阻火器是允許氣流,防止火焰在氣體管道和相關設備中傳播的裝置。其大致分為兩種主要類型:阻爆燃型阻火器和阻爆轟型阻火器。根據(jù)燃燒機理,氣體爆炸具有下列兩種類型方面的特征:
爆燃—其中由氧氣供給到爆炸前鋒面來控制燃燒速率,爆炸前鋒面以亞音速在、未燃燒氣體中傳播。傳播機理是傳熱效應。在爆燃中,燃燒反應強烈依賴于能量釋放區(qū)域中的熱量和質(zhì)量擴散。
爆轟—其中燃燒由沖擊波相關的壓力和溫度引發(fā),在反應物中以超音速傳播。傳播歸因于壓縮效應(通過沖擊壓縮性加熱傳播前鋒面前面的未反應氣體)。爆轟產(chǎn)生高壓并通常遠比爆燃更具破壞性。爆轟還可以再分為兩類:
1.穩(wěn)定爆轟,其發(fā)生在爆轟穿過受限系統(tǒng),而速度和壓力特性沒有顯著變化時;
2.不穩(wěn)定爆轟,其發(fā)生在燃燒過程從爆燃轉(zhuǎn)變到穩(wěn)定爆轟的過程中。轉(zhuǎn)變發(fā)生在受限空間區(qū)域中,在此燃燒波的速度不是恒定的,并且爆炸壓力顯著高于在穩(wěn)定爆轟中的爆炸壓力。因此,根據(jù)易爆性和用途,有三種不同類型的阻火器:
1.阻爆燃型阻火器:被設計并測試以阻止爆燃;
2.阻穩(wěn)定爆轟型阻火器:被設計并測試以阻止穩(wěn)定爆轟和爆燃;
3.阻爆轟型阻火器:被設計并測試以阻止爆燃、穩(wěn)定爆轟和不穩(wěn)定(超音速)爆轟。
由于爆轟波的高壓力和速度,用于猝熄爆燃的設備將不適于使沖擊波衰減,所述沖擊波的控制需要特殊的設備。本發(fā)明適用于阻爆轟型阻火器。
當在不利的運行環(huán)境中猝熄火焰時,阻火器需要具有堅固的構(gòu)造以經(jīng)得起爆轟沖擊波的力學效應。常規(guī)的阻爆轟型阻火器通常包含多孔介質(zhì),其典型為獨立的平行通道的基體,所述多孔介質(zhì)吸收沖擊波的能量,并從火焰中除熱。
阻爆燃型和阻爆轟型阻火器還具有用于根據(jù)它們將完成的任務將它們分類的其它特征:
1.在管線中或者管線終端:阻爆燃型阻火器可以被設計成適合在管線或者管線終端用途,而阻爆轟型阻火器總是在管線中的裝置。
2.持久燃燒:阻火器可以被設計成在管道系統(tǒng)中的火焰變得穩(wěn)定的條件下運行。所述裝置必須被設計成防止火焰逆燃到受保護側(cè),并且根據(jù)可以防止這種逆燃的時長,將所述裝置分為短時間燃燒型或持久燃燒型。
3.裝置可以是單向或者雙向的。在前者的情況下,仔細地裝配該裝置以確保它在發(fā)生事故的情況下適當?shù)剡\行是重要的。
存在與這些現(xiàn)有技術(shù)的阻爆轟型和阻爆燃型阻火器的設計相關的各種問題。例如,目前的設計對確定孔徑的MESG的重要性的依賴與將單一介質(zhì)體用于阻火器單元的實踐結(jié)合,導致高壓損耗以及大而重,隨之具有高成本的阻火器。
此外,波紋板阻火芯單元優(yōu)選用作多孔介質(zhì)的基底將所述單元限制為圓形,這不可能總是想要的,特別是在預體積(pre-volume)的應用(例如在真空泵等中)中裝配這些裝置的時候。
爆燃到爆轟轉(zhuǎn)變(DDT)的預測并不順從于精確的科學分析。像氣體組成和系統(tǒng)性質(zhì)一樣,DDT的開始可以被諸如管道幾何形狀、存在對管道系統(tǒng)的侵擾(例如墊圈、儀器等)的因素以及其它因素,如表面粗糙度和液體的存在(例如,來自冷凝的)所觸發(fā)。
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