波纹型阻爆燃型阻火器

阻火器作为阻止可燃性气体发生燃烧或者爆炸后继续传播的安全装置，在化工矿山、煤矿运等行业中被大量采用。阻火器的应用范围非常广泛。阻火器的种类很多防爆阻火器是其中之一下面就对对阻火器的工作原理、分类、防爆设计及理论依据进行分析说明。

阻火器工作原理：阻火器原理阻火器是由能够通过气体的许多细小、均匀或不均匀的通道或孔隙的固体材质所组成。火焰进入阻火器后传热作用火焰进入阻火器后被分成许多细小的火焰。由于通道或空隙的传热面积很大火焰通过通道壁进行热交换后温度下降到一定程度时火焰即被熄灭。火焰能够被熄灭的机理是（传热作用和器壁效应）在这里将不重复介绍。

阻火器分类：

1、阻火器按照应用类型可分为：

(1)阻爆轰型阻火器：用于阻止火焰以音速或超音速通过。

(2)阻爆燃型阻火器：用于阻止火焰以亚音速通过。

(3)耐烧型阻火器：用于阻止可燃气体的燃烧火焰通过并能够承受一定时间的火焰燃烧高温。

(4)特殊用途阻火器：用于有特殊要求的设备上。

2、按结构形式可分为：

(1)金属网型阻火器。

(2)波纹型阻火器。

(3)泡沫金属阻火器。

(4)平行板型阻火器。

(5)多孔板型阻火器。

(6)充填型阻火器。

(7)液封型阻火器。

阻火器的防爆设计及理论依据：

阻火器主要分为外壳与阻火元件两部分。其中阻火元件是整个阻火器的核心部件。本文主要探讨的是关于阻火元件的设计。从阻火器防止火焰传播的原理可以知道阻火器的防爆设计应该主要基于其器壁效应并同时考虑材质的机械强度和耐腐蚀等性能。根据器壁效应，当通道窄到一定程度时自由基与器壁的碰撞占主导地位，自由基大量减少燃烧反应不能继续进行。对于通道的安全间隙值在GB3836.11中规定：一定条件下(20℃、105MPa)，在标准试验容器内所有浓度的被试气体或蒸气空气的混合物点燃后通过25mm长的接合面均不能点燃容器外爆炸性气体混合物的容器外壳空腔两部分之间的最大间隙定义为最大试验安全间隙(MESG)。不同的可燃气体或蒸气具有不同燃烧或爆炸特性所以具有不同MESG值。需要指出的是某一气体的MESG值是确定的，它是该种气体与空气混合后在最易传爆混合物浓度时测得的最大试验安全间隙。根据MESG值的测试方法可知针对某一气体在某一浓度时有一个传爆率为0%的最大不传爆间隙g0和一个传爆率为100%的最小传爆间隙g100。改变气体混合物浓度在其所有浓度范围内测得一组g0值，其中的最小值(g0)min即为该气体的MESG值，该值对应的混合物浓度即为这种气体的最易传爆混合物浓度此时其传爆能力最强。但在最易传爆混合物浓度之外的其它浓度时测得的g0值以及在非标准容器或非标准长度(25mm)通道上测得的g0值，在许多文献上也将其称为各对应浓度时的最大试验安全间隙MESG但是按照GB3836.11或IEC79-1A的规定这种说法是不准确的。在本文中我们不妨沿用，但为方便读者理解将在使用非标准意义MESG时加下划线以示区别。国际电工协会(IEC)按照各种气体或蒸气的MESG值将其分为4个等级。

可燃气体或蒸汽MESG分级表

可燃气体或蒸汽	MESG值/mm
I(CH4)	MESG=1.14
IIA	MESG≥0.9
IIB	0.9≥ MESG≥0.5
IIC	MESG≤0.5

其中目前有据可查的IIC级可燃气体或蒸汽种类较少只有以下5种：

IIC级可燃气体或蒸汽

可燃气体或蒸汽名称	分子式	MESG值/mm
氢	H2	0.29
乙炔	C2H2	0.37
二硫化碳	GS2	0.34
二乙基二氯硅烷	(C2H2)2SiCL2	0.45
硝酸乙酯	C2H5ONO2	—

这样在设计阻火器时应根据阻火器的使用环境确定阻火器的通道长度及间隙值。其值必须满足预计使用的危险场所内存在的最危险(MESG值最小)的可燃气体或蒸气的安全要求例如：

(1)阻火器预计使用在某一特定的可燃气体或蒸气环境，如乙炔通道长度设计为25mm则其通道间隙必须小于0.37mm。

(2)阻火器预计使用在IIB级可燃气体或蒸气环境，通道长度设计为25mm则其通道间隙必须小于0.5mm。

(3)阻火器预计使用在IIC级可燃气体或蒸气环境，通道长度设计为25mm则其通道间隙必须小于0.29mm。

在设计过程中需根据制造工艺、加工精度等因素以及相关国家标准的检验要求，在设计时留有一定的安全裕量例如采用适当增加通道长度或者减小间隙值的方法或者综合采用。在实际应用中通常需要考虑阻火器应用管路中对流阻的要求因为工业上期望使用低流阻且可以安全阻火的产品。间隙越小阻火性能就越好但是流体通过阻力却越大。所以在设计安全裕量时不能过分采用减小间隙值的做法。当减小间隙值对管道流阻影响较大时即需要增加通道长度，在保证阻火性能的前提下间隙值不减小甚至可以加大。

可燃气体或蒸气混合物的MESG值随着试验外壳法兰宽度(即通道长度)的减小而减小直至某个最小值，但不等于零；随着试验外壳法兰宽的的增加而增加直至混合物的的临界熄焰距离。在试验外壳法兰宽度小于10mm的情况下随着法兰宽度的增加MESG值增加的很快；当试验外壳法兰宽度大于30mm时MESG值增加的比较缓慢尤其是氢气。

由此可知增加通道长度对于增加阻火器的安全程度并不是一直有效的设计人员应综合考虑MESG、流阻等情况后确定阻火器的通道长度和间隙。

上述理论是阻火器的设计依据而相关国家标准中对阻火器的检验方法也是基于上述理论。而这些理论只能作为波纹型阻火器和平行板型阻火器的设计依据。对于金属网型等其它结构形式的阻火器由于其通道长度和间隙值的不确定性，无法参照这些理论得出通道长度和间隙值进行设计但是同样适用于基于这些理论得出的检验方法。