一、應(yīng)該注意大實(shí)驗(yàn)安全間隙—MESG值
火焰通過阻火元件細(xì)小的通道并在通道內(nèi)降溫。
當(dāng)火焰被分割到一定程度時(shí),通道帶走的熱量足以讓火焰溫度降到可燃物燃點(diǎn)以下而使火焰熄滅。
器壁效應(yīng)解釋：當(dāng)通道窄到一定程度時(shí),自由基與管道壁的碰撞占主導(dǎo)地位,自由基大量減少,燃燒反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行。
因此,把在一定條件下(0. 1 MPa ,20 ℃) 剛好能夠使火焰熄滅的通道尺寸定義為“大實(shí)驗(yàn)安全間隙”(MESG,Maximum Experimental Safe Gap) 。
阻火元件的通道尺寸是決定阻火器性能的關(guān)鍵因素,不同氣體具有不同的MESG值。因此,在選擇阻火器時(shí), 應(yīng)根據(jù)可燃?xì)怏w的組成確定其MESG值。在具體選擇時(shí),又根據(jù)MESG值將氣體劃分為幾個(gè)等級。
目前，國際上經(jīng)常采用兩類方法：
1. 美國全國電氣協(xié)會(huì)(NEC) 的分類法,它根據(jù)氣體的MESG值將氣體分為四個(gè)等級(A ,B ,C ,D) ;
2. 國際電工協(xié)會(huì)( IEC) 的方法,它也將氣體分為四個(gè)等級( IC , IIB , IIA 及I) 。
兩種標(biāo)準(zhǔn)劃分的各類氣體的MESG 值及測試氣體如表所示：
表1 兩種MESG分類標(biāo)準(zhǔn)
NEC IEC MESG/ mm 測試氣體
A IIC 0. 25 乙炔
B IIC 0. 28 氫氣
C IIB 0. 65 乙烯
D IIA 0. 90 丙烯
G M I 1. 12 甲烷
這樣,在選用阻火器時(shí),即可在設(shè)計(jì)規(guī)定使用的規(guī)范中首先查出所用可燃?xì)怏w的等級,然后根據(jù)該組氣體對應(yīng)的MESG 值來選擇相應(yīng)的阻火元件。
二、混合氣體MESG值的確定
在化工裝置設(shè)計(jì)中,經(jīng)常會(huì)遇到混合可燃性氣體。在這種情況下,可根據(jù)混合氣體的具體組成來確定選用依據(jù)。表2 給出不同的可燃性氣體混合后可能出現(xiàn)的幾種情況以及選用建議。
混合氣體MESG值
混合氣體 化學(xué)反應(yīng) 選用建議 舉例說明
屬NEC/ IEC分類相同類別(如全部為IIA) 不易發(fā)生 以混合氣體中MESG值 小者為設(shè)計(jì)依據(jù) 甲烷、乙烷與丁烷 采用MESG= 1. 12
可能發(fā)生 實(shí)驗(yàn)確定 乙炔與氫氣
屬NEC/ IEC 分類不同類別 不易發(fā)生 以混合氣體中MESG值小者為設(shè)計(jì)依據(jù) 乙烯與丙烯 采用MESG= 0. 65
可能發(fā)生 實(shí)驗(yàn)確定 乙烯與氫氣
對于混合可燃?xì)怏w選取MESG時(shí),應(yīng)更加慎重。當(dāng)可燃混合氣體的組分之間有可能發(fā)生反應(yīng)時(shí),安全的方法是將氣體組成及操作條件提供給專業(yè)制造廠, 由制造廠根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)確定MESG值。另外,雖然理論上選用所有可燃?xì)怏w中MESG值小的阻火器ke neng是安全的,但在實(shí)際應(yīng)用中,還要考慮整個(gè)管路系統(tǒng)(尤其是管道阻火器) 是否對該元件有壓力降要求。因?yàn)镸ESG值越小,通過阻力越大,有可能需要擴(kuò)大阻火器直徑以達(dá)到工藝要求；
