基本介紹
- 中文名：天然氣阻火器
- 外文名：Natural gas flame arrester
- 別名：防火器、阻火器
- 套用：煤礦瓦斯排放系統等
主要性能,工作原理,傳熱作用,器壁效應,
主要性能
1、阻爆性能合格,連續13次阻爆性能試驗每次均能阻火。
2、耐燒性能合格，耐燒試驗1小時無回火現象。
3、殼體水壓試驗合格。結構合理，重量輕、耐腐蝕。易檢修，安裝方便。阻火器芯子採用不鏽鋼材料, 耐腐蝕易於清洗
工作原理
關於阻火器的工作原理:一是基於傳熱作用;一是基於器壁效應。
1.傳熱作用
燃燒所需要的必要條件之一就是要達到一定的溫度,即著火點。低於著火點,燃燒就會停止。依照這一原理,只要將燃燒物質的溫度降到其著火點以下,就可以阻止火焰的蔓延。當火焰通過阻火元件的許多細小通道之後將變成若干細小的火焰。設計阻火器內部的阻火元件時,則儘可能擴大細小火焰和通道壁的接觸面積,強化傳熱,使火焰度降到著火點以下，從而阻止火焰蔓延。
2.器壁效應
燃燒與爆炸並不是分子間直接反應,而是受外來能量的激發,分子鍵遭到破壞,產生活化分子,活化分子又分裂為壽命短但卻很活潑的自由基,自由基與其它分子相撞,生成新的產物,同時也產生新的自由基再繼續與其它分子發生反應。當燃燒的可燃氣通過阻火元件的狹窄通道時,自由基與通道壁的碰撞幾率增大,參加反應的自由基減少。當阻火器的通道窄到一定程度時,自由基與通道壁的碰撞占主導地位,由於自由基數量急劇減少,反應不能繼續進行,也即燃燒反應不能通過阻火器繼續傳播。
3.最大實驗安全間隙—MESG值
火焰通過阻火元件的細小通道並在通道內降溫。當火焰被分割小到一定程度時,經通道移走的熱量足以將溫度降到可燃物燃點以下,使火焰熄滅。或由器壁效應解釋,當通道窄到一定程度時,自由基與管道壁的碰撞占主導地位,自由基大量減少,燃燒反應不能繼續進行。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“最大實驗安全間隙”(MESG,Maximum Experimental Safe Gap) 。阻火元件的通道尺寸是決定阻火器性能的關鍵因素,不同氣體具有不同的MESG值。因此,在選擇阻火器時, 應根據可燃氣體的組成確定其MESG值。在具體選擇時,又根據MESG值將氣體劃分為幾個等級。國際上採用兩類方法。一是美國全國電氣協會(NEC) 的分類法,它根據氣體的MESG值將氣體分為四個等級(A ,B ,C ,D) ;另一類是國際電工協會( IEC) 的方法,它也將氣體分為四個等級( IIC , IIB , IIA 及I) 。
在選用天然氣阻火器時,即可在設計規定使用的規範中首先查出所用可燃氣體的等級,然後根據該組氣體對應的MESG 值來選擇相應的阻火元件。
大多數阻火器是由能夠通過氣體的許多細小、均勻或不均勻的通道或孔隙的固體材質所組成，對這些通道或孔隙要求儘量的小，小到只要能夠通過火焰就可以。這樣，火焰進入阻火器後就分成許多細小的火焰流被熄滅。火焰能夠被熄滅的機理是傳熱作用和器壁效應。
傳熱作用
天然氣阻火器能夠阻止火焰繼續傳播並迫使火焰熄滅的因素之一是傳熱作用。我們知道，阻火器是由許多細小通道或孔隙組成的，當火焰進入這些細小通道後就形成許多細小的火焰流。由於通道或孔隙的傳熱面積很大，火焰通過通道壁進行熱交換後，溫度下降，到一定程度時火焰即被熄滅。進行的試驗表明，當把阻火器材料的導熱性提高460倍時，其熄滅直徑僅改變2.6%。這說明材質問題是次要的。即傳熱作用是熄滅火焰的一種原因，但不是主要的原因。因此，對於作為阻爆用的阻火器來說，其材質的選擇不是太重要的。但是在選用材質時應考慮其機械強度和耐腐蝕等性能。
器壁效應
根據燃燒與爆炸連鎖反應理論，認為燃燒炸現象不是分子間直接作用的結果，而是在外來能源（熱能、輻射能、電能、化學反應能等）的激發下，使分子分裂為十分活潑而壽命短促的自由基。化學反應是靠這些自由基進行的。自由基與另一分子作用，作用的結果除了生成物之外還能產生新的自由基。這樣自由基又消耗又生新的如此不斷地進行下去。可知易燃混合氣體自行燃燒（在開始燃燒後，沒有外界能源的作用）的條件是：新產生的自由基數等於或大於消失的自由基數。當然，自行燃燒與反應系統的條件有關，如溫度、壓力、氣體濃度、容器的大小和材質等。隨著阻火器通道尺寸的減小，自由基與反應分子之間碰撞幾率隨之減少，而自由基與通道壁的碰幾率反而增加，這樣就促使自由基反應減低。當通道尺寸減小到某一數值時，這種器壁效應就造成了火焰不能繼續進行的條件，火焰即被阻止。由此可知，器壁效應是阻火器阻火焰作的主要機理。由此點出發，可以設計出知種結構形式的阻火器，滿足工業上的需要。
