NFPA 69 《防爆系統(tǒng)標準》中針對阻火器的安裝位置、燃燒類型對阻火器進行了詳細劃分(圖2)

在一定的條件下，合適的阻火器能起到有效阻止火焰?zhèn)鞑サ淖饔?，但是，每種阻火器都有其特定的工作范圍，超出其工作范圍,就無法保證阻火效果，因此需要對阻火器進行選型。選型中首先需要確定阻火器的使用位置、介質(zhì)類型(爆炸級別)以及操作工況(壓力、溫度)等三項基本因素。然后根據(jù)阻火器的使用場所進行管道/管端阻火器的劃分，根據(jù)安裝位置、介質(zhì)類型和操作工況確定燃燒工況，完成阻火器初步選型。在初步選型確認的基礎(chǔ)上，根據(jù)其他參數(shù)，諸如阻火器連接方式、阻火器通氣量、阻火器最大允許壓降、阻火器殼體/阻火芯材質(zhì)、設(shè)計標準、同心/偏心設(shè)計以及是否需要伴熱夾套等具體要求，最終完成阻火器選用。在以上阻火器選用涉及的參數(shù)中,工況簡單的可以根據(jù)工藝直接確定，而實際工程設(shè)計中工況都比較復雜,介質(zhì)通常為氣體混合物,燃燒工況也復雜多樣,因此,阻火器的選用需要慎重考慮。這里僅介紹兩種影響因素：

1.介質(zhì)類型：GB 50058《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》第3.4.1中規(guī)定:爆炸性氣體混合物應按其最大試驗安全間隙(MESG)或最小點燃電流比(MICR)分級。通常，阻火器選用過程中對介質(zhì)類型的確定一般按照介質(zhì)MESG值來劃分。根據(jù)GB 3836.11《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備第11部分:由隔爆外殼“d”保護的設(shè)備》，在標準規(guī)定的試驗條件下，空腔內(nèi)所有濃度的被試驗氣體或蒸汽與空氣的混合物點燃后，通過25mm長的火焰通路均不能點燃外部爆炸性混合物的內(nèi)空腔兩部分之間的最大間隙。不同的氣體介質(zhì)有不同的MESG值，EN ISO16852《阻火器性能要求、測試方法和使用限制》將爆炸性氣體混合物按其MESG值劃分為ⅡA1、IA、IB1、IB2、IB3、ⅡB、ⅡC等7個爆炸等級1，見表1。

不同爆炸級別的介質(zhì)危險程度不同,對應的阻火器產(chǎn)品也不同。氣體介質(zhì)的MESG值越小,相應阻火器的使用工況越嚴苛,阻火器設(shè)計難度和成本越高。因此,在阻火器選型之前,確認氣體介質(zhì)的MESG值尤為重要。

2.燃燒工況：在管道足夠長且燃燒足夠快的條件下，火焰會依次經(jīng)歷爆燃、不穩(wěn)定爆轟、穩(wěn)定爆轟等幾個燃燒階段(圖3)。低壓爆燃階段，速度一般可達到112m/s，壓力為0.1MPa;中壓爆燃階段，速度一般可達到20Om/s，壓力為0.4MPa;高壓爆燃階段，速度一般可達到30Om/s，壓力為2MPa;爆轟階段，速度一般可達到1900m/s,壓力為3.5MPa;過度爆轟階段,速度一般可達到2300m/s,壓力為21MPa;穩(wěn)定爆轟階段,速度一般可達到1830m/s，壓力為35MPa。這是由于燃燒過程中產(chǎn)生“壓升”現(xiàn)象，當點燃充滿可燃氣體的水平管道的一端時，火焰首先傳向管壁，然后迅速向還未引燃的氣體傳播，燃燒產(chǎn)生的熱量使得燃燒氣體迅速膨脹，氣體膨脹又導致可燃氣體前端被壓縮，因而產(chǎn)生“壓升”?；鹧媲岸藲怏w被壓縮，密度增加，燃燒傳播速度加快，燃燒時產(chǎn)生的熱量增多，導致可燃氣體前端更劇烈地“壓升”。通常，如果阻火器距火源較遠，那么火焰爆燃可能就會轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z火焰前端壓力增加會導致管道內(nèi)的危險系數(shù)大大增加，同時對阻火器的阻火和耐壓能力要求也更為嚴苛。若選用了錯誤的阻火器，將會成為安全生產(chǎn)的重大隱患,因此，必須嚴格根據(jù)燃燒工況選擇阻爆燃型或阻爆轟型的阻火器。不過在實際工程應用中,由于混合介質(zhì)較為復雜,管道情況和火焰點位置都難以確定,無法對不同條件下的阻火器選型作出明確的規(guī)定,通常需通過運用標準和積累的工程經(jīng)驗進行具體分析。

圖3 火焰燃燒過程示意

另外需要注意的是，由于管道中的彎頭對火焰?zhèn)鞑鸺铀僮饔茫虼?，在阻火器的選型過程中要充分考慮這一因素。當彎頭數(shù)量超過1個時,燃燒工況就變得較為復雜，需要模擬管線的真實情況，通過試驗來確定。若無試驗條件，為安全起見，一般要求選用爆轟型阻火器。因此，在工藝允許的條件下,應盡量減少火源與阻火器之間的彎頭數(shù)量。