燃氣管道阻火器的原理和結構論述

燃氣管道在通常情況下是安全的，這是因為在管網(wǎng)所輸送的易燃氣體中不含有氧氣或其它氧化劑，火焰不可能在沒(méi)有氧化劑的純凈燃氣中產(chǎn)生和傳播。但是在某些特殊的意外條件下，例如因施工不當、地震、年久失修或其它不可預見(jiàn)的意外事故，就有可能造成管道網(wǎng)某處的破裂。如果管道是采用低壓輸送燃氣的，就有可能在管道破裂處造成局部壓力降，引起外界空氣進(jìn)入管道網(wǎng)，使下游管網(wǎng)內的燃氣成為與空氣的預混氣。當該預混氣達到爆炸極限時(shí)就具備了產(chǎn)生回火和導致爆炸災害的必要條件。國內外發(fā)生的類(lèi)似事故已不鮮見(jiàn)。尤其隨著(zhù)低濃度燃氣（甲烷濃度在25％以下）被逐步利用。如果能在管道網(wǎng)中適當的部位安裝燃氣管道阻火器，上述事故就可以得到有效的遏制。

燃氣管道阻火器的工作原理主要是基于火焰通過(guò)狹窄通道時(shí)的熄滅現象研究。大量的實(shí)驗研究結果表明，如果狹窄通道的直徑（指名義直徑）小到一 定程度，火焰在這種小通道中傳播一段距離后便會(huì )自動(dòng)熄滅，也稱(chēng)為淬熄。能使火焰發(fā)生淬熄的通道直徑稱(chēng)為淬熄直徑，用Dq來(lái)表示?；鹧嬖诰哂写阆ㄖ睆降耐ǖ郎蟼鞑サ较缰暗哪嵌尉嚯x稱(chēng)為淬熄長(cháng)度，用Lq來(lái)表示。

管道阻火器

圖1 燃氣管道阻火器結構

1一外殼；2一阻火芯；3一法蘭

燃氣管道阻火器就是根據小孔淬熄原理設計的。阻火器結構如圖1所示，它由外殼和阻火芯組成，可以通過(guò)法蘭3與管道或其它設備連接，也可以有其它各種連接方式。阻火器外殼1應具有較大的強度，能承受爆轟引起的動(dòng)高壓。阻火芯2形式有多種，如多層金屬網(wǎng)疊合而成的金屬網(wǎng)式，波紋帶式等。后者是目前國際上比較通用的。波紋帶可采用鋁合金、不銹鋼或其它耐腐蝕材料制成，波紋帶與平板帶疊合卷制成圓盤(pán)狀，制成阻火芯盤(pán)，裝入阻火器外殼內，就將管道截面分割成許多小三角形截面，每一個(gè)三角形孔都是一個(gè)狹窄通道。當火焰通過(guò)時(shí)，就迫使管道中的火焰面通過(guò)這些狹窄通道，這些通道都滿(mǎn)足淬熄直徑的要求，于是火焰就在通過(guò)阻火芯時(shí)熄滅了。阻火芯的設計不僅應考慮到淬熄火焰的要求，還要盡量減少氣體的流阻，因此在設計之前應作精心的計算。三角形截面的高度（波紋高）、阻火芯波紋盤(pán)厚度及阻火器內部結構的變化對于其整體阻火性能都有直接的影響。K.N.Palmer對波紋板阻火器阻火性能作過(guò)實(shí)驗研究，并得到了具有應用價(jià)值的計算公式：

V=0.38αγ/d2

其中V是臨界阻火速度(m/s)；α是用分數表示的阻火器通氣自由面積與阻火芯總面積之比；γ是阻火芯厚度（cm）；d是淬熄直徑。從該公式可以估算一個(gè)設計好的阻火器的臨界阻火速度。阻火器雖然并非一個(gè)燃燒器，但阻火器的設計顯然應考慮到其燃燒學(xué)和爆轟學(xué)特性，設計者應對火焰及沖擊波理論作詳盡的了解。