

管道阻火器安装在密闭管路系统中，以阻止管路系统一端的火焰蔓延到管路系统的另一端。

（1）单向阻火

单向阻火作用的管道阻火器安装的系统是火焰只会在阻火器的某一端发生和蔓延过来，这种阻火器设计时，阻火元件只起到随一个方向来的火焰的阻火作用。安装时，要注意其“爆轰波吸收器”应朝向有可能产生爆轰的方向。到达阻火器时的爆炸气体速度是多少需要进行测试和计算得出，根据工况和火源至阻火器的距离和管道情况,确定采用阻爆燃型阻火器还是阻爆轰型阻火器。

（2）双向阻火

双向阻火作用的管道阻火器安装的系统是火焰可能从阻火器的二端发生和蔓延过来，这种阻火器设计时，阻火元件要起到随二个方向来的火焰的阻火作用，到达阻火器时的爆炸气体速度是多少需进行测试和计算得出，这类工况和火源至阻火器的管道情况,通常将确定采用阻爆轰型阻火器，并可以确定阻火元件的结构和尺寸。

（3）多个火源采用一个阻火器

这种情况类似于双向作用阻火器，要根据工况和多个火源分别至阻火器的距离和管道情况来测试和经计算得出爆炸气体达阻火器时的速度，以火焰波的共同作用来确定阻火器类型和阻火元件的结构和尺寸。这类情况特别要注意对阻火器设置的位置和数量进行比较，要使各个单元安全，亦应对阻火器能力最优化，即阻火器设置不重复，而对不同的危险区域或许要采用不至一个的阻火器或另一类阻火器。达到同样安全目的，可以采用多个价格便宜的阻爆燃型阻火器或阻爆燃型阻火器和阻爆轰型阻火器的组合来替代一个或二个要承受很高爆炸气体速度、价格昂贵的阻爆轰型阻火器。

1.3 阻火器设置位置对选型的影响的实例

（1）“实测”含义的说明

爆炸气体的火焰波沿着管道蔓延时，管道距离越长，气体（火焰）速度将被加速；当经过管道上的管件、阀门、弯头时，气体速度亦被加速。本文中所指的“测试”就是要实测第一个因素所引起的气体速度加速数值。

按照行业标准《阻火器的设置》HG/T20570.19-95中表4.0.1物质分类，通常的“测试”工作将按ⅡA类的代表性物质丙烷、II B类的代表性物质乙烯II C类的代表性物质氢气（按一定的气体在空气中浓度）来作为实测气体，在实验装置中进行爆炸试验时，分别对爆炸气体在不同管径、管长和由于管道上设置了阀门、管件等引起爆炸气体速度的加速值进行实测，统计出规律。这规律就是计算的依据。

（2）实例一

设计方案：三个可能产生点火源的管道系统合用一个阻爆轰型阻火器，如图1所示。

图1  三个火源的阻火器设置

这个设计方案的问题是阻火器距离点火源远，回火距离过长。经计算，到达阻火器的最大（回火）火焰速度达3000m/s左右，这里设置的一般阻爆轰型阻火器只能单向阻火，因此本方案中，三个火源设一个阻火器达不到双向阻火目的。

合理设置：可以采取几种方案，对一个火源设置一个阻火器加上对另二个火源设置一个阻火器，也可以对三个火源分别各设置一个阻火器。需要进行比较，那一个方案又安全并更经济。这里采取在三个火源处（在距离火源的某处管道上），各设置一个阻爆燃型阻火器。经计算，最大（回火）火焰速度为200m/s或450m/s。三个阻火器的总价格低于原设置的一个阻爆轰型阻火器的价格。

（2）实例二

设计方案：四个可能产生火源的管道系统合用一个阻爆轰型阻火器，如图2所示。

这个设计方案是阻火器距离点火源远，回火距离过长。经计算，最大（回火）火焰速度达2200m/s左右，这里设置的一般用阻爆轰型阻火器只能单向阻火。因此四个火源设一个阻火器达不到双向阻火目的。

图2  四个火源的阻火器设置

合理设备：同实例一，经过几种方案的比较，这里采取在距各个点火源的某处，分别设置一个阻爆燃型阻火器。经计算，这四个阻火器的最大（回火）火焰速度为80m/s，最低为45m/s。设置四个价格便宜的阻爆燃型阻火器，当产生火源引起气体爆炸时，能达到完善的阻火目的。

2、阻火器的订货和选型职责

根据国际的习惯和经验，合格的阻火器制造厂应具备所生产的各类阻火器完整的阻火性能和数据测试报告，并有合格的检验及验收证书。由于有一定的产品生产和开发能力，并积累了实际经验，就能为用户提出正确的阻火器选型和阻火器合理设置位置的意见。工程项目的设计单位或工厂用户的工艺（工艺系统）专业人员提出阻火器设置位置并初选阻火器将工艺参数、条件、设置位置提给阻火器制造厂，由制造厂汇同用户和工程项目设计单位（或有阻火器选型计算经验的单位），按工艺要求﹑根据阻火器能力最优化和积累的经验，确定阻火器最终的设置位置及阻火器选型。

就目前国内的工程设计单位和阻火器生产厂来说，绝大多数设计单位和生产厂并没有这种确定阻火器最终的设备位置及阻火器选型的能力：国内生产的阻火器产品类型也较少。阻火器的用户单位，在阻火器订货时，应向制造厂索取和验证所订类型的阻火器测试证书等资格资料；对阻爆轰型阻火器的订货，要了解所能阻止的最大（回火）火焰速度和压力降，用户要知道设置阻火器处可能达到的爆炸气体速度，以确认所订阻火器产品是否是合格制造厂生产的合格产品。

来源：化工设备设计  

龚大伟   全国化工工艺系统设计技术中心站

郑学志  中石化北京设计院