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VOCs废气系统中阻火器的设置及作用

2024-05-2820

化工生产过程产生的废气里含有大量的可燃可爆成分，VOCs废气收集及治理系统中经常要设计阻火器。阻火器是一种能够通过气体的、具有许多细小通道或缝隙的材料组成，当火焰进入阻火器后，被阻火原件分成许多细小的火焰流，由于传热效应（气体被冷却）和器壁效应，是火焰流猝灭。

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。

1，阻火器设置的相关规范

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。

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，如下图：

化工标准HG/T 20570.19一95《阻火器的设置》中也对储罐等放空场合的阻火器，工艺管道阻火器的设置做了详细介绍。

◆ 放空阻火器的设置

a, 石油油品储罐阻火器的设置按《石油库设计规范)}(GBJ7 4-84)规定执行。

b, 化学油品的闪点≤43°C的储罐(和槽车)，其直接放空管道(含带有呼吸阀的放空管道)上设置阻火器。

c, 储罐(和槽车)内物料的最高工作温度大于或等于该物料的闪点时，其直接放空管道(含带有呼吸阀的放空管道)上设置阻火器。最高工作温度要考虑到环境温度变化、日光照射、加热管失控等因素。

d, 可燃气体在线分析设备的放空汇总管上设置阻火器。

e, 进入爆炸危险场所的内燃发动机排气口管道上设置阻火器。

f, 其它有必要设置阻火器的场合。

◆ 管道阻火器的设置

a, 输送有可能产生爆燃或爆轰的爆炸性混合气体的管道(应考虑可能的事故工况)，在接收设备的入口处设置管道阻火器。

b,输送能自行分解爆炸并引起火焰蔓延的气体物料的管道(如乙炔)，在接收设备的人口或由试验确定的阻止爆炸最佳位置上，设置管道阻火器。

c, 火炬排放气进入火炬头前应设置阻火器或阻火装置。

d, 其它应设置管道阻火器的场合。

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。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kPa级。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。

2，阻火器的选用

标准HG/T 20570.19一95《阻火器的设置》中，介绍了阻火器的选用步骤：

4.0.1.1 根据使用场所决定采用放空阻火器还是管道阻火器。

4.0.1.2 确定采用阻爆燃型阻火器还是阻爆轰型阻火器。

4.0.1.3 根据介质在实际工况条件下的MESG值来选用合适规格的阻火器。