一、應(yīng)該注意大實(shí)驗(yàn)安全間隙—MESG值
火焰通過(guò)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?zhuān)寒?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(jí)。
目前，國(guó)際上經(jīng)常采用兩類(lèi)方法：
1. 美國(guó)全國(guó)電氣協(xié)會(huì)(NEC) 的分類(lèi)法,它根據(jù)氣體的MESG值將氣體分為四個(gè)等級(jí)(A ,B ,C ,D) ;
2. 國(guó)際電工協(xié)會(huì)( IEC) 的方法,它也將氣體分為四個(gè)等級(jí)( IC , IIB , IIA 及I) 。
兩種標(biāo)準(zhǔn)劃分的各類(lèi)氣體的MESG 值及測(cè)試氣體如表所示：
表1 兩種MESG分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)
NEC IEC MESG/ mm 測(cè)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(jí),然后根據(jù)該組氣體對(duì)應(yīng)的MESG 值來(lái)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(lái)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(shuō)明
屬NEC/ IEC分類(lèi)相同類(lèi)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(lèi)不同類(lèi)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(duì)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(zhuān)業(yè)制造廠(chǎng), 由制造廠(chǎng)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(duì)該元件有壓力降要求。因?yàn)镸ESG值越小,通過(guò)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(guò)其阻火時(shí)間時(shí),阻火器也會(huì)失效;對(duì)于在線(xiàn)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(guò)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(lèi)型的因素
1. 火源距離之間的影響
火焰在充滿(mǎn)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(mǎn)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(duì)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(duì)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(xiàn)阻火器時(shí),要十分注意安裝位置的影響,在滿(mǎn)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(duì)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(guò)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(guò)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。