石化企业防爆安全装置详解.docx

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1、石化企业防爆安全装置详解目录1.前言1?阻火装置2?安全液封2?水封井2?阻火器3?阻火器的工作原理： 32.4. 1.传热作用32.4.2.器壁效应32.5. 阻火器分类42.5. 1.国标分类42.5.2. 管道阻火器52. 6.阻火器选型62. 6. 1.概述62.6.2.介质类型72.6.3.燃烧工况7?防爆泄压装置9? ?安全阀9? ?爆破片10?组合型防爆泄压装置11?防爆门12?放空管12?常用阀式安全装置12? ?紧急切断阀12? ?单向阀12?过流阀13?防火阀131.前言防爆安全装置是为阻止火灾蔓延和爆炸，预防火灾事故所设置的各种防护、 检测、控制、联锁、报警等仪表和装置的

2、总称。从作用上对其进行分类可以分 为检测仪器（如压力表、真空计、物位计、温度计、流量计、酸度计、密度计及 超压报警装置等）、阻火装置（如阻火器、安全液封、回火防止器、蒸汽幕、水幕、 惰性气体幕等）、防爆泄压装置（如安全阀、呼吸阀、爆破片、放空管、通气孔等）、 联锁装置（如紧急切断阀、止逆阀等）、紧急制动、组分控制装置（如气体组分控 制装置、危险气体自动检测装置等）等。防爆安全装置是保证安全生产、正常运 行的关键。阻火装置阻火装置包括安全液封、水封井、阻火器、单向阀等，其作用是防止外部 火焰蹿入有着火爆炸危险的设备、管道、容器内或防止火焰在设备和管道间扩 展蔓延。安全液封安全液封阻止火灾蔓延的原

3、理是让液体在进出气管之间，此时在液封两侧 的任意一侧着火后，火焰无法继续传播，会在液封处被熄灭。通常安全液封分 为两种，分别是敞开式和封闭式。安全液封的管理使用要求：（1）液封介质在冬季有可能结冻，应采取防冻措施，如加设保温管、添加防 冻液等方法。止逆阀要采用防锈蚀金属制造，且材质不能与液体反应，水封外 壳表面也应防止锈蚀。（2）安全液封内的液位应根据设备内的压力保持规定高度，使用中要经常检 查液位。（3）在封闭式安全液封中的气体流动与敞开式安全液封大概相同，只是与大 气不相互连通。水封井水封井的原理是利用介质密度不同或封隔区域内外压力差异达到隔离目 的，其作用主要有两方面；其一是隔离封堵，防

4、止隔离介质漫流或外部介质混入，以达到防止环境 污染或防火防爆作用；其二是起到安全保护的作用，相当于安全阀。为防止火势在工业下水道内蔓延扩大，各生产车间、装置、单元、建构筑物、 罐组、管沟及电缆沟等下水道出口处，工业生产装置的围堰下水道出口及下水 道的支管与干管连接处均应设置安全水封井：油罐组的水封井应设在防火堤外; 建筑物内由于防火防爆的要求不同而分隔开不同的房间时，每个房间的下水道 出口应单独设置水封井。阻火器阻火器是用来阻止易燃气体和易燃液体蒸气火焰蔓延的一种安全装置。一 般安装在输送可燃气体的管道中，或者通风的槽端上。主要是由能够通过气体 的许多细小、均匀（或不均匀）的通道（或孔隙）的不

5、燃性固体材料组成，结构简单, 安装方便，造价低廉，因此应用比较广泛。阻火器主要由壳体和滤芯两部分组成。壳体应具有足够的强度，以承受爆 炸产生的冲击压力。滤芯是阻止火焰传播的主要构件，常用的有金属网型滤芯 和波纹型滤芯两种。金属网型滤芯用直径0.230.315mm的不锈钢网或铜网 多层重叠组成。国内的阻火器通常采用1622目金属网，有412层。阴火器 一般采用铸铁和含铁量不大于0.5%的铸铝合金制成，也可按设计要求采用其他 材料：安装于管道中的阻火器壳体应采用铸钢焊接，阻火器芯件和安装于管道 中的阻火器芯壳及芯件压环应采用不锈钢材料；安装于管端的阻火器芯壳及芯 件压环，宜采用铸铁或铸铝。阻火器的

