在易燃易爆氣體儲(chǔ)罐的進(jìn)出口處,儲(chǔ)罐上的呼吸閥和泄壓安全閥出口處及其附近區(qū)域 內(nèi)常常含有一定量的易燃?xì)怏w,這些氣體和空 氣混合在一起就可以形成局部燃燒甚至爆炸的環(huán)境。當(dāng)遇到雷擊、明火或其他各種偶然情 況產(chǎn)生的點(diǎn)火因素時(shí)，就有可能點(diǎn)燃局部預(yù)混 氣,并且火焰可能會(huì)沿著未燃預(yù)混氣的分布方向傳人儲(chǔ)罐內(nèi)，引起貯罐內(nèi)部起火爆炸等災(zāi)難 性事故。為了阻止外部可能產(chǎn)生的火焰?zhèn)魅雰?chǔ) 罐造成危險(xiǎn)，需要在儲(chǔ)罐的相關(guān)位置安裝儲(chǔ)罐阻火器。

      對(duì)于可燃?xì)怏w輸送管道，由于其所輸送的氣體中沒有氧化劑一般不會(huì)產(chǎn)生火焰。但在某 些不可預(yù)料的特殊條件下，例如年久失修或意 外事故，有可能造成管道的破裂，進(jìn)而有可能 在下游管道中形成可燃?xì)夂涂諝獾念A(yù)混氣。當(dāng) 該預(yù)混氣達(dá)到爆炸極限時(shí)就具備了回火和導(dǎo)致爆炸災(zāi)害的必要條件,國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生的此類事 故較多。如果能在輸送管道中的合適位置安裝 管道阻火器，在很多情況下就可以有效地遏制 這種事故的發(fā)生。

      總之,為了防止在非正常條件下火焰沿可 燃?xì)怏w的分布方向傳播，避免爆炸災(zāi)害的產(chǎn) 生，工業(yè)上常使用阻火器這種安全裝置。阻火器的作用是阻止爆燃或爆轟火焰通過,但不影響氣體通過。

      合理地設(shè)計(jì)阻火器十分重要，一個(gè)阻火器能否有效地阻火主要取決于孔隙的大小、孔的長(zhǎng)度（即阻火芯的厚度）和爆炸火焰的傳播度，工業(yè)上比較期望獲得具有低流阻和高阻性能的阻火器。本節(jié)針對(duì)目前普遍使用的波紋型阻火器對(duì)其設(shè)計(jì)原則做了簡(jiǎn)要說明。

1、阻火芯材料

      通常阻火芯的材質(zhì)應(yīng)采用導(dǎo)熱系數(shù)大、熔點(diǎn)高的、耐腐蝕性好的材料，通常采用不銹鋼波紋板。若采用鋁或銅板當(dāng)受到強(qiáng)大的回火壓力時(shí)，阻火器容易變形甚至破裂，不能起到阻火作用。例如國(guó)外一個(gè)原油罐區(qū)，采用了由鋁板制成的阻火器，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)由于回火壓力過大，引起阻火器鋁板破裂，火焰進(jìn)入原油罐內(nèi)釀成原油罐爆炸的重大事故。為此阻火器應(yīng)選用不銹鋼波紋板制造，這樣具有一定的抗腐蝕性且不易變形使用壽命長(zhǎng)。

2、阻火單元尺寸

      如上圖所示即為阻火單元的關(guān)鍵尺寸示意，波紋型阻火器通常采用正三角形阻火單元。8為金屬薄片的厚度，h為正三角形單元的高度，L為阻火芯的厚度，即阻火單元的長(zhǎng)度。阻火芯的金屬薄片應(yīng)在加工條件和強(qiáng)度允許的條件下盡可能的薄，以充分地減小阻火器的流阻損失。根據(jù)阻火器的工作原理，阻火芯與火焰的接觸面積越大則熱量交換越充分，阻火效果越好，即三角形單元越小通道越長(zhǎng)則降溫效率越高。因此從理論上講減小三角形高度h可以相應(yīng)的縮短三角形通道長(zhǎng)度L，但h過小會(huì)增大氣體的流阻，L過小會(huì)導(dǎo)致阻火器阻火能力減弱。因此在設(shè)計(jì)阻火器時(shí)，應(yīng)綜合考慮L和h值的選取。對(duì)于不同等級(jí)的氣體介質(zhì)，國(guó)外某廠家經(jīng)過試驗(yàn)確定了L和h的最佳尺寸組合，避免了考慮無窮多種類的阻火芯尺寸。例如對(duì)于IIA類介質(zhì)，三角形單元的高度h應(yīng)取0.8mm較為合適，當(dāng)口徑小于DN50時(shí)L應(yīng)取20mm，當(dāng)口徑在DN80到DN350之間時(shí)L應(yīng)取40mm，當(dāng)口徑大于DN400時(shí)L應(yīng)取80mm。

