管道干式阻火器的防爆检验试验方法说明
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摘要: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、水运等行业中被大量采用。阻火器的种类很多,防爆阻火器是其中之一。今天提出一些对阻火器防爆设计及防爆检验的看法。目前国内应用于煤炭行业的阻火器,主要依据AQ1074—2009《..

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煤矿瓦斯输送管道干式阻火器

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、水运等行业中被大量采用。阻火器的种类很多,防爆阻火器是其中之一。今天提出一些对阻火器防爆设计及防爆检验的看法。

目前国内应用于煤炭行业的阻火器,主要依据AQ1074—2009《煤矿瓦斯输送管道干式阻火器通用技术条件》等行业标准制造检验;应用于石油及化工行业的阻火器,主要是依据GB 13347和GB5908制造并检验;另有应用于内燃机进排气系统的阻火器,其制造检验标准是GB20800.1。另外由于GB20800修改采用EN 1834,二者试验方法有所不同。

阻火器有关防爆性能方面的试验主要是:

(1)外壳强度试验:检验阻火器的外壳承压能力,即在阻火器外壳上制造或模拟可能出现的最大压力并施加一定的安全系数,以此证明阻火器外壳可以承受该压力。

(2)内部点燃的不传爆试验:检验阻火器的阻爆性能,即在阻火器前端的封闭系统中制造一次可能出现的最严重的爆炸,并以此证明,在这些条件下阻火器的隔爆外壳能承受住爆炸,且爆炸不会通过相关部件和阻火器传到周围环境中。

1、外壳强度试验

表3是上述标准针对阻火器外壳强度的试验方法的对比。

表3外壳强度试验方法对比

标准

试验压力

试验时间

判定方法

备注

AQ1074

DN300以下()2.5MPaDN300以上:2.0MPa

5min

无裂痕或永久性变形

设计压力一般为

0.6MPa1.6MPa2.5

MPa三个等级。

GB13347

1.5倍设计压力

不小于10min

无渗漏

GB5908

O9MPh

5min

无渗漏、裂痕或永久变形

等同采用EN1834n

压力比,P为爆炸性气体混合物的最大试验测

定压力

GB 20800.1

静压法:进气阻火器,1.5MPa,最大1.5MPa;排气阻火器,1.5P,最大1.0MPa

1min以上

无渗漏,无可见变形

修改采用EN1834:该检

验方法与GB3836.2一致;

动压法:在1.5倍大气压下通入规定的爆炸性气体混合物并点燃

1min以上

无裂痕或永久变形

EN1834

静压法:同GB20800.1

动压法:试验方法同GB208001,但增加限制:压力最小值0.35MPa

该试验方法引用自EN5001819914

从上表可以看出,AQ 1074、GB 13347和GB5908较多的考虑了阻火器外壳的使用压力(如连接石油管道后的输油压力),而EN 1834和GB20800.1更多考虑的是爆炸性气体混合物的爆炸压力。所以从防爆安全角度来讲,个人认为GB2080011和EN1834的试验方法比较科学。但是其余标准中,除GB13347在设计压力为0.6MPa时以及GB5908规定的阻火器,试验压力有可能小于GB20800和EN1834外(但是试验时间较长,所以其安全系数并不低),其它试验均比GB20800.1和EN1834严酷的多。所以EN1834和GB20800.1的防爆安全性能应是合格的。

2、内部点燃的不传爆试验

AQ 1074、GB 13347、GB 5908中的阻火试验以及EN 1834、GB 20800.1中的内部点燃不传爆试验,其试验检测目的不同,前者检测是否有火焰传出或外部气体被点燃,主要要求阻火陛能;后者检测是否有火焰传出并引爆外部爆炸性气体,主要要求阻火和防爆性能(内部不传爆)。但其理论基础均是前文所述的MESG理论。所以可以对有关标准中的试验方法加以对比。

(1)试验装置对比

GB 13347和GB 5908中阻火试验的试验装置如图1所示。

阻火器阻火试验装置示意图

阻火试验方法:阻火器两端均联接管道形成封闭空腔,充以规定的爆炸性气体混合物。在其中一端用电火花(A)点燃爆炸性气体混合物,点火之前打开另一端的出气阀门(E),用火焰探测器检测这一端是否有火焰传出或气体被点燃。