6、工作原理：2. 4. 1.传热作用燃烧所需要的必要条件之一就是要达到一定的温度，即着火点。低于着火 点，燃烧就会停止。依照这一原理，只要将燃烧物质的温度降到其着火点以下, 就可以阻止火焰的蔓延。当火焰通过阻火元件的许多细小通道之后将变成若干 细小的火焰。设计阻火器内部的阻火元件时，则尽可能扩大细小火焰和通道壁 的接触面积，强化传热，使火焰温度降到着火点以下，从而阻止火焰蔓延。2. 4. 2.器壁效应燃烧与爆炸并不是分子间直接反应，而是受外来能量的激发，分子键遭到 破坏，产生活化分子，活化分子又分裂为寿命短但却很活泼的自由基，自由基 与其他分子相撞，生成新的产物，同时也产生新的自由基再继续与其他

7、分子发 生反应。当燃烧的可燃气通过阳火元件的狭窄通道时，自由基与通道壁的碰撞 概率增大，参加反应的活性自由基数量将会减少。阻火器通道尺寸减小，自由基与反应分子之间的碰撞概率随之减小，而自 由基与通道壁的碰撞概率反而增大，这样就促使自由基反应减弱。当通道尺寸 减小到某一数值时，这种器壁效应就造成了火焰不能继续传播的条件，火焰即 被阻止。因此，器壁效应是防止火焰的主要机理。阻火器按照的结构形式分类，具体如表1所示。表1阻火器分类表阻火器类型结构特点优点缺点适用柩阳金属网型阻火层由单层或 多层不锈钢丝网用 登起来组成结构简单容易制 造造价低阻爆范围小，其阴 火层易损害从而失 去阻火加力.不易 烧损石

8、油储罐、输 气管道、油轮波纹型阻火层通常使用 不锈钢或者铜银台 金压制形成波纹状 分层组装而成使用范用广.结构 较简单.流体阻力 小能阻止爆燃火 焰.易于置换和清洗造价较高石油储罐、油 气回收系统、气 体管道填料型阻火层由粒状材 料堆积而成填充材 料可采用砾石、沙 粒.卵石、玻璃球或 快JB等孔隙小结构简 单.易于制造阻力大.易于阴塞质总大化工厂反应 器.氮、乙块等可 燃气体管道泡沫金属填充型阻火层用泡沫金 属制成阻爆性能好体枳 小，易于制造便于 安装检杳孔隙闲堆.孔 隙度不易达到要求石油化系统多孔板型阻火层由不锈钢 板水平方向重登而 成板上石细小缝隙 或孔隙,形成规则的孔道阻爆性能好,机械

9、强度高易清洗.结 构比较尚单耐烧性差.质址 大.阻力大.造价较 高,不他承受猛烈 爆炸汽车、柴油机 排气系统平行板型阳火层由不锈钢 薄板翳宜平行排列 而成板间隙在30.7mm间.多 细小通道能承受较猛烈的 爆炸.易于制造和 清扫体积较大.流阳内燃机排气系统2. 5.阻火器分类2. 5.1.国标分类NFPA 69防爆系统标准中针对阻火器的安装位置、燃烧类型对阻火器进行了详细划分（图1）图INFPA69中阻火器的分类三阻火器选型2. 5. 2.管道阻火器管道阻火器是适用于石油、化工、轻工等行业的可燃气体在管道输送过程 中的安全装置。产品由阻火芯件和壳体两部分组成，阻火芯件是产品核心。我 公司生产的

10、管道阻火器是经过严谨的阻火理论设计和精密专用的机械设备加工 制造而成的。根据阻火性能和防爆等级可分为防爆燃型和防爆轰型两大类。表2同类产品1、管道阻火器2、储罐阻火器3、抽屉式阻火器4、阻火透气帽5、氧气阻火器6、砾石阻火器图2阻火器产品结构图ZHQ-B型（阻爆燃型）2. 6.阻火器选型 2. 6. 1.概述在一定的条件下，合适的阻火器能起到有效阻止火焰传播的作用，但是， 每种阻火器都有其特定的工作范围，超出其工作范围，就无法保证阻火效果， 因此需要对阻火器进行选型。选型中首先需要确定阻火器的使用位置、介质类型（爆炸级别）以及操作工况 （压力、温度）等三项基本因素。然后根据阻火器的使用场所进行