3、阻火芯的最大外徑

      阻火器的阻火芯的最大外徑為D。從減小流阻損失的角度考慮，阻火芯所有的單元孔隙面積之和應(yīng)大于或等于兩端聯(lián)接管道的橫截面積。

4、阻火器設(shè)計(jì)計(jì)算

      目前關(guān)于火焰在狹縫中的傳播和熄滅的理論研究還相對(duì)較少，對(duì)于阻火器的設(shè)計(jì)多依賴于一般的經(jīng)驗(yàn)公式或半經(jīng)驗(yàn)公式。波紋型阻火器所能阻止的最大爆燃火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤砂垂?1)計(jì)算：

      式中V為阻火器能夠阻止的最大火焰?zhèn)鞑ニ俣?，a、L和d分別為有效面積比(即阻火層總面積與阻火層空隙面積之比)、阻火層厚度和阻火單元的當(dāng)量直徑。但(1)式只能應(yīng)用于爆燃火焰，對(duì)爆轟的情況誤差較大，因?yàn)楸Z的能量傳遞方式為沖擊波壓縮，與爆燃火焰以熱傳導(dǎo)為主的能量傳遞方式不同。類似地，對(duì)于丙烷一空氣爆燃火焰的實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)可得，阻爆燃型阻火器可以阻止的IIA類介質(zhì)與空氣混合物的最大火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤砂垂?2)計(jì)算：

      式中V為阻火器能夠阻止的最大火焰?zhèn)鞑ニ俣?。L和h分別為阻火層的厚度和阻火單元的高度，(2)式只在應(yīng)用于丙烷一空氣爆燃火焰時(shí)比較準(zhǔn)確。美國(guó)Groth也在經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究后得到了阻火層厚度與火焰速度及熄滅直徑的關(guān)系，即公式(3)：

     式中V為火焰?zhèn)鞑ニ俣?，L和rn分別為阻火層的厚度和熄滅的水力半徑。公式(3)表明了火焰速度和阻火層熄滅水力半徑與阻火器所需厚度的關(guān)系。在這個(gè)厚度下，阻火器能阻止高速的火焰?zhèn)鞑?。?1)(2)(3)式均可看出，燃?xì)饣鹧嫠俣扰c阻火器的阻火層厚度成正比，與孔隙直徑的平方成反比。以3寸阻爆燃型阻火器為例進(jìn)行計(jì)算，測(cè)試介質(zhì)為丙烷與空氣的混合氣，為IIA類介質(zhì)，根據(jù)表1介質(zhì)的MESG值>0.9mm。根據(jù)國(guó)外某廠家的推薦尺寸，正三角形單元的高度取為0.8mm，阻火芯厚度取為40mm，薄片厚度取0.5mm。經(jīng)粗略估算當(dāng)阻火芯外徑為108mm時(shí)所有空隙面積之和約等于兩端管道截面積，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求取阻火芯外徑為165mm。根據(jù)公式(1)計(jì)算得到該阻火器的最大阻火速度為380m/s，根據(jù)公式(2)計(jì)算得到該阻火器的最大阻火速度為427m/s。由此可以看出該阻火器可以阻止爆燃火焰的通過。

      阻火器是石油儲(chǔ)罐和可燃?xì)怏w輸送管道等儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中的重要安全附件，對(duì)避免爆炸著火等災(zāi)害的產(chǎn)生有著重要的意義。