防火与防爆安全装置主要有阻火装置、泄压装置和指示装置等.
一、 阻火装置 (一)作用原理 阻火装置的作用是防止火焰窜入设备、容器与管道内,或阻止火焰在设备和管道内扩展。其工作原理是在可燃气体进出口两侧之间设置阻火介质,当任一侧着火时,火焰的传播被阻而不会烧向另一侧。常用的阻火装置有安全水封、阻火器和单向阀。
1.安全液封。这类阻火装置以液体作为阻火介质。目前广泛使用安全水封,它以水作为阻火介质,一般装置在气体管线与生产设备之间。常用的安全水封有开敞式和封闭式两种。
(1)开敞型安全水封。其构造和工作原理如图4—6所示。它由罐体1和两根管子——进气管2和安全管3组成,管3比管2短些,插入液面较浅。正常工作状态时,可燃气体经进气管2进入罐内,再从出气管5逸出,此时安全管里的水柱与罐内气体压力平衡。发生火焰倒燃时,由于进气管插入液面较深,安全管首先离开水面,火焰被水所阻而不会进入另一侧。
图4—7所示为安全管与进气管同心安置的开敞式安全水封,它的结构比较紧凑,其工作原理与上述安全水封相同。图中水位计用以观察罐内的水量是否符合要求,分气板7为减少进气时引起水的剧烈搅动,形成气泡;分水板4促使气水分离,避免可燃气出气时带水过多。
开敞式安全水封适用于压力较低的燃气系统。 (2)封闭式安全水封。其构造和工作原理如图4—8所示。正常工作时,可燃气体由进气管9流入,经逆止阀8、分气板7、分水板4和分水管3(减少乙炔带水现象),从出气管1输出。发生火焰倒燃时,罐内压力增高,压迫水面,并通过水层使逆止阀作瞬时关闭,进气管暂停供气。同时,倒燃的火焰和气体将罐体顶部的防爆膜2冲破,散发到大气中。由于水层也起着隔火作用,因此能比较有效地防止火焰进入另一侧。 逆止阀在火焰倒燃过程中只能暂时切断可燃气气源,所以在发生倒燃后,必须关闭可燃气总阀,更换防爆膜,才能继续使用。 封闭式水封适用于压力较高的燃气系统。
2.安全液封的计算。
(1) 进气管内径d1(mm).
(4-1)
式中:Q——可燃气体流量,m3 /h; V——进气管中气体的平均速度,m/S。
(2)安全内径d3 (mm)。
当管子同心安置时:d3=(1.4~1.5)d2 (4—2)
当管子并排安置时:d3=(0.8~1.2)d1 (4—3)
两式中的d1、d2 分别为进气管的内径和外径。
(3)罐体内径D(mm)。
式中,Vl=罐体内气体的平均速度,m/S。
(4)罐体壁厚b(mm)。
开敞型:b=(1/180 ~ 1/70)D(mm) (4—5)
封闭型:
式中:P——设计压力,MPa;D——罐体内径,mm;
[τ]——许用应力,MPa;φ——焊缝系数,取0.7;C——锈蚀附加量,一般取0.5mm。
(5)气室高度h2(mm)。
为了保证把可燃气体中所带走的小水珠充分地分离出来,需给所形成的气水乳液分配一定的容积,气室高度按下式选取:对于开敞型,h2=(1~3.5)D (4—7) 对于封闭型,h2=(1.1—3.8)D (4—8)
高度h2的较小数值,用于具有分水板(器)的回火防止器。
(6)水室高度h1(mm)。
开敞型,h1=(0.45~1.3)D (4—9)
封闭型,h=(1.85~3)D (4—10)
在选择开敞型的h1值时,应使得罐体中一部分水排到安全管中,并达到相当于罐体里气体最高压力的H值。此时,罐体中的水平面仍然要高于安全管的下端面。
(7)气体分配板的孔径d0(mm)。
式中:V0——分气板孔中气体的许用平均速度,m/S;Z——分气板的孔数。
3.使用安全要求。
(1)使用安全水封时,应随时注意水位不得低于水位计(或水位截门)所标定的位置。但水位也不应过高,否则除了可燃气体通过困难外,水还可能随可燃气体一道进入出气管。每次发生火焰倒燃后,应随时检查水位并补足。安全水封应保持垂直位置。
(2)冬季使用安全水封时,在工作完毕后应把水全部排出、洗净,以免冻结。如发现冻结现象,只能用热水或蒸汽加热解冻,严禁用明火或红铁烘烤。为了防冻,可在水中加少量食盐以降低冰点(溶液内含食盐量为13.6%时,冰点为-10.4℃;22.4%时,为-21.2℃)。
(3)使用封闭式安全水封时,由于可燃气体(尤其是碳氢化合物)中可能带有粘性油质的杂质,使用一段时间后容易糊在阀和阀座等处,所以需要经常检查逆止阀的气密性。