阻火器選擇得當(dāng)就會(huì)在一定條件下起到阻止火焰?zhèn)鞑e作用。
每種阻火器都有其特定的工作范圍,只有在一定de條件下才能起到安全保護(hù)作用,并不是任何情況下都能阻止火焰的傳播。
每種阻火器都應(yīng)標(biāo)出其阻火元件的通道尺寸,它只能用于MESG值大于該值的氣體,否則hui完全失效;每種阻火器在特定的條件下都有一定的阻火時(shí)間,當(dāng)火焰端燃燒時(shí)間超過其阻火時(shí)間時(shí),阻火器也會(huì)失效;對于在線型阻火器的選用更要注意由于安裝位置不同而引起的選型變化,否則可能會(huì)因起不到預(yù)想的效果而埋下安全隱患。
綜上所述：阻火器在選型的過程中必須按照規(guī)范計(jì)算MESG值的同時(shí),還要十分注意影響選型的各種因素,根據(jù)實(shí)際情況,確定適宜的阻火器,只有這樣才能達(dá)到既確保安全又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。
三、影響選擇阻火器類型的因素
1. 火源距離之間的影響
火焰在充滿可燃?xì)怏w管道中的傳播速度隨火焰的傳播有很大的變化。如果點(diǎn)燃充滿可燃?xì)怏w的水平管道的一端,火焰首先傳向管壁,然后迅速向還末引燃的氣體傳播,燃燒產(chǎn)生的熱量使得燃燒氣體迅速膨脹,氣體膨脹又導(dǎo)致可燃?xì)怏w前端被壓縮,產(chǎn)生“壓升”(pressure piling) 現(xiàn)象。
火焰前端氣體被壓縮,密度增加,燃燒傳播速度加快,燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量增多,導(dǎo)致可燃?xì)怏w前端更劇烈的“壓升”。
火焰在管道中傳播的這一特性,使得火焰的傳播速度可以從零加速至聲速甚至超聲速,火焰前端壓力也可增至約20 MPa 。因此,火源點(diǎn)距阻火器的距離對阻火器的選擇有很大影響。
如果阻火器距火源較遠(yuǎn),那么燃燒就有了一定的加速距離,可能會(huì)由爆燃轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z,火焰前端壓力的增加,對阻火元件耐壓能力提出了更為嚴(yán)格的要求。不同制造商的產(chǎn)品可能會(huì)有不同。
2. 同種可燃?xì)怏w之間的差別,在相同工況下,僅僅因安裝位置不同,在阻火器制造強(qiáng)度和阻火時(shí)間的選擇上就會(huì)有很大差異。
因此，在選用在線阻火器時(shí),要十分注意安裝位置的影響,在滿足工藝條件的情況下,應(yīng)盡可能使之靠近火源點(diǎn),以降低對阻火器的制造要求,在保證安全的前提下,提高經(jīng)濟(jì)性。
3. 阻火器只要選擇得當(dāng),就能夠在一定的條件下阻止火焰?zhèn)鞑ァ?
每種阻火器都有其特定的工作范圍,只有在一定的條件下起安全保護(hù)作用,并不是任何情況下都能阻止火焰的傳播。
4. 每種阻火器都應(yīng)標(biāo)出其阻火元件的通道尺寸,它只能用于MESG值大于該值的氣體,否則會(huì)完全失效;
每種阻火器在特定的條件下都有一定的阻火時(shí)間,當(dāng)火焰端燃燒時(shí)間超過其阻火時(shí)間時(shí),阻火器也會(huì)失效;
阻火器的選用要注意因安裝位置不同而引起的選型變化,否則可能會(huì)因起不到預(yù)想的效果而埋下安全隱患。
綜上所述,阻火器在選型的過程中應(yīng)按照規(guī)范計(jì)算MESG值，同時(shí)還要十分注意選型的各種影響因素,根據(jù)實(shí)際工況,確定適宜的阻火器,只有這樣才能既確保安全又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。