阻火器的选型和安装设置要求

（¹中国化学品安全协会，北京 100010；

 ²应急管理部国家安全科学与工程研究院，北京 100020；

³江阴市应急管理局，江苏 江阴  214431）

摘  要：阻火器是非电气设备有效的、经济的、普遍应用的防爆装置，也是重要的安全装置，在石油化工装置中应用广泛。为了保证其阻止火焰的效果，阻火器的正确选型具有重要的现实意义。本文重点梳理了国内关于阻火器设置的相关标准，提出了阻火器选型的方法步骤，希望对广大化工从业者起到一定的借鉴作用。

关键词：管端阻火器、管道阻火器、选型

阻火器是一种安装在储罐或排放可燃气体的管道上，用以阻止因回火而引起火焰向油罐或管道传播、蔓延的安全设备。它允许气体通过，但阻止外部火焰向内部方向传播，达到防爆目的，从而保证设施的安全。阻火器由阻火芯、阻火器外壳及附件构成。从协会近几年对化工企业尤其是危险化学品企业的隐患排查情况来看，阻火器作为非电气类的防爆设备，并未引起企业的重视，并且国内标准对阻火器的选型规定内容较少，导致企业存在一定的事故隐患。

1  阻火器的分类

目前对阻火器的分类有几类方法。

按照性能分为阻爆燃型和阻爆轰型，阻爆燃型是指用于阻止亚音速传播的火焰蔓延。阻爆轰型是指阻止音速和超音速传播的火焰蔓延。

普通型阻火器分为阻爆燃型和阻爆轰型。管道阻火器安装在密闭管路系统中，用以防止管路系统一端的火焰蔓延到管路系统的另一端，分为阻爆燃型和阻爆轰型。

按照阻火结构分为填充型、板型、金属丝网型、液封型和波纹型等5种 。

阻火器按照最大试验安全间隙（MESG）测试气体爆炸组级别分为7级，分别为 IIA1、IIA、IIB1、IIB2、IIB3、IIB 、IIC 组别，每个组别又都存在爆燃、稳定爆轰和非稳定爆轰。爆炸性气体、蒸气混合物的爆炸级别和相对应的MESG见下表（如适用于 II Al 级气体的阻火器，是指所选的阻火器元件必须小于1.14mm）。

2  国内有关阻火器设置的相关规范性文件

从近几年协会对危险化学品企业的检查情况来看，对于阻火器的常见隐患主要有以下四点：一是阻火器安装位置不正确，起不到阻止火焰燃烧的作用。二是应该使用阻火器的场所未安装阻火器。三是阻火器选型不正确，起不到阻火作用。四是平时未做好阻火器日常检查维护，使阻火器失去了阻火的效果。而对于阻火器的设置，目前实行的国家标准、行业标准和部门规章对安装在管道上、管端和设备上做出了详细的规定。

2.1 《压力管道规范 工业管道 第6部分：安全防护》（GB/T 20801.6-2020）

此标准中对安装在设备和管道系统的阻火器进行了规定，现分类如下：

（1）管端阻火器的设置。可燃液体常压储罐，以液态烃、LNG等低温储罐的通气口和呼吸阀进、出口及其气相连通管；装卸可燃液体或气体终端站、槽船和槽罐车的呼吸阀、以及气体总管；沼气系统 、污水处理和垃圾填埋气系统中间气体储罐的呼吸阀以及气体总管；可能发生失控放热反应、自燃、自分解的反应器或容器至大气或不耐爆炸压力的容器的出口；可燃气体在线分析设备的放空总管。

（2）管道阻火器的设置。火炬、焚烧炉、氧化炉等燃烧入口；有持续 点燃源和0区的风机、真空泵、压缩机等机械设备进、出口；加工可燃化学品的并联设备或系统的气体和蒸气出口，以及集合总管进入火炬、焚烧炉、氧化炉、活性炭吸附槽等处理进口；输送可能发生爆炸或爆轰的爆炸性气体和蒸汽的管道系统。

2.2 《精细化工企业工程设计防火标准》（GB 51283-2020）

（1）管端阻火器的设置。甲B、乙类可燃液体常压储罐，以及液化烃、液化天然气等低温储罐的通气口或呼吸阀处；沼气系统、污水处理和垃圾填埋气系统的中间气体储罐的呼吸阀处或其气体支管接入总管前；可燃气体或蒸气在线分析设备的放空总管。

（2）管道阻火器的设置。采用热氧化炉等废气处理设施处理含挥发性有机物的废气时，应设置燃烧室高温联锁保护系统和燃烧室超压泄爆装置，宜设置进气浓度监控与高浓度联锁系统、废气管路阻火器和泄爆装置；焚烧炉、氧化炉等燃烧设备的可燃气体、蒸气或燃料气进口；输送爆炸性气体的风机、真空泵、压缩机等机械设备进、出口；装卸可燃化学品的槽船、槽罐车的气体置换/返回管线。

2.3 《石油化工储运系统罐区设计规范》（SH/T 3007-2014）

该行业标准对管端阻火器进行了规定： 存在甲B、乙、丙A类液体的固定顶储罐和卧式储罐；储存甲B、乙类液体的覆土卧式储罐；采用氮气或其他惰性气体密封保护系统的储罐；内浮顶储罐罐顶中央通气管。

