燃气管道阻火器的原理和结构论述

燃气管道在通常情况下是安全的，这是因为在管网所输送的易燃气体中不含有氧气或其它氧化剂，火焰不可能在没有氧化剂的纯净燃气中产生和传播。但是在某些特殊的意外条件下，例如因施工不当、地震、年久失修或其它不可预见的意外事故，就有可能造成管道网某处的破裂。如果管道是采用低压输送燃气的，就有可能在管道破裂处造成局部压力降，引起外界空气进入管道网，使下游管网内的燃气成为与空气的预混气。当该预混气达到爆炸极限时就具备了产生回火和导致爆炸灾害的必要条件。国内外发生的类似事故已不鲜见。尤其随着低浓度燃气（甲烷浓度在25％以下）被逐步利用。如果能在管道网中适当的部位安装燃气管道阻火器，上述事故就可以得到有效的遏制。

燃气管道阻火器的工作原理主要是基于火焰通过狭窄通道时的熄灭现象研究。大量的实验研究结果表明，如果狭窄通道的直径（指名义直径）小到一 定程度，火焰在这种小通道中传播一段距离后便会自动熄灭，也称为淬熄。能使火焰发生淬熄的通道直径称为淬熄直径，用Dq来表示。火焰在具有淬熄直径的通道上传播到熄灭之前的那段距离称为淬熄长度，用Lq来表示。

管道阻火器

图1 燃气管道阻火器结构

1一外壳；2一阻火芯；3一法兰

燃气管道阻火器就是根据小孔淬熄原理设计的。阻火器结构如图1所示，它由外壳和阻火芯组成，可以通过法兰3与管道或其它设备连接，也可以有其它各种连接方式。阻火器外壳1应具有较大的强度，能承受爆轰引起的动高压。阻火芯2形式有多种，如多层金属网叠合而成的金属网式，波纹带式等。后者是目前国际上比较通用的。波纹带可采用铝合金、不锈钢或其它耐腐蚀材料制成，波纹带与平板带叠合卷制成圆盘状，制成阻火芯盘，装入阻火器外壳内，就将管道截面分割成许多小三角形截面，每一个三角形孔都是一个狭窄通道。当火焰通过时，就迫使管道中的火焰面通过这些狭窄通道，这些通道都满足淬熄直径的要求，于是火焰就在通过阻火芯时熄灭了。阻火芯的设计不仅应考虑到淬熄火焰的要求，还要尽量减少气体的流阻，因此在设计之前应作精心的计算。三角形截面的高度（波纹高）、阻火芯波纹盘厚度及阻火器内部结构的变化对于其整体阻火性能都有直接的影响。K.N.Palmer对波纹板阻火器阻火性能作过实验研究，并得到了具有应用价值的计算公式：

V=0.38αγ/d2

其中V是临界阻火速度(m/s)；α是用分数表示的阻火器通气自由面积与阻火芯总面积之比；γ是阻火芯厚度（cm）；d是淬熄直径。从该公式可以估算一个设计好的阻火器的临界阻火速度。阻火器虽然并非一个燃烧器，但阻火器的设计显然应考虑到其燃烧学和爆轰学特性，设计者应对火焰及冲击波理论作详尽的了解。