EN1834及GB20800.1中的内部点燃不传爆试验是针对往复式内燃机用阻火器的,其它用途的阻火器可据情参考借用。

(2)试验方法对比

表4是有关阻火器标准对阻火及内部点燃不传爆试验方法的对比。另外在SH/3413—1999《石油化工石油气管道阻火器选用、检验及验收》中规定石油气管道阻火器的检验方法和GB13347一致,但该标准中明确规定仅适用于ⅡA级烃类爆炸性气体混合物的输送系统、气体回收系统和气体放空系统的阻火器。从上表可以看出,除GB20800.1外,大部分阻火器的试验安全系数都约为1。GB20800.1修改采用EN 1834,在阻火器试验方法上,未采用EN1834,但亦未完全参照GB3836.2。如表5所示。

表4阻火器试验方法对比

注:1)AQ1074规定:按甲烷和空气的理论当量比配入天然气。尚未查出该理论当量比的具体数值。天然气中甲烷含量约为96%,在甲烷的爆炸极限(4.4%~17%)之外。此处暂以甲烷的最易传爆浓度8.2%代替。

2)查GB3836.11可知,C3H8的最易传爆浓度为4.2%。表中的浓度范围包括了该最易传爆浓度,故其最大试验安全问隙为标准MESC。下同。

3)此安全系数为针对ⅡA类爆炸性气体混合物的安全系数。GB5908为明确规定所涉及的阻火器用于ⅡA环境,但石油储罐、管道及其周围存在的爆炸性气体,绝大部分呵以归为ⅡA类。下同。

4)Ⅱc类设备进行试验时施加安全系数的方法是加大设备的隔爆间隙或增加试验初始压力。cB20800.1并未按照GB3836.2中的相关规定加大间隙或增加初压,所以其安全系数为1。

5)Ⅱc类电气设备除用MESG值较小的H2做第一次试验外,为了防止C2H2不完全燃烧而产生的碳,通过接合面喷出丽点燃周围爆炸性混合物,需用C2H2做第二次试验。

表5 GB20800.1中阻火器内部点燃不传爆试验

安全系数施加情况


标准

试验气体混合物及其MESG

试验次数

MESG安全系数

备注

AQ1704

CH4理论当量比1)

MESG=1.14mm

13

1

1.14/1.14

GB5908

(4.3±0.2)C3H8

MESG=0.92mm2)

13

0.983)

0.9/0.92

GBl3347

阻爆燃型

(4.3±0.2)C3H8

MESG=0.92mm2)

13

0.983)

阻爆轰型

(7.2±0.2)C3H8

13

<1

尚无据可查混合物的MESG

GB20800.1

IIA

(551)H2

MESG=0.65mm

10

1.38

0.9/0.65

IIB

(37±1)H2

MESG=0.35mm

110

1.43

0.5/0.35

IIC

第一次试验:

(27±1)H2

MESG=0.29mm2)

第二次试验5)(7.5±1)C2H2

MESG=0.37mm2)

10

14)

0.29/0.29

0.37/0.37

排气阻火器;试验方法同进气阻火器,但IIA类除可以用(55±1)H2

进行试验外,亦允许使用在常压下(4.20.1)C3H8(MEsG=0.92mm)进行试验。

EN1834

IIA

(4.2±0.1)%C3H8

MEsc =0.92m

10

0.98

IIB

(45±0.5)H2 MESG=0.49mm

10

1.02

0.5/0.49

IIC

第一次试验:

(27±1)H2

MESG=0.29mm

第二次试验:

(7.5±1)C2H2

MESG0.37mm2)

10

1

A、ⅡB、Ⅱc类排气阻火器均使用常压下(4.2±0.1)%岛H8进行试验












阻火器种类

施加试验安全系数情况

备注

进气

阻火器

A

施加

按照GB 38362的试验规定,各级别的隔爆型电气设备进行试验时均施加相应的安全系数。

B

施加

C

未施加

排气

阻火器

A

可以不施加

B

施加

C

未施加

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