11、管道/管端阻火器的划分，根据安装位置、 介质类型和操作工况确定燃烧工况，完成阻火器初步选型。在初步选型确认的基础上，根据其他参数，诸如阻火器连接方式、阻火器 通气量、阻火器最大允许压降、阻火器壳体/阻火芯材质、设计标准、同心/偏 心设计以及是否需要伴热夹套等具体要求，最终完成阻火器选用。在以上阻火器选用涉及的参数中，工况简单的可以根据工艺直接确定，而 实际工程设计中工况都比较复杂，介质通常为气体混合物，燃烧工况也复杂多 样，因此，阻火器的选用需要慎重考虑。这里仅介绍两种影响因素：2. 6. 2.介质类型GB 50058爆炸危险环境电力装置设计规范第3.4.1中规定：爆炸性气体 混合物应按其最大

12、试验安全间隙(MESG)或最小点燃电流比(MICR)分级。通常， 阻火器选用过程中对介质类型的确定一般按照介质MESG值来划分。根据GB 3836.11爆炸性环境用防爆电气设备第11部分：由隔爆外壳“d” 保护的设备，在标准规定的试验条件下，空腔内所有浓度的被试验气体或蒸 汽与空气的混合物点燃后，通过25mm长的火焰通路均不能点燃外部爆炸性混 合物的内空腔两部分之间的最大间隙。不同的气体介质有不同的MESG值，ENISO16852阻火器性能要求、测试 方法和使用限制将爆炸性气体混合物按其MESG值划分为HAI、IA、IB1、IB2、 IB3、IIB、IlC等7个爆炸等级1,见表3。表3爆炸级别

13、与气体混合物MESG值对照序号爆炸级别混合物MESG值mm1UAl1. 112IIA0. 903IIBlO.85411 B20. 753II B30. 656UB0. 50LIIC0. 50不同爆炸级别的介质危险程度不同，对应的阻火器产品也不同。气体介质 的MESG值越小，相应阻火器的使用工况越严苛，阻火器设计难度和成本越高。 因此，在阻火器选型之前，确认气体介质的MESG值尤为重要。2. 6. 3.燃烧工况在管道足够长且燃烧足够快的条件下，火焰会依次经历爆燃、不稳定爆轰、 稳定爆轰等几个燃烧阶段(图3：1)低压爆燃阶段，速度一般可达到112ms,压力为O.IMPa；2)中压爆燃阶段，速度一般

14、可达到200ms,压力为04MPa;3)高压爆燃阶段，速度一般可达到300ms,压力为2MPa；4）爆轰阶段，速度一般可达到1900ms,压力为3.5MPa;5）过度爆轰阶段，速度一般可达到2300ms,压力为21MPa；6）稳定爆轰阶段，速度一般可达到1830ms,压力为35MPa。这是由于1）燃烧过程中产生“压升”现象，当点燃充满可燃气体的水平管道的一端 时，火焰首先传向管壁，然后迅速向还未引燃的气体传播，燃烧产生的热量使 得燃烧气体迅速膨胀，气体膨胀又导致可燃气体前端被压缩，因而产生“压升”。2）火焰前端气体被压缩，密度增加，燃烧传播速度加快，燃烧时产生的热 量增多，导致可燃气体前端更剧

15、烈地“压升”。3）通常，如果阻火器距火源较远，那么火焰爆燃可能就会转变为爆轰火焰 前端压力增加会导致管道内的危险系数大大增加，同时对阻火器的阻火和耐压 能力要求也更为严苛。4）若选用了错误的阻火器，将会成为安全生产的重大隐患。因此，必须严格根据燃烧工况选择阻爆燃型或阻爆轰型的阻火器。不过在实际 工程应用中，由于混合介质较为复杂，管道情况和火焰点位置都难以确定，无 法对不同条件下的阻火器选型作出明确的规定，通常需通过运用标准和积累的 工程经验进行具体分析。2300爆父过度爆去1900 ”高压爆燃稔定爆失中压爆燃IOO管道长度图3火焰燃烧过程示意另外需要注意的是，由于管道中的弯头对火焰传播会起加速作用，因此， 在阻火器的选型过程中要充分考虑这一因素。当弯头数量超过1