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石化常壓儲罐阻爆轟型管道阻火器選型原則

廢氣治理系統中經常要設計阻火器或爆破片，特別是在罐區的VOCs收集及治理系統中，阻火器還需要防爆轟型阻火器，并且按照相關規定必須設置防爆轟型阻火器。阻火器是一個重要的安全裝置和蒸汽控制系統的安全運行的組件。它們的作用是防止火焰從單元的暴露側傳播到受保護的一側。所有阻火器的工作原理是相同的：當火焰嘗試通過金屬或其他導熱材料的狹窄構件通道時，火焰的熱量會被傳導直至熄滅。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計制造，阻火芯金屬波紋板為不銹鋼材質，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，阻爆轟型管道阻火器試驗中連續13次以上超音速火焰試驗均合格。

泵和風機本身就是潛在火源，抽氣設備應根據連通罐組內的VOCs氣相空間爆炸分區和外部環境選擇滿足防爆要求的設備(包括內部設備元件和電氣設施)， 設備內部在運行時不能產生火花，從而保證本質安全。 安裝在兩端的阻火器能及時阻滅泵和風機內發生的爆炸，保護上下游裝置和設備安全。美國 33 CFR:§154.826 要求 使用在爆炸 0 區的風機，真空泵，壓縮機等機械設備進出口必須設置阻火器。NFPA67 第 10.5 規定使用在爆炸 0區的風機、真空泵，壓縮機應自帶爆燃阻火器，阻火器應通過出口操作條件下的阻火性能測試。當未自帶阻火器時， 可在抽氣設備進出口設置管道爆轟型阻火器。

此外，罐頂VOCs/油氣連通項目選擇的管道爆轟型阻火器必須通過實驗測試認證，測試技術標準應遵循 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，同時對爆轟型阻火器也未要求進行爆燃測試。ISO16852-2016 規定測試火焰傳播速度必須滿足爆轟特征，碳氫化合物-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為常量，火焰傳播速度偏差不能超過10%；爆轟型阻火器還應經過 5 次爆燃測試。同時還規定了相關帶節流的爆轟型阻火器測試要求。

石化常壓儲罐設計壓力多為 2kPa，再加上各安全附件設置壓力不重疊，導致排氣壓力區間較窄，排氣壓力低。因此，在該系統中， 壓降也是選擇管道爆轟型阻火器的關鍵指標之一。壓降過大，則將導致收集系統無法運行。壓降過小，可能會影響阻爆轟性能。本規定要求阻火器壓降應經過實際測量，壓降不應大于 0.3kPa，并有第三方認證的壓降-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 盡量靠近儲罐安裝。如果是罐頂的氣相線， 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，也可以安裝在罐底地面處，如上海賽科的連通罐區。對于管道內的氣體爆炸可分為三個過程： 爆燃區、非穩態爆轟區、穩態爆轟區，下圖給出了受限爆炸的火焰速度和壓力曲線（摘自NFPA69-14）。非穩定爆轟處是最危險的地方。目前，氣相連通儲罐管道上所選阻火器為 穩態爆轟型阻火器，無法阻止非穩態爆轟。因此管道爆轟型阻火器的安裝要避開可能的非穩態爆轟位置。非穩態爆轟位置受爆炸性氣體組分、爆炸特性、管網布置、點火源分布等多種因素影響，可實驗評估確定安裝位置。在沒有實驗評估時，為方便企業實施，本規定參考標準TRbF 20給出了管道阻火器相關安裝指南。

2、管網內的爆炸是一個復雜過程，受多種因素影響，可通過實驗確定實際條下的爆炸載荷，從而作為管網的設計條件。在沒有實驗下，為方便實施，參考德國TRbF 20和美國NFPA69等標準給出了相關指南。常壓儲罐VOCs收集管道運行壓力一般為kP。為了防止內部爆炸破壞， 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，設計溫度（Td）大于200 ℃時不低于2.5 MPa。因此規定連通與收集管道的管道公稱壓力一般不低1.6MPa。管道內發生爆炸時， 彎頭、連接件等管件是最容易發生失效的部位，內部的爆炸波通過局部反射在這些部位產生高壓，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品用途

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

阻爆轟型管道阻火器維修與保養

為了確保波紋阻火器的性能達到安全使用目的，對阻火器應定期性進行檢查，保養。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。發現被堵塞的阻火層芯子應清洗干凈，確保芯子上的每個孔眼暢通，對于變形和腐蝕的阻火層應更換。波紋阻火器重新安裝阻火層芯子時，應保證結合面嚴密不得漏氣。

爆燃

裝置產生回火時，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，傳播速度一般達到10-300m/s。

“爆燃"與“爆轟"

管道內在發生爆燃后，很可能會導致爆燃至爆轟的轉變，爆燃火焰通過通過燃燒生成湍流（壓力沖擊波）壓縮并加熱管道內的蒸汽通過一定距離的加速，導致爆轟的形成。在爆燃-爆轟轉變期間，假設初始壓力為大氣壓力，則可觀測到爆轟峰值壓力高達120bar。

穩定爆轟

穩定爆轟是*形成爆轟波的形態，一般以1600-1900m/s的傳播速度。一系列的試驗證明，丙烷會造成20-50bar和20-30bar的穩定爆開壓力。目前幾乎不可能預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、爆轟和穩定爆轟壓力波的結構組件。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

裝置中的管道連接件（彎頭、三通、閥門等）產生紊亂因素，這會導致管道內火焰加速，在更短的加速距離內爆燃完成到爆轟的轉變。

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計制造，阻火芯金屬波紋板為不銹鋼材質，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，阻爆轟型管道阻火器試驗中連續13次以上超音速火焰試驗均合格。

阻爆轟型管道阻火器產品用途

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

石化常壓儲罐阻爆轟型管道阻火器選型原則維修與保養

為了確保波紋阻火器的性能達到安全使用目的，對阻火器應定期性進行檢查，保養。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。發現被堵塞的阻火層芯子應清洗干凈，確保芯子上的每個孔眼暢通，對于變形和腐蝕的阻火層應更換。波紋阻火器重新安裝阻火層芯子時，應保證結合面嚴密不得漏氣。