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波紋阻火器是氫氧發(fā)生器(也稱氫氧機(jī))的安全裝置之一,是一種干式阻火器,波紋阻火器與(一般稱為水封)共同組成氫氧機(jī)的安全系統(tǒng),用來防止用戶在使用氫氧混合氣時意外回火所造成對機(jī)器的損壞,保護(hù)人體和機(jī)器的安全。
波紋阻火器理論基礎(chǔ) 目前公知的火焰能夠被有效熄滅的機(jī)理是傳熱作用和器壁效應(yīng)。
?。?) 傳熱作用
波紋阻火器能夠阻止火焰繼續(xù)傳播并迫使火焰熄滅的因素之一是傳熱作用。我們知道,阻火器是由許多細(xì)小通道或孔隙組成的,當(dāng)火焰進(jìn)入這些細(xì)小通道后就形成許多細(xì)小的火焰流。由于通道或孔隙的傳熱面積很大,火焰通過通道壁進(jìn)行熱交換后,溫度下降,到一定程度時火焰即被熄滅。進(jìn)行的試驗(yàn)表明,當(dāng)把阻火器材料的導(dǎo)熱性提高460倍時,其熄滅直徑僅改變2.6%。這說明材質(zhì)問題是次要的。即傳熱作用是熄滅火焰的一種原因,但不是主要的原因。因此,對于作為阻爆用的阻火器來說,其材質(zhì)的選擇不是太重要的。但是在選用材質(zhì)時應(yīng)考慮其機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕等性能。
(2) 器壁效應(yīng)
根據(jù)燃燒與爆炸連鎖反應(yīng)理論,認(rèn)為燃燒炸現(xiàn)象不是分子間直接作用的結(jié)果,而是在外來能源(熱能、輻射能、電能、化學(xué)反應(yīng)能等)的激發(fā)下,使分子分裂為十分活潑而壽命短促的自由基?;瘜W(xué)反應(yīng)是靠這些自由基進(jìn)行的。自由基與另一分子作用,作用的結(jié)果除了生成物之外還能產(chǎn)生新的自由基。這樣自由基又消耗又生新的如此不斷地進(jìn)行下去。可知易燃混合氣體自行燃燒(在開始燃燒后,沒有外界能源的作用)的條件是:新產(chǎn)生的自由基數(shù)等于或大于消失的自由基數(shù)。當(dāng)然,自行燃燒與反應(yīng)系統(tǒng)的條件有關(guān),如溫度、壓力、氣體濃度、容器的大小和材質(zhì)等。隨著阻火器通道尺寸的減小,自由基與反應(yīng)分子之間碰撞幾率隨之減少,而自由基與通道壁的碰幾率反而增加,這樣就促使自由基反應(yīng)減低。當(dāng)通道尺寸減小到某一數(shù)值時,這種器壁效應(yīng)就造成了火焰不能繼續(xù)進(jìn)行的條件,火焰即被阻止。由此可知,器壁效應(yīng)是阻火器阻火的主要機(jī)理。由此點(diǎn)出發(fā),可以設(shè)計(jì)出知種結(jié)構(gòu)形式的阻火器,滿足工業(yè)上的需要。
氫氧混合氣是一種閃點(diǎn)低,易燃易爆的氣體,它與常規(guī)的燃?xì)猓ㄈ缫胰?、純氫氣、丙烷、液化氣)不一樣,因此,阻火器要求設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。
首先,波紋阻火器的氣流孔徑要求更少,一般要求孔徑小至0.01mm以下,同時要保證大流量氣體通過。故要求阻火芯體不能是常規(guī)的波紋阻火結(jié)構(gòu)的材質(zhì),而應(yīng)是納米級的多孔材料組成。
其次,氫氧混合氣一般是堿性水電解制取的,因此,阻火芯體材料必須耐腐,同時承受氫氧焰回火時高溫的考驗(yàn)。zui近,沃克能源公司生產(chǎn)出兩種規(guī)格的波紋阻火器,采用納米不銹鋼粉末冶金和納米陶瓷阻火芯,能有效地解決阻火器焰回火的問題。
一般建議如下:
1. 阻火中應(yīng)盡可能靠近火源
2. 在供氣管道較遠(yuǎn)的地方,應(yīng)在氫氧機(jī)出口處以及用氣設(shè)備處各置一個波紋阻火器。
3.在波紋阻火器前置一個安全閥,以便在回火時產(chǎn)生的巨大沖擊力能通過安全閥泄壓,保護(hù)波紋阻火器,延長期使用壽命。
4. 每次發(fā)生回火時,應(yīng)該詳細(xì)記錄回火發(fā)生的現(xiàn)場情況,查找出回火原因,并解決以后才可以繼續(xù)進(jìn)行氫氧焰作用。
5. 任何阻火器都有一個使用壽命和服役期限。一般建議連續(xù)回火30次以上或是連續(xù)使用超過一年,必須強(qiáng)制更換。