阻火器的分类、选型、安装要求及维护保养

阻火器是一种用来阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰蔓延的安全装置，它允许气体通过而阻止火焰通过。最初被应用在石油工业中，以后又广泛应用于矿山、煤矿、水运及化学工业中。

一、阻火器原理

阻火器是一种用来阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰蔓延的安全装置，它允许气体通过而阻止火焰通过。最初被应用在石油工业中，以后又广泛应用于矿山、煤矿、水运及化学工业中。阻火器主要由壳体和滤芯两部分组成，其中滤芯是阻止火焰传播的主要构件，按滤芯不同可分为充填型阻火器、板型阻火器、金属网阻火器、波纹型阻火器及液封型阻火器等。以常见的波纹型阻火器为例，其滤芯是用薄不锈钢波纹带与平带共同卷制成盘状（图1）,它的阻火能力仅仅取决于滤芯上由波纹形成的三角形截面孔的大小和滤芯的厚度。当火焰通过滤芯时将被这些三角形截面孔切分成若干细小的火焰，扩大了火焰与通道壁的接触面积,强化了传热,使得火焰温度降到着火点以下,从而阻止火焰蔓延。另外由于器壁效应，当燃烧的可燃气通过阻火元件的狭窄通道时，自由基与通道壁的碰撞几率增大,参加反应的自由基减少。当阻火器的通道窄到一定程度时，自由基与通道壁的碰撞占主导地位,由于自由基数量急剧减少,从而扼制火焰向未燃气体传播。

二 阻火器分类

目前对阻火器有几种分类方法。

按照性能可分为阻爆燃型和阻爆轰型。阻爆燃型是指用于阻止亚音速传播的火焰蔓延；阻爆轰型是指阻止音速和超音速传播的火焰蔓延。

按照使用场合不同可分为放空阻火器和管道阻火器。放空阻火器是指安装在储罐（或者槽车）的放空管道上，用于阻止外部火焰传入储罐（或者槽车）内，分为管端型和普通型：管端型阻火器为阻爆燃型，是指一端与大气相通，为防止灰尘和雨水进入阻火器内部，顶部安装由温度控制开启的防风雨帽；普通型阻火器是指两端与管道相连，通过下游管道与大气相通，分为阻爆燃型和阻爆轰型。管道阻火器安装在密闭管路系统中，用于防止管路系统一端的火焰蔓延到管路系统的另一端，分为阻爆燃型和阻爆轰型。

按照阻火结构可分为填充型、板型、金属丝网型、液封型和波纹型等5种。

阻火器按照最大试验安全间隙（MESG）测试气体爆炸组级别分为7级，分别为 IIA1、IIA、IIB1、IIB2、IIB3、IIB 、IIC 组别，每个组别又都存在爆燃、稳定爆轰和非稳定爆轰。爆炸性气体、蒸气混合物的爆炸级别和相对应的MESG见下表（如适用于 II Al 级气体的阻火器，是指所选的阻火器元件必须小于1.14mm）。

三 阻火器选型

阻火器的选用步骤为：

（1）根据使用场所决定采用放空阻火器还是管道阻火器。

安装在管道端部或储罐顶部时应选用管端型阻火器，安装在封闭的管道系统中，用于防止管道系统未保护侧的火焰蔓延到管道系统的被保护侧时，应选用管道型阻火器。

（2）确定采用阻爆燃型阻火器还是阻爆轰阻火器。

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、压力有关外，还与阻火器与点火源之间的距离、安装位置、阻火器与点火源间的管道形状有关。从爆燃转变成爆轰需要经历爆燃、不稳定爆轰、稳定爆轰三个阶段，因此阻火器安装在爆燃阶段时应选用阻爆燃型阻火器，安装在爆轰阶段时应选用阻爆轰型阻火器，通常由试验或根据经验来确定。

（3）根据可燃气体、蒸气在实际工况条件下的 MESG 值确定阻火元件的通道或缝隙，选择合适的阻火器。

众所周知，阻火元件的通道尺寸是决定阻火器性能的关键因素，阻火元件间隙大于介质 MESG 时，阻火器将无法发挥阻止火焰传播的作用。不同气体具有不同的MESG值，而MESG是实验室的测试结果。其中，纯组分可燃气体、蒸气MESG的测试值参见《爆炸性环境第20-1部分：气体和蒸汽物质特性分级一试验方法和数据》IEC60079-20-1：2010。