2.4《阻火器的设置》（HG/T 20570.19-1995）

（1）管端阻火器。化学油品的闪点小于等于43℃的储罐，其直接放空管道（含带有呼吸阀管道）上设置阻火器；

（2）管道阻火器的设置。输送有可能产生爆燃或爆轰的爆炸性混合气体的管道（应考虑可能的事故工况），在接收设备的入口处设置管道阻火器。

2.5《压力管道安全技术监察规程》（TSG D0001-2009）

（1）管端阻火器的设置。闪点低于或者等于43℃，或者物料最高工作压力高于或者等于物料闪点的储罐的直接放空管（包括带有呼吸阀的放空管道）；可燃气体在线分析设备的放空总管；爆炸危险场所内的内燃发动机的排气管道。

（2）管道阻火器作出如下规定：输送有可能产生爆燃或者爆轰的混合气体管道；输送能自行分解导致爆炸，并且引起火焰蔓延的气体管； 与明火设备连接的可燃气体减压后的管道（特殊情况可设置水封装置）；进入火炬头前的排放气管道。

纵观上述规范性文件，文件对阻火器安装在设备（如真空泵、焚烧炉、氧化炉等）、管道（如输送乙炔这类能自行分解爆炸并引起火焰蔓延的气体物料的管道、化工产品回收系统、气体分析系统等）、管端（如放空管道等）有具体的规定，但是具体对阻火器的选型规定的信息较少，尤其是管道阻火器具体选用阻爆燃型还是阻爆轰型的内容更少，因为具体选用阻爆燃型和阻爆轰应根据介质的燃烧状况进一步进行判定，但在实际生产过程中，很难确切预知可能的火焰位置，因此选择阻爆轰型管道阻火器情况较为常见。

3  阻火器的选型

阻火器的选用步骤为：

（1）根据使用场所决定采用管端阻火器还是管道阻火器。安装在管道端部或储罐顶部时应选用管端型阻火器，安装在封闭的管道系统中，用于防止管道系统未保护侧的火焰蔓延到管道系统的被保护侧时，应选用管道型阻火器。

（2）确定采用阻爆燃型阻火器还是阻爆轰阻火器。火焰波在管道内的传播速度不仅与介质种类、所在管道的温度、压力有关外，还与阻火器与点火源之间的距离、安装位置、阻火器与点火源间的管道形状有关。

（3）根据可燃气体、蒸气在实际工况条件下的 MESG 值确定阻火元件的通道或缝隙，选择合适的阻火器。

众所周知，阻火元件的通道尺寸是决定阻火器性能的关键因素，阻火元件间隙大于介质 MESG 时，阻火器将无法发挥阻止火焰传播的作用; 阻火元件间隙必须小于介质 MESG ，才能起到阻火的作用。不同气体具有不同的MESG值，而MESG是实验室的测试结果。其中，纯组分可燃气体、蒸气MESG的测试值参见《爆炸性环境第20-1部分：气体和蒸汽物质特性分级一试验方法和数据》IEC60079-20-1：2010。

多组分可燃气体、蒸气混合物MESG可按下列方法确定：咨询有资质的机构，或委托测试；采用危险性最高组分的最小MESG作为多组分混合物的MESG；应用经验式计算，如《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058-2014条文说明第5.2.3条引用的《易燃液体、气体或蒸汽的分类和化工生产区电气装置设计》NFPA497-2008附件B的估算方法。根据MESG的值，最终选用哪种型号的阻火器，如适用氢气的应选用爆炸组别为IIC型阻火器。

然而，阻火器的选型中，在按照规范计算MESG值的同时，还要注意影响选型的各种因素（如安装位置、工艺状况、燃烧时间等），应根据实际情况，选择适宜的阻火器。

4  阻火器的安装要求

阻火器选型正确是第一步，但是要真正发挥阻火器的作用，安装也是极其重要的。《阻火器的设置》（HG/T 20570.19-1995）中第5.0.3条对安装方向和《石油化工金属管道布置设计规范》（SH/T 3012-2011）中第11.2条对安装位置作出了规定。《石油化工石油气管道阻火器选用检验及验收标准》（SH/T 3413-2019）第6.2.12条规定阻火器应安装在接近点火源的位置，第6.2.17条对阻火器的连接方式进行了规定。《阻火器的设置》（HG/T 20570.19-1995）第5.0.4条规定：阻火器与管道的连接一般为法兰连接，小直径的管道采用螺纹连接。《压力管道安全技术监察规程》（TSG D0001-2009）对阻火器安装提出了具体要求。

此外，基于目前相关标准和工程实践经验，阻火器安装时要查看制造商提供的使用说明书，按照说明书介质流向和安装方向的限制要求，一般情况是，稳定燃烧的阻火器要避免介质垂直向下流动，且潜在点火源位于阻火层下方的情况。总之，安装位置不对，阻火器并未起到安全设施的作用。 安装方向不对，将会失去阻爆轰的作用。因此，阻火器的安装，要依据国内的条文规定，根据具体情况进行安装，才能起到阻止火焰的传播。阻火器安装完成后，要确保阻火器的完好在用，使用单位还应制定定期检查（检修）周期及定期检查（检修）内容（包括质量标准）。

5  结论

国内相关标准和规范中对阻火器的选型规定内容较少，而在实际生产过程中管道介质、火源的位置、环境因素等影响又影响阻火器的选择。因此，应广泛参考相似工况下的工程经验，参照相关标准对阻火器进行选型，确保阻火器完好在用，从而实现安全生产。 

参考文献

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[6] SH/T 3413-1999, 石油化工石油气管道阻火器选用、检验及验收[S].

[7] GBT 20801.6-2020, 压力管道规范　工业管道　第6部分：安全防护[S].

[8] GB 51283-2020,精细化工企业工程设计防火标准[S].

来源：化学工程与装备-官方网站-创刊于1972    2022年第10期  在线投稿  >>