多组分可燃气体、蒸气混合物MESG可按下列方法确定：咨询有资质的机构，或委托测试；采用危险性最高组分的最小MESG作为多组分混合物的MESG；应用经验式计算，如《爆炸危险环境电力装置设计规范》（GB50058-2014）条文说明第5.2.3条引用的《易燃液体、气体或蒸汽的分类和化工生产区电气装置设计》NFPA497-2008附件B的估算方法。根据MESG值，最终确定选用哪种型号的阻火器，如适用氢气的应选用爆炸组别为IIC型阻火器。

除了参考MESG值选型，还要注意安装位置、工艺状况、燃烧时间等因素，阻火器选型正确是保障生产设施和人身安全的第一步。四、阻火器的安装要求

对阻火器的安装要求，来看看标准规范是如何规定的。

《阻火器的设置》（HG/T 20570.19-1995）中对安装方向作出了规定：安装管道阻爆轰阻火器时，要注意其爆轰波吸收器应朝向有可能产生爆轰的方向，否则将失去阻爆轰的作用。

《石油化工金属管道布置设计规范》（SH/T 3012-2011）对安装位置作出了规定：（1）氢气放空管上的阻火器应靠近放空口端部布置。（2）加热炉燃料气主管上的管道阻火器应靠近加热炉布置，并便于检修，管道阻火器与燃烧器距离不宜大于12m。（3）储罐用的阻火器应直接安装在储罐顶的管口上。（4）常压放空排气管道的阻火器宜设布置在排气管道的末端。

《石油化工石油气管道阻火器选用检验及验收标准》（SH/T 3413-2019）第6.2.12条规定阻火器应安装在接近点火源的位置。该文件也对阻火器的连接方式进行了规定，第6.2.17条规定：安装于管道中的阻火器，通常采用法兰连接。《阻火器的设置》（HG/T 20570.19-1995）第5.0.4条规定：阻火器与管道的连接一般为法兰连接，小直径的管道采用螺纹连接。

《压力管道安全技术监察规程》（TSG D0001-2009）对阻火器安装，提出了如下要求：

(1) 管端型放空阻火器的放空端安装防雨帽；

(2) 工艺物料含有颗粒或者其他会使阻火元件堵塞的物质时，在阻火器进、出口安装压力表，监控阻火器的压力；

(3) 工艺物料含有水汽或者其他凝固点高于0℃的蒸汽(如醋酸蒸汽等)，有可能发生冻结的情况，阻火器设置防冻或者解冻措施，如电伴热、蒸汽盘管或者夹套和定期蒸汽吹扫等，对于水封型阻火器，可以采用连续流动水或者加防冻剂的方法防冻；

(4) 阻火器不得靠近炉子和加热设备，除非阻火元件温度升高不会影响其阻火性能；

(5) 单向阻火器安装时，阻火侧朝向潜在点火源。

此外，阻火器安装时要查看制造商提供的使用说明书，遵照说明书介质流向和安装方向的限制要求。一般情况是，稳定燃烧的阻火器要避免介质垂直向下流动，且潜在点火源位于阻火层下方的情况。总之，安装位置不对，阻火器就起不到安全设施的作用；安装方向不对，将会失去阻爆轰的作用。

五、阻火器的定期检查、维护保养

阻火器为安全设施，应当定期检查、维护保养，确保正常使用。

1. 使用单位应制定定期检查（检修）周期及定期检查（检修）内容（包括质量标准）。

2. 定期检查火芯表面是否清洁，有无阻塞、变形、腐蚀、冰冻等现象。在冬季或者寒冷地区，阻火器可能由于冻结会阻塞阻火器，因此应配有防冻或解冻措施，如电伴、蒸汽盘管、夹套加热和定期蒸汽吹扫等。被堵塞的阻火层应清洗干净，保证每个孔眼畅通，对于变形或腐蚀的阻火层应更及时更换。

3. 清洗阻火器的芯件时，不能采用锋利的硬件刷洗，一定要采用高压蒸汽或者非腐蚀性溶剂等吹扫;最后，在重新安装阻火器时，必须要确保密封面已经清洗、不漏气且没有损伤后，还要及时更换垫片。

4.检查密封垫功能是否良好，有无腐蚀漏气现象。

5.放空阻火器的放空端头应安装防风雨帽，以防灰尘和雨水进入阻火元件中。

6. 在阻火器的明显部位应永久性标出介质流动方向。